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机械设计基础课程设计计算及说明结果题目: 设计零件清洗运输装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速器。 原始条件： 运输带传递的有效圆周力F=2600N，运输带速度V=1.1m/s，滚筒的计算直径D=200（mm），原动机为电动机，齿轮单向传动，工作平稳，有轻微冲击，双班制工作，运输带速度允许误差正负5%，工作年限为10年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）。 察看目 录一、设计任务1二、电动机的选择及功率的计算2三、分配传动比2四、传动装置的运动及动力参数计算2五、齿轮设计计算2六、轴的设计计算9七、轴的强度校核14八、滚动轴承的选择16九、键的选择及校核16十、联轴器的选择16十一、总结17十二、参考资料18一、设计任务1、题目：带式运输机的传动装置2、原始数据:数据编号 ( A5 )数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10运输带工作拉力2000200022002300260028003000250030002200运输带工作速度1.01.11.11.11.11.40.81.11.51.6卷筒直径2502202403202003502504004004503、机器的工作条件:三班制,连续单向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘(带式运输机的效率已经在F中考虑)4、使用年限:十年,大修期三年5、生产批量:10万台6、生产条件:中等规模机械厂,可加工89级精度齿轮及蜗轮7、动力来源:电力,三相交流(220/380)8、运输带速度允许误差:5%9、设计工作量:(1)减速器装配图一张(A0)(2)零件图两张，一轴和二齿轮(A3)(3)设计说明书一份10、传动方案: 二、电动机的选择及功率的计算1电动机的选择一般电动机均采用三相交流电动机，如无特殊要求都采用三相交流异步电(1) 工作机所需功率 PW=FWVW/1000=26001.1/1000=2.98(kw)(2) 电动机所需功率 P0=PW/=2.98/0.904=3.296(kw)2为式中电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率=带齿轮2轴承联轴器=0.960.970.9920.99=0.9043、电动机的选择电动机的额定功率：PPW/= FWVW/=3.296（kw）查表取P=4（kw）4、确定电动机的转数：（1） 滚筒轴的工作转速为：nW=601000VW/D=6010001.1/200=105.04（r/min） 式中：VW-皮带输送机的带速 D-滚筒的直径V带传动i带=24，一级齿轮减速器i齿轮=35，传动装置总传动比i总=620（1） 电动机的转速：nW =i总nm=(620) 105.04=630.242100.8（r/min） 式中：i是由电动机到工作机的减数比 i=i1i2i3in i1i2i3in是各级传动比的范围。 按n的范围选取电动机的转速n(2)常用机械传动比的范围见附表25、列出电动机的主要参数电动机额定功率P（kw）4kw电动机满载转速nm（r/min）960（r/min）电动机轴伸出端直径d（mm）38（mm）电动机轴伸出端的安装高度（mm）132（mm）电动机轴伸出端的长度（mm）80（mm） 常用机械传动效率 附表1 机械传动类型 传动效率圆柱齿轮传动 闭式传动0.960.98（7-9级精度） 开式传动0.940.96圆锥齿轮传动 闭式传动0.940.97（7-8级精度） 开式传动0.920.95带传动平型带传动 0.950.98V型带传动 0.940.97滚动轴承（一对） 0.980.995联轴器 0.99-0.995三、分配传动比 常用机械传动比范围 附表2传 动 类型选用指标平型带三角带 齿 轮 传 动功率（KW）小（20）中（100） 大（最大可达50000）单级传动比（常用值） 2-42-4 圆柱 圆锥3-52-3 最大值 6 15 106-10传动装置的总传动比分配各级传动比 i总 =nW / nm =960/105.04=9.14分配各级传动比 i齿轮=3，i带=i总/i齿轮=9.14/3=3.05四、传动装置的运动及动力参数计算传动装置的运动和动力参数的计算 