机械设计课程设计两级展开式圆柱齿轮减速器

1 机械课程设计

目 录

一 课程设计书 2

二 设计要求 2

三 设计步骤 2

1. 传动装置总体设计方案 3

2. 电动机的选择 4

3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5

4. 计算传动装置的运动和动力参数 5

5. 设计V带和带轮 6

6. 齿轮的设计 8

7. 滚动轴承和传动轴的设计 16

8. 键联接设计 23

9. 箱体结构的设计 24

10.润滑密封设计 26

11.联轴器设计 27

四 设计小结 28

五 参考资料 29

2 一. 课程设计书

设计课题:

设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V

表一:

题号

参数 1 2 3

4

5

6 7 8

运输带工作拉力（kN） 300 330 350 350

380 300 360 320

运输带工作速度（m/s） 0.63 0.75 0.85 0.8 0.7 0.83 0.75 0.85

卷筒直径（mm） 700 670 650 950 1050 900 660 900

二. 设计要求

1.减速器装配图一张(A1)。

2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。

3.设计说明书一份。

三. 设计步骤

1. 传动装置总体设计方案

2. 电动机的选择

3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比

4. 计算传动装置的运动和动力参数

5. 设计V带和带轮

6. 齿轮的设计

7. 滚动轴承和传动轴的设计

8. 键联接设计

9. 箱体结构设计

10. 润滑密封设计

11. 联轴器设计

3

1.传动装置总体设计方案:

1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。

2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，

要求轴有较大的刚度。

3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。

其传动方案如下：

η2η3η5η4η1IIIIIIIVPdPw

图一:(传动装置总体设计图)

初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。

选择V带传动和二级圆柱齿轮减速器（展开式）。

传动装置的总效率a

5423321a＝0.96×398.0×295.0×0.97×0.96＝0.759；

1为V带的效率,1为第一对轴承的效率，

3为第二对轴承的效率，4为第三对轴承的效率，

5为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.

因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。

4

2.电动机的选择

执行机构的曲柄转速为n＝(0.63×60)/(3.14×0.3)=40.13 r/min，电动机所需工作功率为： P＝Tn/7550＝(700×40.13)/(9550×0.759)＝3.88kW,

经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i＝2～4，二级圆柱齿轮减速器传动比i＝8～40，

则总传动比合理范围为i＝16～160，电动机转速的可选范围为n＝i×n＝（16～160）×40.13＝642.08～6420.8r/min。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，

选定型号为Y112M—4的三相异步电动机，额定功率为4.0

额定电流8.8A，满载转速mn1440 r/min，同步转速1500r/min。

方案 电动机型号 额定功率

Ped

kw 电动机转速

minr 电动机重量

N 参考价格

元 传动装置的传动比

同步转速 满载转速 总传动比 V带传动 减速器

1 Y112M-4 4 1500 1440 470 230 16.15 2.3 7.02

中心高

外型尺寸

L×（AC/2+AD）×HD 底脚安装尺寸A×B 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸D×E 装键部位尺寸F×GD

132 515× 345× 315 216 ×178 12 36× 80 10 ×41

5

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比

（1） 总传动比

由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为ai＝n/n＝1440/40.13＝35.88

（2） 分配传动装置传动比

ai＝0i×i

式中10,ii分别为带传动和减速器的传动比。

为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取0i＝2.3，则减速器传动比为i＝0/iia＝35.88/2.3＝15.6

根据各原则，查图得高速级传动比为1i＝3.24，则2i＝1/ii＝4.81

4.计算传动装置的运动和动力参数

（1） 各轴转速

n＝0/inm＝1440/2.3＝626.09r/min

Ⅱn＝1/　Ⅰin＝626.09/3.24＝193.24r/min

Ⅲn＝ Ⅱn/ 2i＝193.24/4.81=41.17 r/min

Ⅳn=Ⅲn=41.17 r/min

（2） 各轴输入功率

ⅠP＝dp×1＝3.88×0.96＝3.72kW

ⅡP＝Ⅰp×η2×3＝3.72×0.98×0.95＝3.46kW

ⅢP＝ⅡP×η2×3＝3.46×0.98×0.95＝3.22kW

ⅣP＝ⅢP×η2×η4=3.22×0.98×0.97＝3.06kW

则各轴的输出功率：

ⅠP＝ⅠP×0.98=3.65 kW

ⅡP＝ⅡP×0.98=3.39 kW

ⅢP＝ⅢP×0.98=3.16kW

ⅣP＝ⅣP×0.98=3.00 kW

（3） 各轴输入转矩

1T=dT×0i×1 N·m

6 电动机轴的输出转矩dT=9550mdnP =9550×3.88/1440=25.73 N·

所以: ⅠT＝dT×0i×1 =25.73×2.3×0.96=56.81 N·m

ⅡT＝ⅠT×1i×1×2=56.81×3.24×0.98×0.95=171.36N·m

ⅢT＝ⅡT×2i×2×3=171.36×4.81×0.98×0.95=767.37N·m

ⅣT=ⅢT×3×4=767.37×0.95×0.97=707.13 N·m

输出转矩：ⅠT＝ⅠT×0.98=55.67N·m

ⅡT＝ⅡT×0.98=167.93 N·m

ⅢT＝ⅢT×0.98=752.02N·m

ⅣT＝ⅣT×0.98=692.99N·m

运动和动力参数结果如下表

轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min

输入 输出 输入 输出

电动机轴 3.88 25.73 1440

1轴 3.72 3.65 56.81 55.67 626.09

2轴 3.46 3.39 171.36 167.93 193.24

3轴 3.22 3.16 767.37 752.02 41.17

4轴 3.06 3.00 707.13 692.99 41.17

六 设计V带和带轮：

1.设计V带

1）确定计算功率cap

查课本表8-7得：2.1AK 则*caAdpKP=1.2*3.88=5.08kW

2.选择V带带型

根据cap=5.08, 0n=1440r/min,由课本图8-11，选择A型V带。

3.确定带轮的基准直径dd并验算带速V

1）初选小带轮基准直径1dd，由表8-6和8-8，取1dd=95mm

7 2）验算带速：11*95*144060*100060*1000dnV7.16m/s，因为5m/s

3）计算大带轮基准直径2dd=idid=2.3*95mm=218.5mm，查课本表8-8取2dd=224mm。

4.取V带基准长度dL和中心距a：

1）初步选取中心距a：0a=1.5（1dd+2dd）=1.5（95+224）=478.5，取0a=500。

2）由式8-22计算所需的基准长度

2210()0012242()ddddddaLadd=1509mm

查课本表8-2取dL=1600。

3）按式8-23，计算实际中心距：002dLLaa=575.5mm。

中心距的变化范围551.5~623.5。

5.验算小带轮包角：21180*57.3ddddooa=167o>90o。

6.求V带根数Z：

1）计算单根V带的额定功率rp。

由1dd=95mm和n=1440r/min，查表8-4a得0p=1.061kW

根据n=1440r/min，i=2.3和A型带，查表8-4b得0p=0.17kW

查表8-5得K=0.968，表8-2得LK=0.99

rP=（0P+0P）*KLK=1.18kW

Z=cap/rP=5.08/1.18=4.31，取5根。

7.计算单根V带的初拉力的最小值（0F）min。

由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m，所以

（0F）min=500(2.5)2caKPKzVqV=117N

应使带的实际初拉力0F>（0F）min。

8.计算压轴力PF

作用在轴上压力：

1min0min2()2()sinPFzF2*5*117*sin（167/2）N=1134.3N。