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1、华中农业大学 工学院 机械设计课程设计同轴式两级圆柱齿轮减速器设计说明书设计计算及说明计算结果1、 设计任务设计一用于带式运输机上的同轴式两级圆柱齿轮减速器（如图），工作平稳，单向运转，两班制工作。运输带容许速度误差为5%。减速器成批生产，使用期限10年。设计参数：运输机工作轴扭矩T=1400Nm，运输带速度v=0.75m/s，卷筒直径D=350。2、 传动方案的分析与拟定如设计任务书上布置简图所示，传动方案采用V带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱。采用V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小。3、 电动机的选择3.1电动机类型的选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠
2、笼型三相异步电动机，工作电压为380V。3.2选择电动机的容量3.2.1确定电动机所需功率工作机的有效功率 = = = 取V带传动效率，滚动轴承传递效率（三对），齿轮传动效率，卷筒传动效率，联轴器传动效率。设计计算及说明计算结果从电动机到工作机输送带间的总效率电动机所需功率 因载荷平稳，电动机额定功率，只需稍大于即可，查表确定电动机功率。 3.2.2 确定电动机转速卷筒轴工作转速V带传动范围，二级圆柱齿轮减速器传动比, 总传动比范围,电动机转速可选范围=（16300）40.95 rmin =（65512284）rmin符合这一范围的同步转速为750 rmin、1000 rmin、1500 rm
3、in和3000 rmin四种。初选同步转速为1000 rmin和1500 rmin的两种电动机比较。方案型号同步转速 rmin满载转速 rmin效率 %质量 1Y160M-415001460881232Y160L-6100097087147由表中数据知，两个方案均可行，但方案1电动机质量小，且比价低，故采用方案1，选择电动机型号为Y160M-4。3.2.3 确定电动机参数型号功率 kW同步转速 rmin满载转速 rmin效率 %质量 Y160M-4111500146088123额定转矩2.2最大转矩2.3电机轴键槽宽F(mm) 12键槽深GF (mm)5电机轴直径D(mm)电机轴长度E(mm)
4、110H(mm)160G(mm) 37电动机型号为Y160M-4设计计算及说明计算结果4、 传动装置运动及动力参数计算。4.1传动装置总传动比和分配各级传动比4.1.1传动装置总传动比 = = 35.654.1.2分配各级传动比其中，为使两级大齿轮直径相近，取，取V带传动的传动比，两级圆柱齿轮减速器传动比 = = 符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。4.2 传动装置的运动和动力参考数的计算4.2.1 各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，中速轴为轴，低速轴为 轴。 = 设计计算及说明计算结果4.2.2 各轴功率4.2.3 各轴扭矩 Nm Nm Nm Nm Nm运动和动
5、力参数如下表：轴名参数电动机轴高速轴中速轴低速轴卷筒轴转速n (rmin)1460584154.540.9540.95功率P（kW）7.357.066.786.516扭矩T（Nm）48.08115.45419.091518.211399.27传动比 i2.53.783.781效率0.950.960.960.93设计计算及说明计算结果5、 传动零件的设计5.1 V带轮的设计5.1.1 V带设计电动机功率，转速 rmin ，传动比 ，每天工作16小时。1、 确定计算功率由机械设计（第八版）156页表8-7查得工作情况系数，故2、 选择V带带型根据、，根据机械设计（第八版）157页图8-11选用A型
6、。3、 确定V带轮的基准直径 并验算带速1）初选小带轮的基准直径。由机械设计（第八版）155页表8-6和157页表8-8，取小带轮基准直径。2）验算带速因为，故带速合适。3）计算大带轮的基准直径由机械设计（第八版）157页表8-8，大带轮基准直径圆整为。A型设计计算及说明计算结果4、 确定V带的中心距和基准长度1）由式得，初定中心距。2）计算带所需的基准长度由机械设计（第八版）146页表8-2选带的基准长度。3）计算实际中心距中心距的变化范围是 5、 验算小带轮上的包角6、 计算带的根数1）计算单根V带的额定功率由和查机械设计（第八版）152页表8-4得，。设计计算及说明计算结果根据，和A型带
7、，查表8-4得，查表8-5得，查表8-2得，于是2）计算V带的根数，故取7根带。7、 计算单根V带的初拉力的最小值由机械设计（第八版）149页表8-3得，A型带的单位长度质量 ，故应使带的实际初拉力。8、 计算压轴力压轴力的最小值为7根设计计算及说明计算结果5.1.2 V带轮的结构设计电动机主轴直径，长度，转速，主轴上键槽深，键槽宽。选择平键。1、小V带轮的设计选材，由于（其中，），故采用实心式带轮。小V带轮，由机械设计（第八版）161页表8-10查得，。则，取，取。轮槽工作表面粗糙度取1.6或者3.2。2、大V带轮的设计选材，由于，故采用腹板式带轮。查表10-8得。依小V带轮取，取，则，实心
8、式带轮腹板式带轮设计计算及说明计算结果，轮槽工作表面粗糙度取1.6或者3.2。5.2 齿轮传动设计5.2.1 低速级齿轮强度设计输入功率，扭矩Nm ，转速，齿数比，工作寿命10年两班制（每天16 h ）。1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1） 根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。3） 材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr，调质，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。2、 按齿面接触强度设计直齿圆柱齿轮7级精度
9、设计计算及说明计算结果1） 确定公式内的各计算数值。 试选载荷系数， 计算小齿轮传递的扭矩， 由表10-7选取齿轮宽系数， 由表10-6查得材料的弹性影响系数， 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限， 计算应力循环次数 由图10-19取接触疲劳强度寿命系数， 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数，设计计算及说明计算结果2） 计算 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 计算圆周速度 计算齿宽 计算齿宽与齿高之比模数 齿高 计算载荷系数根据，7级精度，由图10-8查得动载系数，直齿轮，由表10-2查得使用系数，设计计算及说明计算结果由表10-4
10、用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，由，查图10-13得，故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算的的分度圆直径 计算模数m3、 按齿根弯曲强度设计1） 确定公式内的各计算数值 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限。 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数， 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，设计计算及说明计算结果 计算载荷系数K 查取齿形系数由表10-5查得， 查取应力校正系数由表10-5查得， 计算大小齿轮的，并加以比较，大齿轮的数值大。2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于
11、弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲强度算的的模数3.02并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数设计计算及说明计算结果，取，大齿轮齿数，取，这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4、几何尺寸计算1） 计算分度圆直径2） 计算中心距3） 计算齿轮宽度，取，5.2.2 高速级齿轮强度计算输入功率，扭矩Nm ，转速，齿数比，工作寿命10年两班制（每天16 h ）。1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1） 根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。直齿圆柱齿轮7级精度设计计算及说明计算结果3） 材料选择。由表10-1选择小齿
