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传送带说明书
机械课程设计
作者：
***
2011/6/27
设计内容
1.设计题目：
设计用于带式齿轮的一级圆柱减速器，
工作条件：
连续单向运转，轻微冲击，使用年限为10年，每天工作时间为8小时，总传动比误差为±5%。
2.技术数据：
题号：
004
输出轴功率为P=5kw,
输出转速为n=45r/min
3设计任务：
1）.选择电动机型号
2）.设计带轮参数
3）.设计减速器
4）.设计外齿轮
4.设计工作量
1）设计说明书一份
2）减速器装配图一张
3）零件工作图两张
前言
1.设计目的
2.传动方案分析
一．电动机的选择
1.选择电动机的类型
2.选择电动机的功率
3.选取电动机的转速和型号
二．计算传动装置的运动和动力参数
1）传动的总传动比
2）分配各级传动比
1.个轴转速
2.个轴功率
3.个轴转矩
三．普通V带传动的设计
1．选择V带的型号
2．确定带轮的基准直径dd1和dd2
3.验算带速
4.确定带的基准长度和带传动的中心距
5．验算小带轮包角
6.确定V带的根数Z
7.计算V带作用在轴上的压力
四．减速器直齿圆柱齿轮的设计
1.选择齿轮材料及确定许用应力
2.按齿面接触强度计算
3.选着齿轮齿数
4.计算齿面接触强度
5.齿轮的圆周速度
6.尺寸计算
五．外齿轮的计算
1.选择齿轮材料及确定许用应力
2.按齿面接触强度计算
3.选着齿轮齿数
4.计算齿面接触强度
5.齿轮的圆周速度
6.尺寸计算
六．轴的设计
1.选择轴的材料和许用应力
2.轴承的选择
3.估算轴的尺寸和验算许用应力
4.圆周力的计算
5.求垂直面的支承反力
6.求水平面的支承反力
7.F力在支点产生的反力
8.绘垂直面的弯矩
9.绘水平面的弯矩
10.F力产生的弯矩
11.求合成弯矩
12.求危险截面的当量弯矩
七．设计参考资料
前言
（一）设计目的：
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
（二）传动方案的分析：
机器一般是由原动机，传动装置和工作装置组成。
传动装置是用来传递原动机的动力和运动，变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。
本设计中原动机为电动机，工作机为外齿轮输出轴。
传动方案采用两级传动，第一级为带传动，第二级为齿轮传动。
带传动的承载能力较低，在传递相同的转矩时，结构尺寸较大。
但有过载保护的功能，还可缓和冲击和震动，故布置在传动的高速级。
齿轮传动的传动效率高，适用于功率和速度范围广，使用寿命长。
是现代机器中最常用的机构之一。
本设计采用的是单极直齿轮传动
一．电动机的选择
1.选择电动机的类型
按工作要求和条件，在设计减速器时，选用Y系列三相异步电动机，电压为380V全封闭自扇冷式笼行三相异步电动机。
（参考机械设计基础）
2.选择电动机的功率
（1）工作机的输出功率为PW=5KW，需要电动机输出的功率为P.
P=PW/η
η为电动机到输出轴的总效率，由机械设计基础表2.3查的;V带传动η带=0.96，一对齿轮η齿轮=0.97，一对外齿轮η外齿=0.95，两对滚动轴承η轴承=0.99。
因此总效率：
η=η带*η齿轮*η外齿*η轴承
即η总=η带*η齿轮*η外齿*η轴承
=0.96*0.97*0.95*0.99=0.87
P=PW/η=5/0.87=5.71KW
选取电动机的额定功率PM（KW）,使得Pm=（1~1.4）Po=5.71*（1-1.4）=5.71~7.994
查机械设计基础课程指导书附录8得Pm=7.5KW
4.选取型号和转速
（1）输出轴的转速为N=45r/min
（2）根据表2-3推荐的各类传动比的范围，合理安排各级传动比的范围，取V带的传动比i带=2~4，一级齿轮减速器i齿轮=3-5，外齿轮i外齿=3-5.传动装置的总传动比i=18-100
（3）选取电动机的转速范围
Nm=i*Nw=（18-100）*45=（819-4500）r/min
查机械设计基础课程指导书附录8符合要
求的转速有3000r/min、1500r/min、1000r/min三种，为降低电动机的重量和价格，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构、电动机的功率和带传动比等因素，选择转速为1500r/min的Y型系列的电动机Y132M-4其满载转速为Nm=1440r/min。
二．计算传动装置的运动和动力参数
1）传动装置的总传动比i=Nm/Nw=1440/45=32
2）分配各级传动比
本传动装置由一个带传动i带=2-4.和；两个齿轮传动i=3-5，为计算和加工方便i带取2，i齿轮取4.
