非机械类专业 机械设计基础课程设计单级圆柱直齿轮减速器

课程设计说明书

课程名称： 机械设计基础 设计题目： 带式运输机传动装置的设计 专 业： 包装工程 班级： 包工0903 学生姓名: 王栋梁 学 号: (0912020338) 指导教师: 戴 进

湖南工业大学科技学院教务部 制

2011年 12 月 25 日

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目录

一、设计任务书（附传动方案简图）……………………………….3 ………………………………………………….6 五、传动系统的运动和动力参数计算……………………………….4 三、电动机的选择…………………………………………………….4 六、带传动设计计算………………………………………………….6 五、传动系统的运动和动力参数计算……………………………….5 六、带传动设计计算………………………………………………….6 七、直齿轮传动设计计算…………………………………………….8 八、轴的设计………………………………………………………...11

九、滚动轴承的校核计算…………………………………………...22

十、平键的连接的选择和计算……………………………………..24 十一、齿轮的结构设计…………………………………………….25 十二、联轴器的选择计算…………………………………………...27

十三、润滑和密封方式的选择……………………………………...27

十四、铸件减速器箱体结构尺寸计算表及附件的选择…………...28

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一、课程设计任务书（附传动方案简图）

一、课程设计的内容

设计一带式运输机传动装置（见 下图）。设计内容应包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。

二、课程设计的要求与数据

已知条件：

1．运输带工作拉力：F?2.6kN；

2．运输带工作速度： V?1.6m/s； 3．卷筒直径： D?400mm ；

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设计计算及说明 结 果 1、电动机类型的选择 一、传动方案的拟定及说明 按工作要求和条件，选择三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380v，Y型。 2、电动机容量选择 .6?4.16kw 工作机所需工作功率：P工作?F?V?2.6?1所需电动机输出功率：Pd?P工作/?总 查表16-3去带传动和齿轮传动的传动效率分别为0.96和0.97，取联轴器效率为0.99. 电动机至输送带的传动总效率： ?总=?v带???轴承???联轴器??齿轮??滚筒=0.96??0.97??0.97?0.99?0.96=0.867 Pd?P工作/?总=4.798kw 3、确定电动机转速 卷筒轴工作转速为： Nw?60?1000?v?(??D) ?60?1000?1.6?(??400)?76.39r/min 根据带传动和齿轮传动的常用传动比范围 i齿轮=2~4，i带=3~7 故电动机转速的可选范围为： 22 ?=0.867 Pd=4.798kw nw?76.39r/min nd=nw?i总=?6?28??76.39=458.34?2138.92r/min 根据容量和转速要求，从有关手册或资料选定电动机型号为： Y系列三相异步电动机：Y132M2-6电动机 Y132M2-6电动机基本参数： 额定功率：5.5kw 满载转速：960r/min 堵转转矩 /额定转矩=2.0 最大转矩/额定转矩=2.0 - 4 -

设计计算及说明 结 果 二、传动系统总传动比计算与分配 1、总传动比计算 根据电动机满载转速和工作机株洲转速求总传动比： Ped?5.5kw i总=12.567 i齿轮=4 i总?n电?nw?960/76.39?12.567 2、总传动比的分配 为使齿轮的传动比传动稳定，传动比在3~5之间，选定齿轮传动比为4. 所以带轮传动比为：i带=i总?i齿轮=3.144 i带=3.14 三、传动系统的运动和动力参数计算 1、各轴输出功率 n1=300r/minn2=75r/min n1=960/3.2?300r/minn2=300/4?75r/minn3=75r/min2、各轴输入功率 n3=75r/min P1?5.28KWP2?5.09KW P3?5.04KWP1?5.5?0.96?5.28KWP2?P1?0.97?0.97?5.09KW P3?P2?0.99?5.04KW3、各轴输入转矩 T1?9.55?106T2?9.55?106T3?9.55?106 P1=168.0624N?Mn1P2=648.05N?Mn2P3=641.69N?Mn3 T1?168.0624N?MT2?648.05N?MT3?641.69N?M - 5 -

设计计算及说明 轴的材料为45号钢，弯曲最大应力为 结 果 ?2?54.482MPa?????60MPa ????60MPaM1242.1623?103?1?==32.68577MPa?????60MPa 0.1??430.1?423M2348.689?103?2?==54.482MPa?????60MPa 330.1??30.1?40?1?32.68577MPa?????60MPa 校核得两应力集中处都满足抗弯要求，故 该确定的尺寸是安全的。 轴II，低速轴的设计 1、 已知高速齿轮轴的输入功率P1=5.09kw，转速n1=76.39r/min；齿轮传动 主要参数：传动比i=4，中心距a=195mm，小齿轮分度圆直径d2=312mm； 齿宽b1=65mm，b2=59mm。按要求设计低速轴II。 （1）、拟定轴上零件装配图方案见图 （2） 确定轴上零件的定位和固定方式 （3）按扭转强度估算轴的直径 选45钢，高速轴的输入功率P1=5.09kw，转速n1=76.39r/min。 可得： P25.093dmin=41.757mm~51.0811mm dmin=C3=（103~126）=41.757mm~51.0811mm n276.39(4)、根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径 ①从飞轮向左去第一段，由于联轴器处有键槽，轴径应增加5%，取 d=43mm，所以该段直径d1=45mm。根据计算转矩 9.55?106P29.55?106?5.09Tc=KAT?KA=1.4?=8.9086?105N?mmn276.39 d1=45mm Tc=8.9086?105N?mm - 16 -

