机械设计基础课程设计(作业范例)
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武汉理工大学
机械设计基础课程设计报告
专业班级：
课题名称：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器
姓 名：
学 号：
指导老师：
完成日期：
一 、电动机的设计
1．电动机类型选择 2 / 23实用精品文档 按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭（自扇）冷笼型三相异步电动机。
2．选择电动机容量
(1)计算工作机所需功率Pw
Pw = = 4000×1.2/1000×0.98 Kw ≈ 11Kw
其中，带式输送机的效率:ηw=0.98(查《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1)。
(2)计算电动机输出功率P0
按《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1查得V带传动效率ηb = 0.96，一对滚动球轴承效率ηr = 0.99，一对圆锥齿轮传动效率ηg = 0.97，联轴器效率ηc = 0.98。 （其中，η为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率）。
传动装置总效率为：
η =ηbηr2ηgηc = 0.95×0.992×0.97×0.98 = 0.894，
电动机所需功率为：
P0 = wP = 4.90/0.894 Kw ≈ 5.48 Kw。
根据P0 选取电动机的额定功率Pm，使Pm = (1～1.3) P0 =
5.48 ～ 7.124 Kw。为降低电动机重量和成本，由《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm =
5.5 Kw。
(3)确定电动机的转速
工作机主轴的转速nw，即输送机滚筒的转速：
nw = Dv100060= 60×1.2×1000/3.14×400 r/min
≈ 57.30 r/min
根据《机械设计、机械设计基础课程设计》P12表3-3确定传动比的范围，取V带传动比ib = 2～4, 单级圆锥齿轮的传动比ig = 2～3，则传动比范围比 i = (2×2)～（4×3) = 4～12。 3 / 23实用精品文档 电动机的转速范围为：
n = inw = (4～12)×57.30 r/min = 230～688 r/min ，符合这一同步转速范围的有750 r/min一种。根据同步转速查《机械设计、机械设计基础课程设计》 P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M2—8，其满载转速n m = 970 r/min。
此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。
3．计算总传动比并分配各级传动比
(1)总传动比
i =wmnn= 720/57.30 r/min = 12.57 r/min
(2)分配各级传动比
为使带传动的尺寸不至过大，满足ib
4．计算传动装置的运动和动力参数
(1)各轴的转速
nⅠ = nm / ib = 720/3 r/min = 240 r/min
nⅡ = nⅠ/ig = 240/4.19 r/min = 57.30 r/min
n w = nⅡ = 57.30 r/min
(2)各轴的功率
PⅠ = Pmηb = 5.5×0.96 Kw = 5.28 Kw
PⅡ= PⅠηrηg = 5.28×0.99×0.97 Kw = 5.07 Kw
PW= PⅡηrηc = 5.07×0.99×0.98 Kw = 13.28 Kw
(3)各轴的转矩各轴的转矩
T0 = 9550
00nP = 9550×5.5/720 N·m ≈ 73 N·m
T1 = 9550
11nP = 9550×5.28/240 N·m ≈ 210.1 N·m
T2 =
229550nP = 9550×5.07/57.3 N·m ≈ 845 N·m 4 / 23实用精品文档 Tw = 9550 Pw/ nw = 9550×4.92/57.3 N·m ≈ 820 N·m
(4)将计算的结果填入下表
参数 轴名称
电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 滚筒轴
转速n（r/min） 720 240 57.3 57.3
功率P（kw） 5.5 5.28
5.07
4.92
转矩T（N·m） 73 210.1 845 820
传动比 i 3 4.19 1
效率 η 0.96 0.96
0.97
5．电动机的草图
型号 额定功率 满载转速 额定转矩起动转矩 额定转矩最大转矩
Y160M2-8 5.5 KW 720 r/min 2.0 2.0 5 / 23实用精品文档
二、带传动的设计
