单级圆柱齿轮减速器和一级带传动说明书Word格式文档下载.docx
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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=1500r/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Y100L2-4。
其主要性能：
额定功率：
3KW，满载转速1430r/min，额定转矩2.2。
质量38kg。
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=1430/116=12.33
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=12.33/6=2.055
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=1430r/min
n
=nI/i带=1430/2.055=695.86（r/min）
=n
/i齿轮=695.86/6=115.98（r/min）
2、计算各轴的功率（KW）
P
=P工作=3.0KW
=P
×
η带=3×
0.96=2.88KW
η轴承×
η齿轮=2.88×
0.98×
=2.8224KW
3、计算各轴扭矩（N·
mm）
T
=9.55×
106P
/n
106×
3.0/1430
=20035N·
mm
2.88/695.86
=39525N·
=9.5×
2.8224/115.98
=232204N·
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=3.6KW
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=1430/695.86×
100=205.5mm
由课本P74表5-4，取dd2=200mm
实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=1430×
100/200
=715r/min
转速误差为：
n2-n2’/n2=695.86-715/695.86
=-0.027<
0.05（允许）
带速V：
V=πdd1n1/60×
1000
=π×
100×
1430/60×
=7.48m/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
=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P214表（13-3）P1=1.32KW
根据课本P217表（13-7）△P1=0.17KW
根据课本P217表（13-7）Kα=0.96
根据课本P212表（13-2）KL=0.96
由课本P83式（5-12）得
Z=PC/P’=PC/（P1+△P1）KαKL
=3.6/（1.32+0.17）×
0.96×
=2.62
（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×
3.6/3×
7.48×
（2.5/0.96-1）+0.1×
7.482]N
=134.27N
则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）
FQ=2ZF0sinα1/2=2×
3×
134.27sin162.98/2
=800.59N
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=120/20=6
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×
3/695.86
=41172N·
（4）载荷系数k
由课本P169表11-3取k=1
（5）许用接触应力[σH]
[σH]=σHlimZNT/SH由课本P134图11-1查得：
σHlimZ1=700MpaσHlimZ2=580Mpa
由课本P133式6-52计算应力循环次数NL
NL1=60n1rth=60×
695.86×
1×
（16×
365×
5）
=1.22×
109
NL2=NL1/i=1.22×
109/6=2.03×
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=σHlim1/SH=700×
0.92/1.0Mpa
=644Mpa
[σH]2=σHlim2/SH=580×
0.98/1.0Mpa
=568.4Mpa
故得：
d1≥76.43（kT1（u+1）/φdu[σH]2）1/3
=76.43[1×
41172×
（6+1）/0.9×
6×
5682]1/3mm
=41.96mm
模数：
m=d1/Z1=41.96/20=2.09mm
根据课本P107表6-1取标准模数：
m=2.25mm
（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=2.25×
20mm=45mm
d2=mZ2=2.25×
120mm=270mm
齿宽：
b=φdd1=0.9×
45mm=40.5mm
取b=40.5mmb1=42mm
（7）齿形系数YFa和应力修正系数YSa
根据齿数Z1=20,Z2=120由表11-8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=590MpaσFlim2=450Mpa
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=590×
2×
0.88/1.25Mpa
=830.72Mpa
[σF]2=σFlim2YSTYNT2/SF=450×
0.9/1.25Mpa
=648Mpa
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=（2kT1/bm2Z1）YFa1YSa1
=（2×
41172/36×
22×
20）×
2.80×
1.55Mpa
=120.08Mpa<
[σF]1
