V带单级直齿圆柱齿轮减速器F=4V=3D=600(全套图纸 .doc

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1、 中南大学 机械设计课程设计说明书 全套图纸加153893706 设计题目：V带——单级直齿圆柱齿轮减速器 设 计 人： 单 位： 班 学 号： 指导老师： 日 期：2009年1月7日星期三 设计题目：V带——单级直齿圆柱齿轮减速器 设计要求：如下图，用于胶带运输的单级圆柱齿轮减速器，传送带允许的速度误差为 。双班制工作，有粉尘，批量生产。运输带曳引力F=4KN，运输带速度V=3m/s，卷筒直径D=600mm，使用年限为10年。 图中1为电动机，2为带传动，3为单级齿轮减速器，4为联轴器，5为

2、卷筒，6是传送胶带。 设计及计算过程 为方便计算见，以下的计算及说明中，带传动和齿轮传动中，均以高速轮作为1，低速轮为2. 设计过程及说明 一、确定传动方案 由题目要求可知，需设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 工作条件：双班制工作，有分吃，批量生产，使用年限为10年。 原始数据：运输带曳引力F=4KN；带速V=3.0m/s；滚筒直径D=600mm；使用年限10年。 二、电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： （1）传动装置的总功率： η=η带η2轴承η齿轮η联轴器η滚筒 =0.960.9920.980.990.95

3、 =0.8672 （2）输出功率： P输出= ( 3 )电机所需的工作功率： P工作= P输出/η= 3、确定电动机转速： 滚筒工作转速： 由手册查知，一级齿轮减速器的传动比为3~6，V带的传动比为2~4，但在工程应用中，由于齿轮和带轮的传动比较大，容易是大齿轮或大带轮过大而成为飞轮，工程中常用的小于4，且也不宜过大，故电动机的转速范围为 复合条件的常用的电动机转速有1000r/min，1500r/min。 如果选用1000r/min的电动机，则总的传动比i=1000/95.5=10.47；而选用1500r/min的电动机，i=1500/95.5=15.7。相比而言

4、，1000r/min的电动机的传动比要小，较好。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见转速为1000r/min的电动机较为合适，故选电动机转速n为1000r/min。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y180L-6。主要参数如下：额定功率：15KW，满载转速970r/min，质量195kg，输出轴直径48mm。 三、传动比的确定及分配 1、总传动比i： 2、传动比的分配： 由手册推荐值选择齿轮传动比=3.5，V带的传动比=3，则=3*3.5=10.5。 因为，误差小于5%，故可取。

5、 四、运动参数及动力参数的计算 1、各轴转速的计算 2、各轴功率的计算 选大带轮和小齿轮的公共轴为轴1，大齿轮的轴为轴2，则 3、各轴转矩的计算 由可得: =3.80*N*mm,=1.29*N*mm 五、传动零件的设计计算 1、V带的设计计算 （1）、V带带型的选择 选择窄V带截型，取工作系数=1.2，则，由和及课本中的窄V带选型图可得，应选择SPA型窄V带。 （2）、确定带轮的基准直径并检验带轮的速度 窄V带选型图推荐小带轮的直径为90~180mm，现选小带轮直径为=125mm。取=0.98，由于传动比=3，则=**(1-)=367.5mm，

6、查手册取=355mm，则==2.90，i=*=2.90*3.5=10.15=i，符合总的传动比，故设计时要保证齿轮传动比为3.5不变。 实际从动带轮转速：= 带速=6.25m/s,在5~25m/s范围内，带速合适。 （3）、确定带长和中心距 由课本公式可得，中心距在336~960mm之间。现取中心距=500mm，则V带理论长度为: =1780.4mm 查V带基本长度表可得，应取V带长度为=1800mm，则实际中心距a为： a=509.8mm （4）、验算小轮包角 由>可知，所选的带轮直径，带长及中心距适用。 （5）、确定带的根数 由手册查得所选SPA型窄带的各参数如下:

7、 =2.98kw, =0.37kw, =0.93, 0.95 则 取Z=6，过载率为（6.08-6）/6=0.013<5%,故满足条件。 （6）、计算轴上的力 查课本上V带截面尺寸表可得q=0.12Kg/m，则单根V带初拉力为： 作用在轴上的压力为： 2、齿轮的设计计算 （1）、选择齿轮材料及精度等级 大齿轮选用45＃钢，调质，齿面硬度197~286HBS，小齿轮选用40Cr调质，硬度为217~286HBS，都属于软齿面。按接触强度设计，按弯曲强度校核。根据课本上齿轮传动精度等级的选择及应用表选7级精度，齿面粗糙度Ra≤1.6~3.2μm。 (2)、按齿面接触疲劳强度

8、设计 由于齿轮传递的力及功率较大，现选择齿轮模数m=4，工作系数K=1.2，查手册知，45＃钢的抗接触疲劳极限为，40Cr调质后的抗接触疲劳极限为。 取H=1，则。 选择齿宽系数=0.9，则， 取=22，则 由d=m*Z可得，=88mm，=308mm =0.9，则b=0.9*=79.2mm 取b=80mm，则=80mm， 中心距a=（+）/2=198mm （3）、按弯曲强度校核齿轮 查表可得，=1.57,=1.72,=2.89,=2.28 取=1.25，由课本常用齿轮材料及其力学性能表可得：=410~480Mpa，=560~620Mpa 由可得： =464Mpa，=