设计计算及说明 因为?2必须符合轴承密封原件的要求，经查阅《机械零件设计手册》 知d2=45.5. 结 果 （0.07~0.1）=45.14~45.2mm. ②右起第二段，d2=d1+2a1=45+2?③右起第三段，该段装滚动轴承. d2=45.5 元整d3=50mm。初选轴承型号为6010型，查表附表可知，B=16mm。 d3=d2+（1~5mm）=46.5~50.5mm。且d3必须与轴承的内径一致。D=80mm。Cr=22.0kN,Cor=16.2kN. 取该轴段直径为d3=50mm。 d3=50mm ④右起第四段；此段轴与通过键连接齿轮， d4=d3+（1~5mm）=51~55mm。为装配方便而加大直径，应元整为标准直径，取0,2,5,8位数。取?4=52mm。因为开键槽，所以直径增加5%， 所以取 d4=55mm。 ⑤右起第五段； d4=55mm d5=d4+2a1d4=55+2?（0.07~0.1）?55=62.7~66mm 取d5?65mm。 ⑥右起第六段；d6=d3=50mm。同一轴上轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承型。 各州段直径汇总： 轴段 D1 D2 45.5 D3 50 D4 55 D5 65 D6 50 直径mm 45 d5?65mm d6=d3=50mm 2、各轴段长度的计算： （1） 右起第一段; 由于该段与联轴器连接，根据该段直径d1=45mm， 转矩为890.86NM,选择弹性联轴器:（GB/T 5014-2003） 型号：HL4 型号：HL4 参数： 公称扭矩：1250NM; 轴孔直径：45mm； 轴孔长度：112mm；D=195mm；质量：22kg；转动惯量：3.4kg/M 所以选取该段轴的长度为：L1=114mm - 17 -

设计计算及说明 （2） 右起第二段；L2?l1+e+m 结 果 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取l1=20mm，e=1.2d3=9.6， 其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=312mm，查表，取 d3=7mm。m=L-?3-B轴承=?+C1?C2?(3~8)??3?B轴 式中?为箱体厚，取?=8mm。取轴旁连接螺栓的直径为 10mm，查的C1=16mm，C2=14mm。 5由于轴承的轴颈直径和转动的乘积??1.5~2??10，故轴承 采用脂润滑，取?3=9mm， 所以 m=8+16+14+8-9-17=4mm， 所以L2=l1+e+m=20+8.4+4+4=32.4mm。 取L2=33mm。 （3） 右起第三段轴L3的长； L3=B轴承+?2+?3+2=16+13+10+2=41mm， 式中，?2为小齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个小齿轮 的宽度差，两齿轮的宽度差为6mm，取小齿轮至箱体内壁的 距离为10mm，则 B小轮-B大轮6 ?2=?2小+=10+=13mm 22 取L3=40mm。 （4） 计算右起第四段轴段长度L4. L4=b2-2mm=59-2=57mm. （5） 计算右起第唔段轴段长度L5. L5?1.4a4=1.4（0.07~0.1）?4=5.7624~5.88mm 取L5=6mm。 （6） 计算右起第六段轴段长度。 L1=112mmL6?B轴承+?2+?3-L5=16+15+10-6=35mm 名称 L1 L2 33 L3 41 L2=33mmL3=41mmL4=57mmL4 57 - 18 -

L5 6 L6 35 L5=6mmL6=35mm长度mm 114 设计计算及说明 总长度：L=284mm。 3、 （1）、求齿轮上作用力的大小、方向。 总用在轴上的转矩为：T1?9.55?10P2/n2=635.08N?M 6结 果 T1?635.08N?M 2T1=4071.05N d1Ftan?径向力：Fr2=12=4071.05?0.3969=1615.80N 1圆周力: F12?(2)、轴承的径向支反力。 根据轴承支反力的作用点一级轴承和齿轮在周面上的安装位置，建立如图所示的力学模型。 水平面的径向支反力： 剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：FHA?807.5N,FHB?807.5N F12?4071.05N Fr2=1615.80N FHA?807.5N,FHB?807.5N - 19 -

设计计算及说明 - 20 -

结 果 轴的弯扭合成强度校核。 （1）、轴承的径向支反力 建立如图所示力学模型。

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