二级直齿圆柱齿轮减速器_(机械设计课程设计)
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机械设计 课程设计
姓 名：
王纪武
学 号： 20100460110
班 级： 10机械本1
指导教师： 侯顺强
完成日期： 2012.12.22
1 第一章 题目
设计用于带式运输机的传动装置，图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限十年，小批量生产，两班制工作，运输带允许误差±5%
1.1 基本数据
数据编号 B11
运输带工作拉力F/KN 0.6
运输带工作速度v/(m/s) 1.5
卷筒直径D/mm 250
滚筒效率η 0.96
力F中已考虑。)
1.2 设计工作量：
1、减速器装配图1张(A0或sA1)；
2、零件图1～3张；
3、设计说明书一份。
2
1—电动机，2—弹性联轴器，3—两级圆柱齿轮减速器，4—高速级齿轮，5—低速级齿轮 6—刚性联轴器 7—卷筒
第二章 电动机选择，传动系统运动和动力参数计算
2.1电动机的选择
2.1.1确定电动机类型
按工作要求和条件,选用Y系列三相交流异步电动机。
2.1.2.确定电动机的容量
（1）工作机卷筒上所需功率Pw
Pw = Fv/1000η=2000 × 1.4/1000×0.96 =0.9375kw
(2)电动机所需的输出功率
3 为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率η总。设η1、η2、η3、η4、分别V带、8级齿轮闭式齿轮传动、滚动轴承、弹性联轴器。由[2]表2-2 P6查得η1 = 0.95，η2 = 0.97，η3 = 0.98，η4 = 0.99，则传动装置的总效率为
η总=η1η22η33η4 = 0.95 x 0.972 x 0.983 x 0.99=0.833
wd总PP==η0.9375/0.833=1.125kw 由表16-1选取电动机的额定功率为1.5kw。
2.1.3选择电动机转速
工作机转速 nw=60VπD=60x1000x1.5/3.14x250＝114.6497r/min
总传动比 i= nm / nw，其中nm工作机的满载转速
根据电动机所需功率和同步转速，查机械设计手册(软件版)R2.0-电器设备-常用电动机规格，符合这一范围的常用同步加速有3000、1500、1000minr。为了能合理的分配传动比，使装置结构紧凑决定选用同步转速为3000r/min，选定电动机型号为Y90S-2。
2.2传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配
2.2.1传动装置总传动比
i总= nm / nw=2840/114.6497＝24.771式中nm----电动机满载转速，2840r/min;
nw----工作机的转速，24.771r/min。
2.2.2分配传动装置各级传动比
现总传动比i=24.771。由表2-3，选V带的传动比i1=2，减速器传动比为if = i/ i1=24.771；考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度。两级齿轮减速器高速级传动比i2比低速级传动比i3的 比值取为1.3，即i2=1.3i3。 则i2 =1.3i= 4.013；i3=if/i2 = 12.3885/4.073 =3.086
2.2 运动参数和动力参数计算
2.2.1各轴转速计算
n0= nm =2840 r/min
nⅠ= nm / i1 =1420r/min
nⅡ= nⅠ / i1 = 1420/4.013=353.85 r/min
nⅢ= nⅡ / i3 =353.85/3.086=114.663 r/min
nIV= nIII = nw =114.663r/min
2.2.2各轴输入功率
P0= Pd=1.125kw
PⅠ= Pdη4 = 1.125x0.95=1.0688kw
PⅡ= PⅠη2η3 =1.0688x0.97x0.98=1.016kw
PⅢ= PⅡη2η3 =1.016x0.97x0.98=0.996kw
PIV= PⅢη3η4 =0.996x0.98x0.99=0.937kw
4 2.2.3各轴输入转矩
T0 = 9550Pd/n0 =9550x1.125/2840=3.783mN
TⅠ = 9550PⅠ/nⅠ=9550x1.069/1420=7.189mN
TⅡ = 9550PⅡ/nⅡ = 9550x1.016/353.85=27.420mN
TⅢ = 9550PⅢ/nⅢ = 9550x0.966/114.663=80.456mN
TIV = 9550PIV/nIV= 9550x0。937/114.663=78.040mN
表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表
