那位有带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器

最真的我

一、前言
(一)
9 a# _5 M* f2 n设计目的：
9 |" o' M! G3 m+ I通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
6 T! C$ {$ i. C' [(二)
传动方案的分析
- W& ^) n. s. W' w$ n机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
9 b. s. V( o" `) m减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系统的参数设计
, \) @  g+ y* A- J( S0 Z原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。
工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。
- C* W9 Q) v! ]% m/ |动力来源：电力，三相交流380/220伏。
5 j* T7 |3 z; Y7 v, @8 D1
、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 p  f* V1 G$ C$ D. Y( i: ?（2）、电动机功率选择：
①传动装置的总效率：
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率：
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
% v6 Z* \* E+ n) g+ Y=1908×2/1000×0.96
0 F* g: R2 A% G, p# {=3.975KW
' n% `! R+ m4 a1 z' X3 }③电动机的输出功率：
=3.975/0.87=4.488KW
( ?7 `8 ~; q6 r- `* f4 T使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW 。
0 V5 ^/ D! l1 U) d2 U  ~⑶、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
$ O% [+ V- Q" v. ^4 d=（60×v）/（2π×D/2）
+ ~4 [; t0 C8 K- `=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
由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I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min
( R! n) ^$ b# A  @1 {( d3 l⑷、确定电动机型号
根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。
其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。
5 r. M* C; F' t# _) d; S. X2 、计算总传动比及分配各级的传动比
（1）、总传动比：i =1440/96=15
（2）、分配各级传动比：
5 K" U% j+ }  \/ m+ i根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）
: n; D3 o- p4 o  D* U$ d! Z=15/5=3
3 、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速（r/min）
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
' N( n' {  D6 f, L5 z⑵计算各轴的功率（KW）
电动机的额定功率Pm=5.5KW
  `( }. p( v: K& A* t所以
3 L7 T4 E* m7 n& d$ b* bP =5.5×0.98×0.99=4.354KW
" H; l. h7 `) k9 c' t9 R=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
/ J+ t$ z! Q* _& v+ i=4.138×0.99×0.99=4.056KW
$ D* y. N! u8 r4 ?' K$ v⑶计算各轴扭矩（N•mm）
- m: Z8 v2 h* j  oTI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、传动零件的设计计算
（一）齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
# l; j4 o( x5 o% m考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）确定有关参数和系数如下：
: K# x7 o. }( _& y传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
=5×20=100 ，所以取Z
实际传动比
0 I3 c/ _/ L" L4 O4 O9 \i =101/20=5.05
/ l+ C1 d3 n* D8 v. V传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
0 p4 X: h5 r  K% S8 R  d齿数比： u=i
取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；
( U* Y, r- G7 D. L' w则 h *m=3，h ）m=3.75
8 V( W+ C  P3 G0 Ph=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圆直径：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
' I! x; Q; B/ f4 b由指导书取 φ
齿宽： b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
# O% R' `9 R! R7 h0 Wb
+ p  C" [% B. I齿顶圆直径：d ）=66，
d
4 ~* E0 Y! S1 T, q& @' e! S1 N齿根圆直径：d ）=52.5，
0 q0 h, M( O5 k* W* f& Ad ）=295.5
基圆直径：
d cos =56.38，
0 Y' _5 ~$ N) r- ~d cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a：
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
（二）轴的设计计算
% t3 d5 Y& s% y3 y+ E- j* f; [1 S1 、输入轴的设计计算
7 b' J. n& U2 i" H6 Q* f: U⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据指导书并查表，取c=110
; ]% I+ P8 }5 w所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
6 t8 L; r; U: Q( Sd=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
# Q; H! x# T& S4 P⑵、轴的结构设计
1 A% Y7 D0 W9 F& e2 r①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，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d =25mm
0 o- }/ }$ ]( L- [) g/ c， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
5 s$ X% U- s3 o" V0 x  l$ L& B4 w∵h=2c
" J3 {+ E3 M# }0 B  k& M0 u9 ac=1.5mm
: e9 G) N3 E( d7 n+2h=25+2×2×1.5=31mm
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。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L =（2+20+55）=77mm
III段直径：
7 `" D1 N! B0 A8 K/ K. t& u初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
! s$ f$ D: Y! X7 K5 hⅣ段直径：
由手册得：c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
6 ?3 Z1 p( ]' ^7 ^此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm
: r. @( g5 |* Q' O9 ~) Y3 _+2h=35+2×3=41mm
0 g# b% C5 k' }* D( g9 ?/ z长度与右面的套筒相同，即L
Ⅴ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
* M! f5 U7 u+ F* T/ \+ o& q取L
. ~# L, k8 M1 ^' b- ~/ e由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径：d =41mm， L
/ `/ G8 D+ H5 }# V$ ?Ⅶ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
2 、输出轴的设计计算
: A' O4 n& k  [⑴、按扭矩初算轴径
3 ~5 E+ R; w  L  ^选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110
. V8 H% J( i4 i4 T  M=110× (2.168/76.4) =38.57mm
3 Q, B0 I! i" t, V9 j考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
; Q; x) o- L7 V②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则 d =42mm L = 50mm
L = 55mm
, L! t( ?5 |0 o5 f% n, L  i" [+ TL = 60mm
: p% O/ y- [. |; o2 f/ LL = 68mm
+ _8 a2 B0 ?& z, U9 M" Q: iL =55mm
L
4 |0 Y2 N- f: `9 \+ m0 ]7 b四、滚动轴承的选择
1 ~3 A  O. ?8 W3 p/ r# G) X* e4 O1 、计算输入轴承
7 P7 f+ _' S) ~选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
- I/ a& n3 \- a6 y  T2 、计算输出轴承
选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1 、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择：
带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ，L =65mm
7 h9 p; |: o! D% ]$ O7 V  g  m查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
% n0 d5 [" K" T% E. |* p2 、输出轴与齿轮联接用平键联接
, r2 M3 M5 Q) t=60mm,L
查手册得，选用C型平键，得：
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45
( A1 Z5 a. H$ Y3 、输入轴与带轮联接采用平键联接 =25mm L
; }* A2 \# J% g+ J1 p5 e查手册
, c8 ~- N& Z. m# T4 f$ f9 a  S选A型平键，得：
6 B+ y+ ?" y1 ]5 j5 t! |装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50
4 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
) |. d" Q* b: C/ R: r9 UL
查手册
0 t. n/ R* K' i; R: {; m6 [选A型平键，得：
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
% D8 _, }6 p  Q0 Q+ K( [则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49
  z' D0 ~3 r* k' ~8 l六、箱体、箱盖主要尺寸计算
箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：
七、轴承端盖
! q3 d- ~2 ^. x6 w主要尺寸计算
% a  _/ e2 b4 M4 P! R8 Y: v" @轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
& u  R7 \) Z* I$ d、挡圈 ：GB886-86
查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58
2
、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
# c4 [! O  J7 X* c  h, c" l3
! ?1 c0 T- M5 q# ^  B、角螺塞
( ?; R! w; X' v" ?# SM18
×
1.5 ：JB/ZQ4450-86
九、
" q+ r0 l% }3 p设计参考资料目录
1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，1999.6
2、解兰昌等编著.紧密仪器仪表机构设计.杭州：浙江大学出版社，1997.11