机械设计基础课程设计计算说明书 设计题目 胶带输送机减速器设计学 院 班 级 设 计 者 完成时间 2009. 01. 8指导老师 2009年01月8日机械设计课程设计目 录第一章设计任务书- 3 -第二章电动机的选择计算- 4 -第三章各轴的转速、转矩计算- 6 -第四章齿轮传动设计 .- 7 -第五章轴的设计及校核- 9 -第六章轴承的选择 - 16 -第七章联轴器及键的选择- 16 -第八章箱体及附件设计.-17-第九章设计小结.- 21 -第十章参考文献.- 22 -第一章 设计任务书1.1 方案图 设计带式输送机的传动装置（单级圆柱齿轮减速器和一级带传动）1.2工作条件：带式输送机连续单向运转，工作平稳无过载，输送带速度允许误差5%；两班制工作（每班按8小时计算），使用期限10年，小批量生产。设计数据（第16组）：输送带拉力：F=3000N；输送带速度：V=1.2m/s；滚筒直径：D=260mm。机械设计课程的内容1.3设计工作量： 减速器装配图1张（A1图纸）； 设计计算说明书1份，30004000字。1.4设计具体任务：（1）传动方案的分析和拟定；（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算； （3）传动零件的设计（带传动、单级齿轮传动）；（4）轴和轴承组合设计（轴的结构设计，轴承组合设计，低速轴弯、扭组合强度校核，低速轴上轴承寿命计算）；（5）键的选择及强度校核（低速轴上键的校核）； （6）联轴器的选择；（7）减速器的润滑与密封；（8）减速器装配草图俯视图设计（箱体、附件设计等）；（9）编写设计计算说明书。第二章电动机的选择计算一、传动方案拟定第13组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限10年，工作为二班工作制，载荷平稳。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=7 KN；带速V=1.3m/s；滚筒直径D=350mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y（IP44）系列小型三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9920.970.990.96=0.8674注:齿轮在机械制造中对精度无特殊要求精度等级选用8级，效率0.97(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/总=71.3/0.8674=10.5 KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/（D）=6010001.3/（350）=70.9 r/min 按手册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=36。取V带传动比=24，则总传动比理时范围为=624。故电动机转速的可选范围为=n筒=（624）70.9=4251702r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案。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，选用n=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Y160L-6。其主要性能：额定功率：11KW，满载转速970r/min，额定转矩2.0，最大转矩2.0。第三章各轴的转速、转矩计算一、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=970/70.9=13.682、分配各级传动比（1） 取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=36合理）（2） i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=13.68/6=2.28二、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=970r/minnII=nI/i带=970/2.28=425.4(r/min)nIII=nII/i齿轮=425.4/6=70.9(r/min)2、 计算各轴的功率（KW）PI=P工作=10.5KWPII=PI带=10.50.96=10.08KWPIII=PII轴承齿轮=10.080.980.97 =9.58KW3、 计算各轴扭矩（Nm）TI=9.55103PI/nI=9.5510310.5/970=103.376NmTII=9.55103PII/nII=9.5510310.08/425.4 =226.290NmTIII=9.55103PIII/nIII=9.551032.168/76.4 =271Nm第四章齿轮传动设计（1）选择齿轮材料及许用接触应力计算 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40MnB调质，齿面硬度为241286HBS，=730Mpa，=600 Mpa。大齿轮选用ZG35SiMn调质，齿面硬度241269HBS，=620Mpa，=510Mpa。选用7级精度。