机械设计课程设计设计带式运输机的一级圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计--设计带式运输机的一级圆柱齿轮减速器

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单级圆柱斜齿轮

设计计算说明书

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机械设计课程设计计算说明书

一、设计的题目、数据及要求……………………………………3

二、电动机的选择…………………………………………………4

三、普通V带的设计……………………………………………………5

四、齿轮传动的设计……………………………………………………6

五、齿轮轴的设计……………………………………………………8

六、输出轴的设计……………………………………………………11

七、设计小结…………………………………………………………15

4

一、设计题目：设计带式运输机的一级圆柱齿轮减速器

1、传动方案图：

Fv滚筒联轴器减速器三角皮带传动电动机

2、原始数据：

参数

题号 7

输送带工作拉力F/N 1400

输送带速度v（m·s-1） 1.55

卷筒直径/mm 250

3、工作条件：

连续单向运转，载荷平稳；空载启动；使用期8年，小批量生产，两班制工作，输送带允许误差为±5%

4、设计工作量：

5 （1）减速器装配图一张

（2）零件图若干

（3）设计说明书一份

二、电动机选择

计算内容 计算说明 结果

1电动机选择 1、电动机类型和结构的选择：

选择Y系列三相异步电动机。

2、电动机容量选择：

电动机所需工作功率为：

Ｐ工作＝ＦV/1000=（1450×1.6）/1000=2.17KW因此，由电动机至运输带的传动总效率为：

η总=η带×η²轴×η齿×η联×η滚

式中η带、η轴、η齿、η联、η滚分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率

η总=0.95×0.98²×0.97×0.99×0.96=0.84

所以：电机所需的工作功率：

P额 = Ｐ工作÷ η总 =2.17÷0.84=2.58KW

查机械设计手册得，YL100-2符合

电动机选择YL100-2

2确定各个轴，齿轮，带轮的传动比i及转数n，扭矩T

n滚=60×1000V/（πD）

=(60×1000×1.55)/（250π）

=118.41 r/min

i带=2.2

6 i总=n电机÷n滚=53.1172280=24.32

计算总i3=332.24=2.897

取i带=2.2 i齿=3.2 i轴=3.46

n带=n电机/i带=2280÷2.2=1309.09r/min

n齿=n电机/（i带×i齿）=2280÷（2.2×3.2）

=409.09r/min

n轴=n电机/（i带×i齿×i轴）

=2280÷（2.2×3.2×3.46）=118.23r/min

T带=9550（P额÷n带）=9550（3÷1309.09）

=21.89N·m

T齿=9550（P额×带÷n齿）

=9550（3×0.95÷409.09）=66.53N·m

T轴=9550（P额×带×齿÷n轴）

=9550（3×0.95×0.97÷118.23）=223.30N·m i齿=3.2

i轴=3.46

n带=1309.09r/min

n齿=409.09r/min

n轴=118.23r/min

T带=21.89N·m

T齿=66.53N·m

T轴=223.30N·m

三、V带的设计

计算内容 计算说明 结果

1.确定计算功率PC 根据表8-14取工作情况系数KA=1.1

所以PC=KAP=1.13=3.3KW PC=3.3KW

2.确定带的型号 根据图8-14，与PC=3.3KW,n带=1309.09r/min

所以选用A型普通V带 带的型号选用A型普通V带

3.确定带轮的基准直径dd1、dd2 根据表8-2得V带主动带轮的最小直径dd1min=75m

从带轮的基准直径系列中，取dd1=90mm

dd2=idd1，得dd2=idd1=2.290=198mm

根据表8-2得基准直径系列要求取dd2=200mm

dd1=90mm

dd2=200mm

4.验算带的速度V V=∏901252.17/60x1000≈6.17（m/s） V=6.17m/s

5.确定普通V带的基准长度Ld和传动中心距a a0=（0.7~2)(dd1+dD2)

