仅供参考

一.传动方案拟定第二组第三个数据:设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器

1. 工作条件:使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。

2. 原始数据:滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；滚筒直径D=220mm。

运动简图

二.电动机的选择

1.电动机类型和结构型式的选择:按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。

2.确定电动机的功率:

1.传动装置的总效率:η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95=0.86

2.电机所需的工作功率:Pd=FV/1000η总=1700×1.4/1000×0.86 =2.76KW

3.确定电动机转速:滚筒轴的工作转速:Nw=60×1000V/πD=60×1000×1.4/π×220=121.5r/min根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=

6.~20×121.5=729~2430r/min符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表方案 电动机型号 额定功率 电动机转速r/min 传动装置的传动比 KW 同转 满转 总传动比 带 齿轮1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.632 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89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，比较两种方案可知:方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。

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Y100l2-4。其主要性能:额定功率:3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。

三.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=1420/121.5=11.68

2.分配各级传动比

1. 取i带=3

2. ∵i总=i齿×i 带π∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89

四.运动参数及动力参数计算

1.计算各轴转速r/minnI=nm/i带=1420/3=473.33r/minnII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67r/min滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67r/min

2. 计算各轴的功率KW PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KW PII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW

3. 计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?m
TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?m TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m

五.传动零件的设计计算

1. 皮带轮传动的设计计算

1. 选择普通V带截型由课本[1]P189表10-8得:kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.2×2.76=3.3KW据PC=3.3KW和n1=473.33r/min由课本[1]P189图10-12得:选用A型V带

2. 确定带轮基准直径，并验算带速由[1]课本P190表10-9，取dd1=95mm>dmin=75dd2=i带dd11-ε=3×95×1-0.0

2.=279.30 mm由课本[1]P190表10-9，取dd2=280带速V:V=πdd1n1/60×1000=π×95×1420/60×1000

=7.06m/s在5~25m/s范围内，带速合适。

3. 确定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+πdd1+dd

2./2+dd2-dd

1.2/4a0=2×500+3.1495+280+280-9

5.2/4×450=16

5.8mm根据课本[1]表

1.0-

6.选取相近的Ld=1600mm确定中心距a≈a0+Ld-Ld0/2=500+1600-16

5.

8./2=497mm

4.
验算小带轮包角α1=1800-57.30 ×dd2-dd

1./a=1800-57.30×280-9

5./497=158.670>1200适用

5.
确定带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本图10-9得 P1=1.4KWi≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表10-2得 △P1=0.17KW查[1]表10-3，得Kα=0.94；查[1]表10-4得 KL=0.99Z= PC/[P1+△P

1.KαKL]=3.3/[1.4+0.1

7. ×0.94×0.99]=2.26 取3根

6.
计算轴上压力由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由课本式

1.0-20单根V带的初拉力:F0=500PC/ZV[

2..5/Kα-1]+qV2=500x3.3/[3x7.062.5/0.94-

1.]+0.10x7.062 =134.3kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sinα1/

2.=2×3×134.3sin158.67o/

2.=791.9N

2.齿轮传动的设计计算

1.选择齿轮材料与热处理:所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅表[1] 表6-8，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；精度等级:运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。

2.按齿面接触疲劳强度设计由d1≥ 6712×kT1u+

1./φdu[σH]

2.1/3确定有关参数如下:传动比i齿=3.89取小齿轮齿数Z1=20。

则大齿轮齿数:Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78



由课本表6-12取φd=1.1

3.转矩T1T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N?mm

4.载荷系数k : 取k=1.2

5.许用接触应力[σH][σH]= σHlim ZN/SHmin 由课本[1]图6-37查得:σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn:按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn 计算N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108查[1]课本图6-38中曲线1，得 ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得:d1≥ 6712×kT1u+

1./φdu[σH]

2.1/3=49.04mm 模数:m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本[1]P79标准模数第一数列上的值，m=2.5

6.校核齿根弯曲疲劳强度σ bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径:d1=mZ1=2.5×20mm=50mm

d2=mZ2=2.5×78mm=195mm齿宽:b=φdd1=1.1×50mm=55mm取b2=55mm b1=60mm

7.复合齿形因数YFs 由课本[1]图6-40得:YFS1=4.35,YFS2=3.95

8.许用弯曲应力[σbb]根据课本[1]P116:[σbb]= σbblim YN/SFmin由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为: σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN:YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin :按一般可靠性要求，取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa校核计算σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够