SH =1.1，SF =1.25许用接触应力计算如下： (2)按齿面接触疲劳强度设计由于载荷平稳故取载荷系数K=1齿宽系数小齿轮上的转矩T1=TII=226.290Nm 由d1 = =77.1mm确定有关参数如下：传动比i齿=6 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=620=120 实际传动比I0=120/20=6传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=6模数：m=d1/Z1=77.1/20=3.855mm根据手册取标准模数：m=4mm确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=420mm=80mmd2=mZ2=4120mm=480mm齿宽：b=dd1=0.877.1mm=61.68mm取b2=65mm b1=70mm(3)按轮齿弯曲疲劳强度校核根据齿数Z1=20,Z2=120由手册得:YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 =94.4Mpa故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (4)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=4/2(80+480)=280mm (5)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/(601000)=3.1480425.4/（601000）=1.78m/s第五章轴的设计及校核1.输入轴的设计计算1.1输入轴的选材及轴径设计选用45#钢，调质，硬度217255HBS按扭矩初算直径d，公式如下：，式中A仅决定于材料许用剪应力的系数，由设计手册取A=110，n为输入轴的转速，P为输入轴的功率。代入数据可得计算如下：其上应开有键槽，应适当增大直径，增大5%，则，取值34mm。1.2轴的结构设计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。确定轴各段直径和长度轴结构草图如下：从左到又依次为1.2.3.4.5段d1=34mm，长度L1取L1=50mmd2=40mm，长度L2取L2=55mm初选用7009c型角接触球轴承，其内径为45mm宽度为16mm，外径为75mm。故d3=45mm，考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁有一定的距离，再考虑留有一定的长度的套筒长，故取L3=16mm+15.5mm=31.5mm由于小齿轮的齿根圆直径和轴的直径相差很小，故将小齿轮和轴做出一体，即做成齿轮轴。小齿轮的齿根圆直径为70mm，宽度为70mm，故可选取第四段的直径为d4=60mm，长度为L4=100mm，齿轮中心位于第四段轴的中心。第五段选取和第三段一样的尺寸。轴的总长度Lin=50+55+31.5+100=236.5mm1.3对输入轴进行校核：齿轮分度圆直径：d1=80mm扭矩：T1=226.290Nm求圆周力：Ft，求径向力：Fr，绘制该轴的受力简图，直面弯矩图，水平面弯矩图，扭矩图如下：L=140mm 判定危险截面为第四段轴的中心面该轴单向旋转，轴为45钢，调质处理，根据设计手册有，查得。则折算系数为：验算危险截面强度比较计算结果和结构设计C截面直径，满足强度要求。2.输出轴的设计计算21输出轴的选材及轴径设计输出轴选用45#调质钢，硬度217255HBS 。由公式求出轴的最小直径考虑其上开有键槽，直径应适当增加，增加5%，则直径为，最后取最小直径为60mm。2.2轴的结构设计大齿轮置于箱体中间，两轴承对称分布。齿轮右侧用轴肩固定，左侧用套筒固定。轴承采用角接触轴承，型号为7014c，基本参数如下：内径d=70mm，外径D=110mm，宽度B=20mm。上图为大轴的草图，可分为七段，从左到右标号依次为1，2，3，4，5，6，7。各段直径分别为：60，64，70，80，90，80，70，单位mm。长度分别为：52，52，49.5，62，10.5，23，16，单位mm。因为大齿轮的分度圆的直径为480 mm，故将大齿轮做成辅板式结构，其草图如下，具体的参数已经在齿轮设计部分给出。输出轴的长度为Lout=52+52+49.5+62+10.5+23+16=265mm2.3输出轴的校核按弯扭复合强度计算轴的受力简图如下：，弯矩扭矩图如下：各数据如下：根据受力图和弯矩扭矩图，判断O处为危险截面，下面进行验算：该轴单向旋转，轴的材料为45钢，调质处理，根据设计手册得，查得，则折算系数为：验算危险截面强度：比较计算结果与结构设计O截面直径，满足强度要求。第六章 轴承的选择1.输入轴轴承选择对于输入轴的轴承选择，首先考虑角接触轴承。选用7009c型角接触轴承，其基本尺寸如下：内径：45mm；外径：75mm；宽度：16mm；极限转速（脂）：7500r/min；极限转速（油）：10000r/min。2.输出轴轴承选择对于输出轴的轴承选择，考虑角接触轴承，选用7014c型角接触轴承，其基本尺寸如下：内径：70mm；外径：110mm；宽度：20mm；极限转速（脂）：5000r/min；极限转速（油）：6700r/min。第七章 联轴器及键的选择在此减速器中，需要用联轴器将输出轴和滚筒所在的轴联接起来，下面对所需的联轴器进行选择。计算转矩按下式计算：式中 T名义转矩；Nmm； KA工作情况系数；取KA=1，则：输出轴转速为nIII=nII