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1、河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸1计算过程及计算说明一、传动方案的选择依据设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限 15 年，每年 300 天，每天 16 个小时，单向运转，载荷稳定。（2） 原始数据：输送带牵引力 F=4000N；带速 V=1.3m/s；输送带鼓轮直径D=180mm；该传动方案能够满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高、操作维护方便。带传动传动平稳，缓冲吸振能力强。缺点是：带传动承载能力较低，不适应繁重的工作要求和恶劣的工作环境。二、电动机选择1、电动机类型的选择： 本减速
2、器在常温下连续工作，载荷平稳，对起动无特殊要求，但工作环境灰尘较多，故选用 Y 型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电源电压为 380V。结构形式为卧式电动机。F=4000NV=1.3m/sD=180mm河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸22、电动机功率选择：（1）工作机所需功率W4000 1.3kW = 5.2kW10001000FvP(2) 电动机到输送带的总效率为3 12345 由表 127 查得：V 带传动效率；10.96滚子轴承效率（两对齿轮轴轴承和一对20.98卷筒轴轴承） ；齿轮副效率 （齿轮精度30.97为 8 级） ；齿轮联轴器效率；卷筒效率40
3、.9950.9730.96 0.980.97 0.99 0.970.841（3）电动机的工作功率W d5.2kW6.18kW0.82PP查表 131，选电动机额定功率为75kW。3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/（D）=6010001.3/（180）=138r/min按表 126 推荐的传动比合理范围，取 V 带传动的传=0.82d6.3kWP n筒=138r/min河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸3动比；由表 21 知，取圆柱齿轮传动一级减124i 速器传动比范围，则总传动比合理范围为236i ，电动机转速的可选范围为624ai dW
4、(624) 138r/min828r/minani n3312符合这一范围的同步转速有 1000、1500 和3000r/min。根据容量和转速，由表 131 查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案。可选电动机参数比较电动机转速 /（rmin1）方案电动机型号额定功率 /（kW）同步转速满载转速1Y132S227.5300029002Y132M47.5150014403Y160M67.51000970综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸4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=1500r/min
5、 。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 Y132M-4。其主要性能：额定功率：7.5KW，满载转速 1440r/min，额定转矩 2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1440/138=10.432、分配各级传动比（1） 据指导书，取齿轮减速器 i=5（单级减速器 i=36 合理）（2） i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=10.43/5=2.08四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=1440r/minnII=nI/i带=1440/2.08=692.3(r/min)nIII
6、=nII/i齿轮=692.3/5=138.5(r/min)电动机型号为Y132M-4i总=10.43i带=2.08nI=1440r/minnII=692.3r/minnIII=138.5r/minPI=7.5KWPII=7.2KW河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸52、 计算各轴的功率（KW）PI=P工作=7.5KWPII=PI带=7.50.96=7.2KWPIII=PII轴承齿轮=7.20.980.97=6.8KW3、 计算各轴扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI=9.551067.5/1440=49739NmmTII=9.55106PII/nII=9.
7、551067.2/692.3=99321NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551066.8/138.5=468881Nmm五、传动零件的设计计算1、带传动的设计计算计算项目电机轴高速轴低速轴功率/（kW）7.57.26.8转速/（rmin1）1440692.3138.5转矩/（Nmm）4973999321468881传动比2.085效率0.960.95PIII=6.8KWTI=49739NmmTII=99321NmmTIII=468881Nmm河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸6（1） 选择普通 V 带截型由课本 P208 表 11-10 得：
