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机械设计基础课程设计三级变速器

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2020年4月19日
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目 录

一、传动方案分析…………………………………………………2
二、选择电动机……………………………………………………3
三、计算总传动比及分配各级的传动比…………………………5
四、计算传动装置的运动和动力参数……………………………5
五、V带传动设计计算……………………………………………7
六、直齿圆柱齿轮传动设计计算……………………………………11
七、滚动轴承的选择及校核计算 …………………………………16
八、轴的结构设计计算 ……………………………………………19
九、联轴器的选择计算 …………………………………………… 25
十、润滑与密封………………………………………………………26
十一、参考文献………………………………………………………28
十二、设计小结………………………………………………………29

一、 传动方案分析
机械设计课程设计题目：设计两级圆柱齿轮减速器
减速器工作条件：此减速器用于热处理车间两件清洗传送带的减速，此设备两班制工作，工作期限十年，户内使用。
传送方案如下图所示：

已知工作条件：鼓轮直径300mm，
传送带运行速度0.7m/s，
传送带从动轴所需扭矩900N·m
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算鼓轮的转速，即：

二、 选择电动机
1、电动机类型选择
根据电源及工作机工作条件，选用卧式封闭型Y（IP44）系列三相交流异步电动机。
2、电动机功率的选择
1）、工作机所需功率
2）、电动机输出功率为

传动装置的总效率
式中为从动机至工作机之间的个传动机构和轴承的效率。查《机械设计课程设计》表2-4得：V带传动效率=0.96，圆柱齿轮传动效率为=0.97，滚动轴承效率=0.99，弹性联轴器传动效率=0.99, 平带传动效率。则：

故
根据电动机输出功率，查表选择电动机的额定功率
3）、电动机转速的选择
为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由《机械设计课程设计》表2-1查得V带的传动比范围为，高速齿轮传动比低速齿轮传动比。则传动装置的总的传动比为

故电动机转速范围为

可见同步转速为, 、的电动机均符合要求。由于的电动机体积小，转速高，传动不平稳；因此选同步转速：

方案
电动机
型号
额定功率kw
电动机转速r/min
电动机质量kg
传动装置的传动比
同步
满转
总传动比
V带
二级减速器
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
68
32
2.5
12.8

由表中数据可知，选定电动机型号为Y132S-4。

三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、传动装置总传动比

2、分配各级传动比
取V带传动的传动比为，则两级减速器的传动比为

两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为，低速级齿轮传动比为，取则：

取 则
四、计算传动装置的运动和动力参数
1、各轴转速
电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III轴，则各轴转速分别为：

2、各轴输入功率
按电动机额定功率计算各轴输入功率

3、各轴转矩

4、各轴输入转速、功率、转矩如下表所示：

项目
电动机轴
高速轴
中间轴
低速轴
转速r/min
1440
576
140
45
功率kW
5.5
5.23
5.02
4.82
转矩
36.48
86.71
342.44
1022.91
传动比
2..5
4.1
3.14
效率
0.96
0.96
0.96

五、V带传动设计计算
电动机转速，带轮所连减速器高速轴I轴转速为，传动装置输入功率为。
1、 求计算功率
由《机械设计基础》（第五版）查表13-8得，故计算功率为：

2、选择V带型号
根据，
由《机械设计基础》（第五版）查图13-15得坐标点位于A型界内，故初选普通A型V带。
2、 计算大、小带轮基准直径、
由《机械设计基础》（第五版）查表13-9可知，应不小于80mm，现取

由得

取
4、验算带速V

带速在范围内，符合要求
5、求V带基准长度和中心距a
初步选取中心距

取，符合
由式得带长

查《机械设计基础》（第五版）表13-2，对A型V带选用。
由式得

6、验算小带轮包角
由得
合适
7.　确定v带根数z
因，带速，传动比,
查课表13-3和13-5得.
查课本表13-7得=1.01
由查课本表13-2得=0.97
由公式得

故选Z=5根带。
8.计算作用在带轮轴上的压力
查课本表13-1可得,故:
单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为

计算作用在轴上的压轴力

9、带轮结构设计
小带轮设计制造成实心式带轮
大带轮设计制造成腹板式带轮
在高速轴与大带轮结合处轴的直径最小有公式，轴的材料为45钢查课本表14-2得，则，查课程设计手册表11-2取安装带轮处直径
大带轮直径
对照《机械设计基础》（第五版）P223页图13-17与P224页的表13-10可的以下参数：

11mm

224mm

3mm

25mm

9mm

230mm

15mm

45mm

9mm
L
40mm

B
123mm

六、直齿圆柱齿轮传动设计计算
（一）高速级齿轮传动的设计计算

１． 齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱直齿轮。
齿轮材料及热处理
  材料：
高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 260HBS ，
高速级大齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 250HBS，
由表11-5，取
[]==527

[]==518
[]==376
[]==368

2. 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择8级

3.初步设计齿轮传动的主要尺寸
高速级传动比，高速轴转速传动功率
齿轮按8精度制造。取载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6）
小齿轮上转矩
取((表11-4)，

齿数，则，则实际传动比
模数
齿宽
取
按表4-1取，，
中心距

4.验算齿轮弯曲强度

齿形系数，
，

安全

5.小齿轮的圆周速度

对照表11-2 可知选用8级精度是合适的

（二）低速级齿轮传动的设计计算

1.齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线圆柱直齿轮。
齿轮材料及热处理
材料：
小齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 270HBS ，
大齿轮选用钢调质，齿面硬度为大齿轮 260HBS，
由表11-5，取
[] ==545
[] ==545
[] ==376
[] ==368

2. 齿轮精度

按GB/T10095－1998，选择8级

3.初步设计齿轮传动的主要尺寸

高速级传动比，高速轴转速传动功率
齿轮按8精度制造。取载荷系数（表11-3）齿宽系数（表11-6）
小齿轮上转矩
取((表11-4)，

齿数，则，则实际传动比
模数
齿宽
取
按表4-1取，，
中心距

4.验算齿轮弯曲强度

齿形系数，
，

安全
5.齿轮的圆周速度

对照表11-2 可知选用8级精度是合适的
（三）齿轮的结构设计
单位（mm）
高速齿轮
低速齿轮
小齿轮
大齿轮
小齿轮
大齿轮
齿数z
30
123
32
101
分度圆直径
75
307
112
353.5
齿数
2.5
2.5
3.5
3.5
齿顶高
2.5
2.5
3.5
3.5
齿根高
3.125
3.125
4.375
4.375
齿顶圆直径
80
312
119
360.5
齿根圆直径
68.75
300.75
103.25
344.75
齿宽

65
60
95
90
传动比
4.1
3.16
齿轮的构造
齿轮轴
腹板式齿轮
实心式齿轮
腹板式齿轮

高速轴

中间轴

低速轴