带式运输机的单级圆柱齿轮减速器例题_带单级圆柱齿轮减速器

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带式运输机的单级圆柱齿轮减速器(计算过程及计算说明)

一、传动方案拟定

设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（图）

（1）工作条件：使用年限10年，工作为两班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：滚筒圆周力F = 1300N；带速v = 1.4m/s； 滚筒直径D = 250mm。

二、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、电动机功率选择：(1)传动装置的总效率： η = η带×η联轴器×η齿轮×η3轴承

由手册表1-7查得η带=0.96、η联轴器=、η齿=、η轴承=。故 η = 0.96×0.99×0.97×0.993 = 0.895(2)工作机所需的功率Pw： Pw = Fv/1000ηw

由手册表1-7查得ηw=0.96，故

Pw = 1300×1.4/(1000×0.96)= 1.896kw(3)所需电动机的功率Pd：

Pd = Pw/η = 1.896/0.895= 2.12kw

3、确定电动机转速：

滚筒工作转速：nw = 60×1000v/πD = 60×1000×1.4/(π×250)= 107.00r/min 按手册表13-2推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动传动比范围i齿 = 3~5。取V带传动比i带 = 2~4，则总传动比的合理范围为i = 6~20。故电动机转速的可选范围为

nd' = i × nw =（6~20）× 107.00 = 642~2140r/min 符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

方案 电动机型号 额定功率/kw 电动机同步转速(r/min)满载转速 额定转矩

轴伸直径

Y132S-8

2.2

750

710

2.0

2

Y112M-6

2.2

1000

940

2.0 3

Y100L1-4

2.2

1500

1420

2.2

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，可见第2方案比较适合，则选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Y112M-6。其主要性能：额定功率：2.2KW，满载转速940r/min，额定转矩2.0。

三、计算总传动比及分配各级的传动比

1、总传动比：i = nm/nw = 940/107 = 8.782、分配各级传动比

（1）据手册表1-7，取齿轮i齿 = 4（单级减速器i = 3~5合理）（2）∵i = i齿 × i带

∴i带 = i /i齿 = 8.78/4 =2.2

四、运动参数及动力参数计算

1、计算各轴转速（r/min）nI = nm = 940r/min nII = nI/i带 = 940/2.2 = 427.27r/min nIII = nII/i齿 = 427.27/4 = 106.82r/min2、计算各轴的功率（kW）PI = Pd = 2.12 KW PII = PI × η带 = 2.12 × 0.96 = 2.035kw PIII = PII × η轴承 × η齿 = 2.035 × 0.99 × 0.97 = 1.954kw3、计算各轴扭矩（N·m）TI = 9.55 × 106 × PI/nI = 9.55 × 106 × 2.12/940 = 2.154 × 104 N·mm TII = 9.55 × 106 × PII/nII = 9.55 × 106 × 2.035/427.27 = 4.548 × 104 N·mm TIII = 9.55 × 106 × PIII/nIII = 9.55 × 106× 1.95/106.82 = 1.753 × 105 N·m

五、传动零件的设计计算

1、V带传动的设计计算(1)选择普通V带

由课本表13-查得：KA = 1.3，PC = KAP = 1.2 × 2.12 = 2.544kw 又nI = nm = 940r/min，由课本图13-

得：选用A型V带。(2)确定带轮基准直径d1、d2

由课本表13-和图13-中推荐的小带轮基准直径为80~100mm，故

取d1 = 100mm > dmin = 80

d2 = id1 = 2.2 × 100 = 220mm 选取标准值d2 = 224mm 实际传动比 i = d2/d1 = 224/100 = 2.24(3)验算带速v v = πd1n1/(60×1000)= π×100×940/(60×1000)= 4.92

d2 = id1 = 2.2 × 140 = 308mm 选取标准值d2 = 315mm 实际传动比 i = d2/d1 = 315/140 = 2.25 v = πd1n1/(60×1000)= π×140×940/(60×1000)= 6.89 > 5 m/s，带速合适。(4)确定V带基准长度Ld和中心矩a

初步选择中心距

a0 =(0.7~2)(d1+d2)=(0.7~2)(140+315)= 318.5~910 取a0 = 600 mm(d2d1)2(315140)2 L02a0(d1d2)2600(140315)24a024600(315140)22600(140315)1927mm 24600根据课本表13-取Ld = 2000mm 实际中心距：aa0(5)验算小带轮包角α1 由课本式(13-)得 LdL020001927600636 mm 221180d2d131514057.318057.3164.2120，合适。a636(6)确定V带的根数z