9、360Mpa 所以齿轮的抗弯曲强度足够。 （4）、计算齿轮圆周速度 =1.54m/s，合适。 六、轴的设计计算 两根轴都选用45#钢调质，硬度217~255HBS 1、初步估算轴的直径 由手册查知，按扭剪强度估算轴径的公式为：。 其中P为轴所传递的功率，n为轴的转速，是系数，实心时，=1，A与材料及受力有关，查手册可知，A=133~144. 可得：， 故选取=50mm，=70mm。 2、高速轴的设计及校核 （1）、轴的结构设计 ①、轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，小齿轮两端用套筒轴向固定，联接以平键作过

10、渡配合固定，两轴承都用套筒定位，则采用过渡配合固定。 ②、确定轴各段直径和长度 轴的最小直径=50mm，现选取各初轴肩的高度差为5mm，则安装滚动轴承的轴的直径d为60mm。 初选用6212型深沟球轴承，其内径为60mm,外径为110mm，宽度为22mm。 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。初取套筒长为20mm。根据上述各参数，画出轴的草图，由草图可得，两滚动轴承的支撑跨距为L=90+2*20+22=152mm (2)按弯矩复合强度计算 ①求分度圆直径：已求得=88mm ②求转矩：已求得=3.80* ③求圆周力： ④求径向力： ⑤因为该轴上两轴承对称

11、，所以：LA=LB=76mm ⑥绘制该轴的受力图及扭矩图如下所示： 由受力图可得: 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩： （3）、校核危险截面C的强度 该轴的强度足够。 3、低速轴的设计算 （1）、轴的结构设计 ①、轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，小齿轮两端用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承都用套筒定位，则采用过渡配合固定。 ②、确定轴各段直径和长度 轴的最小直径=70mm，现选取各初轴

12、肩的高度差为5mm，则安装滚动轴承的轴的直径d为80mm。 初选用6216型深沟球轴承，其内径为80mm,外径为140mm，宽度为26mm。 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。初取套筒长为20mm。根据上述各参数，画出轴的草图，由草图可得，两滚动轴承的支撑跨距为L=80+2*20+26=146mm。由于两根轴的长度较为接近，故实际设计时，为了保证美观性及加工的工艺性，在设计时应将两跟轴的支撑跨距选的同样长。 (2)按弯矩复合强度计算 ①求分度圆直径：已求得=308mm ②求转矩：已求得=1.29* ③求圆周力： ④求径向力： ⑤因为该轴上两轴承对称，所以

13、：LA=LB=76mm ⑥低速轴的受力图及扭矩图和高速轴的受力图及扭矩图相似，可参照上图。 由受力图可得: 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩： （3）、校核危险截面C的强度 该轴的强度足够。 七、滚动轴承的选择及校核计算 根据根据条件，轴承预计寿命 L=1636510=58400h 1、计算输入轴承 已经选得输入轴承型号为6212型。 （1）已知=970/2.90=334.5r/ min 两轴承径向反力： 由于该减速器为单级圆柱直齿齿轮减速器，

14、故滚动轴承几乎不承受轴向力，. 所以。 查表可得：, (2)计算当量载荷 查课本载荷系数表，取=1.1，则 (5)轴承寿命计算 因为=，故取 根据手册得6212型滚动轴承的Cr=47800N 由于选择的是深沟球轴承，故=3 查课本温度系数表取=1，则： ∴预期寿命足够 2、计算输出轴承 已经选得输入轴承型号为6216型。 （1）已知=95.5r/ min 两轴承径向反力： 由于该减速器为单级圆柱直齿齿轮减速器，故滚动轴承几乎不承受轴向力，. 所以。 查表可得：, (2)计算当量载荷 查课本载荷系数表，取=1.1，则 (5

15、)轴承寿命计算 因为=，故取= 根据手册得6212型滚动轴承的Cr=71500N 由于选择的是深沟球轴承，故=3 查课本温度系数表取=1，则： ∴预期寿命足够 八、键联接的选择及校核计算 1、大齿轮和轴用A型平键联接 与大齿轮相联接的轴的直径为90mm。 查手册得，应选取的键型为GB/T 1096 键 25*14*70 t=9，其基本参数如下： b=25mm, h=14mm, L=70mm, t=9mm，=5.4mm 由手册查得，平键的强度计算公式是： d为轴的直径，90mm，k是键与轮毂的接触高度，k=h-=8.6mm，l是键的工作长度，l=L-b=45

16、mm 代入数据可得： 键的强度足够。 2、输出轴与联轴器用C型平键联接 输出轴的直径为70mm 查手册得，应选取的键型为GB/T 1096 键 C20*12*60 t=7.5，其基本参数如下： b=20mm, h=12mm, L=60mm, t=7.5mm, =4.9mm 则 键的强度足够。 3、输入轴和带轮用A型平键联接 输出轴的直径为50mm 查手册得，应选取的键型为GB/T 1096键 14*9*70 t=5.5，其基本参数如下： b=14mm, h=9mm, L=70mm, t=5.5mm, =3.8mm 则 键的强度足够。