精密机械设计专业课程设计方案报告.doc

1、题目
设计某一带式运送机用一级直齿圆柱齿轮减速器。运送机二班制、持续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，有效期限，运送带速度允差±5％。室内环境最高温度：35℃；动力来源：三相交流380/220伏；卷筒效率：0.96。
2、参照方案
（1）V带传动和一级闭式齿轮传动
（2）一级闭式齿轮传动和链传动
（3）两级齿轮传动
3、原始数据
4、其她原始条件
输送带工作拉力F/N
输送带工作速度v/m·s-1
卷筒直径D/mm
2900
1.3
300

（1）工作状况：二班制、持续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。
（2）有效期限：，大修期三年，每年工作300天。
（3）生产批量：小批量生产。
（4）工厂能力：中档规模机械厂，可加工7～8级精度齿轮。
（5）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。
（6）容许误差：容许输送带速度误差。

一、 传动装置总体设计
1、 拟定传动方案
本次设计选用带式输送机机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动，其传动装置见下图。

图1 带式输送机传动装置示意图
F：运送带拉力； V：运送带速度； D：卷筒直径
2、 选取电动机
（1） 选取电动机类型
按工作规定及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式构造，电压380V，Y系列。
（2） 选取电动机额定功率
① 带式输送机性能参数选用表1第 6组数据，即：
输送带工作拉力F/N
输送带工作速度v/m·s-1
卷筒直径D/mm
2900
1.3
300
表一
工作机所需功率为：
②从电动机到工作机传动总效率为：
其中、、、、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒效率，查取《机械基本》P459附录3 选用=0.95 、=0.97（8级精度）、=0.99（球轴承）、=0.995、=0.96
故
③ 电动机所需功率为
又由于电动机额定功率
查《电机型号大全》，选用电动机额定功率为5.5kW，满足电动机额定功率 。
（3） 拟定电动机转速
传动滚筒轴工作转速：
查《机械基本》P459附录3， V带惯用传动比为i1=2~4，圆柱齿轮传动一级减速器惯用传动比范畴为i2=3~5（8级精度）。依照传动装置总传动比i与各级传动比i1、i2、…in之间关系是i=i1i2…in，可知总传动比合理范畴为i=6~20。
又 由于 ，
故 电动机转速可选取范畴相应为

符合这一范畴同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。
（4） 拟定电动机型号
选上述不同转速电动机进行比较，查《电动机型号大全》及有关资料得电动机数据和计算出总传动比，列于下表：

方案
电机型号
额定功率kW
电机转速r/min
电机质量kg
参照
价格（元）
总传动比
同步
转速
满载转速
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
68
1010
17.183
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
85
1398
11.594
3
Y160M2-8
5.5
750
720
115
2050
8.695
表二
为减少电动机重量和价格，由表二选用同步转速为1500r/minY系列电动机，型号为Y132S-4。
查《电机型号大全》，得到电动机重要参数以及安装关于尺寸(mm)，见如下二表：
型 号
额定
功率
额定
电流
满载转速
效率
功率
因数
堵转转矩
堵转电流
最大转矩
振动
速度
重量
额定转矩
额定电流
额定转矩
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
倍
mm/s
kg
同步转速 1500r/min 4 级
Y132S-4
5.5
11.6
1440
85.5
0.84
2.2
7.0
2.3
1.8
68
表三
电动机安装及关于尺寸(mm)
中心高
H(mm)
总高度h
总长L1
底脚安装尺寸
A×B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×E
键公称尺寸
F×H
132
315
475
216×140
12
38×80
8×100
表四
3、 传动装置总传动比计算和分派
（1） 总传动比 17.183
（2） 分派各级传动比
各级传动比与总传动比关系为i=i1i2。依照V带传动比范畴i1=2 ~ 4 ，初选i1＝3.4366，则单级圆柱齿轮减速器传动比为5，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范畴i2=3~5（8级精度），且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器构成传动装置中，应使带传动比不大于齿轮传动比，即i带<i齿。
4、计算传动装置运动和动力参数
（1） 计算各轴输入功率
① 0轴（电动机轴）输出功率为：
②1轴（减速器高速轴）输入功率：从0轴到1轴，通过V带传动和一种联轴器，因此：

③ 2轴（减速器低速轴）输入功率：从1轴到2轴，通过一对轴承，一对齿轮传动，一对齿轮啮合传动，因此：

④ 3轴（滚筒轴）输入功率：从2轴到3轴，通过一对轴承，一种联轴器，因此：

（2） 计算各轴转速
① 0轴（电动机轴）转速：

② 1轴（减速器高速轴）转速：

③ 2轴（减速器低速轴）转速：

④ 3轴（滚筒轴）转速：

（3） 计算各轴转矩
① 0轴（电动机轴）转矩：

② 1轴（减速器高速轴）转矩：

③ 2轴（减速器低速轴）转矩：

④ 3轴（滚筒轴）转矩：

把上述计算成果列于下表：
参数
轴名
输入功率 （kW）
转速(r/min)
输入转矩
（N.m）
传动比
传动效率
轴0（电动机轴）
5.5
1440
36.476
3.4366
0.95
轴1（高速轴）
5.225
419.019
119.085
5
0.9603
轴2（低速轴）
5.018
83.804
571.833
1
0.98505
轴3（滚筒轴）
4.943
563.286
表五
二、 传动零件设计
1、 箱外传动件设计（V带设计）
（1）计算设计功率Pd

