武汉体育学院机械设计课程设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动说明书资料文档格式.docx

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Y系列三相异步电动机

2、电动机功率选择：

（1）传动装置的总功率：

η总=η带×

η2轴承×

η齿轮×

η联轴器×

η滚筒

=0.96×

0.982×

0.97×

0.99×

0.96

=0.85

（2）电机所需的工作功率：

P工作=FV/1000η总

=1000×

2/1000×

0.8412

=2.4KW

3、确定电动机转速：

计算滚筒工作转速：

n筒=60×

1000V/πD

=60×

1000×

2.0/π×

50

=76.43r/min

按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。

取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~24。

故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×

n筒=（6~24）×

76.43=459~1834r/min

符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

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：

因此有三种传支比方案：

如指导书P15页第一表。

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Y132S-6。

其主要性能：

额定功率：

3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。

质量63kg。

三、计算总传动比及分配各级的伟动比

1、总传动比：

i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57

2、分配各级伟动比

（1）据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）

（2）∵i总=i齿轮×

I带

∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095

四、运动参数及动力参数计算

1、计算各轴转速（r/min）

nI=n电机=960r/min

n=nI/i带=960/2.095=458.2（r/min）

n=n/i齿轮=458.2/6=76.4（r/min）

2、计算各轴的功率（KW）

P=P工作=2.4KW

P=P×

η带=2.4×

0.96=2.304KW

η轴承×

η齿轮=2.304×

0.98×

=2.168KW

3、计算各轴扭矩（N·

mm）

T=9.55×

106P/n=9.55×

106×

2.4/960

=23875N·

mm

106P/n

=9.55×

2.304/458.2

=48020.9N·

2.168/76.4

=271000N·

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P83表5-9得：

kA=1.2

PC=KAP=1.2×

3=3.9KW

由课本P82图5-10得：

选用A型V带

（2）确定带轮基准直径，并验算带速

由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为

75~100mm

则取dd1=100mm>

dmin=75

dd2=n1/n2·

dd1=960/458.2×

100=209.5mm

由课本P74表5-4，取dd2=200mm

实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×

100/200

=480r/min

转速误差为：

n2-n2’/n2=458.2-480/458.2

=-0.048<

0.05（允许）

带速V：

V=πdd1n1/60×

1000

=π×

100×

960/60×

=5.03m/s

在5~25m/s范围内，带速合适。

（3）确定带长和中心矩

根据课本P84式（5-14）得

1.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）

1.7（100+200）≤a0≤2×

（100+200）

所以有：

210mm≤a0≤600mm

由课本P84式（5-15）得：

L0=2a0+1.57（dd1+dd2）+（dd2-dd1）/4a0

=2×

500+1.57（100+200）+（200-100）2/4×

500

=1476mm

根据课本P71表（5-2）取Ld=1400mm

根据课本P84式（5-16）得：

a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2

=500-38

=462mm

（4）验算小带轮包角

α1=1800-dd2-dd1/a×

57.30

=1800-200-100/462×

=1800-12.40

=167.60>

1200（适用）

（5）确定带的根数

根据课本P78表（5-5）P1=0.95KW

根据课本P79表（5-6）△P1=0.11KW

根据课本P81表（5-7）Kα=0.96

根据课本P81表（5-8）KL=0.96

由课本P83式（5-12）得

Z=PC/P’=PC/（P1+△P1）KαKL

=3.9/（0.95+0.11）×

0.96×

=3.99

（6）计算轴上压力

由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：

F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2

=[500×

3.9/4×

5.03×

（2.5/0.96-1）+0.1×

5.032]N

=158.01N

则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）

FQ=2ZF0sinα1/2=2×

4×

158.01sin167.6/2

=1256.7N

2、齿轮传动的设计计算

（1）选择齿轮材料及精度等级

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40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。

大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；

根据课本P139表6-12选7级精度。

齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm

（2）按齿面接触疲劳强度设计

由d1≥76.43（kT1（u+1）/φdu[σH]2）1/3

由式（6-15）

确定有关参数如下：

传动比i齿=6

取小齿轮齿数Z1=20。

则大齿轮齿数：

Z2=iZ1=6×

20=120

实际传动比I0=120/2=60

传动比误差：

i-i0/I=6-6/6=0%<

2.5%可用

齿数比：

u=i0=6

由课本P138表6-10取φd=0.9

（3）转矩T1

T1=9.55×

P/n1=9.55×

2.4/458.2

=50021.8N·

（4）载荷系数k

由课本P128表6-7取k=1

（5）许用接触应力[σH]

[σH]=σHlimZNT/SH由课本P134图6-33查得：

σHlimZ1=570MpaσHlimZ2=350Mpa

由课本P133式6-52计算应力循环次数NL

NL1=60n1rth=60×

458.2×

1×

（16×

365×

8）

=1.28×

109

NL2=NL1/i=1.28×

109/6=2.14×

108

由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：

ZNT1=0.92ZNT2=0.98

通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0

[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×

0.92/1.0Mpa

=524.4Mpa

[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=350×

0.98/1.0Mpa

=343Mpa

故得：

d1≥76.43（kT1（u+1）/φdu[σH]2）1/3

=76.43[1×

50021.8×

（6+1）/0.9×

6×

3432]1/3mm

=48.97mm

模数：

m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm

根据课本P107表6-1取标准模数：

m=2.5mm

（6）校核齿根弯曲疲劳强度

根据课本P132（6-48）式

σF=（2kT1/bm2Z1）YFaYSa≤[σH]

确定有关参数和系数

分度圆直径：

d1=mZ1=2.5×

20mm=50mm

d2=mZ2=2.5×

120mm=300mm

齿宽：

b=φdd1=0.9×

50mm=45mm

取b=45mmb1=50mm

（7）齿形系数YFa和应力修正系数YSa

根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得

YFa1=2.80YSa1=1.55

YFa2=2.14YSa2=1.83

（8）许用弯曲应力[σF]

根据课本P136（6-53）式：

[σF]=σFlimYSTYNT/SF

由课本图6-35C查得：

σFlim1=290MpaσFlim2=210Mpa

由图6-36查得：

YNT1=0.88YNT2=0.9

试验齿轮的应力修正系数YST=2

按一般可靠度选取安全系数SF=1.25

计算两轮的许用弯曲应力

[σF]1=σFlim1YSTYNT1/SF=290×

2×

0.88/1.25Mpa

=408.32Mpa

[σF]2=σFlim2YSTYNT2/SF=210×

0.9/1.25Mpa

=302.4Mpa

将求得的各参数代入式（6-49）

σF1=（2kT1/bm2Z1）YFa1YSa1

=（2×

50021.8/45×

2.52×

20）×

2.80×

1.55Mpa

=77.2Mpa<

[σF]1

σF2=（2kT1/bm2Z2）YFa1YSa1

120）×

2.14×

1.83Mpa

=11.6Mpa<

[σF]2

故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够

（9）计算齿轮传动的中心矩a

a=m/2（Z1+Z2）=2.5/2（20+120）=175mm

（10）计算齿轮的圆周速度V

V=πd1n1/60×

1000=3.14×

50×

458.2/60×

=1.2m/s

六、轴的设计计算

输入轴的设计计算

1、按扭矩初算轴径

选用45#调质，硬度217~255HBS

根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115

d≥115（2.304/458.2）1/3mm=19.7mm

考虑有键槽，将直径增大5%，则

d=19.7×

（1+5%）mm=20.69

∴选d=22mm

2、轴的结构设计

（1）轴上零件的定位，固定和装配

单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定

（2）确定轴各段直径和长度

工段：

d1=22mm长度取