由设计任务书条件要求，此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳，因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。V带传动时当量摩擦系数大，能传递较大的功率且结构紧凑；故此处选择V型槽带轮。
带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，当带的速度 v≤25 m/s时，可采用HT150；当带速 v=25～30 m/s时，可采用HT200；当 v≥35 m/s时，则用铸钢或锻钢（或用钢板冲压后焊接而成），传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料等材料。
带轮的设计准则是，在保证代传动不产生打滑的前提下，具有足够的疲劳强度，带轮的质量小，结构公益性好，无过大的铸造内应力，质量分布要均匀等。
1. 确定计算功率
PC = KAP = 1.2×5.5 = 6.6 Kw
查《机械基础》P226页 表9-7知：KA=1.2
2. 确定V带型号
按照任务书要求，选择普通V带。
根据PC = 6.6 Kw及n1 = 720 r/min，查《机械基础 》P227页 图9-8确定选用B型普通V带。 6 / 23实用精品文档 3. 确定带轮基准直径
(1)确定带轮基准直径
根据《机械基础》P228页 表9-8取标准值确定：dd1 = 140mm。
(2)计算大带轮直径
dd2 = i dd1（1-ε）=（720/240）×140×（1-0.02）mm = 411.6mm
根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd2 = 410mm。
4. 验算带速
v= 10006011ndd = 3.14×140×720/60×1000m/s = 5.28 m/s
由于5m/s＜v＜25m/s,带速合适。
5. 确定带长及中心距
(1)初取中心距a 0 = 500 mm
根据2102127.0ddddddadd
知：385≤a 0≤1100.
(2)确定带长Ld：
根据几何关系计算带长得
0221210422addddaLdddddo= 1900.39 mm
根据《机械基础》P226表9-6取相近的标准值Ld，Ld = 2000 mm
(3)确定中心距
2L-Ld0d0aa= 500+(2000-1900.39)/2 mm = 549.81mm，
取a= 550 mm；
a min = a - 0.015Ld = 550 - 0.015×2000 mm = 520mm；
a max = a + 0.03Ld = 550 + 0.03×2000 mm = 610mm.
6. 验算小带轮包角：
3.57180121adddd = 151.9°＞120°，符合要求。 7 / 23实用精品文档 7. 确定V带根数Z
根据dd1 = 140mm及n1 = 720r/min，查《机械基础》P224表9-3得:
P0 = 1.75Kw，
根据带型和i查《机械基础》P224表9-4得：ΔP0 = 0.23Kw，
查《机械基础》P225表9-5得：Kα = 0.93，
查《机械基础》P226表9-6得：Kl = 0.98,
Z = Pc /[P0]≥LcKKPPP)(00 = 3.66,
取Z=4.
8. 确定V带初拉力F0
查《机械基础》P219表9-1得:q = 0.17㎏/m,则
F0 = 5002)15.2(qvKvZPc N = 268.6 N
9. 作用在轴上的力FQ
FQ = 2ZF0sin21= 2×4×268.6×sin151.9/2 N = 2084.5 N
10.带轮的结构尺寸及草图
B型V带：
节宽bp /mm:14.0 ； 顶宽b/mm:17.0；
高度h/mm:11.0； 楔角θ:40°；
截面面积A/ mm2 :138； 每米带长质量q/（ kg·m-1 ）:0.17。
V带轮：
基准宽度bp/mm:14.0； 基准线至槽顶高度hamin:3.5；
槽顶宽b/mm:17.2； 基准线至槽底深度hfmin:10.8； 8 / 23实用精品文档 槽间距e/mm:19±0.4； 第一槽对称线至端面距离f/mm: 12.5；
最小轮缘厚度δ/mm:7.5；
轮缘宽度B/mm:
B =(Z-1)e+2f(Z为齿模数) = 82mm。
三．减速器齿轮设计
设计任务书齿轮传动由主动轮、从动轮（或齿条）和机架组成，通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴，使其获得预期的转速和转矩。锥齿轮的传动比恒定，结构紧凑且效率高，工作可靠且寿命长。鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动，即圆锥齿轮是两相交轴传动。所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。
齿轮材料要求齿面硬，齿芯也要有韧性，具有足够的强度以及具