依照V带载荷有轻微振动，二班工作制（8小时），查《机械设计与创新》P146表10－5，取KA＝1.3。
即
（2）选取带型
普通V带带型依照传动设计功率Pd和小带轮转速n1按《机械设计基本》图6－9选用。依照算出Pd＝7.15kW及小带轮转速n1＝1440r/min ，查图得：=112～140可知应选用A型V带。
A型V带数据：
（3）拟定带轮基准直径并验证带速
由《机械设计基本》图6－9查得，小带轮基准直径为112～140mm（ddmin=75mm），则取dd1= 125mm> ddmin.（dd1依照《机械设计基本》图6－4查得）
，因此
依照《机械设计基本》图6－4查得“V带轮基准直径”，得=425mm
① 误差验算传动比： （为弹性滑动率）
误差 符合规定
② 带速
满足规定，故验算带速适当。
（4）拟定中心距离、带基准长度并验算小轮包角
由式
可得
即，选用=800mm
因此有：

由《机械设计基本》表6－2查得＝2500mm
实际中心距：

符合规定。
（5） 拟定带根数z
查机械设计手册，取P1=1.92KW。
由《机械设计基本》P96表6－7查得，取Ka=0.95
由《机械设计基本》P85表6－2查得，KL＝1.03
则带根数
因此z取整数为4根
（6）拟定带轮构造和尺寸
依照V带轮构造选取条件，Y132S-4型电机主轴直径为d=38mm；
由《机械设计与创新》P142 ，“V带轮构造”判断：当3d＜dd1(125mm)＜300mm，可采用H型孔板式或者P型辐板式带轮，这次选取H型孔板式作为小带轮。
由于dd2>300mm，因此宜选用E型轮辐式带轮。
总之，小带轮选H型孔板式构造，大带轮选取E型轮辐式构造。
（7）拟定带张紧装置
选用构造简朴，调节以便定期调节中心距张紧装置。
（8）计算压轴力
计算预紧力：

上面已得到，z=4，则：

（9）带轮材料
选用灰铸铁，HT200。
2、 减速器内传动件设计（齿轮传动设计）
（1）选取齿轮材料、热解决办法及精度级别
① 齿轮材料、热解决办法及齿面硬度
由于载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊规定，属于普通齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查《机械基本》P322表14－10，小齿轮选用45号钢，调质解决，硬度260HBS；大齿轮选用45号钢，调质解决，硬度为220HBS。
② 精度级别初选
减速器为普通齿轮传动，圆周速度不会太大，依照《机械设计学基本》P145表5－7，初选8级精度。
（2）设计齿轮
查《精密机械设计基本》表7-2得：
① 齿数
小齿轮齿数普通在20~40之间，因此：

为了使两齿轮数互质，最后取：
② 模数m
模数普通取原则模数：
③ 分度圆直径d

④ 中心距a

⑤ 齿轮宽度b
大齿轮宽度
小齿轮宽度
⑥ 其她几何尺寸计算
由于所设计齿轮为正常齿轮，因此
齿顶高： ，
齿根高：
全齿高：
齿顶圆直径：

齿根圆直径：

3、 轴设计
（1） 高速轴设计
① 选取轴材料和热解决
采用45钢，并经调质解决，查《机械设计与创新》P300表15－2，得其许用弯曲应力，。
② 初步计算轴直径
由前计算可知：
其中，A取112。

考虑到有一种键槽，将该轴径加大5%，则

查《机械基本》P458附录1，取d=30mm

③ 轴构造设计
高速轴初步拟定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。依照轴上零件安装和固定规定，初步拟定轴构造。设有7个轴段。
1段：该段是小齿轮左轴端与带轮连接，该轴段直径为30mm，因此该轴伸。
2段： 参照《机械基本》P373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=33mm。
此轴段一某些用于装轴承盖，一某些伸出箱体外。
3段：此段装轴承，取轴肩高度h为1mm，则d3=d2+2h=35mm。
选用深沟球轴承。查《机械基本》P476附录24，此处选用轴承代号为6307，其内径为35mm，宽度为21 mm。为了起固定作用，此段宽度比轴承宽度小1~2mm。取此段长L3=19mm。
轴承型号
内径
d
外径
D
宽度
B
倒角
rsmin
轴承型号
6307
35
80
21
1.5
6307

4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生互相冲撞以及加工以便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩高度为h=2mm，则d4=d6=d3+2h=39mm，长度取5mm，则L4= L6＝5mm。
5段：：此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d=60mm可知，d5=60mm。由于小齿轮宽度为33mm，则L5=33mm。
7段：此段装轴承，选用轴承与右边轴承一致，即d7=35mm，L7＝19mm。
由上可算出，两轴承跨度：
④ 高速轴轴段示意图如下：