课程设计
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课程设计机电学院城市一班09230408温环宇指导教师：王正伦设计题目3传送设备的一级锥齿轮减速器（包括链传动、带传动）1）系统简图2)工作条件单向运转，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的1.25倍，每天工作16小时，使用期限10年，输送链速度允许误差为 5%，输送链效率η=0.9。
3）原始数据输送链拉力F（N） 2.1×103输送链速度v（m|s）0.7输送链链轮直径D（mm）100（4）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器转配图（3）减速器零件图目录一、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 (5)六、轴的设计计算 (13)七、箱体结构设计 (23)八、键联接的选择及计算 (26)九、滚动轴承设计 (27)十、减速器的润滑 (28)计算过程及计算说明 一、传动方案拟定 工作条件单向运转，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的1.25倍，每天工作16小时，使用期限10年，输送链速度允许误差为±5%，输送链效率η=0.9。
二、电动机的选择1、电动机类型的选择按工作要求和条件选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y 型。
2、电动机功率选择 （1）传动装置的总效率：ηa η1•η23•η3•η4•η5式中：η1、η2、η3、η4、η5分别是带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和输送链的传动效率。
取η1=0.95，η2=0.98，η3=0.97，η4=0.99，η5=0.9，则ηa =0.95×0.984×0.97×0.99×0.9 =0.76（2）电机所需的功率：pw=1000FV kw=10007.0*2100=1.47kwP d=ηawp=1.93kw3、确定电动机转速 计算链轮工作转速：min/69.1331007.0100060100060r Dvn =⨯⨯⨯=⨯=ππ按《机械设计课程设计指导书》推荐的传动比合理范围，取V 带传动比'12~4i =，一级锥齿轮减速器的传递比'22~3i =。
则总传动比合理范围为'4~12a i =。
故电动机转速的可选范围为：min /1604~534'r n d =。
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，因此有三种传动比方案，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、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Y132M1-6。
其主要性能：额定功率2KW；满载转速960r/min；额定转矩2.0。
三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比i a=n m/n=960/133.69=7.182、分配各级传动比（1）据指导书，为使V带传动外廓尺寸不致过大，取i j=3。
（2）i d=i a/i j=2.39四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速nⅠ=nm/id=960/2.39=401.67r/minnⅡ=nⅠ/ij=401.67/3=133.89r/minnⅢ=nⅡ=133.89r/min2、计算各轴的输入功率P I=P d=1.93×0.95=1.83KWP II=P Iη2×η3=1.83×0.98×0.97=1.74KWP III=P II×η2×η4=1.74×0.99×0.98=1.69KW3、计算各轴扭矩电动机输出轴转矩:T d=9.55×106P d/n d=9.55×106×1.93/960=19.20N·m各轴输入转矩T I=Td×η1=19.20⨯0.95=18.24N·mT II= T Iη2×η3=18.24⨯0.98⨯0.97=17.34N·mT III=9.55×106P III/n III=9.55⨯106⨯1.69/133.89=12.05N·m五、传动零件的设计计算V带传动的设计计算1、选择普通V带截型通过查表取工作情况系数k A=1.2计算功率P ca=K A P=1.2×1.93=2.316KW因此选用A型V带2、确定带轮基准直径，并验算带速由教材推荐的小带轮基准直径为：80~100mm，则取d d1=100mm>dmin=75 mm大带轮直径 d d2=n d/n I·d d1=960/401.67×100=239mm查表，取d d2=250mm实际从动轮转速n I’=n d·d d1/d d2=960×100/250=384r/min转速误差为：n I-n I’/n I=(401.67-384)/401.67=0.044<0.05(允许) 带速V：V=πd d1n d/60×1000=π×100×960/60×1000=5.024m/s 在5~25m/s范围内，带速合适3、确定中心距a，并选择V带的基准长度L d根据教材公式0.7(d d1+d d2)≤a0≤2(d d1+d d2)得：0.7(100+250)≤a0≤2(100+250)所以有：245mm≤a0≤700mm，取a0=500由教材公式L d0=2a0+1.57(d d1+d d2)+(d d1-d d2)2/4a0得：L d0=2×500+1.57(100+250)+(250-100)2/4×500=1560.75mm 根据教材P146表（8-2）取L