_機械設計課程設計-V帶-單級直齒圓柱齒輪減速器F=4，V=3，D=600

中南大學機械設計課程設計說明書設計題目：V帶單級直齒圓柱齒輪減速器設計人：單位：班學號：指導老師：日期：2009年1月7日星期三設計題目：V帶單級直齒圓柱齒輪減速器設計要求：如下圖，用于膠帶運輸?shù)膯渭増A柱齒輪減速器，傳送帶允許的速度誤差為。雙班制工作，有粉塵，批量生產。運輸帶曳引力F=4KN，運輸帶速度V=3m/s，卷筒直徑D=600mm，使用年限為10年。圖中1為電動機，2為帶傳動，3為單級齒輪減速器，4為聯(lián)軸器，5為卷筒，6是傳送膠帶。設計及計算過程為方便計算見，以下的計算及說明中，帶傳動和齒輪傳動中，均以高速輪作為1，低速輪為2.設計過程及說明一、確定傳動方案由題目要求可知，需設計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動工作條件：雙班制工作，有分吃，批量生產，使用年限為10年。原始數(shù)據(jù)：運輸帶曳引力F=4KN；帶速V=3.0m/s；滾筒直徑D=600mm；使用年限10年。二、電動機選擇1、電動機類型的選擇：Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒=0.960.9920.980.990.95=0.8672（2）輸出功率：P輸出=*4*312FVKW(3)電機所需的工作功率：P工作=P輸出/=12/0.867213.84KW3、確定電動機轉速：滾筒工作轉速：60/60*3/(*0.6)95.9/minnVDr滾筒由手冊查知，一級齒輪減速器的傳動比i齒輪為36，V帶的傳動比i帶為24，但在工程應用中，由于齒輪和帶輪的傳動比較大，容易是大齒輪或大帶輪過大而成為飛輪，工程中常用的i齒輪小于4，且i帶也不宜過大，故電動機的轉速范圍為16*16)*95.5(7641528)/minnnr電動機滾筒（8）（8復合條件的常用的電動機轉速有1000r/min，1500r/min。如果選用1000r/min的電動機，則總的傳動比i=1000/95.5=10.47；而選用1500r/min的電動機，i=1500/95.5=15.7。相比而言，1000r/min的電動機的傳動比要小，較好。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見轉速為1000r/min的電動機較為合適，故選電動機轉速n為1000r/min。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y180L-6。主要參數(shù)如下：額定功率：15KW，滿載轉速970r/min，質量195kg，輸出軸直徑48mm。三、傳動比的確定及分配1、總傳動比i：i/970/95.510.15nn電動機滾筒2、傳動比的分配：由手冊推薦值選擇齒輪傳動比i齒輪=3.5，V帶的傳動比i帶=3，則i實際=3*3.5=10.5。因為II實際（I）/=0.0345，誤差小于5%，故可取。四、運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算1、各軸轉速的計算nn970r/min帶1電動機211NNn/I970/3323.3r/min帶帶帶齒輪2nn95.5r/min齒輪滾筒2、各軸功率的計算選大帶輪和小齒輪的公共軸為軸1，大齒輪的軸為軸2，則2/(*)12/0.95*0.99*0.9912.89PPKW輸出帶聯(lián)軸器軸承（）12/(*12.89/0.98*0.9913.28PPKW齒輪聯(lián)軸器）（）3、各軸轉矩的計算由*/Pn6T=9.55*10可得:1T=3.80*510N*mm,2T=1.29*610N*mm五、傳動零件的設計計算1、V帶的設計計算（1）、V帶帶型的選擇選擇窄V帶截型，取工作系數(shù)AK=1.2，則*1.2*1518cAPKPKW，由cP和n帶1及課本中的窄V帶選型圖可得，應選擇SPA型窄V帶。（2）、確定帶輪的基準直徑并檢驗帶輪的速度窄V帶選型圖推薦小帶輪的直徑為90180mm，現(xiàn)選小帶輪直徑為1d帶=125mm。取=0.98，由于傳動比I帶=3，則2d帶=I帶*1d帶*(1-)=367.5mm，查手冊取2d帶=355mm，則i帶=21d/d*(1)帶帶=2.90，i=i齒輪*i帶=2.90*3.5=10.15=i，符合總的傳動比，故設計時要保證齒輪傳動比i齒輪為3.5不變。實際從動帶輪轉速：2n帶1n齒輪=1n/970/2.90334.5r/mini帶帶帶速11*d*n/60V帶帶=6.25m/s,在525m/s范圍內，帶速合適。（3）、確定帶長和中心距由課本公式012120.7d+d)2d+d)a帶帶帶帶（可得，中心距0a在336960mm之間。