武汉理工大学机械设计基础课程设计报告专业班级：课题名称：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器姓名：学号：指导老师：完成日期：一 、电动机的设计1．电动机类型选择按工作要求和条件选取Y 系列一般用途的全封闭（自扇）冷笼型三相异步电动机。
2．选择电动机容量 (1)计算工作机所需功率PwP w == 4000×1.2/1000×0.98 Kw ≈ 11Kw其中，带式输送机的效率:ηw =0.98(查《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1)。
(2)计算电动机输出功率P 0按《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1查得V 带传动效率ηb = 0.96，一对滚动球轴承效率ηr = 0.99，一对圆锥齿轮传动效率ηg = 0.97，联轴器效率ηc = 0.98。
（其中，η为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V 带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率）。
传动装置总效率为：η =ηb ηr 2ηg ηc = 0.95×0.992×0.97×0.98 = 0.894， 电动机所需功率为：P 0 = ηwP = 4.90/0.894 Kw ≈ 5.48 Kw 。
根据P 0 选取电动机的额定功率Pm ，使Pm = (1～1.3) P 0 = 5.48 ～ 7.124 Kw 。
为降低电动机重量和成本，由《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm = 5.5 Kw 。
(3)确定电动机的转速工作机主轴的转速n w ，即输送机滚筒的转速： n w =Dvπ100060⨯= 60×1.2×1000/3.14×400 r/min ≈ 57.30 r/min根据《机械设计、机械设计基础课程设计》P12表3-3确定传动比的范围，取V 带传动比i b = 2～4, 单级圆锥齿轮的传动比i g = 2～3，则传动比范围比 i = (2×2)～（4×3) = 4～12。
电动机的转速范围为：n = in w = (4～12)×57.30 r/min = 230～688 r/min ，符合这一同步转速范围的有750 r/min 一种。
根据同步转速查《机械设计、机械设计基础课程设计》 P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M2—8，其满载转速n m = 970 r/min 。
此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。
3．计算总传动比并分配各级传动比 (1)总传动比i =wmn n = 720/57.30 r/min = 12.57 r/min(2)分配各级传动比为使带传动的尺寸不至过大，满足i b<i g ，可取 i b = 3,则齿轮的传动比：i g = i/i b = 12.57/3 = 4.19 4．计算传动装置的运动和动力参数 (1)各轴的转速n Ⅰ = n m / i b = 720/3 r/min = 240 r/min n Ⅱ = n Ⅰ/i g = 240/4.19 r/min = 57.30 r/min n w = n Ⅱ = 57.30 r/min(2)各轴的功率P Ⅰ = P m ηb = 5.5×0.96 Kw = 5.28 KwP Ⅱ= P Ⅰηr ηg = 5.28×0.99×0.97 Kw = 5.07 Kw P W= P Ⅱηr ηc = 5.07×0.99×0.98 Kw = 13.28 Kw (3)各轴的转矩各轴的转矩 T 0 = 9550n P = 9550×5.5/720 N ·m ≈ 73 N ·mT 1 = 9550 11n P = 9550×5.28/240 N ·m ≈ 210.1 N ·mT 2 = 229550n P = 9550×5.07/57.3 N ·m ≈ 845 N ·m T w = 9550 Pw/ n w = 9550×4.92/57.3 N ·m ≈ 820 N ·m (4)将计算的结果填入下表5．电动机的草图二、带传动的设计由设计任务书条件要求，此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳，因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。
V带传动时当量摩擦系数大，能传递较大的功率且结构紧凑；故此处选择V型槽带轮。
带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，当带的速度 v ≤25 m/s时，可采用HT150；当带速 v=25～30 m/s时，可采用HT200；当 v≥35 m/s时，则用铸钢或锻钢（或用钢板冲压后焊接而成），传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料等材料。
带轮的设计准则是，在保证代传动不产生打滑的前提下，具有足够的疲劳强度，带轮的质量小，结构公益性好，无过大的铸造内应力，质量分布要均匀等。
1. 确定计算功率P C = K A P = 1.2×5.5 = 6.6 Kw查《机械基础》P226页表9-7知：K A=1.22. 确定V带型号按照任务书要求，选择普通V带。