9.计算齿轮传动的中心矩aa=d1+d

2./2= 50+19

5./2=122.5mm

10.计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s因为V＜6m/s，故取8级精度合适．

六.轴的设计计算 从动轴设计

1.选择轴的材料 确定许用应力
选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知:
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知:[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa

2.按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为:

d≥C
查[2]表13-5可得，45钢取C=118
则d≥118×2.53/121.6

7.1/3mm=32.44mm
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm

3.齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩:T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N
齿轮作用力:


圆周力:Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N


径向力:Fr=Fttan200=2036×tan200=741N

4.轴的结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。

1.、联轴器的选择

可采用弹性柱销联轴器，查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器:35×82 GB5014-85

2.、确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置
在齿轮两边。

轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位

3.、确定各段轴的直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配如图，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45mm.

4.选择轴承型号.由[1]P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.

5.确定轴各段直径和长度Ⅰ段:d1=35mm 长度取L1=50mmII段:d2=40mm 初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为19mm.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:L2=

2.+20+19+5

5.=96mmIII段直径d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mmⅣ段直径d4=50mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mmⅤ段直径d5=52mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm

6.按弯矩复合强度计算

1.求分度圆直径:已知d1=195mm

2.求转矩:已知T2=198.58N?m

3.求圆周力:Ft根据课本P127

6.-3

4.式得Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N

4.求径向力Fr根据课本P127

6.-3

5.式得Fr=Ft?tanα=2.03×tan200=0.741N

5.因为该轴两轴承对称，所以:LA=LB=48mm

1.绘制轴受力简图如图a

2.绘制垂直面弯矩图如图b轴承支反力:FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N?m截面C在水平面上弯矩为:MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N?m

4.绘制合弯矩图如图dMC=MC12+MC2

2.1/2=

1.7.762+48.48

2.1/2=51.63N?m

5.绘制扭矩图如图e转矩:T=9.55×P2/n

2.×106=198.58N?m

6.绘制当量弯矩图如图f转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=0.2，截面C处的当量弯矩:Mec=[MC2+αT2]1/2=[51.632+0.2×198.5

8.2]1/2=65.13N?m

7.校核危险截面C的强度由式

6.-

3.σe=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1×453=7.14MPa< [σ-1]b=60MPa∴该轴强度足够。

主动轴的设计

1.选择轴的材料 确定许用应力
选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知:
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知:[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa

2.按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为:

d≥C
查[2]表13-5可得，45钢取C=118
则d≥118×2.64/473.3

3.1/3mm=20.92mm
考虑键槽的影响以系列标准，取d=22mm

3.齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩:T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N
齿轮作用力:


圆周力:Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N


径向力:Fr=Fttan200=2130×tan200=775N
确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置
在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定 ，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位， 4 确定轴的各段直径和长度初选用6206深沟球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.。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36mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。

2.按弯扭复合强度计算

1.求分度圆直径:已知d2=50mm

2.求转矩:已知T=53.26N?m

3.求圆周力Ft:根据课本P127

6.-3

4.式得Ft=2T3/d2=2×53.26/50=2.13N

4.求径向力Fr根据课本P127

6.-3

5.式得Fr=Ft?tanα=2.13×0.36379=0.76N

5.∵两轴承对称∴LA=LB=50mm

1.求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N

2. 截面C在垂直面弯矩为MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19N?m

3.截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N?m

4.计算合成弯矩MC=MC12+MC2

2.1/2=

1.92+52.5

2.1/2=55.83N?m

5.计算当量弯矩:根据课本P235得α=0.4Mec=[MC2+αT2]1/2=[55.832+0.4×53.2

6.2]1/2=59.74N?m

6.校核危险截面C的强度由式

1.0-

3.σe=Mec/0.1d

3.=59.74x1000/0.1×30

3.=22.12Mpa<[σ-1]b=60Mpa∴此轴强度足够

7. 滚动轴承的选择及校核计算
一从动轴上的轴承根据根据条件，轴承预计寿命L'h=10×300×16=48000h

1.由初选的轴承的型号为: 6209, 查[1]表14-19可知:d=55mm,外径D=85mm,宽度B=19mm,基本额定动载荷C=31.5KN, 基本静载荷CO=20.5KN,
查[2]表10.1可知极限转速9000r/min

