机械设计课程设计说明书二级齿轮传动减速器模版.docx
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机械设计课程设计说明书二级齿轮传动减速器模版
机械设计课程设计计算说明书
学院：
动力与机械学院
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
姓名：
学号：
一、设计任务书
1、设计题目：
带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器
2、技术参数：
编号
带的有效拉力（N）
带速（m/s）
卷筒直径（mm）
4
16000
0.37
350
注：
运输带与卷筒以及卷筒与轴承间的摩擦阻力已在F中考虑。
3、工作条件：
单向连续转动，有轻微冲击载荷，室内工作，有粉尘。
一班制（每天8小时工作），使用三相交流电为动力，期限10年（每年按365天计算），三年可以进行一次大修。
小批量生产，输送带速度允许误差为±3%。
4、生产条件：
中等规模机械厂，可加工7-8级精度的齿轮和蜗杆，进行小批量生产（或单件）。
二、传动方案的分析及说明
根据要求及已知条件，对于传动方案的设计选择V带传动和二级闭式圆柱齿轮传动。
V带传动布置于高速级，能发挥它传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点。
二级闭式圆柱齿轮传动能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且维护方便。
V带传动和二级闭式圆柱齿轮传动相结合，能承受较大的载荷且传动平稳，能实现一定的传动比，满足设计要求。
传动方案运动简图：
三、电动机的选择
1、选择电动机类型
根据工作要求和工作条件选用Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机，电压380V。
2、选择电动机容量
由已知条件，带的有效拉力N，带速m/s，
电动机所需工作功率为：
kW
工作机所需功率为：
kW
传动装置的总效率为：
根据参考资料[2]中表2-3确定各部分效率：
V带传动效率，滚动轴承传动效率（一对），闭式齿轮传动效率，联轴器效率，带入得
所需电动机功率为：
kW
因为冲击载荷轻微，电动机的额定功率略大于即可，由参考资料[2]中表17-1，Y系列电动机技术参数数据，选电动机的额定功率kW。
3、确定电动机的转速
滚筒轴工作转速：
r/min
通常，V带传动的传动比；二级圆柱齿轮减速器的传动比为，则总传动比的范围为，故电动机转速的可选范围为
r/min
符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min和3000r/min。
现以同步转速3000r/min,1500r/min,1000r/min及750r/min四种方案进行比较。
由参考资料[2]中表17-1查得的电动机数据及计算出的总传动比列于下表。
方案
1
2
3
4
电动机型号
Y132S2-2
Y132M-4
Y160M-6
Y160L-8
额定功率/kW
7.5kW
.5kW
7.5kW
7.5kW
同步转速r/min
3000
1500
1000
750
满载转速r/min
2900
1440
970
720
电动机质量/kg
70
81
119
145
总传动比
143.64
71.32
48.04
35.66
表中，方案1和方案2电动机重量轻，价格也较便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大、制造成本高、结构不紧凑，故不可取。
而方案3和方案4相比较，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及总传动比，可以看出，如为使传动装置结构紧凑，选用方案4较好；如考虑电动机重量和价格，则应选用方案3。
现选用方案3，即选定电动机型号为Y160M-6。
四、确定传动方案的总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比
2、分配各级的传动比
由参考资料[2]中表2-1取V带传动的传动比，则减速器的传动比为
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比
则低速级的传动比
五、计算传动方案的运动和动力参数
将传动装置中各轴从高速轴到低速轴一次编号，定为0轴（电动机轴）、Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴（卷筒轴）；相邻两轴间的传动比表示为，，，；相邻两轴间的传动效率表示为，，，；各轴的输入功率为，，，；各轴的转速为，，，；各轴的输入转矩为，，，。
0轴（电机轴）：
kW
r/min
Ⅰ轴（高速轴）：
kW
r/min
Ⅱ轴（中间轴）：
kW
r/min
Ⅲ轴（低速轴）：
kW
r/min
Ⅵ轴（卷筒轴）：
kW
r/min
运动和动力参数的计算结果汇总列于下表中：
轴名
电机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
卷筒轴
输入功率/kW
6.82
6.55
6.29
6.04
5.92
转矩/（）
67.15
193.46
847.60
2872.61
2815.5
转速/（r/min）
970
323.33
70.87
20.08
20.08
传动比
3
4.562
3.529
1
效率
0.96
0.96
0.96
0.96
六、V带传动的设计计算
由前面已知kW，转速r/min，传动比，每天工作8小时。
1、确定计算功率
由参考资料[1]中表8-7查得工作情况系数，故
kW
2、选择V带的带型
根据、由参考资料[1]中的图8-11选用B型。
3、确定带轮的基准直径，并验算带速
1）初选小带轮的基准直径。
由参考资料[1]中的表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径mm。
2）验算带速。
按参考资料[1]中的式（8-13）验算带的速度
m/s
因为5m/s<<30m/s，故带速合适。
3）计算大带轮的基准直径。
根据参考资料[1]中的式（8-15a），计算大带轮的基准直径
mm
根据参考资料[1]中的表8-8，圆整为mm。
新的传动比为。
4、确定V带的中心距和基准长度