現(xiàn)取中心距0a=500mm，則V帶理論長度為:200012212*d+d)/2(dd)/4Laa帶帶帶帶（=1780.4mm查V帶基本長度表可得，應取V帶長度為dL=1800mm，則實際中心距a為：a00/2daLL+（）=509.8mm（4）、驗算小輪包角由000121180(dd)/*57.3154.1a帶帶>0120可知，所選的帶輪直徑，帶長及中心距適用。（5）、確定帶的根數(shù)由手冊查得所選SPA型窄帶的各參數(shù)如下:0P=2.98kw,0P=0.37kw,K=0.93,LK0.95則00/*18/2.980.37*0.95*0.936.08cLZPPPKK（）（）取Z=6，過載率為（6.08-6）/6=0.013<5%,故滿足條件。（6）、計算軸上的力查課本上V帶截面尺寸表可得q=0.12Kg/m，則單根V帶初拉力為：20500/(*V)*(2.5/1)469.8cFPZKqVN作用在軸上的壓力為：012*sin(/2)5494.2QFZFN2、齒輪的設計計算（1）、選擇齒輪材料及精度等級大齒輪選用45鋼，調質，齒面硬度197286HBS，小齒輪選用40Cr調質，硬度為217286HBS，都屬于軟齒面。按接觸強度設計，按彎曲強度校核。根據(jù)課本上齒輪傳動精度等級的選擇及應用表選7級精度，齒面粗糙度Ra1.63.2m。(2)、按齒面接觸疲勞強度設計由于齒輪傳遞的力及功率較大，現(xiàn)選擇齒輪模數(shù)m=4，工作系數(shù)K=1.2，查手冊知，45鋼的抗接觸疲勞極限為lim550620HMPa，40Cr調質后的抗接觸疲勞極限為lim650750HMPa。取H=1，則lim/700HHHMPa。選擇齒寬系數(shù)d=0.9，則213122KT*(1)*(*Z85.4mm*u*EHdHuZd齒輪），11Z/m21.345d齒輪齒輪取1Z齒輪=22，則Zi*Z77齒輪2齒輪齒輪1由d=m*Z可得，1d齒輪=88mm，d齒輪2=308mmd=0.9，則b=0.9*1d齒輪=79.2mm取b=80mm，則2b齒輪=80mm，2bb1090mm齒輪1齒輪中心距a=（1d齒輪+d齒輪2）/2=198mm（3）、按彎曲強度校核齒輪查表可得，Sa1Y=1.57,Sa2Y=1.72,Fa1Y=2.89,Fa2Y=2.28取FS=1.25，由課本常用齒輪材料及其力學性能表可得：F1=410480Mpa，F(xiàn)2=560620Mpa由Flim/FFS可得：F1=464Mpa，F(xiàn)2=360Mpa2F11Sa1Fa1F12YY/bmZ146.95MPKTa齒輪1（）2F22Sa2Fa2F22YY/bmZ36.3MPKTa齒輪2（）所以齒輪的抗彎曲強度足夠。（4）、計算齒輪圓周速度1*n/60Vd齒輪齒輪1=1.54m/s，合適。六、軸的設計計算兩根軸都選用45#鋼調質，硬度217255HBS1、初步估算軸的直徑由手冊查知，按扭剪強度估算軸徑的公式為：3/dAPn。其中P為軸所傳遞的功率，n為軸的轉速，是系數(shù)，實心時，=1，A與材料及受力有關，查手冊可知，A=133144.可得3111/45.4dAPnmm：，3222/68.9dAPnmm故選取1d=50mm，2d=70mm。2、高速軸的設計及校核（1）、軸的結構設計、軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，小齒輪兩端用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承都用套筒定位，則采用過渡配合固定。、確定軸各段直徑和長度軸的最小直徑1d=50mm，現(xiàn)選取各初軸肩的高度差為5mm，則安裝滾動軸承的軸的直徑d為60mm。初選用6212型深溝球軸承，其內徑為60mm,外徑為110mm，寬度為22mm?？紤]齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。初取套筒長為20mm。根據(jù)上述各參數(shù)，畫出軸的草圖，由草圖可得，兩滾動軸承的支撐跨距為L=90+2*20+22=152mm(2)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已求得1d齒輪=88mm求轉矩：已求得1T=3.80*510Nmm求圓周力：51122*3.80*108636.488tTFNd齒輪求徑向力：0*tan8636.6*tan203143.4rtFFN因為該軸上兩軸承對稱，所以：LA=LB=76mm繪制該軸的受力圖及扭矩圖如下所示：由受力圖可得:/21571.7AYBYrFFFN51122*3.80*108636.488tTFNd齒輪由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對