用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱设计

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1、 机械零件设计（设计说明书）MACHINED COMPONENT DESIGN( Design specifications )题 目: 用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱设计机械零件设计课程设计任务书一、项目设计：用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱二、运动简图1.V带传动； 2.单级减速器；3.运输带；4.联轴器；5.电动机；6.卷筒。三、原始数据运输带工作拉力 1150 ；运输带工作速度 1.6 ；运输带速度允许误差 5% ；卷筒直径 260 ；工作年限 6 年 2 班制。四、设计工作量减速器装配图（A1号图纸） 1 张；零件工作图（A3号图纸） 3 张；1. 大带轮工作图1张；2. 低速

2、轴工作图1张；3. 大齿轮工作图1张。 设计说明书 1 份。五、设计期限指导教师： 发题日期：目 录1传动参数计算42传动零件的设计计算 2.1带传动 2.2 齿轮传动3轴的设计及强度计算 3.1高速轴（小齿轮轴）设计 3.2低速轴（大齿轮轴）设计4轴承的寿命计算 4.1高速轴轴承寿命计算 4.2低速轴轴承寿命计算5其它零部件选用及强度校核 5.1键的强度校核 5.2联轴器的选用 5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸6技术要求7参考文献8设计小结计 算 及 说 明主 要 结 果1传动参数计算1.1工作机功率1) 原始数据：运输带工作拉应力：F=1150 N 运输带工作速度： V=1.6 m/s工作

3、年限6年2班制2) 传动效率：查【1】14页表2-3得V带传动效率：滚动轴承效率：8级精度一般齿轮传动效率：弹性联轴器传动效率：传动滚筒效率：3) 总效率：4) 输入电机功率：因为载荷平稳，所以电动机功Ped率略大于Pd即可，取 Ped=2.2kW。5) 确定电动机转速： 由【1】10页表2-1得：V带的传动比范围：24，由【1】 1014页表2-2得：一级圆柱齿轮减速器则总传动比的220，电动机转速的可选范围220,得电动机的可选范围为：（220）117.53=2362351 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min，将这三种方案列表进

4、行比较，由【1】203页表17-1得：方案电动机型号额定功率Ped/kW电动机转速n/(r/min)电动机质量m/kg总传动比ia同步转速满载转速1Y1325-82.2750720636.042Y112M-62.21000940458.003Y100L-42.2150014303412.17表中所列方案3电动机质量轻，价格便宜，但总传动比最大，转动装置外廓尺寸大，制造成本大，方案1中电动机质量最重，且价格昂贵，综合考虑，现选用方案2。即选定电动机型号为：Y112M-6。由【1】204页表17-3得：电动机轴伸出端长： E=60mm电动机轴中心高： H=112mm电动机轴直径： D=28mm1.

5、2确定传动系统的总传动比和分配各级传动比1) 总传动比：2) V带传动比取齿轮的传动比为i齿=3.5，得：1.3计算传动系统的运动和动力参数1) 0轴（电动机轴）P0=Pd=2.14kW n0=nm=940 r/min2) 轴（高速轴）3) 轴（低速轴） 4) 轴（滚筒轴） 各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/(Nm)转速n/(r/min)传动比ia效率电机轴2.1421.749402.2860.96高速轴2.054447.71411.23.50.96低速轴1.973160.36117.510.98滚筒轴1.934157.2117.52传动零件的设计计算2.1带传动1) 计算功率：已知传

6、动载荷平稳，为两班制工作，工作机为轻载荷输送机。由【2】218页表13-8查的：KA=1.2故计算功率：2) 选用V带型号:选用普通V带 已知：PC=2.64 kW,n0=940 r/min由【2】219页图13-15得点位于A型区域，故选用A型 3) 大、小带轮直径：已知为A型带轮由【2】219页表13-9得：，现选取d1=125mm取d2=280mm4) 验算带速V：在520m/s内，所以带轮直径是合适的。5) 求V带基准长度Ld和中心距a：初步选取中心距: a0=1.5(125+280)=607.5mm,取a0=600mm符合： 初步确定V带基准长度： 由【2】212213表13-2得：

