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1、中南大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 全套圖紙加153893706設(shè)計題目：V帶單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè) 計 人：單 位：班學(xué) 號：指導(dǎo)老師：日 期：2009年1月7日星期三設(shè)計題目：V帶單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)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(chǎn)。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(shè)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(shè)計過程及說明一

2、、確定傳動方案由題目要求可知，需設(shè)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(chǎn)，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=( 3 )電機所需的工作功率：P工作= P輸出/=3、確定電動機轉(zhuǎn)速：滾筒工作轉(zhuǎn)速：由手冊查知，一級齒輪減速器的傳動比為36，V帶的傳動比為24，但在工程應(yīng)用中，由于齒輪和

3、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，工程中常用的小于4，且也不宜過大，故電動機的轉(zhuǎn)速范圍為復(fù)合條件的常用的電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速為1000r/min的電動機較為合適，故選電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)

4、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(zhuǎn)速970r/min，質(zhì)量195kg，輸出軸直徑48mm。三、傳動比的確定及分配1、總傳動比i：2、傳動比的分配：由手冊推薦值選擇齒輪傳動比=3.5，V帶的傳動比=3，則=3*3.5=10.5。因為，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(zhuǎn)速的計算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3、各軸轉(zhuǎn)矩的計算由可得:=3.80*N*mm,=1.29*N*mm五、傳動零件的設(shè)計計算1、V帶的設(shè)計計算（1）、V帶帶型的選擇選擇窄V帶截型，取工作系數(shù)=1.2，則，由和及課本中的窄V

5、帶選型圖可得，應(yīng)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=125mm。取=0.98，由于傳動比=3，則=*(1-)=367.5mm，查手冊取=355mm，則=2.90，i=*=2.90*3.5=10.15=i，符合總的傳動比，故設(shè)計時要保證齒輪傳動比為3.5不變。實際從動帶輪轉(zhuǎn)速：=帶速=6.25m/s,在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（3）、確定帶長和中心距由課本公式可得，中心距在336960mm之間?，F(xiàn)取中心距=500mm，則V帶理論長度為:=1780.4mm查V帶基本長度表可得，應(yīng)取V帶長度為=1800m

6、m，則實際中心距a為：a=509.8mm（4）、驗算小輪包角由可知，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:=2.98kw, =0.37kw, =0.93, 0.95則取Z=6，過載率為（6.08-6）/6=0.0135%,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：作用在軸上的壓力為：2、齒輪的設(shè)計計算（1）、選擇齒輪材料及精度等級大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度197286HBS，小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為217286HBS，都屬于軟齒面。按接觸強度設(shè)計，按彎曲強度校核。根據(jù)課

7、本上齒輪傳動精度等級的選擇及應(yīng)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(shè)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，40Cr調(diào)質(zhì)后的抗接觸疲勞極限為。取H=1，則。選擇齒寬系數(shù)=0.9，則，取=22，則由d=m*Z可得，=88mm，=308mm=0.9，則b=0.9*=79.2mm取b=80mm，則=80mm，中心距a=（+）/2=198mm（3）、按彎曲強度校核齒輪查表可得，=1.57,=1.72,=2.89,=2.28取=1.25，由課本常用齒輪材料及其力學(xué)性能表可得：=410480Mpa，=5

8、60620Mpa由可得： =464Mpa，=360Mpa所以齒輪的抗彎曲強度足夠。（4）、計算齒輪圓周速度=1.54m/s，合適。六、軸的設(shè)計計算兩根軸都選用45#鋼調(diào)質(zhì)，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：。其中P為軸所傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速，是系數(shù)，實心時，=1，A與材料及受力有關(guān)，查手冊可知，A=133144.可得：，故選取=50mm，=70mm。2、高速軸的設(shè)計及校核（1）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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

9、，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=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(nèi)徑為60mm,外徑為110mm，寬度為22mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)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(fù)合強度計算求分度圓直徑：已求得=88mm求轉(zhuǎn)矩：已求得=3.80*求圓周力： 求徑向力：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:由兩邊

10、對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：（3）、校核危險截面C的強度該軸的強度足夠。3、低速軸的設(shè)計算（1）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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=70mm，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80mm。初選用6216型深溝球軸承，其內(nèi)徑為80mm,外徑為140mm，寬度為26mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱

11、體內(nèi)壁應(yīng)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=80+2*20+26=146mm。由于兩根軸的長度較為接近，故實際設(shè)計時，為了保證美觀性及加工的工藝性，在設(shè)計時應(yīng)將兩跟軸的支撐跨距選的同樣長。(2)按彎矩復(fù)合強度計算求分度圓直徑：已求得=308mm求轉(zhuǎn)矩：已求得=1.29*求圓周力： 求徑向力：因為該軸上兩軸承對稱，所以：LA=LB=76mm低速軸的受力圖及扭矩圖和高速軸的受力圖及扭矩圖相似，可參照上圖。由受力圖可得:由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量

12、彎矩：（3）、校核危險截面C的強度該軸的強度足夠。七、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命L=1636510=58400h1、計算輸入軸承已經(jīng)選得輸入軸承型號為6212型。（1）已知=970/2.90=334.5r/ min兩軸承徑向反力：由于該減速器為單級圓柱直齒齒輪減速器，故滾動軸承幾乎不承受軸向力，.所以。查表可得：, (2)計算當(dāng)量載荷查課本載荷系數(shù)表，取=1.1，則 (5)軸承壽命計算因為=，故取根據(jù)手冊得6212型滾動軸承的Cr=47800N由于選擇的是深溝球軸承，故=3查課本溫度系數(shù)表取=1，則：預(yù)期壽命足夠2、計算輸出軸承已經(jīng)選得輸入軸承型號為6216型。（1）已

13、知=95.5r/ min兩軸承徑向反力： 由于該減速器為單級圓柱直齒齒輪減速器，故滾動軸承幾乎不承受軸向力，.所以。查表可得：, (2)計算當(dāng)量載荷查課本載荷系數(shù)表，取=1.1，則 (5)軸承壽命計算因為=，故取=根據(jù)手冊得6212型滾動軸承的Cr=71500N由于選擇的是深溝球軸承，故=3查課本溫度系數(shù)表取=1，則：預(yù)期壽命足夠八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1、大齒輪和軸用A型平鍵聯(lián)接與大齒輪相聯(lián)接的軸的直徑為90mm。查手冊得，應(yīng)選取的鍵型為GB/T 1096 鍵 25*14*70 t=9，其基本參數(shù)如下：b=25mm, h=14mm, L=70mm, t=9mm，=5.4mm由手冊查得，平鍵

14、的強度計算公式是：d為軸的直徑，90mm，k是鍵與輪轂的接觸高度，k=h-=8.6mm，l是鍵的工作長度，l=L-b=45mm代入數(shù)據(jù)可得：鍵的強度足夠。2、輸出軸與聯(lián)軸器用C型平鍵聯(lián)接輸出軸的直徑為70mm查手冊得，應(yīng)選取的鍵型為GB/T 1096 鍵 C20*12*60 t=7.5，其基本參數(shù)如下：b=20mm, h=12mm, L=60mm, t=7.5mm, =4.9mm則鍵的強度足夠。3、輸入軸和帶輪用A型平鍵聯(lián)接輸出軸的直徑為50mm查手冊得，應(yīng)選取的鍵型為GB/T 1096鍵 14*9*70 t=5.5，其基本參數(shù)如下：b=14mm, h=9mm, L=70mm, t=5.5mm, =3.8mm則鍵的強度足夠。