_機械設計課程設計-v帶-單級直齒圓柱齒輪減速器f=4，v=3，d=600

1、<p><b>　　中南大學</b></p><p>　　機械設計課程設計說明書</p><p>　　設計題目：V帶——單級直齒圓柱齒輪減速器</p><p><b>　　設 計 人：</b></p><p><b>　　單 位：</b></p>

2、<p><b>　　班</b></p><p><b>　　學 號：</b></p><p><b>　　指導老師：</b></p><p>　　日 期：2009年1月7日星期三</p><p>　　設計題目：V帶——單級直齒圓柱齒輪減速器</p&g

3、t;<p>　　設計要求：如下圖，用于膠帶運輸的單級圓柱齒輪減速器，傳送帶允許的速度誤差為 。雙班制工作，有粉塵，批量生產。運輸帶曳引力F=4KN，運輸帶速度V=3m/s，卷筒直徑D=600mm，使用年限為10年。</p><p>　　圖中1為電動機，2為帶傳動，3為單級齒輪減速器，4為聯(lián)軸器，5為卷筒，6是傳送膠帶。</p><p><b>　　設計及計算過程&l

4、t;/b></p><p>　　為方便計算見，以下的計算及說明中，帶傳動和齒輪傳動中，均以高速輪作為1，低速輪為2.</p><p><b>　　設計過程及說明</b></p><p><b>　　一、確定傳動方案</b></p><p>　　由題目要求可知，需設計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳

5、動</p><p>　　工作條件：雙班制工作，有分吃，批量生產，使用年限為10年。</p><p>　　原始數據：運輸帶曳引力F=4KN；帶速V=3.0m/s；滾筒直徑D=600mm；使用年限10年。</p><p><b>　　二、電動機選擇</b></p><p>　　1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機&l

6、t;/p><p>　　2、電動機功率選擇：</p><p>　　（1）傳動裝置的總功率：</p><p>　　η=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯(lián)軸器×η滾筒</p><p>　　=0.96×0.992×0.98×0.99×0.95</p><p>

7、;<b>　　=0.8672</b></p><p><b>　?。?）輸出功率：</b></p><p><b>　　P輸出=</b></p><p>　　( 3 )電機所需的工作功率：</p><p>　　P工作= P輸出/η=</p><p>　　

8、3、確定電動機轉速：</p><p><b>　　滾筒工作轉速：</b></p><p>　　由手冊查知，一級齒輪減速器的傳動比為3~6，V帶的傳動比為2~4，但在工程應用中，由于齒輪和帶輪的傳動比較大，容易是大齒輪或大帶輪過大而成為飛輪，工程中常用的小于4，且也不宜過大，故電動機的轉速范圍為</p><p>　　復合條件的常用的電動機轉速有1

9、000r/min，1500r/min。</p><p>　　如果選用1000r/min的電動機，則總的傳動比i=1000/95.5=10.47；而選用1500r/min的電動機，i=1500/95.5=15.7。相比而言，1000r/min的電動機的傳動比要小，較好。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見轉速為1000r/min的電動機較為合適，故選電動機轉速n為1000r/min

10、 。</p><p><b>　　4、確定電動機型號</b></p><p>　　根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y180L-6。主要參數如下：額定功率：15KW，滿載轉速970r/min，質量195kg，輸出軸直徑48mm。</p><p>　　三、傳動比的確定及分配</p><

11、;p><b>　　1、總傳動比i：</b></p><p><b>　　2、傳動比的分配：</b></p><p>　　由手冊推薦值選擇齒輪傳動比=3.5，V帶的傳動比=3，則=3*3.5=10.5。</p><p>　　因為，誤差小于5%，故可取。</p><p>　　四、運動參數及動力參數

12、的計算</p><p><b>　　1、各軸轉速的計算</b></p><p><b>　　2、各軸功率的計算</b></p><p>　　選大帶輪和小齒輪的公共軸為軸1，大齒輪的軸為軸2，則</p><p><b>　　3、各軸轉矩的計算</b></p><

13、;p><b>　　由可得:</b></p><p>　　=3.80*N*mm,=1.29*N*mm</p><p>　　五、傳動零件的設計計算</p><p><b>　　1、V帶的設計計算</b></p><p>　　（1）、V帶帶型的選擇</p><p>　　選擇窄

14、V帶截型，取工作系數=1.2，則，由和及課本中的窄V帶選型圖可得，應選擇SPA型窄V帶。</p><p>　?。?）、確定帶輪的基準直徑并檢驗帶輪的速度</p><p>　　窄V帶選型圖推薦小帶輪的直徑為90~180mm，現選小帶輪直徑為=125mm。取=0.98，由于傳動比=3，則=**(1-)=367.5mm，查手冊取=355mm，則==2.90，i=*=2.90*3.5=10.15=

15、i，符合總的傳動比，故設計時要保證齒輪傳動比為3.5不變。</p><p>　　實際從動帶輪轉速：=</p><p>　　帶速=6.25m/s,在5~25m/s范圍內，帶速合適。</p><p>　?。?）、確定帶長和中心距</p><p>　　由課本公式可得，中心距在336~960mm之間?，F取中心距=500mm，則V帶理論長度為:<

