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1、仲恺农业工程学院机电工程学院机械设计课程设计说明书班级:机械082班学号:姓名:指导老师:仲恺农业工程学院2010年12月23日1目录一、任务书3设计任务3已知条件3设计要求3二、总体方案设计3三、电机的选择41、选择电动机的类型和结构形式42、确定电动机的转速43、确定电动机功率44根据以上步骤选择电动机4四、计算总传动比并分配各级传动比，计算装置动力参数。51、计算总传动比52、分配各级传动比53、计算传动比装置的运动及动力参数5(1)各轴的转速5(2)各轴的输入功率5(3)各轴输入转矩6五、齿轮设计6（一）高速级齿轮传动的设计61、选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数62、按齿面接触
2、疲劳强度设计73、按齿根弯曲疲劳强度设计84、计算几何尺寸9(二)低速级齿轮传动的设计101、选定低速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数。102、按齿面接触疲劳强度计算103、按齿根弯曲疲劳强度设计124、几何尺寸计算13六、轴的设计(轴的校核以I、II轴为例)14(一)输入轴（I轴)的设计14（二）输出轴（轴）的设计17（三）中间轴（II轴）的设计19七、轴承的校核（以I轴和II轴上的轴承为例）23（一）输入轴滚动轴承计算23（二）中间轴滚动轴承计算24八、键联接的选择及校核计算25（一）输入轴键计算25（二）中间轴键计算25（三）输出轴键计算26九、联轴器的选择26十、箱体结构的设计271、
3、 机体的刚度272、机体内零件的润滑，密封散热273.、 机体结构的工艺性.274、 对附件设计27十一、润滑与密封29十二、减速器附件的选择29十三、设计小结29十四、参考文献30一、任务书设计任务题目6：设计一个带式运输机上的两级圆锥-圆柱齿轮减速器，如图1。已知条件 1 运输带工作拉力F=2.35kN； 2.运输带工作速率v=1.5m/s(运输带速度允许误差为)；3滚筒直径D=240mm；4单板工作日，连续单向运转，载荷较平稳；环境最高温度35；小批量生产。设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。3.设计说明书一份。二、总体方案设计1. 组成：传
4、动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：可以实现垂直轴传动，并且宽度尺寸比较小，适合布置在较窄的通道中，但加工锥齿轮比圆柱齿轮困难，成本也相对较高。3. 确定传动方案：如图1，实际由指导教师给定。 传动装置的总效率以上各效率根据机械设计手册可查得。三、电机的选择1、选择电动机的类型和结构形式电动机的类型和结构形式应根据电源种类（直流或交流）、工作条件、工作时间的长短、及载荷的性质、大小、启动性能和过载情况等条件来选择。工业上一般采用三相交流电机。Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用最广。它适用于无特殊要求的机械，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农
5、业机械等。根据题目的要求，选择Y系列的电动机。2、确定电动机的转速滚筒的工作转速为: =119.42r/min由于圆锥齿轮转动比：23；圆柱齿轮传动比:35.所以总传动比范围是：i=2335，即615。于是电动机转速范围：=（615）119.42r/min =716.521791.3r/min。根据上式选同步转速为1500转的电动机。3、确定电动机功率工作机所需的输入功率为：则电动机所需功率： 把上式带入式，得：;4根据以上步骤选择电动机根据电动机的类型、同步转速和所需功率选择电动机。所选电动机如下： 型号：Y132S4；额定功率；满载转速：;中心高：H=132mm； 外伸轴径：D=38;外伸
6、轴长度： E=80mm。四、计算总传动比并分配各级传动比，计算装置动力参数。1、计算总传动比传动装置的总传动比i,根据电动机的满载转速和工作机所需转速按式： i= 计算.则：。2、分配各级传动比根据传动比分配原则：1、一般应使链传动的传动比小于齿轮传动的传动比。2、圆锥-圆柱齿轮减速器，为了便于大齿轮加工，高速级锥齿轮传动比=0.25，且使。于是高速级传动比：，取3；低速级传动比：，取4。3、计算传动比装置的运动及动力参数(1)各轴的转速电动机 n满=1440r/min；轴： =1440r/min轴： n2=1440/3=480r/min ；轴： n3/=480/4=120r/min轴： n4
7、= n3*i3=120r/min以上各式中，、n2、n3、n4分别为1、2、3、4轴的转速，即从电动机到工作机按次序排列的1、2、3、4轴； 取=1；。(2)各轴的输入功率电动机功率=4.273KW=4.2730.99=4.23KW=4.230.980.97=4.02KW=4.020.980.98=3.86KW=3.860.980.99=3.74KW(3)各轴输入转矩电动机输出转矩 0Nm轴：轴：轴：轴：将运动和动力参数的计算结果汇总成下表（一）轴名参数电动机轴1轴2轴3轴工作机轴转速14401440480120120功率P/kW4.274.234.023.863.74转矩T/（Nm）28.3