项目
轴号 功率kw 转速minrn
转矩mNT 传动比
0轴
1.125
2840
3.783
2
Ⅰ轴
1.069
1420
7.189
4.013
Ⅱ轴
1.016
353.850
27.420
3.086 Ⅲ轴
0.996
114.663
80.456
IV轴
0.937
114.663
78.040 1
第三章 V带的设计计算
3.1 确定计算功率Pca
kA=1.2
Pca=KAPd=1.2×1.125=1.35kw
3.2 选择V带的带型
根据Pca、n电机由课本图10-12得：选用Z型
3.3 确定带轮的基准直径dd并验算带速v。
3.3.1初选小带轮的基准直径：
取小带轮的基准直径dd1=71mm。从动轮基准直径
3.3.2验算带速v。验算带的速度：
v=πdd1n电机/（60×1000）
=π×71×2840/（60×1000）=10.55m/s
在5-25m/s范围内，带速合适。
5 3.3.3 计算大齿轮的基准直径。
根据课本式，计算大带轮的基准直径dd2
dd2=i1×dd1=2×71=142mm 选取dd2=142
3.4 确定带长和中心矩
根据课本式，初定中心距a0=290mm由课本式（10-16）计算带所需的基准长度
Ld0≈2a0+π(dd1+dd2) /2+(dd2-dd1) 2/（4a0）
=2×290+3.14×213/2+（142-71）2/（4×290）≈919
选带的基准长度Ld=900
按课本式计算实际中心距
a≈a0+（Ld- Ld0）/2=910mm
3.5 验算小带轮上的包角α1
α1=1800-（dd2-dd1）×57.30/a
=1800-（142-71）×57.30/910
=176.50>1200（适用主动轮上的包角）
3.6 确定带的根数z
3.6.1 计算单根V带的额定功率pr。
由dd1=90和n电机=2840r/min根据课本表10-11得
P0=0.508kw
根据n电机=2840r/min，i1=2和Z型带，查课本表（10-5）得△P0=0.04kw
根据课本表10-6得Ka=0.99
根据课本表10-7得KL=1.03
V带的额定功率Pr= （P0+△P0）×Ka×KL Pr=0.559kw
3.6.2 计算V带的根数z。
z=PCa/【（P0+△P0）×Ka×KL】
=1.35/【（1.64+0.34）×0.99×1.03】= 2.41圆整为3根
3.7.计算单根V带的初压力的最小值(F0)min
由课本表10-1得B型带的单位长度质量q=0.10kg/m，所以：
(F0)min =500（2.5/ Ka -1）PCa /zv +qV2
=[500×（2.5/0.99-1）×1.35/（0.99×3×10.55）+0.06×10.552]N
=40N
应使带的实际初拉力F0>(F0)min。
3.8.计算压轴力Fp
压轴力的最小值为（Fp）min=2z（F0）min sin（α1/2）
=2×3×40×sin（175°/2）=238N
综上可知带传动的设计参数如下：
选用Z型V带
传动比i1=2
带数Z=3
6 V带额定功率Pr=0.559KW
带速：v=10.55/s
基准直径：dd1=71mm，dd2=142mm
第四章 传动零件的设计计算
4.1渐开线直齿圆柱齿轮设计
4.1.1高速级直齿圆柱齿轮设计计算表
项目 计算（或选择）依据 计算过程 单位 计算（或确定）结果
1．选齿轮精度等级 查[1]P208 表10-8 传输机为一般工作机速度不高 级 7
2．材料选择 查[1]P180
表10-1 小齿轮40Cr(调质)
大齿轮45钢(调质) 小齿轮280HBS,大齿轮240HBS
3．选择齿数Z
1Z=(20~40)
21Z=iZ
Z1=24
Z2=4.013x24
=96.312
个
1Z＝24
2Z＝97
5．按齿面接触疲劳强度设计
（1）试选Kt 试选1.3 Kt=1.3
(2)计算小齿轮传递的转矩T1
T=9550XP1/n1
T=9550x1.0688/1420=7.188×103
Nmm
T1=7.188×103
(3)齿宽系数Фd 由[1]P201表10-7 d=0.7~1.15 Фd=1
(4)材料的弹性影响系数ZE 由[1] P198表10-6 锻钢
MP1/2 ZE=189.8
(5) 齿轮接触疲劳强度极限limH 由[1]P207图 １０－２１ｄ
Hlim1σ=600
Hlim2σ=550
MPa Hlim1σ=600
Hlim2σ=550
（6）应力循环次数N 由[1]式１０－１３ N1=60n1jLh=
60X1440X16X300X10=4.0896X109
21齿1N=N/i
=4.0896X109/3.2=1.0189X109
N1=4.0896X109
N2=1.0189X109
（7）接触疲劳强度寿命系数KHN 由[1]P203图10-19 KHN1 = 0.90
KHN2 = 0.95 KHN1 = 0.90
KHN2 = 0.95