7、 Ld=1800mm再计算实际中心距：6) 验算小带轮包角：所以合适。7) 求V带根数：已知n1=940 r/min,d1=125mm,由【2】214215页表13-3,得：传动比： 已知i带2，且为A型带轮，小轮转速为940 r/min由【2】216页表13-5，查得： 已知=164.6，由【2】表13-7，并结合线性校正得：已知Ld=1800mm，由【2】212213页表13-2得：KL=1.01取Z=2。 8) 求作用在带轮上的预紧力和压力已知为普通A型V带，由【2】212页表13-1查得： q=0.1 kg/m单根V带的预紧力为：作用在轴上的压力FQ皮带轮名称结果名称结果名称结果带型A

8、型传动比i带=2.286根数2基准直径dd1=125mm基准长度Ld=1800mm预紧力174.83Ndd2=280mm中心距a=576.91mm压轴力693N9) V带结构参数由【2】224页表13-10得：槽型Abd11mmhamin2.75mme15mmfmin9mmhmin8.7mmmin6mm34由【3】149页表12-3得： 选用板孔式带轮2.2 齿轮传动1) 选择材料许用应力小齿轮选用45#钢，选用调制处理；大齿轮选用45#钢，选用正火处理。 由【2】166页表11-1得： 2) 计算大小齿轮的许用接触应力和弯曲应力已知齿轮为一般可靠度，再由【2】171页表11-5得：其中两齿面

9、的接触应力应是相等的，所以取其中较危险的，即较小的许用接触接触应力： 3) 按齿面接触强度设计 已知装置原动机为电动机，载荷为有中等冲击的载荷，由【2】169页表11-3得：K=1.3 已经求得T1=4.77104 Nm 已知齿轮相对于轴承为对称布置，齿轮所选材料为软齿面，由【2】175页表11-6得：d=1 已经求得U=3.50 已知45#钢为锻钢，由【2】171页表11-4得：ZE=189.8 已知齿轮均为标准齿轮，所以ZH=2.5 已求得H=341 MPa将上述值代入公式得：取齿数z1=30，则z2=303.5=105 再由【2】57页表4-1，选用第一系列，取m=2.5，则：齿宽：中心

10、距：4) 验算齿轮弯曲强度已知z1=30,z=105由【2】173页图11-8得： YFa1=2.52 YFa2=2.18已知z1=30,z=105由【2】173页图11-8得：YSa1=1.65 YSa2=1.795) 齿轮的圆周速度 由【2】168页表11-2,得知可选用8级精度。6) 大、小齿轮齿顶圆、和齿根圆大小已知所选齿轮为正常齿制，由【2】58页表4-2得：齿顶圆：齿根圆： 3 轴的设计及强度计算3.1高速轴（小齿轮轴）设计1) 选用材料选用45，且经过调质处理。2) 结构设计根据轴上零件的安装和固定要求，将轴分为七段轴段：安装V带轮；轴段：轴肩；轴段：安装轴承；轴段：过渡段；轴段

11、：齿轮；轴段：过渡段；轴段：安装轴承。3) 各轴段轴径最小轴径已选用45钢，由【2】245页表14-2得C=118107。已知P=2.0544 kW，n=411.2 r/min,带入公式得考虑到一个键的存在轴径应该扩大5%7%， 再考虑到与V带的配合及由【1】82页表9-3中的标准数据选取d1=25mm。轴径由【2】243页图14-10中公式： 由【1】37页表5-1得：其中C1一般取1.6或2，可以得到：现综合考虑两种情况，取d2=33 mm轴径和d2=33mm，所以初选用深沟球轴承6207。由【1】120121页表12-1得其内径为35mm，所以d3=d7=35mm。轴径和这一部分为轴承和

12、齿轮的过渡段，齿轮分度圆大小为75mm选取d4=d6=45mm。轴径这一部分为小齿轮，其分度圆大小为75mm，齿顶圆大小为80mm。4) 各轴段长度轴长V带轮的孔径长度为42mm，轴长应该比其短23mm，现选取其长度为L1=40mm。轴长由【1】142页表13-21得：再由【1】120121页，表12-1得：B=17mm由【1】140页，表13-17得：挡油环伸入内箱壁13mm，选取为2mm观察装配图可得：轴长观察图可得：轴长和观察装配图可以得到：由【1】表4-1得：取：2=10所以：轴长轴长此段长度为过渡区域，所以最后再进行计算：已知所用螺栓为M16，由【1】30页表4-1得：C1=22mm

