机械设计

设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 一 2007年12月15日 星期六 23:41 机械设计课程设计计算说明书

一、传动方案拟定…………….……………………………….2 二、电动机的选择……………………………………….…….2 三、计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….4 四、运动参数及动力参数计算………………………….…….5 五、传动零件的设计计算………………………………….….6 六、轴的设计计算………………………………………….....12 七、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…19 八、键联接的选择及计算………..……………………………22

设计题目：V带——单级圆柱减速器 第四组

德州科技职业学院青岛校区 设计者：#### 指导教师：%%%% 二○○七年十二月

计算过程及计算说明 一、传动方案拟定

第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 （1） 工作条件：单班制（8小时/）

（2） 原始数据：工作拉力F=9500N；带速V=0.42m/s； 滚筒直径D=120mm。 二、电动机选择

1、电动机类型的选择： 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 =0.95×0.982×0.97×0.99×0.98×0.96 =0.82

(2)电机所需的工作功率： P工作=FV/1000η总

=9500×0.42/1000×0.82 =3.3KW

3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： n筒=60×960V/πD

=60×960×0.42/(π×120) =64r/min

按书P7表2－3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筒=（6~24）×64=384~1536r/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：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 Y132S-6。

1 2

1 nI=n nII=nI/i nIII=nII/i 2 PI=P PII=PI PIII=PII =2.77KW

3 TI=9.55 =25729N?mm

TII=9.55 =9.55 =34747.5N?mm

TIII=9.55 =232048N?mm

1、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

、总传动比：i总=n电动/n筒=960/111=8.6 、分配各级伟动比

（1） 据指导书，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=8.6/6=1.4 四、运动参数及动力参数计算 、计算各轴转速（r/min） 电机=960r/min

带=960/1.4=686(r/min) 齿轮=686/6=114(r/min) 、 计算各轴的功率（KW） 工作=2.6KW

×η带=2.6×0.96=2.496KW

×η轴承×η齿轮=2.496×0.98×0.96 、 计算各轴扭矩（N?mm）

×106PI/nI=9.55×106×2.6/960 ×106PII/nII ×106×2.496/686 ×106PIII/nIII=9.55×106×2.77/114 五、传动零件的设计计算

、 皮带轮传动的设计计算

（1） 选择普通V带截型 由课本表得：kA=1.2 Pd=KAP=1.2×3=3.9KW 由课本得：选用A型V带

（2） 确定带轮基准直径，并验算带速 由课本得，推荐的小带轮基准直径为 75~100mm

则取dd1=100mm

dd2=n1/n2?dd1=（960/686）×100=139mm 由课本P74表5-4，取dd2=140mm

实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/140 =685.7r/min

转速误差为：n2-n2’/n2=686－685.7/686 =0.0004<0.05(允许) 带速V：V=πdd1n1/60×1000 =π×100×960/60×1000 =5.03m/s

在5~25m/s范围内，带速合适。 （3） 确定带长和中心矩 根据课本得

0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2) 0. 7(100+140)≤a0≤2×(100+140) 所以有：168mm≤a0≤480mm 由课本P84式（5-15）得：

L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0

=2×400+1.57(100+140)+(140-100)2/4×400 =1024mm

根据课本表7-3取Ld=1120mm 根据课本P84式（5-16）得：

a≈a0+Ld-L0/2=400+（1120-1024/2） =400+48 =448mm (4)验算小带轮包角

α1=1800-dd2-dd1/a×600 =1800-140-100/448×600 =1800-5.350

=174.650>1200（适用） （5）确定带的根数

根据课本(7-5) P0=0.74KW 根据课本(7-6) △P0=0.11KW 根据课本（7-7）Kα=0.99 根据课本（7-23）KL=0.91 由课本式（7-23）得

Z= Pd/(P0+△P0)KαKL

=3.9/(0.74+0.11) ×0.99×0.91 =5

(6)计算轴上压力

由课本查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力： F0=500Pd/ZV（2.5/Kα-1）+qV2

=[500×3.9/5×5.03×(2.5/0.99-1)+0.1×5.032]N =160N

则作用在轴承的压力FQ，

FQ=2ZF0sinα1/2=2×5×158.01sin167.6/2 =1250N

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大，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 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 由课本取φd=0.9 (3)转矩T1

T1=9550×P/n1=9550×2.6/960 =25.N?m

(4)载荷系数k 由课本取k=1

(5)许用接触应力[σH]

[σH]= σHlimZNT/SH由课本查得： σHlim1=625Mpa σHlim2=470Mpa 由课本查得接触疲劳的寿命系数： ZNT1=0.92 ZNT2=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=625×0.92/1.0Mpa =575

[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=470×0.98/1.0Mpa =460 故得：

d1≥766(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3

=766[1×25.9×(6+1)/0.9×6×4602]1/3mm =38.3mm

模数：m=d1/Z1=38.3/20=1.915mm 根据课本表9-1取标准模数：m=2mm (6)校核齿根弯曲疲劳强度 根据课本式

σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σH] 确定有关参数和系数

分度圆直径：d1=mZ1=2×20mm=40mm d2=mZ2=2×120mm=240mm

齿宽：b=φdd1=0.9×38.3mm=34.47mm 取b=35mm b1=40mm

(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa 根据齿数Z1=20,Z2=120由表相得 YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)许用弯曲应力[σF] 根据课本P136（6-53）式： [σF]= σFlim YSTYNT/SF 由课本查得：

σFlim1=288Mpa σFlim2 =191Mpa

由图6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=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=σFlim1 YSTYNT1/SF=288×2×0.88/1.25Mpa =410Mpa

[σF]2=σFlim2 YSTYNT2/SF =191×2×0.9/1.25Mpa =204Mpa

将求得的各参数代入式（6-49） σF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1

=(2×1×2586.583/35×22×20) ×2.80×1.55Mpa =8Mpa< [σF]1

σF2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1

=(2×1×2586.583/35×22×120) ×2.14×1.83Mpa =1.2Mpa< [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)=2/2(20+120)=140mm (10)计算齿轮的圆周速度V

V=πd1n1/60×1000=3.14×40×960/60×1000 =2.0096m/s

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