根据P C = 6.6 Kw及n1 = 720 r/min，查《机械基础》P227页图9-8确定选用B型普通V带。
3. 确定带轮基准直径 (1)确定带轮基准直径根据《机械基础》P228页 表9-8取标准值确定：d d1 = 140mm 。
(2)计算大带轮直径 d d2 = i d d1（1-ε）=（720/240）×140×（1-0.02）mm = 411.6mm 根据GB/T 13575.1-9规定，选取d d2 = 410mm 。
4. 验算带速 v=10006011⨯n d d π = 3.14×140×720/60×1000m/s = 5.28 m/s由于5m/s ＜v ＜25m/s,带速合适。
5. 确定带长及中心距 (1)初取中心距a 0 = 500 mm根据()()2102127.0d d d d d d a d d +≤≤+ 知：385≤a 0≤1100. (2)确定带长L d ：根据几何关系计算带长得()()0221210422a d d d d a L d d d d do -+++=π= 1900.39 mm根据《机械基础》P226表9-6取相近的标准值L d ，L d = 2000 mm (3)确定中心距2L -L d0d 0+=a a = 500+(2000-1900.39)/2 mm = 549.81mm ， 取a= 550 mm ；a min = a - 0.015Ld = 550 - 0.015×2000 mm = 520mm ； a max = a + 0.03Ld = 550 + 0.03×2000 mm = 610mm.6. 验算小带轮包角：3.57180121⨯--=ad d d d α = 151.9°＞120°，符合要求。
7. 确定V 带根数Z根据d d1 = 140mm 及n 1 = 720r/min ，查《机械基础》P224表9-3得:P 0 = 1.75Kw ，根据带型和i 查《机械基础》P224表9-4得：ΔP 0 = 0.23Kw ， 查《机械基础》P225表9-5得：K α = 0.93， 查《机械基础》P226表9-6得：Kl = 0.98,Z = P c /[P 0]≥L cK K P P P α)(00∆+ = 3.66,取Z=4.8. 确定V 带初拉力F 0查《机械基础》P219表9-1得:q = 0.17㎏/m,则F 0 = 5002)15.2(qv K vZ P c +-αN = 268.6 N 9. 作用在轴上的力F Q F Q = 2ZF 0sin21α= 2×4×268.6×sin151.9/2 N = 2084.5 N10.带轮的结构尺寸及草图 B 型V 带：节宽b p /mm:14.0 ； 顶宽b/mm:17.0； 高度h/mm:11.0； 楔角θ:40°；截面面积A/ mm 2 :138； 每米带长质量q/（ kg ·m -1）:0.17。
V 带轮：基准宽度b p /mm:14.0； 基准线至槽顶高度ha min :3.5； 槽顶宽b/mm:17.2； 基准线至槽底深度hf min :10.8；槽间距e/mm:19±0.4；第一槽对称线至端面距离f/mm: 12.5；最小轮缘厚度δ/mm:7.5；轮缘宽度B/mm:B =(Z-1)e+2f(Z为齿模数) = 82mm。
三．减速器齿轮设计设计任务书齿轮传动由主动轮、从动轮（或齿条）和机架组成，通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴，使其获得预期的转速和转矩。
锥齿轮的传动比恒定，结构紧凑且效率高，工作可靠且寿命长。
鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动，即圆锥齿轮是两相交轴传动。
所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。
齿轮材料要求齿面硬，齿芯也要有韧性，具有足够的强度以及具有良好的加工工艺及热处理性，当齿轮的尺寸较大（d a＞400 mm～600 mm）或结构复杂不容易锻造以及一些低速运载的开式齿轮传动时，才有铸钢；高速小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊齿轮传动中，也常采用非金属材料。
材料：小齿轮 40Cr调质后表面淬火处理齿面平均硬度HB1=48～55；大齿轮 45钢调质处理齿面平均硬度HB2 =217～255。
1. 材料选择及热处理由于结构要求紧凑，故采用硬齿齿轮传动。
查《机械基础》P181表6-3，选择小齿轮材料为40cr,调质后淬火处理，齿面平均硬度HB=53HRC；大齿轮选用45 钢调质处理，齿面平均硬度HB=250HRC。
2. 参数选择和几何尺寸计算(1)齿数比取小齿轮齿数Z1 = 20，则大齿轮齿数Z2 = 20×4.19 = 84，实际齿数比μ = Z2/Z1= 4.2，与要求相差不大，可用。
(2)齿宽系数两轮为硬齿面非对称布置，φR = b/R = 0.284。
一般取: 取φR = 0.25～0.30，齿宽b ≤ R/3（查《机械基础》P195表7-2）。
(3)载荷系数由于载荷较平稳，且采用硬齿面齿轮，应取最大值，故查《机械基础》P183表6-5，取K=1.2。
3．确定许用应力小齿轮查《机械基础》P181表6-3，取[σH1]=1080MPa,[ σbb1]=510MPa, 由于承受单向载荷，故[ σbb1]=510MPa不变；大齿轮查《机械基础》P181表6-3，用插值法得[σH2]=522MPa, [σbb2]=304MPa,因受单向载荷，故[σbb2]=304MPa不变。