由课本式(13-)得

zPc

(P0P0)KKL2 根据d1 = 140mm，n1 = 940r/min，查表13-

用线性插入法得：P0 = 1.62kW 又i = 2.25，查表13-用线性插入法得：△P0 = 0.108kW

由表13-得KL = 1.03，由表13-，用线性插入法得Kα = 0.962，由此可得：

z2.544(1.620.108)0.9621.031.49

取z = 2根

(6)计算作用在带轮轴上的压力FQ

由课本表13-查得q = 0.10kg/m，由式13-得V带的初拉力：

F500Pc0zv(2.5K1)qv25002.54426.892.50.96210.106.892152.3N 作用在轴上的压力FQ，zsin1222152.3sin164.2FQ22585.3 N(7)设计结果：选用2根A-2000，GB11544-89V带，中心距a = 600mm，带轮直径d1=140mm，力FQ = 585.3N。

2、齿轮传动的设计计算

(1)选择齿轮材料及确定许用应力

考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。

小齿轮选用40MnB调质，齿面硬度为260HBS(表11-)； 大齿轮选用45钢调质，齿面硬220HBS(表11-)。

由图11-，查得：σHlim1 = 700MPa，σHlim2 = 560MPa。由表11-，SH=1.1，故

[Hlim1H1]S7001.1636MPa，[2560H2]HlimS509MPa HH1.1由图11-，查得：σFlim1 = 240MPa，σFlim2 = 190MPa。由表11-，SF=1.3，故

[lim1240F1]FS185MPa，[lim21901.3F2]FS146MPa FF1.3(2)按齿面接触疲劳强度设计

由课本表11-，取K = 1.1，齿宽系数ψa = 0.4。

nIIIni9402.25417.8r/min 带TPIIII9.55106n9.551062.0354.652104kW II417.8ui8.78齿ii带2.253.902 按式11-，计算中心距

2a(u1)3335KTII324[]u(3.9021)3351.14.652Ha509100.43.902118.8mm 初取a = 125mm m(0.01~0.02)a(0.01~0.02)1251.25~2.5mmm。

d2 = 250mm，轴上压

由课本表4-，取m = 2mm。

则小齿轮齿数：z12a212525.5

m(1i)2(13.902)取z1 = 25，则z2 = iz1 = 3.902 × 25 ≈ 98，取z2 = 98。实际传动比 i齿ii齿3.923.902z2983.92，0.46％5%，合适。z125i齿3.90211m(z1z2)2(2598)123 22确定中心距

a齿宽

baa0.412349.2mm 取b2 = 50mm，b1 = 55mm。

(3)验算轮齿弯曲疲劳强度

由课本图11-查得YF1 = 2.73，YF2 = 2.22。按课本式11-计算弯曲应力

2KTIIYF121.14.6521042.73F155.9[F1]

bm2z1502225F2YF22.22F155.945.4[F2]，安全。YF12.73(4)确定齿轮的精度

vd1nII601000225417.8600001.094m/s 由课本表11-

选8级精度。

(5)主要几何尺寸

分度圆直径：d1 = mz1 = 2 × 25 = 50mm，d2 = mz2 = 2×98 = 196mm 齿顶圆直径：da1d12ham5021254mm，da2d22ham196212200mm，齿根圆直径：df1d12(hac)m502(10.25)245mm，df2d22(hac)m1962(10.25)2191mm。(6)计算齿轮上的作用力

2TII24.652104Ft11860.8N d150Fr1Ft1tg1860.8tg20604.6N Ft2Ft1，Fr2Fr1

六、轴的设计计算

(一)输入轴(I轴)的设计计算

1、按扭矩初估轴径

选用40MnB调质，硬度241~286HBS 根据课本式14-

计算最小轴径dC3PII nII由课本表14-

查得C = 107~98，取C = 102，则

d102

32、轴的结构设计

俯视图草图 2.03517.3mm 417.85

3、确定轴各段直径和长度

①段装小带轮：d1=28mm 长度取L1=50mm ∵h=2a a=手册

mm ②段:d2 = d1+2h =28+

=35mm 初选用6208型深沟球轴承，其内径为d=40mm,宽度为B=18mm，外径D=80mm。

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Δ3+(2~3)=13mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑带轮和箱体外壁应有一定距离L'而定，为此，取该段长为l2=c1+c2+δ+(5~10)-B-13=70 mm，③段装轴承:d3 = d =40mm，L3=B+Δ3+(2~3)=31mm ④段:直径d4=d3+2a=40+

=47mm，L4=Δ2-(2~3)=13mm ⑤段:直径d5=d=40mm，L5=B+Δ3+(2~3)=31mm

（二）输出轴的设计计算

1、按扭矩初估轴径

选用45钢调质，硬度241~286HBS 根据课本式14-

计算最小轴径dC3由课本表14-

查得C = 118~107，则

PIII nIIId(118~107)

