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图1
作业二 带传动和齿轮传动设计
一、任务书
题目：V带传动和齿轮传动的设计(图2) 1．原始数据 题 1 2 号 参 数 减速器输出轴转矩T/N2m 减速器输出轴转速n/(r/min) 154 155 160 150 3 228 104 4 249 96 注：载荷平稳，单向运转，工作年限5年，每年250个工作日，每日工作16小时。
2．工作量
(1)小带轮零件图一张或(和)大齿轮零件图一张； (2)设计计算说明书一份，内容包括电动机的选择，传动参数的计算，V带传动的设计计算或(和)齿轮传动的设计计算。
二、设计指导
1．电动机的选择 1---V带传动；2---减速器；3---输出轴； 电动机有各种类型，对于无特殊要求的机
4---电动机
械装置，多选用Y系列三相异步电动机。Y系
图2 V带传动和齿轮传动简图 列三相异步电动机有四种常用的同步转速，即
3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。同一功率的电动机，转速高则重量轻，价格便宜，但传动装置的总传动比和总体尺寸将加大，一般多选用同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。
减速器的输出轴通过联轴器与工作机相联，因此工作机所需功率Pw(kW)(略去联轴器效率的影响)为
Pw=Tn/9550
式中：T--减速器输出轴的转矩，N2m；
n--减速器输出轴的转速，r/min。 电动机所需功率P0为
P0=Pw/η
式中：η--电动机至工作机之间的传动总效率。
对于本作业的两级传动，η=η1η2。其中η1为V带传动的效率(包括一对轴承效率在内)，η2为齿轮传动的效率(包括一对轴承效率在内)。其数值可参看机械设计手册或教材。
由于电动机的额定功率Pm应等于或略大于电动机所需功率P0，因此选择电动机时通常取Pm=(1～1.3)P0。
2．各级传动比的分配 传动装置的总传动比为
i=nm/nw
式中：nm--电动机的满载转速，r/min；
nw--电动机的转速，即减速器输出轴转速，r/min。
本作业的传动装置为二级传动，总传动比i=i1i2。其中i1和i2分别为V带传动和齿轮传动的传动比。为了使传动装置尺寸较小，结构紧凑，应使i1 由于受到齿轮齿数、标准带轮直径等因素的影响，传动装置的实际传动比与所要求的传动比会略有差别。通常机器总传动比的误差应限制在±3％～±5％范围内。 3．传动参数的计算 机器传动装置的传动参数指的是各轴的转速、功率和转矩。对于本作业的二级传动系统，按电动机轴至工作机主轴的传动方向进行推算，各轴的转速为 - 29 - n1 =nm/ i1 n2 =nm/( i1i2) 各轴的功率为 P1=Pwη1 P2=Pwη1η2 各轴的转矩(N2m)为 T1 = 9550 P1/n1 T2 = 9550 P2/n2 4．V带传动的设计计算 V带传动的设计计算、带轮结构尺寸的确定可参考教材和机械设计手册。小带轮的孔径和轮毂部分尺寸应根据电动机的轴伸直径和长度确定，小带轮的半径应小于电动机的机座中心高。图3是供参考的V带轮零件图。 图3 V带轮零件图 5．齿轮传动的设计计算 齿轮传动的设计计算、齿轮结构尺寸的确定可参考主教材和机械设计手册。大齿轮的孔径是根据与其相配合的轴径来确定的，本作业将大齿轮的孔径定为d=60mm：图4是供参考的齿轮零件图。 图4 齿轮零件图 6．对零件图的要求 零件图是零件制造和检验的依据，工艺人员根据零件图制定工艺规程，检验人员按照零 - 30 - 件图进行成品的检验和验收。因此，一张完整的零件图应满足以下要求： (1)清楚而正确地表达出零件各部分的结构形状； (2)标出零件各部位的尺寸及其精度； (3)标出零件各部位必要的形状位置公差； (4)标出零件各表面的粗糙度； (5)注明对零件的其它技术要求，例如圆角半径、倒角尺寸及传动件的主要参数等，对于齿轮还应列出其主要几何参数、精度等级及检验项目等； (6)填写清楚零件图标题栏。 三、设计计算步骤 1．选择电动机，分配传动比，计算传动参数。 2．V带传动设计计算或(和)齿轮传动设计计算。 3．画小带轮零件图或(和)大齿轮零件图。 作业三 轴系组件设计 一、任务书 题目1 斜齿圆柱齿轮传动输出轴的轴系组件设计(图5) 1．原始数据 题 1 2 号 参 数 输出轴转速n2/(r/min) 输出轴功率P/kW 齿轮齿数z 齿轮模数mn/mm 齿轮齿宽b/mm a/mm(见图5) c/mm(见图5) 齿轮螺旋角β(右旋)/(°) 137 2.5 101 3 80 14.25 80 100 145 2.7 107 3 80 14.25 80 100 3 153 3.0 113 3 80 14.25 80 100 4 165 3.2 120 3 80 14.25 80 100 注：滚动轴承寿命为10000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击。 图5 斜齿圆柱齿轮轴系结构 2．工作量 (1)输出轴的轴系组件装配图一张。 (2)设计计算说明书一份，主要内容包括：输出轴的设计计算，轴承类型选择和寿命计算，以及其它必要的计算。 - 31 - 题目2 圆锥齿轮传动输入轴的轴系组件设计(图6) 1．原始数据 题 号 1 2 参 数 输入轴转速n1/(r/min) 输入轴功率P/kW 小圆锥齿轮齿数z1 齿轮模数 m/mm 小圆锥齿轮分度圆锥角δl/(°) 960 2.5 23 3 18.43 100 50 80 960 3.0 25 3 18.43 100 50 80 3 960 3.5 27 3 18.43 100 50 80 4 960 4.0 28 3 18.43 100 50 80 a/mm(见图6) b/mm(见图6) c/mm(见图6) 注：滚动轴承寿命为10 000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击。 图6 圆锥齿轮轴系结构 2．工作量 (1)输入轴的轴系组件装配图一张。 (2)设计计算说明书一份，主要内容包括：输入轴的设计计算，轴承类型选择和寿命计算，以及其它必要的计算。 二、设计指导 1．轴和齿轮的结构 轴和齿轮的结构设计参考主教材中的有关章节。对于小圆锥齿轮，当齿根圆与轴径接近时，可将 齿轮与轴制成一体，但要注意齿轮 图7 小圆锥齿轮轴系结构 轴的装拆问题。轴承正装的小圆锥齿 轮轴系结构如图7所示。 图a是齿轮轴结构。这种结构当齿轮外径比套杯孔大时，轴承和套筒是在套杯内进行安装，很不方便。因此，如果用正装结构，只有当小圆锥齿轮外径比套杯孔小时，才能采用齿轮轴结构，这时可在套杯外先将轴承和套筒装在齿轮轴上后，一起装入套杯。图b是齿轮与轴分开的结构。这种结构轴承安装方便。轴承反装的小圆锥齿轮轴系结构由于装配和调整都 - 32 -