V带单级直齿圆柱齿轮减速器设计.doc
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1、一、传动方案拟定.3二、电动机的选择.4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.6四、传动装置的运动和动力设计.7五、普通V带的设计.10六、齿轮传动的设计.15七、传动轴的设计.18八、箱体的设计.27九、键连接的设计29十、滚动轴承的设计31十一、润滑和密封的设计32十二、联轴器的设计33十三、设计小结.33设计题目:V带单级直齿圆柱齿轮减速器一、设计课题: 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续工作,单向运转载荷变化不大,空载启动。减速器小批量生产,使用期限8年,2班制工作,卷筒不包括其轴承效率为97%,运输带允许速度误差为5%。 原始数据 题号ZDD-1滚筒圆周拉
2、力F(KN)1200运输带速度V(m/s)2.1滚筒直径D(mm)400设计人员(对应学号)201089148设计任务要求:1. 减速器装配图纸一张(号图纸)2. 轴、齿轮零件图纸各一张(号或号图纸)3. 设计说明书一分计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动、工作条件:使用年限8年,工作为一班工作制,载荷平稳,环境清洁。、原始数据:滚筒圆周力F=1200N;带速V=2.1m/s;滚筒直径D=400mm;方案拟定:采用带传动与齿轮传动的组合,即可满足传动比要求,同时由于带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,结构简单,成本低,使用维护方便。1
3、.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带二、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,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择:电动机所需工作功率为:式(1):da (kw) 由式(2):V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为:总=5式中:1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.96,0.98,0.97,.则:总=0.960.9
4、80.970.990.96 =0.83所以:电机所需的工作功率:Pd= FV/1000总 =(12002.1)/(10000.83) =3.0 (kw)3、确定电动机转速 卷筒工作转速为: n卷筒601000V/(D) =(6010002.1)/(0) =100.3 r/min根据手册表推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=35。取带传动比= 。则总传动比理论范围为:a0。故电动机转速的可选范为 Nd=Ian卷筒 =(620)100.3 =601.82006r/min则符合这一范围的同步转速有:750、1000和1500r/min 根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电
5、动机型号:(如下表)方案电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y132M2-65.51000960800150012.422.84.442Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6,其主要性能:电动机主要外形和安装尺寸:中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325203453152161
6、781228801041三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比:由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为: ia=nm/n=nm/n卷筒=960/100.3=9.6总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0i (式中i0、i分别为带传动 和减速器的传动比) 2、分配各级传动装置传动比: 根据指导书P7表1,取i0=2.8(普通V带 i=24)因为:iai0i所以:iiai09.6/2.83.4四、传动装置的运动和动力设计:将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴,轴,.以及i0,i1,.为相邻两轴间的传动比01,12,.为相邻两轴的传动效率P,P,.为
7、各轴的输入功率 (KW)T,T,.为各轴的输入转矩 (Nm)n,n,.为各轴的输入转矩 (r/min)可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数1、 运动参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转数: 轴:n=nm/ i0=960/2.8=342.86 (r/min)轴:n= n/ i1 =342.86/3.4=100.8 r/min 卷筒轴:n= n(2)计算各轴的功率:轴: P=Pd01 =Pd1=3.00.96=2.88(KW)轴: P= P12= P23 =2.880.980.97 =2.82(KW)卷筒轴: P= P23= P24 =2.820.980.99=2.74(
8、KW)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为: Td=9550Pd/nm=95503.0/960=29.84 Nm轴: T= Tdi001= Tdi01=29.842.80.96=80.22Nm 轴: T= Ti112= Ti124 =80.223.40.980.99=264.6 Nm卷筒轴输入轴转矩:T = T24 =256.7Nm计算各轴的输出功率:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:故:P=P轴承=2.880.98=2.82 KWP= P轴承=2.820.98=2.76 KW计算各轴的输出转矩:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:则:T= T轴承=80.220.98=78
9、.6 NmT = T轴承 =264.60.98=259.3Nm由指导书的表1得到:1=0.962=0.983=0.974=0.99i0为带传动传动比i1为减速器传动比滚动轴承的效率为0.980.995在本设计中取0.98综合以上数据,得表如下:轴名效率P (KW)转矩T (Nm)转速nr/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴4.544.779602.80.96轴3.02.8880.2278.6342.863.40.95轴2.882.82264.6259.3100.81.000.99卷筒轴2.822.74264.6256.7100.8五. V带的设计 (1)选择普通V带型号 由PC=KA