各轴转速轴 n1=nm/i带=960/3.05=315（r/min）轴 n2=n1/i齿=315/3=105（r/min）滚筒轴 n滚=n2=105（r/min） 各轴功率轴 p1=p00=3.296 0.96=3.16（kw）轴 p2= p1齿轴承=3.160.970.99=3.04（kw）滚筒轴 p滚=p2轴承联轴器=3.040.990.99=2.98（kw） 各轴转矩电动机轴 T0=9.55106p0/nm =9.551063.296/960=32788（N.mm）轴 T1= T0i带0=327883.050.96=96004（N.mm）轴 T2=T1i齿齿轴承=9600430.970.99=276578（N.mm）滚筒轴 T滚=T2轴承联轴器=2765780.990.99 =271074（N.mm）参数电动机轴轴滚筒轴转速n（r/min）960315105105功率p（kw）3.33.163.042.98转矩T（N.mm）3278896004276578271074传动比i33.011效率0.960.960.98五、齿轮设计计算选择齿轮材料大小齿轮都采用45钢，渗碳淬火，齿面硬度60HRC查表可得H1=H2=1500MpaF1=F2=460Mpa H=0.9H1=0.91500=1350 MpaF=1.4F=1.4460=644 Mpa选择齿面传动精度和设计参数8级精度 齿面粗糙度Ra3.26.4m 磨齿取小齿轮齿数 Z1=24，则 Z2=iZ1=243=72 取大齿数 Z2=75齿数比 = Z2 / Z1=75 /24=3.12由于传动比相对误差（i）/100=(3.123)/3.12=3.8其值35，所以齿数选择合理齿宽系数d=0.9(齿轮相对轴承为对称布置)初选角 =10，Aa=476，Ad=756，Am=12.4按齿轮弯曲强度计算模数计算最小齿轮传递的转矩T1=9.55106p1/n1=9.551063.16/315=96000（N.mm）计算当量模数ZV1=Z1/Cos3=24/ Cos3 10=25.13ZV2=Z2/ Cos3=75/ Cos3 10=78.52查表可得 YFs1=4.21, YFs2=3.88,取载荷系数 K=1.4计算模数(由于F1=F2,而YFs1 YFs2故将YFs1代入计算)= 1.48（mm）查下表取标准值mn=2.5 （mm）第一系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50第二系列1.75 2.25 2.75( 3.25)3.5 (3.75 )4.5 5.5 (6.5)7 9( 11)协调设计参数计算中心距 a=mn(Z1+Z2)/2 Cos 10=2.5(24+75)/ Cos 10=125.66 （mm） 取a=126 （mm） 则螺旋角为 =arc Cos mn(Z1+Z2)/2a= arc cos2.5(24+75)/2126=10.8计算主要几何尺寸齿轮分度圆直径 d1= mnZ1/ Cos=2.524/ Cos10.8=61.08(mm) d2= mnZ2/ Cos=2.575/ Cos10.8=190.88 （mm)齿顶圆尺寸 da1= m(Z1+2)= 2.5(24+2)=65 （mm） da2= m(Z2+2)= 2.5(75+2)=192.5 （mm）齿宽 b=d1=650.9=58.5 （mm）大齿轮齿宽 b=60 （mm） 小齿轮齿宽b=70 （mm）校核齿面接触强度满足齿面接触强度所需的小齿轮分度圆直径为=36.02(mm)它小于设计的结果d1=61.08（mm）,故齿面接触强度足够齿轮圆周速度V=d1n1/6104 =1.01(m/s)分度圆直径d（mm)齿顶圆直径d（mm）齿数Z模数m齿宽b （mm）小齿轮610865242.570大齿轮190.88192.5752.560六、轴的设计计算1选择轴的材料 45钢 正火处理2.