8、28.0579.98307.19297.64传动比1341效率0.990.950.960.99表一：运动和动力参数的计算结果汇总五、齿轮设计（一）高速级齿轮传动的设计已知小齿轮输入功率为4.23kw、大齿轮输入功率为4.02、小齿轮转速为1440r/min、大齿轮转速为480 r/min，齿数比为3。（设工作寿命10年，每年工作300天），单班制。 1、选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动2）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用7级精度。3）材料选择 由机械设计教材表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）
9、，硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。4）试选小齿轮齿数 =20，则为齿数比。 2、按齿面接触疲劳强度设计计算公式： 。（1） 、确定公式内的各计算值1） 试选载荷系数=1.82） 小齿轮传递的转矩=28.05KN.Mm3） 取齿宽系数4） 查图10-21（d）齿面硬度,得小齿轮的接触疲劳强度极限650Mpa 大齿轮的接触疲劳极限550Mpa 5） 查表10-6选取弹性影响系数=189.8 6） 由教材公式10-13计算应力值环数 N=60nj =6014401（830010）=2.07310h N=604801（830010）=0.6910h7) 查教材10-19图得：K=0.9
10、 ； K=0.95。8) 齿轮的接触疲劳强度极限：取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式（10-12）得:=0.9650=585 =0.95550=522.5（2） 设计计算1） 试算小齿轮的分度圆直径，带入中的较小值得 2） 计算圆周速度V 2.15m/s3） 计算载荷系数 查表10-2，得KA=1，根据V=2.15m/s，7级精度查图表（图10-8）得动载系数=1.1 查图表（表10-3）的注1），得齿间载荷分布系数=1 根据大齿轮两端支撑，小齿轮悬臂布置查表10-9得=1.25，则齿向载荷分布系数=1.5X1.25=1.875； 得载荷系数 =2.0624） 按实际的载荷系数校正所得
11、的分度圆直径，得 = 5）计算模数M 3、按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式： m（1）确定公式内各计算数值1） 计算载荷系数 =2.0622） 计算当量齿数 =21.08（其中=） =189.68（其中）3） 由教材表10-5查得齿形系数 应力校正系数 4) 由教材图20-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限5) 由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.83 K=0.856) 计算弯曲疲劳许用应力参考教材P206取弯曲疲劳安全系数，得 = =7) 计算大小齿轮的,并加以比较 大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算.（2）设计计算 取m=1.5。 对比计算结果，由
12、齿面接触疲劳强度计算的模数1.492大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数1.244，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所承载的能力。而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，取决于齿轮直径。按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=1.5。但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=29.84来计算应有的齿数. 计算齿数 z=19.89， 取z=20 ，那么：z=320=60。 4、计算几何尺寸（1） d=30 （2） d=90（3） =（4）（5） mm（6） =23.47圆整取mm ，小齿轮圆整后再加宽5mm,=29mm图（二）：小锥齿轮基本尺寸图(二)低速级齿轮传动
13、的设计已知输入功率为4.02kw、小齿轮转速为=480r/min、齿数比为4。（设工作寿命10年，每年工作300天），单班制。 1、选定低速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 （1）选定低速级齿轮类型为斜齿圆柱齿轮；运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（GB10095-88） 。 （2）材料选择 由机械设计（第八版）表10-1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，二者材料硬度相差40HBS。（3) 选小齿轮齿数,则大齿轮齿数；根据教材P214，初选螺旋角。2、按齿面接触疲劳强度计算按下式设计计算（1）确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数=1.62） 查教材图表（图10-30）选取区域系数=2.443） 查教材表10-6选取弹性影响系数=189.8 4） 查教材图表（图10-26）得 =0.765 =0.88 =1.6455） 由教材公式10-13计算应力值环数N3=60n2j =604801（830010）=6.910h