13、，C2=20mm，=8mm由【1】120121页表12-1得：B=17mmK2为启出螺钉的必要距离，取为K2=40mm由【1】35页图5-9得：5) 校核高速轴的强度首先对轴的受力情况进行分析：齿轮力的作用简化至齿轮中点。 V带轮上压力作用点简化至带轮轮缘中点 支反力的作用点简化至滚动轴承中点分别为A、B点由上图可以看到，轴上分别存在径向平面的力和轴向的力。再对各段长度进行计算： 周向上：径向上根据受力平衡分析： 联立求解得：接着进行弯矩的计算：可以得到弯矩图：可以由图得A点合成弯距MaA=74.5Nm最大，对这一点进行强度的校核即可。选取=0.6，则：轴的材料选用45钢，查的B=650MPa

14、，由【2】246页表14-3得：-1b=60MPa。最危险截面的直径为：d。此处为安装轴承处，所以这一轴段直径为35mm23.7mm。所以满足强度要求。3.2低速轴（大齿轮轴）设计1) 选择材料选用45钢，经过调质处理。2) 结构设计根据零件的安装和固定要求，轴应该分为六段：轴段：安装联轴器；轴段：轴肩；轴段：安装轴承；轴段：安装大齿轮；轴段：轴肩；轴段：轴承。3) 各轴段直径轴径此轴中有两个键槽，所以，可以增大107%2，可以得到：已知我们选用LT型弹性套柱销联轴器，由【1】147页表14-4查得应该选用LT5的联轴器，轴孔的直径可以选为：32或35，取为d1=35mm。轴径这一段轴作为轴肩

15、进行使用，查【1】82页表9-3，选取为d2=45mm。轴径这一轴段安装轴承，d2=45mm，轴承内径必须大于这一值，查【1】120121页表12-1得到，可选用6210的深沟球轴承，其内径大小为50mm，所以d3=50mm。轴径这一段的是用于安装齿轮的，按照【1】82页表9-3，选取大于50mm的标准值，取d4=56mm。轴段这一段起轴肩作用，选取h=5mm，得：轴径这一段也是安装轴承的，所以d6=50mm4) 各轴段长度轴长一直选用LT5轴孔直径为35mm的联轴器，由【1】147页得轴孔长度为82mm，L1=82-2=80mm。轴长已知所用螺栓为M16，由【1】30页表4-1得：C1=22

16、mm，C2=20mm，=8mm由【1】120121页表12-1得：B=20mmK2为启出螺钉的必要距离，取为K2=40mm由【1】35页图5-9得：轴长B为轴承宽度，已查得：B=20mm；e为轴承端盖厚度，已查得：e=12mm；L为齿轮距内箱壁距离，可算得L=12.5mml为安装间隙，l=2mm。所以：轴长此处安装齿轮已知B大齿 =75，所以：轴长由【2】243页图14-10得：h=5mm，所以：轴长B为轴承宽度，已查得：B=20mm；e为轴承端盖厚度，已查得：e=12mm；C为倒角为1.5mm；2为挡油环深入距离（由【1】140页，表13-17得：挡油环伸入内箱壁13mm，选取为2mm）10

17、.5为轴段套筒长度，应为此处有轴肩段常7mm，所以减去。代入得：5) 轴的强度校核首先对轴的受力情况进行分析：齿轮力的作用点简化至齿轮中点C 。联轴器力的作用点简化至联轴器轮缘中点 D。支反力的作用点简化至滚动轴承中点，分别为A、B点。由图可以看到存在周向和径向上的力。然后对各长度进行计算： 周向上的受力：径向上的受力：接着进行弯矩计算：得到弯矩图：可以看到C点处的弯矩最大，进行校核：最危险截面的直径d：轴的材料选用45钢，查的B=650MPa，由【2】246页表14-3得：-1b=60MPa。所以“考虑到此处安装齿轮，有键的存在，所以将d加大5%。而此处的直径为56mm27.51mm，满足强

18、度要求。4轴承的寿命计算4.1高速轴轴承寿命计算这根轴没有承受轴向力，即Fa=0,由【2】280页表16-11，得e=0，且X=1，Y=0，即：P=FrMAX=1255N已知，轴承工作温度低于100，由【2】279页表16-8得：ft=1已知，载荷存在中等冲击，由【2】279页表16-9得：fp=1.5已知，选用6207的轴承，由【1】120121页表12-1得：C=25.5kN已求得： n=411.2 r/min已知选用深沟球轴承，由【2】278页得：=3代入得：已知，采用六年两班制工作，所以需要寿命：L=628525=24960h所以，所选轴承符合要求。4.2低速轴轴承寿命计算这根轴没有承