16、/p><p><b>　　=1780.4mm</b></p><p>　　查V帶基本長度表可得，應取V帶長度為=1800mm，則實際中心距a為：</p><p><b>　　a=509.8mm</b></p><p>　?。?）、驗算小輪包角</p><p>　　由>可知，

17、所選的帶輪直徑，帶長及中心距適用。</p><p>　　（5）、確定帶的根數</p><p>　　由手冊查得所選SPA型窄帶的各參數如下:</p><p>　　=2.98kw, =0.37kw, =0.93, 0.95</p><p><b>　　則</b></p><p>　　取Z=6，過載率為

18、（6.08-6）/6=0.013<5%,故滿足條件。</p><p>　?。?）、計算軸上的力</p><p>　　查課本上V帶截面尺寸表可得q=0.12Kg/m，則單根V帶初拉力為：</p><p>　　作用在軸上的壓力為：</p><p><b>　　2、齒輪的設計計算</b></p><p

19、>　?。?）、選擇齒輪材料及精度等級</p><p>　　大齒輪選用45＃鋼，調質，齒面硬度197~286HBS，小齒輪選用40Cr調質，硬度為217~286HBS，都屬于軟齒面。按接觸強度設計，按彎曲強度校核。根據課本上齒輪傳動精度等級的選擇及應用表選7級精度，齒面粗糙度Ra≤1.6~3.2μm。</p><p>　　(2)、按齒面接觸疲勞強度設計</p><p

20、>　　由于齒輪傳遞的力及功率較大，現選擇齒輪模數m=4，工作系數K=1.2，查手冊知，45＃鋼的抗接觸疲勞極限為，40Cr調質后的抗接觸疲勞極限為。</p><p><b>　　取H=1，則。</b></p><p>　　選擇齒寬系數=0.9，則，</p><p><b>　　取=22，則</b></p>

21、<p>　　由d=m*Z可得，=88mm，=308mm</p><p>　　=0.9，則b=0.9*=79.2mm</p><p>　　取b=80mm，則=80mm，</p><p>　　中心距a=（+）/2=198mm</p><p>　?。?）、按彎曲強度校核齒輪</p><p>　　查表可得，=1.

22、57,=1.72,=2.89,=2.28</p><p>　　取=1.25，由課本常用齒輪材料及其力學性能表可得：=410~480Mpa，=560~620Mpa</p><p>　　由可得： =464Mpa，=360Mpa</p><p>　　所以齒輪的抗彎曲強度足夠。</p><p>　?。?）、計算齒輪圓周速度</p>&l

23、t;p>　　=1.54m/s，合適。</p><p><b>　　六、軸的設計計算</b></p><p>　　兩根軸都選用45#鋼調質，硬度217~255HBS</p><p>　　1、初步估算軸的直徑</p><p>　　由手冊查知，按扭剪強度估算軸徑的公式為：。</p><p>　　其

24、中P為軸所傳遞的功率，n為軸的轉速，是系數，實心時，=1，A與材料及受力有關，查手冊可知，A=133~144.</p><p><b>　　可得：，</b></p><p>　　故選取=50mm，=70mm。</p><p>　　2、高速軸的設計及校核</p><p>　　（1）、軸的結構設計</p>&l

25、t;p>　　①、軸上零件的定位，固定和裝配</p><p>　　單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，小齒輪兩端用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承都用套筒定位，則采用過渡配合固定。</p><p>　?、凇⒋_定軸各段直徑和長度</p><p>　　軸的最小直徑=50mm，現選取各初軸肩的高度差為5mm，則安裝滾動軸承的軸的直徑d

26、為60mm。</p><p>　　初選用6212型深溝球軸承，其內徑為60mm,外徑為110mm，寬度為22mm。</p><p>　　考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。初取套筒長為20mm。根據上述各參數，畫出軸的草圖，由草圖可得，兩滾動軸承的支撐跨距為L=90+2*20+22=152mm</p><p>　　(2)按彎矩復合強度計算<

27、/p><p>　?、偾蠓侄葓A直徑：已求得=88mm</p><p>　?、谇筠D矩：已求得=3.80*</p><p><b>　　③求圓周力： </b></p><p><b>　?、芮髲较蛄Γ?lt;/b></p><p>　?、菀驗樵撦S上兩軸承對稱，所以：LA=LB=76mm<

28、;/p><p>　?、蘩L制該軸的受力圖及扭矩圖如下所示：</p><p><b>　　由受力圖可得:</b></p><p>　　由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為</p><p>　　轉矩產生的扭剪應力按脈動循環(huán)變化，取α=1，截面C處的當量彎矩：</p><p>　　（3）、校

29、核危險截面C的強度</p><p><b>　　該軸的強度足夠。</b></p><p><b>　　3、低速軸的設計算</b></p><p>　　（1）、軸的結構設計</p><p>　　①、軸上零件的定位，固定和裝配</p><p>　　單級減速器中可將齒輪安排在箱體中