32、轴的结构设计 2.03528.17~29mm 417.83、确定轴各段直径和长度

①段装联轴器GYH4：d1=32mm 长度取l1=60-2=58mm ∵h=2a a=手册

mm ②段:d2 = d1+2h =32+

=40mm 初选用6209型深沟球轴承，其内径为d=45mm,宽度为B=19mm，外径D=85mm。

③段装轴承:d3 = d =45mm，l3=B+Δ3+(2~3)+Δ2+(b1-b2)/2+(2~3)=19+10+2+13+2.5+2＝48.5mm ④段装齿轮:直径d4=d3+2a=40+

=47.5mm，l4=b2-(2~3)=50-2=48mm ⑤段为轴环:直径d5= d4+2a =48+

=60mm。⑥段装轴承:d6 = d =45mm4、轴的强度校核

(1)求水平面的支承反力

FAH=FBH=Ft2/2=1860.8/2=930.4N(2)画水平面的弯矩图

C点的弯矩

MCHFAH63930mm.46358615.2N·(3)求垂直面的支承反力

FAV=FBV=Fr2/2=604.6/2=302.3N(4)画垂直面的弯矩图

C点的弯矩

MCVFAV63302.36319044mm.9N·(5)画合成弯矩图

22MCMCHMCV58615.2219044.9261631.5 N·mm(6)画转矩图： TIIIi齿TII3.9024.65210181521 N·mm

4(7)求危险截面的当量弯矩

①最大弯矩处 MeC②最细处 Me2MC(T)261631.52(0.6181521)2125141.5N·mm M2(T)202(0.6181521)2108912.6 N·mm(8)计算危险截面处的直径

①装齿轮处

由表14-查得σB=650MPa，由表14-

查得[σ-1b]=60MPa，则

d3Me125141.5327.53mm 0.1[1b]0.160考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4％，故d1.0427.5328.62

d3Me108912.6326.28

0.1[1b]0.160考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4％，故d1.0426.2827.33

七、校核滚动轴承的寿命

由课本附录1查得轴承6209的Cr=31.5kN，C0r=20.5kN。

又根据已知条件，轴承预计寿命Lh82825032000小时 轴承受力 Fa=0 Fr122FAVFAH302.32930.42978.3N·mm故P=Fr=978.3N

310CfPP60n1978.360106.82320006Lh4831.2N

八、键连接的选择和计算

装联轴器轴段，键选45钢，由表10-10，[σp]=110MPa。由d1=32mm，由课本表10-9bh108，键长L=60-(5~10)=50mm。

p4T418152170.9

（1）电动机型号、电动机输出轴的轴径、轴伸出长度、电动机的中心高；

（2）联轴器的型号、孔径范围、孔宽和拆装尺寸要求；

（3）各传动件的主要尺寸和参数，如齿轮传动中心距、分度圆直径、齿顶圆直径以及齿轮的宽度；

（4）轴承的类型；

（5）箱体的结构方案（剖分式或整体式）；

（6）所推荐箱体结构的有关尺寸。

画装配图时，应选好比例尺，布置好图面。草图的比例尺应与正式图比例尺同，并优先用1：1比例尺，以便于绘图并有真实感。

减速器装配图一般需三个视图才能完全表达各主要零部件的相对位置、尺寸和结构，必要时附加些局部试图和剖视图，并应尽量将减速器的工作原理和主要装配关系表达在一个视图上。根据传动件尺寸的大小，参考类似结构估计出减速器的结构大小，并考虑标题栏、明细表、零件号、技术要求等的位置，作好图面的合理布置。

如下图所示：

装配图的布置

编写设计计算说明书

1、设计计算说明书的内容概括如下：（1）目录。

（2）设计任务书。

（3）传动方案的拟定和说明（4）电动机的选择。

（5）计算传动装置的运动和动力参数。（6）三角带传动设计。（7）齿轮的设计计算。（8）轴的设计计算。

（9）滚动轴承的选择及计算。（10）键联接的选择及校核计算。

(11)联轴器的选择。

(12)润滑与密封（润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择）（13）设计小结（本设计的优缺点、及课程设计的体会）。（14）参考资料目录。

还可以包括一些其它技术说明，例如装拆、安装的注意事项，维护保养的 要求等。

2、编写说明书的要求（一律用word编制打印）

（1）设计计算说明书要求论述清楚，文字精炼，计算正确。

（2）说明书一律采用A4纸按一定格式打印，装订成册，封面格式可参照 图1，说明书格式可参照图2。（3）说明书中应附有必要的插图。

（4）计算中所引用的公式和数据应有根据，并注明其来源（如由资料[ ] p．×式(×-×)等）。

（5）说明书中每一自成单元的内容，应有大小标题，使其醒目便于查阅。（6）计算过程应层次分明。一般可列出计算内容，写出计算公式，然后 代入数据，略去具体验算过程，直接得出计算结果，并写上结论性用语，如“合格”、“安全”、“强度足够”等。对技术计算出的数据，需圆整的应 予圆整，属于精确计算的不得随意圆整。