8、kA=1.2Pd=KAP=1.27.5=9KW由课本 P209 图 11-12 得：选用 A 型 V 带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由课本 P204 表 11-6 得，推荐的小带轮基准直径为 75160mm则取 dd1=140mmdmin=75dd2=（n1/n2）dd1=（1440/692.3）140=291mm由课本 P210 表 11-11，取 dd2=280mm实际从动轮转速 n2=n1dd1/dd2=1440140/280=720r/min转速误差为：（n2-n2）/n2=（720-692.3）/692.3=0.04120（适用）（5）确定带的根数据课本 P216 和表（11-
9、6）由插入法得P1=2.27KWLd=2000mm河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸8据课本 P216 和表（11-7）由插入法P1=0.17KW据课本 P216 和表（11-8）由插入法 K=0.97据课本 P216 和表（11-9）得 KL=1.03由课本 P211 式（11-28）得Z=Pd/P=Pd/(P1+P1)KKL= 9/(2.27+0.17) 0.971.03=3.69取 Z=4 根(6)计算轴上压力由课本 P197 表 11-1 查得 q=0.1kg/m，由式（11-29）单根 V 带的初拉力：F0=500Pd（2.5/K-1）/zv +qv2=
10、5009 (2.5/0.97-1) /410.55+0.110.552N=179.33N则作用在轴承的压力 FQ，由课本 P212 式（11-14）FQ=2ZF0sin1/2=24179.33sin168/2=1426.78N2、齿轮传动的设计计算Z=4 根F0=179.33NFQ =1426.78NZ1=25Z2=125河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸9（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 45 钢 40 调质，齿面硬度为250HBS。大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本 P249 表 13-
11、3 选 7 级精度。齿面精糙度 Ra1.63.2m ，为增加传动的平稳性选 Z1=25 , Z2=u Z1=125. 因选用闭式软齿面传动故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其齿根弯曲疲劳强度。(2)按齿面接触疲劳强度设计1d321 12 HEHdZZZZ uuKT 初选载荷系数 Kt =1.3初选螺旋角 =12小齿轮传递转矩 TI =49739 Nmm由表 13-8 选取齿宽系数 d=1.4由表 13-6 的弹性系数 ZE=189.8（MPa）1/2节点区域系数 ZH=2.45 (=12)由图 13-6 查的接触疲劳强度极限Hlim1=700MPaHlim2=570MPa由式 13-2 可得接
12、触应力循环次数Hlim1=700MPaHlim2=570MPaN1=2.99109 N2=5.98108ZN1=1ZN2=1.14河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸10N1=60n1jLh=60692.311630015=2.99109N2= N1/=2.99109/5=5.98108由图 13-8 可得接触疲劳强度寿命系数ZN1=1ZN2=1.14弯曲疲劳强度寿命系数由图 13-9 可得 YN1=1 ,YN2=1弯曲疲劳强度安全系数取最小值即 SF=1.4接触疲劳强度安全系数取失效概率为 1 接触强度最小安全系数 SH=1计算许用接触应力由式 13-3H1= H
13、lim1 ZN1/SH=700/1=700MPaH2= Hlim2 ZN2/SH=5701.14/1=649.8MPaH=min(H1+ H2)/2 , 1.23H2= min(700+649.8)/2 , 1.23649.8=min674.9 , 799.3=674.9MPa端面重合度 =1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos=1.88-3.2(1/25+1/125)cos12=1.69YN1=1 ,YN2=1H1=700 MPaH2=649.8MPaH=674.9MPa=1.69=2.34Z=0.77Z=0.99河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸11纵向
14、重合度 =0.318dz1tan=0.3181.4250.21=2.34重合度系数=0.771Z螺旋角系数=0.99cosZ修整小齿轮分度圆直径由1d321 12 HEHdZZZZ uuKT =31.3mm圆周速度 vt=3.14d1tn1/（601000）=3.1431.3692.3/（601000）=1.13 m/s由表 13-5 确定载荷系数 KA=1根据 vz1/100=1.1325/100=0.28 m/s由图 13-13 可得 Kv=0.97由 =+=4.03 查图 13-14 可得K=1.25由于 d=1.4 由图 13-15 可得 K=1.1故载荷系数K=KKKAKv=1.11
15、.2510.97=1.33修整小齿轮分度圆直径311/ttKKdd =31.54 mm确定齿轮传动主要参数和几何尺寸vt=1.13 m/sK=1.33d1= 31.54 mmmn=2mma=155mm= 14d1=51.5mmd2=257.7 mm河南机电高等专科学校机械设计用纸河南机电高等专科学校机械设计用纸12确定模数 m n = d1cos/z1=31.54cos12/25=1.23 mm圆整为标准值 mn=2mm中心距 a=m（z1+z2）/2cos=153.35 mm圆整为 a=155mm= arccos mn（z1+z2）/2a= arccos 0.97=14分度圆直径 d1 , d2d1=mnz1/ cos=225/ cos14=51.5 mmd2=mnz2/ cos=2125/ cos14=257.7 mm计算齿宽 b1 ，b2b=dd1=1.451.5=72.1 mm取 b1=78 mm b2=72 mm校核齿根弯曲疲劳强度 YYYYbmKF SaFa nt FYYYYmbdKT SaFa n112F端面重合度 =1.88-3.2