19、受轴向力，即Fa=0,由【2】280页表16-11，得e=0，且X=1，Y=0，即：P=FrMAX=236.16N已知，轴承工作温度低于100，由【2】279页表16-8得：ft=1已知，载荷存在中等冲击，由【2】279页表16-9得：fp=1.5已知，选用6207的轴承，由【1】120121页表12-1得：C=35kN已求得： n=117.5 r/min已知选用深沟球轴承，由【2】278页得：=3代入得：已知，采用六年两班制工作，所以需要寿命：L=628525=24960h所以，所选轴承符合要求。5其它零部件选用及强度校核5.1键的强度校核皮带轮：已知，选用平键连接：已求得：T=47.7Nm

20、，d=25mm已知d=25mm，查【1】115页表11-6得：h=7mm；L=32mm；b=8mm由【2】159页图10-37得：l=L-b=32-8=24mm代入：已知皮带轮为铸铁制造，且载荷存在轻微冲击，由【2】158页表10-10得：p=55MPa45.43MPa=p所以键的强度满足要求。大齿轮：已求得：T=160.36Nm，d=56mm已知d=25mm，查【1】115页表11-6得：h=10mm；L=63mm；b=16mm由【2】159页图10-37得：l=L-b=63-16=47mm代入：已知齿轮用钢制造，且载荷存在轻微冲击，由【2】158页表10-10得：p=110MPa24.37

21、MPa=p所以键的强度满足要求。5.2联轴器的选用由【1】147页表14-14查找，最终选用型号为LT5的弹性套柱销联轴器。轴孔直径选用35mm。5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸 总效率：=0.859Pd=2.14kW电动机功率：Ped=2.2kW电动机型号：Y112M-6电动机轴伸出端长：E=60mm电动机轴中心高：H=112mm电动机轴直径：D=28mm总传动比：ia=8.00V带传动比：i带=2.286P0=2.14kWn0=940 r/minT0=21.74 NmP1=2.0544kWn1=411 r/minT1=47.71NmP2=1.973kWn2=117.5r/minT2=160

22、.4NmP3=1.934kWn3=117.5r/minT3=157.2NmKA=1.2PC=2.64kWd1=125mmd2=280mmV=6.15 m/sLd=1800mma=576.71mm1=164.6P0=1.37i带=2.286K=0.9638KL=1.01Z=2F0=174.83 NFQ=693.0 Nbd=11mmhamin=2.75mme=15mmfmin=9mmhmin=8.7mmmin=6mm=34K=1.3T1=4.77104 Nmd=1ZE=189.8ZH=189.8 H=341 MPad167.59mmz1=30z2=105m=2.5d1=75mmd2=262.5b1

23、=80mmb2=75mma=168.75mmYFa1=2.52YFa2=2.18YSa1=1.65YSa2=1.79所设计齿轮符合弯曲强度要求。满足8级精度中V6m/s的要求。da1=80mmda2=267.5mmdf1=68.75mmdf2=256.25mmd1=25mmd2=33 mmd3=d7=35mmd4=d6=45mmL1=40mmL3=31mmL7=32.5mmL4=L6=8mmL5=80mmL2=78mmAD=107.5mmAC=70.5mmFt=1272.3NFtA=636.15NMrA=74.5NmMrC=34.9NmMtC=44.8NmMaA=74.5NmMaC=56.8N

24、mMe=79.8Nmd23.7mm轴满足强度要求。选用45钢d1=35mmd2=45mmd3=50mmd4=56mmd5=66mmd6=50mmL1=80mmL2=75mmL3=46.5mmL4=73mmL5=7mmL6=3.9mmAD=126AC=72mmBC=72mmFt=636.15NFr=463.1NFrA=236.1NFrB=236.1NMtC=45.8NmMrC=16.7NmMa=48.75NmT=160.36NmMe=107.9Nmd27.51满足强度要求。P=1255Nft=1fp=1.5C=25.5kNn=411.2 r/min=3Lh=100742hL=24960h满足寿命要求P=236.16Nft=1fp=1.5C=35kNn=117.5 r/min=3Lh=1.37108L=24960h满足寿命要求。T=47.7Nmd=25mml=24mmp=45.43MPa键的强度满足要求。T=160.36Nmd=56mml=47mmp=24.37MPa键的强度满足要求。联轴器：LT5轴孔直径：35mm