10、P=13.0=3.0( KW) 根据课本P134表9-7得知其交点在A、B型交 界线处,故A、B型两方案待定: 方案1:取A型V带 确定带轮的基准直径,并验算带速: 则取小带轮 d1=100mmd2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) =3.4100(1-0.02)=330.2mm 由表9-2取d2=315mm (虽使n2略有减少,但其误差小于5%,故允许) 带速验算: V=n1d1/(100060)由课本P134表9-5查得KA=1.1 由课本P132表9-2得,推荐的A型小带轮基准直径为75mm125mm =960100/(100060) =5.024 介于525m/s范围内,故合适
11、确定带长和中心距a: 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 0.7(100+315)a02(100+315) 290.5a0830 初定中心距a0=500 ,则带长为 L0=2a0+(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0) =2500+(100+315)/2+(315-100)2/(4500) =1674.7 mm 由表9-3选用Ld=1400 mm的实际中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1674.7)/2=362.6 mm 验算小带轮上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(315-100)57.3/362.6=146120 合适 确定带
12、的根数 Z=PC/((P0+P0)KLK) =3.0/(0.97+0.11)0.960.95) =3.06 故要取4根A型V带 计算轴上的压力 由书9-18的初拉力公式有 F0=500PC(2.5/K-1)/z c+q v2 =5003.0(2.5/0.95-1)/(45.02)+0.175.022 =126.2N 由课本9-19得作用在轴上的压力 FQ=2zF0sin(/2) =24126.2sin(153.8/2)=807.7N方案二:取B型V带 确定带轮的基准直径,并验算带速: 则取小带轮 d1=140mmd2=n1d1(1-)/n2=id1(1-) =3.4140(1-0.02)=46
13、6.48mm 由表9-2取d2=450mm (虽使n2略有减少,但其误差小于5%,故允许) 带速验算: V=n1d1/(100060) =960140/(100060) =7.03 m/s 介于525m/s范围内,故合适 确定带长和中心距a: 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 0.7(140+450)a02(140+450) 413a01180 初定中心距a0=700 ,则带长为 L0=2a0+(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0) =2700+(140+450)/2+(450-140)2/(4700) =2360 mm 由表9-3选用Ld=2240 mm的实际中心距 a=a0+
14、(Ld-L0)/2=700+(2240-2360)/2=640mm 验算小带轮上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(450-140)57.3/640=152.25120 合适 确定带的根数 Z=PC/((P0+P0)KLK) =3.0/(1.66+0.33)1.000.95) =3.37 故取4根B型V带 计算轴上的压力 由书9-18的初拉力公式有 F0=500PC(2.5/K-1)/z c+q v2 =5003.0(2.5/0.95-1)/(47.03)+0.177.032 =95.4 N 由课本9-19得作用在轴上的压力 FQ=2zF0sin(/2) =2495.
15、4sin(160.0/2) =686.88 N综合各项数据比较得出方案二更适合 由机械设计书表9-4查得P0=0.95由表9-6查得P0=0.11 由表9-7查得K=0.95由表9-3查得KL=0.96由课本表9-2得,推荐的B型小带轮基准直径125mm280mm 带轮示意图如下:d0dHLS1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2六、齿轮传动的设计:(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮的材料为45号钢调质,齿面硬度为250HBS,大齿轮选用45号钢正火,齿面硬度为200HBS。齿轮精度初选8级(2)、初选主要参数 Z1=20 ,u
16、=4.5 Z2=Z1u=204.5=90 取a=0.3,则d=0.5(i+1)=2.2(3)按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1 确定各参数值 载荷系数 查课本表6-6 取K=1.2 小齿轮名义转矩T1=9.55106P/n1=9.551064.23/342.86 =1.18105 Nmm 材料弹性影响系数 由课本表6-7 ZE=189.8 区域系数 ZH=2.5 重合度系数t=1.88-3.2(1/Z1+1/Z2) =1.88-3.2(1/20+1/90)=1.69 Z= 许用应力 查课本图6-21(a) 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 则 取两式计算中的较小值,即H=5
17、60Mpa于是 d1 = =52.82 mm (4)确定模数 m=d1/Z152.82/20=2.641 取标准模数值 m=3(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 校核式中 小轮分度圆直径d1=mZ=320=60mm齿轮啮合宽度b=dd1 =2.260=132mm复合齿轮系数 YFS1=4.38 YFS2=3.95重合度系数Y=0.25+0.75/t =0.25+0.75/1.69=0.6938许用应力 查图6-22(a) Flim1=245MPa Flim2=220Mpa 查表6-8 ,取SF=1.25 则 计算大小齿轮的并进行比较 取较大值代入公式进行计算 则有=71.86F2故满足齿根弯曲
18、疲劳强度要求(6) 几何尺寸计算 d1=mZ=320=60 mmd2=mZ1=390=270 mma=m (Z1+Z2)=3(20+90)/2=165 mmb=60 mm b2=60 取小齿轮宽度 b1=65 mm (7)验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度 v=d1n1/(601000) =3.1460342.86/(601000) =1.08 m/s对照表6-5可知选择8级精度合适。七 轴的设计1, 齿轮轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 (如图) 1,5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键(2)按扭转强度估算轴的直径选用4
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