1）根据参考资料[1]中的式（8-20），初选中心距mm。
2）由参考资料[1]中的式（8-22）计算带所需的基准长度
mm
由参考资料[1]中的表8-2选带的基准长度mm。
3）按参考资料[1]中的式（8-23）计算实际中心距。
mm
中心距的变化范围为655-756mm。
5、验算小带轮上的包角
6、计算带的根数
1）计算单根V带的额定功率。
由mm和r/min查参考资料[1]中的表8-4a利用插值法得kW。
根据r/min，和B型带，查参考资料[1]中的表8-4b得kW。
查参考资料[1]中的表8-5利用插值法得，查参考资料[1]中的表8-2得，于是
kW
2）计算V带根数
取4根。
7、计算单根V带的初拉力的最小值
由参考资料[1]中的表8-3得B型带的单位长度质量kg/m，所以
N
应使带的实际出拉力。
8、计算压轴力
压轴力的最小值为
N
9、带轮结构设计
1）小带轮设计
由Y160M动机可知其轴伸直径为mm，因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径mm。
由参考资料[4]中的表6.1-25可知小带轮结构为实心轮。
2）大带轮设计
大带轮轴孔直径取mm，由参考资料[4]中的表6.1-25可知大带轮结构为六孔板式。
七、齿轮传动的设计计算
（一）高速级齿轮
由前面已知输入功率kW，小齿轮转速r/min，小齿轮传递的转矩，传动比，工作寿命10年（每年按365天计算），每天工作8小时，单向连续转动，有轻微冲击载荷。
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按传动方案，选用圆柱直齿轮传动。
2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）。
3）材料的选择。
由参考资料[1]中的表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮的材料为45钢（调制）硬度为240HBS，两者材料硬度差为40HBS。
4）选小齿轮齿数为=21，大齿轮齿数，取=96。
2、按齿面接触疲劳强度设计
按参考资料[1]中设计计算公式（10-9a）进行试算，即
（1）确定公式中的各计算数值
1）试选载荷系数=1.5。
2）由参考资料[1]中的表10-7选取齿宽系数=1。
3）由参考资料[1]中的表10-6查的材料的弹性影响系数。
4）由参考资料[1]中的图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。
5）由参考资料[1]中的式（10-13）计算应力循环次数。
6）由参考资料[1]中的图10-19取接触疲劳寿命系数=1.04；
=1.13。
7）计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%，安全系数S=1，由参考资料[1]中的式（10-12）得
MPa
MPa
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。
mm
2）计算圆周速度。
m/s
3）计算齿宽b
mm
4）计算齿宽与齿高之比
模数mm
齿高mm
5）计算载荷系数。
根据m/s，8级精度，由参考资料[1]中的图10-8查得=1.06m/s；
直齿轮，；
由参考资料[1]中的表10-2查得=1.25；
由参考资料[1]中的表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对轴承非对称布置时，。
由，查参考资料[1]中的图10-13得=1.40；故载荷系数
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由参考资料[1]中式（10-10a）得
mm
7）计算模数
mm
3、按齿根弯曲疲劳强度设计
由参考资料[1]中的式（10-5）得弯曲强度的设计公式为
（1）确定公式内的各计算数值
1）由参考资料[1]中的图10-21c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa；
2）由参考资料[1]中的图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；
3）计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由参考资料[1]中的式（10-12）得
MPa
MPa
4）计算载荷系数。
5）查取齿形系数。
由参考资料[1]中的表10-5查得=2.76，=2.19。
6）查取应力校正系数。
由参考资料[1]中的表10-5查得=1.56，=1.786。
7）计算大、小齿轮的并加以比较。
经比较，大齿轮的数值大。
（2）设计计算
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.965并就近圆整为标准值mm，按接触强度算得的分度圆直径mm，算出小齿轮齿数
取。
大齿轮齿数，取。
新的传动比
4、几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径
mm
mm
（2）计算中心距
mm
（3）计算齿轮宽度
mm
取=85mm，=90mm。
（4）齿顶高：
mm
（5）齿根高：
mm
（6）齿顶圆直径：
mm
mm
（7）齿根圆直径：
mm
mm
5、高速级齿轮计算结果如下表：
参数
齿轮1
齿轮2
齿数
28
128
模数
3
3
分度圆直径
84
384
齿根圆直径
76.5
376.5
齿顶圆直径
90
390
齿宽b
90
85
传动比
4.571
中心距
234
（二）低速级齿轮
由前面已知输入功率kW，小齿轮转速r/min，小齿轮传递的转矩，传动比，工作寿命10年（每年按365天计算），每天工作8小时，单向连续转动，有轻微冲击载荷。
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按传动方案，选用圆柱直齿轮传动。
2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）。
3）材料的选择。
由参考资料[1]中的表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质
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