30、央，相對兩軸承對稱分布，小齒輪兩端用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承都用套筒定位，則采用過渡配合固定。</p><p>　?、凇⒋_定軸各段直徑和長度</p><p>　　軸的最小直徑=70mm，現選取各初軸肩的高度差為5mm，則安裝滾動軸承的軸的直徑d為80mm。</p><p>　　初選用6216型深溝球軸承，其內徑為80mm,外徑為140mm，寬度

31、為26mm。</p><p>　　考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。初取套筒長為20mm。根據上述各參數，畫出軸的草圖，由草圖可得，兩滾動軸承的支撐跨距為L=80+2*20+26=146mm。由于兩根軸的長度較為接近，故實際設計時，為了保證美觀性及加工的工藝性，在設計時應將兩跟軸的支撐跨距選的同樣長。</p><p>　　(2)按彎矩復合強度計算</p>

32、<p>　　①求分度圓直徑：已求得=308mm</p><p>　?、谇筠D矩：已求得=1.29*</p><p><b>　?、矍髨A周力： </b></p><p><b>　　④求徑向力：</b></p><p>　?、菀驗樵撦S上兩軸承對稱，所以：LA=LB=76mm</p>

33、;<p>　?、薜退佥S的受力圖及扭矩圖和高速軸的受力圖及扭矩圖相似，可參照上圖。</p><p><b>　　由受力圖可得:</b></p><p>　　由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為</p><p>　　轉矩產生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取α=1，截面C處的當量彎矩：</p><

34、p>　?。?）、校核危險截面C的強度</p><p><b>　　該軸的強度足夠。</b></p><p>　　七、滾動軸承的選擇及校核計算</p><p>　　根據根據條件，軸承預計壽命</p><p>　　L=16×365×10=58400h</p><p><

35、b>　　1、計算輸入軸承</b></p><p>　　已經選得輸入軸承型號為6212型。</p><p>　?。?）已知=970/2.90=334.5r/ min</p><p><b>　　兩軸承徑向反力：</b></p><p>　　由于該減速器為單級圓柱直齒齒輪減速器，故滾動軸承幾乎不承受軸向力，

36、.</p><p><b>　　所以。</b></p><p><b>　　查表可得：,</b></p><p><b>　　(2)計算當量載荷</b></p><p>　　查課本載荷系數表，取=1.1，則</p><p><b>　　(5)軸

37、承壽命計算</b></p><p><b>　　因為=，故取</b></p><p>　　根據手冊得6212型滾動軸承的Cr=47800N</p><p>　　由于選擇的是深溝球軸承，故=3</p><p>　　查課本溫度系數表取=1，則：</p><p><b>　　∴預期

38、壽命足夠</b></p><p><b>　　2、計算輸出軸承</b></p><p>　　已經選得輸入軸承型號為6216型。</p><p>　?。?）已知=95.5r/ min</p><p><b>　　兩軸承徑向反力： </b></p><p>　　由于該

39、減速器為單級圓柱直齒齒輪減速器，故滾動軸承幾乎不承受軸向力，.</p><p><b>　　所以。</b></p><p><b>　　查表可得：,</b></p><p><b>　　(2)計算當量載荷</b></p><p>　　查課本載荷系數表，取=1.1，則</p

40、><p><b>　　(5)軸承壽命計算</b></p><p><b>　　因為=，故取=</b></p><p>　　根據手冊得6212型滾動軸承的Cr=71500N</p><p>　　由于選擇的是深溝球軸承，故=3</p><p>　　查課本溫度系數表取=1，則：<

41、/p><p><b>　　∴預期壽命足夠</b></p><p>　　八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算</p><p>　　1、大齒輪和軸用A型平鍵聯(lián)接</p><p>　　與大齒輪相聯(lián)接的軸的直徑為90mm。</p><p>　　查手冊得，應選取的鍵型為GB/T 1096 鍵 25*14*70 t=9，其

42、基本參數如下：</p><p>　　b=25mm, h=14mm, L=70mm, t=9mm，=5.4mm</p><p>　　由手冊查得，平鍵的強度計算公式是：</p><p>　　d為軸的直徑，90mm，k是鍵與輪轂的接觸高度，k=h-=8.6mm，l是鍵的工作長度，l=L-b=45mm</p><p><b>　　代入

43、數據可得：</b></p><p><b>　　鍵的強度足夠。</b></p><p>　　2、輸出軸與聯(lián)軸器用C型平鍵聯(lián)接</p><p>　　輸出軸的直徑為70mm</p><p>　　查手冊得，應選取的鍵型為GB/T 1096 鍵 C20*12*60 t=7.5，其基本參數如下：</p>

44、<p>　　b=20mm, h=12mm, L=60mm, t=7.5mm, =4.9mm</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　鍵的強度足夠。</b></p><p>　　3、輸入軸和帶輪用A型平鍵聯(lián)接</p><p>　　輸出軸的直徑為50mm&l

45、t;/p><p>　　查手冊得，應選取的鍵型為GB/T 1096鍵 14*9*70 t=5.5，其基本參數如下：</p><p>　　b=14mm, h=9mm, L=70mm, t=5.5mm, =3.8mm</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　鍵的強度足夠。</b&