1.已知nII=121.67r/min两轴承径向反力:FR1=FR2=1083N根据课本P265

1.1-1

2.得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N

2. ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N

3.求系数x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根据课本P265表

1.4-1

4.得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0

y2=0

4.计算当量载荷P

1.P2根据课本P264表

1.4-1

2.取f P=1.5根据课本P264

1.4-

7.式得P1=fPx1FR1+y1FA

1.=1.5×1×1083+0=1624NP2=fpx2FR1+y2FA

2.= 1.5×1×1083+0=1624N

5.轴承寿命计算∵P1=P2 故取P=1624N∵深沟球轴承ε=3根据手册得6209型的Cr=31500N由课本P264

1.4-

5.式得LH=106ftCr/Pε/60n=1061×31500/162

4.3/60x121.67=998953h>48000h ∴预期寿命足够二.主动轴上的轴承:

1.由初选的轴承的型号为:6206 查[1]表14-19可知:d=30mm,外径D=62mm,宽度B=16mm,基本额定动载荷C=19.5KN,基本静载荷CO=111.5KN,
查[2]表10.1可知极限转速13000r/min
根据根据条件，轴承预计寿命L'h=10×300×16=48000h

1.已知nI=473.33r/min两轴承径向反力:FR1=FR2=1129N根据课本P265

1.1-1

2.得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N

2. ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N

3.求系数x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根据课本P265表

1.4-1

4.得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0

y2=0

4.计算当量载荷P

1.P2根据课本P264表

1.4-1

2.取f P=1.5根据课本P264

1.4-

7.式得P1=fPx1FR1+y1FA

1.=1.5×1×1129+0=1693.5NP2=fpx2FR1+y2FA

2.=1.5×1×1129+0= 1693.5N

5.轴承寿命计算∵P1=P2 故取P=1693.5N∵深沟球轴承ε=3根据手册得6206型的Cr=19500N由课本P264

1.4-

5.式得LH=106ftCr/Pε/60n=1061×19500/1693.

5.3/60x473.33=53713h>48000h ∴预期寿命足够

七.键联接的选择及校核计算1．根据轴径的尺寸，由[1]中表12-6高速轴主动轴与V带轮联接的键为:键8×36 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为:键 14×45 GB1096-79轴与联轴器的键为:键10×40 GB1096-792．键的强度校核 大齿轮与轴上的键 :键14×45 GB1096-79b×h=14×9,L=45,则Ls=L-b=31mm圆周力:Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N挤压强度: =56.93<125~150MPa=[σp]因此挤压强度足够剪切强度: =36.60<120MPa=[ ]因此剪切强度足够键8×36 GB1096-79和键10×40 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。

八.减速器箱体、箱盖及附件的设计计算~

1.减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器一次过滤，采用M18×1.5油面指示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M18×1.5根据《机械设计基础课程设计》表5.3选择适当型号:起盖螺钉型号:GB/T5780 M18×30,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉:GB5783～86 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉:GB5783～86 M8×20,材料Q235螺栓:GB5782～86 M14×100，材料Q235箱体的主要尺寸::

1.箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1= 4.0625









取z=8

2.箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45









取z1=8

3.箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.5×8=12

4.箱座凸缘厚度b=1.5z=1.5×8=12

5.箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.5×8=20

6.地脚螺钉直径df =0.036a+12=





0.036×122.5+12=16.41取1

8.

7.地脚螺钉数目n=4 因为a<250

8.轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.75×18= 13.5 取1

4.

9.盖与座连接螺栓直径 d2=0.5-0.

6.df =0.55×

















18=9.9
取

10.

10.连接螺栓d2的间距L=150-200

11.轴承端盖螺钉直d3=0.4-0.

5.df=0.4×18=7.2取

8.

12.检查孔盖螺钉d4=0.3-0.

4.df=0.3×18=5.4 取

6.

13.定位销直径d=0.7-0.

8.d2=0.8×10=8

14.df.d

1.d2至外箱壁距离C1

15. Df.d2

16.凸台高度:根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。

17.外箱壁至轴承座端面的距离C1＋C2＋

5.～

10.

18.齿轮顶圆与内箱壁间的距离:＞9.6 mm

19.齿轮端面与内箱壁间的距离:=12 mm

20.箱盖，箱座肋厚:m1=8 mm,m2=8 mm 2

1.轴承端盖外径∶D＋

5.～5．

5.d3

D～轴承外径2

2.轴承旁连接螺栓距离:尽可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉为准，一般取S＝D

2.

九.润滑与密封

1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度ν<12m/s，当m<20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。

2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。

3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。

4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

十.设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。