（1）初选低速轴轴外伸段直径d （A=126103）项目P/kwn2 r/min参数304105d=A3p/n=（126103）3304/105=38.6931.63（mm）查表联轴器标准直径系列 取d1=35(mm)（低速轴）所以轴段直径d1=35(mm)型号许用转速(r/min)公称转矩（Nm）轴孔直径（mm）轴孔长度（mm）铁钢HL35000500063030 32 35 38 40 42 （45 ）（48）82轴段的直径应该在轴段直径的基础上加上两倍的定位轴肩高度定位轴肩高度h12=（0.070.1）d1 =（0.070.1）35= 2.453.5(mm)取h12 =3.5(mm)d2=d1+2h12=35+23.5=42(mm) 为了安装密封圈 所以 d2=45(mm)低速轴的简图 非定位轴肩可取 h=(1.52)（mm）d3=d7=50(mm)（同一根轴上的两个轴承宽度相等）(30208 圆锥滚子轴承)d4= d3+2h34 =54 (mm) =d6 （非定位轴肩h34=2 （mm）d5= d4+2h45 =64 (mm)各轴段的长度初算B大齿-L4=（23） （mm） L4= B大齿-2=60-2=58(mm)2=（1015）（mm）， 3=（35）（mm），L3=B+2+3+2(（mm）)=18+15+5+2=40（mm）L2=l1+e+ml1-联轴器的内端面至轴承端盖的距离e-轴承端盖的厚度 e=1.2d3=9.6（mm）d3-轴承盖螺钉直径 d3=8(mm)n-螺钉数 n=6L座孔=+c1+c2+510=8+20+16+6=50(mm)c1，c2轴承旁盖联结螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸 c1=20，c2=16-下箱座壁厚m=50-3- B=50-5-18=27L2=l1+e+m=15+12+27=54 （mm）L1应与联轴器长度有关 L1=80 （mm） （根据联轴器HL3 L=82 （mm）L5=1.4h45=b=7 （mm）L6=2+3-L5=15+5-7=13（mm）L7应率大于或等于滚动轴承的宽度B （B=18（mm）L7=18+2=20（mm）L总=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=80+54+40+58+7+13+20=272（mm）二1选择轴的材料 45钢 正火处理2初选高速轴轴外伸段直径d （A=126103）项目P/kwn2 r/min参数316315=（126103）(27.1722.21) （mm）查表联轴器标准直径系列 取d1=25 （mm）(高速轴)型号许用转速(r/min)公称转矩（Nm）轴孔直径（mm）轴孔长度（mm）铁钢HL25600560031520 22 24 2528 30 32 (35)62轴段的直径应该在轴段直径的基础上加上两倍的定位轴肩高度定位轴肩高度h12=（0.070.1）d1 =（0.070.1）25= (1.752.5)（mm）取h12 =2（mm）d2=d1+2h12=25+22=29（mm） 高速轴的简图 非定位轴肩可取 h=1.52（mm）d3=d7=35（mm）（同一根轴上的两个轴承宽度相等）(30207圆锥滚子轴承)d4= d3+2h34 =40 （mm） =d6 （非定位轴肩h34=2 （mm）d5= d4+2h45 =45 （mm）各段轴的长度B小齿-L4=23 （mm） L4= B小齿-2=70-2=68（mm）2=1015（mm）， 3=35（mm），L3=B+2+3+2（mm）=17+15+5+2=39（mm）(30207圆锥滚子轴承B=17 D=72)L2=l1+e+ml1-联轴器的内端面至轴承端盖的距离e-轴承端盖的厚度 e=1.2d3=9.6（mm）d3-轴承盖螺钉直径 d3=8（mm）n-螺钉数 n=6L座孔=+c1+c2+（510）=8+20+16+（510）=50（mm）c1，c2轴承旁盖联结螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸 c1=20，c2=16-下箱座壁厚m=50-3- B=50-5-17=28L2=l1+e+m=15+9.6+28=55 （mm）L1应与联轴器长度有关 L1=60 （mm） （根据联轴器HL2 L=62 （mm）L5=1.4h45=b=5 （mm）L6=2+3-L5=15+5-5=15（mm）L7应率大于或等于滚动轴承的宽度B （B=17（mm）L7=17+2=19（mm）L总=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=60+55+29+68+5+15+19=241（mm）七、轴的强度校核（一）低速轴的校核1） 计算轴上的作用力参数电动机轴轴滚筒轴转速n（r/min）960315105105功率p（kw）3.33.163.042.98转矩T（N. mm）3278896004276578271074从动轮的转矩T2=276578（N. mm）齿轮分度圆直径d2=190.88 （mm）齿轮的圆周力Ft2=2T/d=2276578/190.88=2898（N）齿轮的径向力Fr2=Ft2tan/cos10.8=2898tan20/cos10.8=1074（N）齿轮的轴向力Fa2= Ft2tan=2898tan10.8=553（N）2)计算支反作用力及弯矩斜齿轮圆周力Ft2作用在水平面上RAH=RBH= Ft2 /2=1449（N）MCH=RAHL/2=1449118/2=85491（N）RAV=(FR2L/2-FA2d2/2)/L=(1074118/2-553190.88/2)/118=90（N）RBV=FR2-RAV=1074-90=984（N） MCV= RAVL/2=90118/2=5310（N）MCV”=RBVL/2=984118/2=58056（N）MCV”- MCV=58056-5310=52746（N）集中力偶为FA2d2/2=553190.88/2=52778（N）可见弯矩突变值等于力偶的大小（其中的微小的误差是由于计算过程中四舍五入造成的），由此可以说明垂直面的计算结果是正确的。 计算C处左右两侧的合成弯矩MC= = 85656（N. mm）MC”=103340（N.mm）右侧的合成弯矩较大输出轴在CD段的扭矩 T2=276578（N.mm）计算危险截面的当量弯矩=195493（N.mm）C处需要的轴径33.08（N.mm）由于C处开个键槽,所以直径应该增大5%,即dc=33.081.05=34.74（mm）它小于该处的实际直径d=54（mm）故轴的弯矩组合强度足够 （二）高速轴的校核1） 计算轴上的作用力参数电动机轴轴滚筒轴转速n（r/min）960315105105功率p（kw）3.33.163.042.98转矩T（N. mm）3278896004276578271074从动轮的转矩T1=96004（N. mm）齿轮分度圆直径d1=61.08 （mm）齿轮的圆周力Ft1=2T/d=296004/61.08=3143（N）齿轮的径向力Fr1=Ft1tan/cos10.8=3143tan20/cos10.8=1165（N）齿轮的轴向力Fa1= Ft1tan=3143tan10.8=600（N）2)计算支反作用力及弯矩斜齿轮圆周力Ft2作用在水平面上RAH=RBH= Ft1 /2=3143/2=1571.5（N）MCH=RAHL/2=1571.5127/2=99790（N）RAV=(FR1L/2-FA1d1/2)/L=(1165127/2-60061.08/2)/127=438（N）RBV=FR1-RAV=1165-438=727（N） MCV= RAVL/2=438127/2=27813（N）MCV”=RBVL/2=727127/2=46165（N）MCV”- MCV=46165-27813=18352（N）集中力偶为FA1d1/2=60061.08/2=18324（N）可见弯矩突变值等于力偶的大小（其中的微小的误差是由于计算过程中四舍五入造成的），由此可以说明垂直面的计算结果是正确的。 计算C处左右两侧的合成弯矩MC= = 103593（N. mm）MC”= =109951（N.mm）右侧的合成弯矩较大输出轴在CD段的扭矩 T1=96004（N.mm）计算危险截面的当量弯矩=124126（N.mm）C处需要的轴径（N.mm）由于C处开个键槽,所以直径应该增大5%,即dc=28.431.05=29.85（mm）它小于该处的实际直径d=39（mm）故轴的弯矩组合强度足够 八、滚动轴承的选择高速轴轴承的类型为 圆锥滚子轴承 型号为：30207低速轴轴承的类型为 圆锥滚子轴承 型号为：30208九、键的选择及校核1）选择键的尺寸低速轴在轴段和两处各安一个键，按照一般使用情况选择采用A型普通平键联接，查表可知轴段d1=35(mm)bh=108L1=2290轴段d4=54(mm)bh=1610L4=45180高速轴在轴段和两处各安一个键，按照一般使用情况选择采用A型普通平键联接，查表可知轴段d1=25(mm)bh=87L1=1870轴段d4=39(mm)bh=1218L4=281102） 校核键的强度低速轴段轴安装联轴器，联轴器的材料为铸铁，载荷性质为轻微冲击，查表可知 段上安装齿轮，齿轮的材料为钢，载荷性质轻微冲击， ，小于许用载荷，符合要求。小于许用载荷，符合要求高速轴：小于许用载荷，符合要求小于许用载荷，符合要求十、联轴器的选择低速轴联轴器的选择型号许用转速(r/min)公称转矩（Nm）轴孔直径（mm）轴孔长度（mm）铁钢HL35