i=2*4*4=32
1.各级转速
Ⅰ轴nⅠ=1440/2=720r/min
Ⅱ轴nⅡ=1440/2*4=180r/min
Ⅲ轴nⅢ=1440/2*4*4=45r/min
2.各轴的功率
Ⅰ轴PⅠ=Po*η带=5.7*0.96=5.472KW
Ⅱ轴PⅡ=PⅠ*η12=5.472*0.99*0.97=5.2KW
Ⅲ轴PⅢ=PⅡ*η23=5.2*0.95*0.99=4.9KW
3.各轴转矩
电动机轴
Td=9550*Pd/nm=9550*5.4/1440=37.8n.mm
Ⅰ轴TⅠ=Td*i带*η带=37.8*2*0.96=72.6n.mm
Ⅱ轴TⅡ=TI*i齿轮*η齿轮=72.6*4*0.99*0.97=275n.mm
Ⅲ轴TⅢ=TⅡ*i外齿*η外齿=275*4*0.95*0.99=1092n.mm
参数
轴号
电动机
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
转速
1440
720
180
45
功率
5.7
5.472
5.2
4.9
转矩
37.8
72.6
275
1092
传动比
2
4
4
三.V带的选择
1．选择V带的型号
由机械设计表13-8查得KA=1.1
Pc=KA*P=1.1*7.5=8.25KW
由机械设计基础图13-15选用A型V带
2.确定带轮的基准直径Dd1和Dd2.
由机械设计基础图13-15知，推荐小带轮的基准直径为112-140，查表13-9得Dd1=132mm
故有Dd2=n1/n2*Dd1=2*132=264mm
由机械设计基础表13-9取Dd2=265mm
3.验算带速
实际从动轮的转速n2′=n1*Dd1/Dd2=717r/min
转速误差为
（n2-n2′）/n2=0.4%在±5%以内。
为允许值。
带速V=3.14n1dd1/60*1000=9.94m/s
带速在5-25m∕s范围内，合格
4.确定带的基准长度和带传动的中心距
0.7（dd1+dd2）≤ao≤2（dd1+dd1）
278≤ao≤794
Ao=540mm
LO=2*ao=3.14/2（dd1+dd2）+1/4*ao（dd1+dd2）
LO=1826.69mm
据机械设计基础表13-2得Lo取2000mm
实际中心距=ao（L-Lo）/2=686.69mm
5.验算小带轮包角
a1=180-（dd2-dd1）/2=168.91≥120
小带轮包角合适
6.计算带数
根据机械设计基础表13-3得P1取2.73据表13-5得△P=0.17据表13-7得Ka=0.98据表13-2得KL=1.03
Z=Pc/（P1+△P1）KaKL=8.24/[（2.73-0.1）*0.9*1.03]=3.36
故Z取4跟
7.计算V带作用在轴上的压力
由机械设计基础表12-1得q=0.1
Fo=500Po（2.3/Ka-1）+qv＾2=212.12
FQ=2*Z*Fo*sina/2=2*4*212.12*sin267.48/2=1695.68N
四．减速器齿轮的选择
1）选择材料和确定许用应力
齿轮的材料、热处理方法及齿面硬度题意无做特殊要求，可选一般齿轮材料，由机械设计基础表11-1得：
小齿轮选择40MNB表面淬火处理，齿面硬度45-55HRC,σHim=1130-1210,σfe=690-720.大齿轮选择45号钢表面淬火处理，齿面硬度40-50HRCσHim=1120-1230,
σfe=680-700.