=（0.7~2)  (90+200)=203~580(mm)

根据结构要求取中心距a0=380(mm)，

初选长度：

L0=2a+∏/2（dd1+dd2）+（dd2-dd)²/(4a0)

=2380+∏/2 (90+200)

Ld=1250mm

a=393.26mm

7 +(200-90)²/(4380)=1223.49(mm)

根据表8-5，选带的基准长度Ld=1250(mm)

带实际中心距a≈a0+(Ld-L0)/2=393.26 (mm)

6.验算主动轮上的包角α1 α1≈180°-[（dd2-dd1）/a ] 57.5°

=180-[（200-90）/393.255] 57.3°

≈163.58°＞120°

带传动包角合适

7.计算V带的根数Z 根据A型V带，n带=1309.09r/min和、dd1=90mm、i带=2.3、α1=164°、Ld=1400mm

查表8-8，得P0=0.988KW；查表8-10得△P0=0.158；查表8-12的Ka=0.958：查表8-13，得 Kl=0.93；

Z=P/[(P0+△P0)KaKL]

=93.0958.0)158.0988.0(3.3 =3.23,取Z=4

Z=4

8.计算初拉力F0 根据表8-1得V带每米长度质量q=0.1（kg/m）

F0=5002)15.2(qvkvzpc

=500217.61.0)1958.05.2(417.63.3=111.42(N)

F0=111.42N

9.计算作用在带轮轴的压力FQ FQ=2ZFOsin21=2164sin42.11142=903.76(N) FQ=903.76N

10.设计结构图，并画出工作图

小带轮的基准直径dd1=90﹤350mm，

且电动机轴端直径28mm故采用辐板式结构；

大带轮的基准直径dd2=200﹤350mm，

带轮轮毂直径dh=(1.8~2)d=(1.8~2)14.25=28mm，

因dd2-dh=200-28=172mm>100mm,故采用板孔式结构

小带轮采用辐板式结构

大带轮采用板孔式结构

工作图如下：

四、齿轮传动的设计

计算内容 计算说明 结果

8

1选择齿轮材料，并确定许用应力 大丶小齿轮都采用20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度HRC60.由图10-38和图10-39查出齿轮的疲劳极限强度，确定许用应力。

σHlim 1=σHlim 2=1500MPa

σFlim 1=σFlim=460MPa

[σH]=0.9σHlim 1=0.91500=1350MPa

[σF]=1.4σFlim 1=1.4460=644MPa 大、小齿轮都采用20CrMnTi，渗碳淬火。

σHlim1=1500MPa

2limH=1500MPa

σFlim1=460MPa

σFlim2=460MPa

[σH]=1350MPa

[σF]=644MPa

2选择齿轮传动精度等级和设计参数 选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.2~6.3um,磨齿 取8级精度

Ra3.2~6.3um,磨齿

3确定齿数z1、z2 取最小齿轮齿数Z1=17，

则Z2=i齿Z1=3.217=54.4，取大齿轮齿数Z2=55 Z1=17

Z2=55

4计算齿数比u U=12zz =1755=3.24 U=3.24

5计算相对误差是否合理 传动比误差为

|iiu |100%=1.25%<3%~5%

所以齿轮数选择合理

合理

6选齿宽系数Φd 参考表10—11选齿宽系数

Φd =0.6（齿轮相对于轴承为对称布置） Φd =0.6

7计算系数Am、Ad 初选螺旋角β=10°

根据表10-8，系数Am=12.4，Ad=756 Am=12.4

Ad=756

8计算小齿轮的转矩T1 T1=9550齿齿np=955009.40995.03.3=66.53(N·m) T1=66.53N·m

9计算当量齿数ZV1、ZV2 按式（10-32）计算齿轮当量齿数

ZV1=Z1/cos3β=17/cos310°=17.8

ZV2=Z2/cos3β=55/cos310°=57.58 ZV1=17.8

ZV2=57.58