d=1600mm根据教材公式（8-23）得：a≈a0+（L d-L0）/2=500+（1600-1560.75）/2=540mm4、验算小带轮包角根据教材公式（8-20）α1=1800-(d d1-d d2)×57.30/a=1800-（250-100）×57.30/540=1800-160=1640>1200（适用）5、确定带的根数根据教材表查得：P0=0.95KW根据教材表查得：△P0=0.11KW根据教材表查得：K a=0.96根据教材查得：K l=0.99由教材公式得：Z=P ca/[(P0+△P0)K a K l]=2.316/[(0.95+0.11)×0.96×0.99]=2.29取Z=36、计算轴上压力由教材表查得q=0.1kg/m，由教材公式单根V带的初拉力：F0=500P ca（2.5-K a）/ZV K a+qV2=500×(2.5-0.96)×2.316/3⨯5.024⨯0.96+0.1×5.0242=125.77N 则作用在轴承的压力Fp，由教材公式得：F p=2ZF0sinα1/2=2×3×125.77×sin163.50/2=107.16N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；根据教材查表选7级精度。
齿面粗糙度R a≤1.6~3.2μm 2、按齿面接触疲劳强度设计根据教材公式：21322.92()(10.5)EHR R Z KT duσ≥Φ-Φ 进行计算确定有关参数如下： ① 传动比i 齿=3取小齿轮齿数Z 1=20。
则大齿轮齿数：Z 2=iZ 1=3×20=60 实际传动比i 0=52/20=2.6传动比误差：i-i 0/I=2.6-2.6/2.6=0%<2.5% 可用 齿数比：u=i 0=2.6 ② 取φR =0.3 ③ 转矩T1 T 1=18.24N·mm④ 载荷系数k 取k=1.3⑤ 许用接触应力[ζH ] [ζH ]=ζHlimkH N /S H由教材查得： ζHlimZ1=560Mpa ζHlimZ2=500Mpa由教材公式计算应力循环次数NN 1=60njL h =60×401.67×0.7×(16×365×10)=9.85×108 N 2=N 1/i=9.85⨯108/3=3.28×108 由教材查得接触疲劳的寿命系数： KH N1=0.87 KH N2=0.90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S H =1.0 [ζH ]1=ζHlim1KH N1/S H =560×0.87/1.0Mpa=487.2Mpa [ζH ]2=ζHlim2KH N2/S H =350×0.90/1.0Mpa=315Mpa⑥弹性影响系数Z E 由教材查得Z E =189.8MP a 1/2故得：21322.92()(10.5)EHR R Z KT d uσ≥Φ-Φ =74.4mm计算平均分度圆处的圆周速度v m 分锥角δ1=arctan(Z 1/Z 2)=18.43当量齿数 Z v1= Z 1/cos δ1=21.08 Z v2= Z 2/cos δ1=63.24 平均分度圆处的圆周速度：=⨯⨯⨯=100602cos 111πδn d v t m3.3m/s计算载荷系数 根据v=5.024m/s 锥齿轮为7级精度 由教材查得：动载系数K V =1.08 由教材查得: 使用系数K A =1 由教材查得: 齿间啮合系数K a =1 由教材查得： 轴承系数K H βbe =1.10 故载荷系数K=K A K V K Ha K H β=2.475 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 根据公式==311tt k k d d 100.64mm模数：m=d 1/Z 1=100.64/20=5.03mm 取标准模数：m=53、校核齿根弯曲疲劳强度 根据教材P226公式10-23：[](10.5)t F a Sa FFR K F Y Y bm σσ=≤-Φ确定有关参数和系数① 分度圆直径：d 1=mZ 1=5×20=100mm d 2=mZ 2=5×52=260mm 齿宽：3R b ≤ =+=22221Z Z mR 139mm故得 46≤b 取b=46② 齿形系数Y Fa 和应力修正系数Y Sa根据教材查表得：Y Fa1=2.72 Y Sa1=1.57 Y Fa2=2.14 Y Sa2=1.83 ③许用弯曲应力[ζF ] 根据公式：[ζF ]= ζFLim2/S F根据教材得 ζFLim1=420Mpa ζFLim2 =330Mpa 按一般可靠度选取安全系数S F =1.25 计算两轮的许用弯曲应力[ζF ]1=ζFLim1 /S F =420/1.25=336Mpa [ζF ]2=ζFLim2/S F =330/1.25=264Mpa ④ 将求得的各参数代入式[]111153.1420(10.5)t Fa Sa F a a F R K F Y Y M P M P bm σσ==≤=-Φ[]222248.68330(10.5)t Fa Sa F a a FR K F Y Y M P M P bm σσ==≤=-Φ故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 5计算齿轮的圆周速度V V=πd 1n 1/60×1000=1.57m/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 根据教材公式，并查表取A=115 d ≥115 (3.70/331.03)1/3mm=25.7mm考虑有键槽，将直径增大5%，则：d=25.7×(1+5%)mm=27 ∴选d=28mm2、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输入轴的圆锥齿轮做成悬臂结构，安排在箱体一侧，两轴承安排在齿轮的右侧，齿轮左面由套筒定位，右面用挡圈固定，周向用平键连接。