σF2=（2kT1/bm2Z2）YFa1YSa1
120）×
2.14×
1.83Mpa
=18.698Mpa<
[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）=2.25/2（20+120）=157.5mm
（10）计算齿轮的圆周速度V
V=πd1n1/60×
1000=3.14×
45×
695.86/60×
=1.64m/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（2.88/695.86）1/3mm=18.46mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=18.46×
（1+5%）mm=19.39
∴选d=20mm
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=20mm长度取L1=50mm
∵h=2cc=1.5mm
段:
d2=d1+2h=20+2×
1.5=26mm
∴d2=26mm
初选用7206c型角接触球轴承，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
段长：
L2=（2+20+16+55）=93mm
段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：
c=1.5h=2c=2×
1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×
3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：
（30+3×
2）=36mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm.长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
（3）按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：
已知d1=45mm
②求转矩：
已知T2=41172N·
③求圆周力：
Ft
根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=2*41172/40=1829.87N
④求径向力Fr
根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft·
tanα=1829.87×
tan200=666N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：
LA=LB=50mm
（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=333N
FAZ=FBZ=Ft/2=914.94N
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=333×
50=16.65N·
m
（3）绘制水平面弯矩图（如图c）
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=914.94×
50=45.75N·
（4）绘制合弯矩图（如图d）
MC=（MC12+MC22）1/2=（16.652+45.752）1/2=48.68N·
（5）绘制扭矩图（如图e）
转矩：
T=9.55×
（P2/n2）×
106=39.525N·
（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=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+（αT）2]1/2
=[48.682+（1×
33）2]1/2=62.68N·
（7）校核危险截面C的强度
由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=62.68/0.1×
353
=14.6MPa<
[σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。
输出轴的设计计算
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=115
d≥c（P3/n3）1/3=115（2.8224/115.98）1/3=33.3mm
取d=35mm
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
（2）确定轴的各段直径和长度
初选7206c型角接球轴承，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41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
（3）按弯扭复合强度计算
已知d2=270mm
已知T3=232.204N·
③求圆周力Ft：
Ft=2T3/d2=2×
232.204×
103/270=1720N
④求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得
tanα=1720×
0.36379=625.7N
⑤∵两轴承对称
∴LA=LB=49mm
（1）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=625.7/2=312.8N
FAZ=FBZ=Ft/2=1720/2=860N
（2）由两边对称，书籍截C的弯矩也对称
MC1=FAYL/2=312.8×
49=15.327N·
（3）截面C在水平面弯矩为
MC2=FAZL/2=860×
49=42.14N·
（4）计算合成弯矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（15.3272+42.142）1/2
=44.84N·
（5）计算当量弯矩：
根据课本P235得α=1