由机械设计基础表11-5得，去SH=1.25，SF=1.6
【σh1】=1170/1.25=936Mpa
【σh2】=1124/1.25=899.2Mpa
【σf1】=700/1.6=437.5Mpa
【σf2】=690/1.6=431.2Mpa
2）按齿面接触强度设计
等级精度该减速器为一般齿轮传动估计圆周转速不会大于6m/s，根据机械设计基础表11-2，选择8级精度。
3）选择小齿轮的齿数为Z1=20，大齿轮的齿数为Z2=Z1*i=20*4=80
4）根据机械设计基础表11-3得K=1.1,根据表11-6的Φd=0.6，根据表11-4得ZE=188,ZH=2.5
转矩T1
T1=9550*P/N=9550*5.472/720=1.25
根据机械设计基础表11-6得ψd=0.7
d=3Spa[（2*K*T1/Φd）*（U+1）/U*（ZE*ZH/【σH】）^2]=51.2
模数m=D/Z1=2.56据表4-1m=3
齿宽b=ψd*D=0.7*51.2=35.84mm
故b2=40b1=45
实际d1=z1*m=20*3=60mmd2=z2*m=80*3=240mm
中心距ao=（dd1+dd2）/2=150mm
5）验算齿轮弯曲强度
由机械设计基础图11-8得
YFa1=2.92Ysa1=1.56
YFa2=2.15Ysa2=1.77
σf1=137≤437.5合格
σf2=335.8≤437.5合格
6）齿轮的圆周速度
V=3.14*60*710/60*1000=2.16
名称
数值z1
Z2
模数m
3
3
齿形角a
20
20
齿数z
20
80
分度圆直径d
60
240
齿顶圆直径da
66
246
齿根圆直径df
52.5
232.5
基圆直径db
56.38
225.5
齿距p
9.42
9.42
齿高h
6.75
6.75
中心距a
150
在8级精度以内合格
四．外齿轮的计算和选择
1）选择材料和确定许用应力
齿轮的材料、热处理方法及齿面硬度题意无做特殊要求，可选一般齿轮材料，由机械设计基础表11-1得：
小齿轮选择40MNB表面淬火处理，齿面硬度45-55HRC,σHim=1130-1210,σfe=690-720.大齿轮选择45号钢表面淬火处理，齿面硬度40-50HRCσHim=1120-1230,
σfe=680-700.
由机械设计基础表11-5得，去SH=1.0，SF=1.25
【σh1】=1180/1.0=1180Mpa
【σh2】=1124/1.0=1124Mpa
【σf1】=700/1.25=560Mpa
【σf2】=690/1.25=552Mpa
2）按齿面接触强度设计
等级精度该减速器为一般齿轮传动估计圆周转速不会大于6m/s，根据机械设计基础表11-2，选择9级精度。
3）选择小齿轮的齿数为Z1=30，大齿轮的齿数为Z2=Z1*i=30*4=120
4）根据机械设计基础表11-3得K=1.1,根据表11-6的Φd=0.5，根据表11-4得ZE=188,ZH=2.5
转矩T1
T1=9550*P/N=9550*5.2/180=2.758
根据机械设计基础表11-6得ψd=0.7
d=3Spa[（2*K*T1/Φd）*（U+1）/U*（ZE*ZH/【σH】）^2]=120
模数m=D/Z1=4据表4-1m=4
齿宽b=ψd*D=0.7*120=84mm
故b2=80b1=85
实际d1=z1*m=30*4=120mmd2=z2*m=120*4=480mm
中心距ao=（dd1+dd2）/2=300mm
5）验算齿轮弯曲强度
由机械设计基础图11-8得
YFa1=2.6Ysa1=1.64
YFa2=2.24Ysa2=1.82
σf1=102≤560合格
σf2=138≤552合格
6）齿轮的圆周速度
V=3.14*120*150/60*1000=0.745
在9级精度以内合格
7.齿轮参数如下表：
名称
数值z1
Z2
模数m
4
齿形角a
20
齿数z
30
120
分度圆直径d
120
480
齿顶圆直径da
128
488
齿根圆直径df
110
470
基圆直径db
112.76
451.05
齿距p
12.56
齿高h
9
中心距a
300
五．中间轴的设计
上图为根据题意设计的轴
1.选择轴的材料
题中对从动轴没有特殊的要求，故可以选择45号钢，调制处理，由机械设计基础表14-1查得其强度极限=650Mpa。
2.估算轴的最小轴经
根据机械设计基础表14-2得C=118-107τ=30-40A=126-103
d≥C3spr（P/N）=36-32因为最小轴经上有键槽，故增大5%。
取d=35mm
3.选择轴承
根据机械设计基础课程指导书附录，选用代号为6009的轴承。
L=81mm
4.圆周力的计算
Ft=T2/（d2/2）=275*10^3/（75/2）=1936N
Fr=Ft*tan20°=704.6N
5.求垂直面的支撑反力
Fn=Fr/2=352.3N
6.求水平面的支撑反力
Fh=Ft/2=968N
7.F力在支点产生的反力
F1f=F*K/L=704.6*60/200=211.38N
F2F=F+F1F=704.6+211.38=915.98N
8.垂直弯矩
Mav=Fv*L/2=352.3*0.086/2=15.14
9.水平面的弯矩
Mah=Fh*L/2=20.8N
10.轴上的标准件的选择
名称
型号
参数
轴承
6009
d=45.D=75.B=16
6008
d=40.D=68.B=15
键
键14x32GB/T1096
b=14.h=9.L=32
键10x80GB/T1096
b=10.h=8.L=80
6.参考资料目录
1.陈立德主编机械设计基础课程设计指导书
2.杨可桢程光蕴李仲生主编机械设计基础
3.陈海魁主编机械基础
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