《机械设计课程设计》
题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器。
一． 传动装置总体设计：
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将v带设置在高速级。 其传动方案如下：
1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—卷筒；6—联轴器。
一． 工作情况：
1，正反向转动。
2，断续工作，有轻微震动。
3，启动载荷为公称载荷的1.4倍。
4，每天工作12小时，寿命8年，大修期3年，每年按照260个工作日计算。
二． 原始数据。
钢丝绳拉力（n）：1400
卷筒直径d（mm）：350
卷绳速度v（m/s）：1.55
带速允许偏差（％）5
三． 设计任务。
减速器**配图一张。
齿轮、轴零件图各一张。
设计说明书一份。
四． 设计内容。
电动机的选择。
1． 电动机类型和结构的选择。
因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式y（ip44）系列的电动机。
2． 电动机容量的选择。
kw工作机所需功率pw
kwpw＝2.2kw
2 电动机的输出功率。
所以kw由电动机到运输带的传动总功率为。
pd＝2.4kw
3． 电动机转速的选择。
nd＝（i1’·i2’…in’）nw
初选为同步转速为1000r/min的电动机。
4．电动机型号的确定。
由(机械设计基础课程设计指导书p119)查出电动机型号为y132m1-6,其额定功率为4kw，满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。其参数如下：
传动件设计计算。
1． 选精度等级、材料及齿数。
1） 材料及热处理；
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。
2） 精度等级选用7级精度；
3） 试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝100的；
4） 选取螺旋角。初选螺旋角β＝14°
2． 按齿面接触强度设计。
因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算。
按式（10—21）试算，即
dt≥1） 确定公式内的各计算数值试选kt＝1.6
1） 选取区域系数zh＝2.433
2） 选取尺宽系数φd＝1
3） 查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，则εα＝1＋εα2＝1.62
4） 查得材料的弹性影响系数ze＝189.8mpa
5） 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σhlim1＝600mpa；大齿轮的解除疲劳强度极限σhlim2＝550mpa；
6） 计算应力循环次数。
n1＝60n1jlh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8
n2＝n1/5＝6.64×107
7） 查得接触疲劳寿命系数khn1＝0.95；khn2＝0.98
8） 计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1％，安全系数s＝1，由式（10－12）得。
h]1＝＝0.95×600mpa＝570mpa
h]2＝＝0.98×550mpa＝539mpa
h]＝[h]1＋[σh]2/2＝554.5mpa
2） 计算。
1） 试算小齿轮分度圆直径d1td1t≥
2） 计算圆周速度。
v===0.68m/s
3） 计算齿宽b及模数mnt
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm
mnt===3.39
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm
b/h=67.85/7.63=8.89
4)计算纵向重合度εβ
0.318×1×tan14=1.59
5)计算载荷系数k
取ka=1根据v=0.68m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数kv=1.11；由表10—4查的khβ的计算公式和直齿轮的相同，故khβ=1.
12+0.18(1+0.6×1)1×1+0.
23×1067.85=1.42
查得kfβ=1.36
查得khα=khα=1.4。故载荷系数。
k=kakvkhαkhβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05
6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得。
d1==mm=73.6mm
7)计算模数mn
mn =mm=3.74
3． 按齿根弯曲强度设计。
由式(10—17)
mn≥1） 确定计算参数。
1） 计算载荷系数。
k=kakvkfαkfβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96
2） 根据纵向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，从图10－28查得螺旋角影响系数 yβ＝0。88
3） 计算当量齿数。
z1=z1/cosβ=20/cos14=21.89
z2=z2/cosβ=100/cos14=109.47
4） 查取齿型系数。
由表10－5查得yfa1=2.724；yfa2=2.172
5） 查取应力校正系数。
由表10－5查得ysa1=1.569；ysa2=1.798
6） 计算[σf]
f1=500mpa
f2=380mpa
kfn1=0.95
kfn2=0.98
σf1]=339.29mpa
σf2]=266mpa
7） 计算大、小齿轮的并加以比较。
大齿轮的数值大。
2） 设计计算。
mn≥=2.4
mn=2.5
4． 几何尺寸计算。
1） 计算中心距。
z1=32.9，取z1=33
z2=165
a=255.07mm
a圆整后取255mm
2） 按圆整后的中心距修正螺旋角。
=arcos=1355’50”
3） 计算大、小齿轮的分度圆直径。
d1=85.00mm
d2=425mm
4） 计算齿轮宽度。
b=φdd1
b=85mm
b1=90mm，b2=85mm
5） 结构设计。
以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。
减速器机体结构尺寸如下：
轴的设计计算。
拟定输入轴齿轮为右旋。
ii轴：1． 初步确定轴的最小直径。
d≥＝=34.2mm
2． 求作用在齿轮上的受力。
ft1==899n
fr1=ft=337n
fa1=fttanβ=223n；
ft2=4494n
fr2=1685n
fa2=1115n
3． 轴的结构设计。
1） 拟定轴上零件的装配方案。
i. i-ii段轴用于安装轴承30307，故取直径为35mm。
ii. ii-iii段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为44mm。
iii. iii-iv段为小齿轮，外径90mm。
iv. iv-v段分隔两齿轮，直径为55mm。
v. v-vi段安装大齿轮，直径为40mm。
vi. vi-viii段安装套筒和轴承，直径为35mm。
2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。
1. i-ii段轴承宽度为22.75mm，所以长度为22.75mm。
2. ii-iii段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为16mm。
3. iii-iv段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度90mm。
4. iv-v段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。
5. v-vi段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为83mm。
6. vi-viii长度为44mm。
4． 求轴上的载荷。
66207.563.5 fr1=1418.5n
fr2=603.5n
查得轴承30307的y值为1.6
fd1=443n
fd2=189n
因为两个齿轮旋向都是左旋。
故：fa1=638n
fa2=189n
5． 精确校核轴的疲劳强度。
1） 判断危险截面。
由于截面iv处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面。
2） 截面iv右侧的。
截面上的转切应力为。
由于轴选用40cr，调质处理，所以，。
综合系数的计算。
由。经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为，轴的材料敏感系数为，故有效应力集中系数为。
查得尺寸系数为，扭转尺寸系数为，轴采用磨削加工，表面质量系数为，轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为。
a) 碳钢系数的确定。
碳钢的特性系数取为，
b) 安全系数的计算。
轴的疲劳安全系数为。
故轴的选用安全。
i轴：1． 作用在齿轮上的力。
fh1=fh2=337/2=168.5
fv1=fv2=889/2=444.5
2． 初步确定轴的最小直径。
3． 轴的结构设计。
1） 确定轴上零件的装配方案。
2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。
a) 由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为25mm。
b) 考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为30。
c) 该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选用30207型，即该段直径定为35mm。
d) 该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为40mm。
e) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为46mm。
f) 轴肩固定轴承，直径为42mm。
g) 该段轴要安装轴承，直径定为35mm。
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