Mec=[MC2+（αT）2]1/2=[44.842+（1×
232.204）2]1/2
=236.12N·
（6）校核危险截面C的强度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d）=236.12/（0.1×
413）
=34.26Mpa<
[σ-1]b=60Mpa
∴此轴强度足够
七、滚动轴承的选择及校核计算
根据根据条件，轴承预计寿命
16×
5=29200小时
1、计算输入轴承
（1）已知nⅡ=695.86r/min
两轴承径向反力：
FR1=FR2=914.94N
初先两轴承为角接触球轴承7206C型
根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力
FS=0.63FR则FS1=FS2=0.63FR1=576
（2）∵FS1+Fa=FS2Fa=0
故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端
FA1=FS1=576FA2=FS2=576
（3）求系数x、y
FA1/FR1=576N/914.94N=0.63
FA2/FR2=576N/914.94N=0.63
根据课本P263表（11-8）得e=0.68
FA1/FR1<
ex1=1FA2/FR2<
ex2=1
y1=0y2=0
（4）计算当量载荷P1、P2
根据课本P280表（16-11）取fP=1.1
根据课本P262（11-6）式得
P1=fP（x1FR1+y1FA1）=1.1×
（1×
914.94+0）=1006.43N
P2=fp（x2FR1+y2FA2）=1.1×
（5）轴承寿命计算
∵P1=P2故取P=1006.43N
∵角接触球轴承ε=3
根据手册得7206C型的Cr=23000N
由课本P264（11-10c）式得
LH=16670/n（ftCr/P）ε
=16670/695.86×
23000/1006.43）3
=2007691h>
292000h
∴预期寿命足够
2、计算输出轴承
（1）已知nⅢ=115.98r/min
Fa=0FR=FAZ=860N
试选7207C型角接触球轴承
根据课本P281表（16-12）得FS=0.63FR,则
FS1=FS2=0.63FR=0.63×
860=541.8eN
（2）计算轴向载荷FA1、FA2
∵FS1+Fa=FS2Fa=0
∴任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端
两轴承轴向载荷：
FA1=FA2=FS1=541.8N
FA1/FR1=541.8/860=0.63
FA2/FR2=541.8/860=0.63
根据课本P263表（11-8）得：
e=0.68
∵FA1/FR1<
e∴x1=1
y1=0
∵FA2/FR2<
e∴x2=1
y2=0
（4）计算当量动载荷P1、P2
根据表（11-9）取fP=1.1
根据式（11-6）得
8600）=946N
P2=fP（x2FR2+y2FA2）=1.1×
860）=946N
（5）计算轴承寿命LH
∵P1=P2故P=946ε=3
根据手册P3237207C型轴承Cr=30500N
根据课本P264表（11-10）得：
ft=1
根据课本P264（11-10c）式得
Lh=16670/n（ftCr/P）ε
=16670/115.98×
30500/946）3
=428870709h>
29200h
∴此轴承合格
八、键联接的选择及校核计算
轴径d1=20mm,L1=50mm
查手册得，选用C型平键，得：
键A6×
6GB1096-79l=L1-b=50-6=44mm
T2=33N·
mh=6mm
根据课本P243（10-5）式得
σp=4T2/dhl=4×
33000/20×
44
=25Mpa<
[σR]（110Mpa）
2、输入轴与齿轮联接采用平键联接
轴径d3=35mmL3=48mmT=186.3N·
查手册P51选A型平键
键10×
8GB1096-79
l=L3-b=48-10=38mmh=8mm
σp=4T/dhl=4×
186290/35×
8×
38
=70.03Mpa<
[σp]（110Mpa）
3、输出轴与齿轮2联接用平键联接
轴径d2=51mmL2=50mmT=61.5Nm
查手册P51选用A型平键
键16×
10GB1096-79
l=L2-b=50-16=34mmh=10mm
据课本P243式（10-5）得
6100/51×
10×
34=60.3Mpa<
[σp]
F=1500N
V=1.7m/s
D=280mm
n滚筒=116r/min
η总=0.85
P工作=3.0KW
电动机型号
Y100L2-4
i总=12.33
据手册得
i齿轮=6
i带=2.055
nI=1430r/min
=695.86r/min
=115.98r/min
=2.88KW
=2.8224KW
=39525N·
=232204N·
dd2=205.5mm
取标准值
dd2=200mm
n2’=715r/min
V=7.48m/s
取a0=500
Ld=1400mm
a=462mm
Z=3根
F0=134.27N
FQ=800.59N
i齿=6
Z1=20
Z2=120
u=6
T1=41172N·
αHlimZ1=700Mpa
αHlimZ2=580Mpa
NL1=1.22×
NL2=2.03×
ZNT1=0.92
ZNT2=0.98
[σH]1=644Mpa
[σH]2=568.4Mpa
d1=41.96mm
d1=45mm
d2=270mm
b=40.5mm
b1=42mm
YFa1=2.80
YSa1=1.55
YFa2=2.14
YSa2=1.83
σFlim1=590Mpa
σFlim2=450Mpa
YNT1=0.88
YNT2=0.9
YST=2
SF=1.25
σF1=120.08Mpa
σF2=18.69Mpa
a=157.5mm
V=1.64m/s
d=20mm
d1=20mm
L1=50mm
d2=26mm
L2=93mm
d3=35mm
L3=48mm
d4=41mm
L4=20mm
d5=30
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