机械设计课程设计计算说明书.doc

机械设计课程设计计算说明书 一、传动方案拟定.2 二、电动机的选择.2 三、计算总传动比及分配各级的传动比.4 四、运动参数及动力参数计算.5 五、传动零件的设计计算.6 六、轴的设计计算.12 七、滚动轴承的选择及校核计算.19 八、键联接的选择及计算.22 设计题目：V带单级圆柱减速器 第四组 学校名称 设计者：# 指导教师：% 二七年十二月 计算过程及计算说明 一、传动方案拟定 第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 （1） 工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限10年，小批量生产，工作为二班工作制，运输带速允许误差正负5。 （2） 原始数据：工作拉力F=1250N；带速V=1.70m/s； 滚筒直径D=280mm。 二、电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： （1）传动装置的总功率： 总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.950.9820.970.990.980.96 =0.82 (2)电机所需的工作功率： P工作=FV/1000总 =12501.70/10000.82 =2.6KW 3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： n筒=60960V/D =609601.70/280 =111r/min 按书P7表23推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为n筒=（624）111=6662664r/min 符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。 其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。 三、计算总传动比及分配各级的伟动比 1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/111=8.6 2、分配各级伟动比 （1） 据指导书，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=36合理） （2） i总=i齿轮I带 i带=i总/i齿轮=8.6/6=1.4 四、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（r/min） nI=n电机=960r/min nII=nI/i带=960/1.4=686(r/min) nIII=nII/i齿轮=686/6=114(r/min) 2、 计算各轴的功率（KW） PI=P工作=2.6KW PII=PI带=2.60.96=2.496KW PIII=PII轴承齿轮=2.4960.980.96 =2.77KW 3、 计算各轴扭矩（Nmm） TI=9.55106PI/nI=9.551062.6/960 =25729Nmm TII=9.55106PII/nII =9.551062.496/686 =34747.5Nmm TIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.77/114 =232048Nmm 五、传动零件的设计计算 1、 皮带轮传动的设计计算 （1） 选择普通V带截型 由课本表得：kA=1.2 Pd=KAP=1.23=3.9KW 由课本得：选用A型V带 （2） 确定带轮基准直径，并验算带速 由课本得，推荐的小带轮基准直径为 75100mm 则取dd1=100mm dd2=n1/n2dd1=（960/686）100=139mm 由课本P74表5-4，取dd2=140mm 实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/140 =685.7r/min 转速误差为：n2-n2/n2=686685.7/686 =0.00041200（适用） （5）确定带的根数 根据课本(7-5) P0=0.74KW 根据课本(7-6) P0=0.11KW 根据课本（7-7）K=0.99 根据课本（7-23）KL=0.91 由课本式（7-23）得 Z= Pd/(P0+P0)KKL =3.9/(0.74+0.11) 0.990.91 =5 (6)计算轴上压力 由课本查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力： F0=500Pd/ZV（2.5/K-1）+qV2 =5003.9/55.03(2.5/0.99-1)+0.15.032N =160N 则作用在轴承的压力FQ， FQ=2ZF0sin1/2=25158.01sin167.6/2 =1250N 2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m (2)按齿面接触疲劳强度设计 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 确定有关参数如下：传动比i齿=6 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数： Z2=iZ1=620=120 实际传动比I0=120/2=60 传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用 齿数比：u=i0=6 由课本取d=0.9 (3)转矩T1 T1=9550P/n1=95502.6/960 =25.Nm (4)载荷系数k 由课本取k=1 (5)许用接触应力H H= HlimZNT/SH由课本查得： Hlim1=625Mpa Hlim2=470Mpa 由课本查得接触疲劳的寿命系数： ZNT1=0.92 ZNT2=0.98 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0 H1=Hlim1ZNT1/SH=6250.92/1.0Mpa =575 H2=Hlim2ZNT2/SH=4700.98/1.0Mpa =460 故得： d1766(kT1(u+1)/duH2)1/3 =766125.9(6+1)/0.9646021/3mm =38.3mm 模数：m=d1/Z1=38.3/20=1.915mm 根据课本表9-1取标准模数：m=2mm (6)校核齿根弯曲疲劳强度 根据课本式 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH 确定有关参数和系数 分度圆直径：d1=mZ1=220mm=40mm d2=mZ2=2120mm=240mm 齿宽：b=dd1=0.938.3mm=34.47mm 取b=35mm b1=40mm (7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa 根据齿数Z1=20,Z2=120由表相得 YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)许用弯曲应力F 根据课本P136（6-53）式： F= Flim YSTYNT/SF 由课本查得： Flim1=288Mpa Flim2 =191Mpa 由图6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9 试验齿轮的应力修正系数YST=2 按一般可靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力 F1=Flim1 YSTYNT1/SF=28820.88/1.25Mpa =410Mpa F2=Flim2 YSTYNT2/SF =19120.9/1.25Mpa =204Mpa 将求得的各参数代入式（6-49） F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1 =(212586.583/352220) 2.801.55Mpa =8Mpa F1 F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1 =(212586.583/3522120) 2.141.83Mpa =1.2Mpa F2 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9)计算齿轮传动的中心矩a a=m/2(Z1+Z2)=2/2(20+120)=140mm (10)计算齿轮的圆周速度V V=d1n1/601000=3.1440960/601000 =2.0096m/s 六、轴的设计计算 输入轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217255HBS 根据课本并查表，取c=115 d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=19.7(1+5%)mm=20.69 选d=22mm 2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度 工段：d1=22mm 长度取L1=50mm h=2c c=1.5mm II段:d2=d1+2h=22+221.5=28mm d2=28mm 初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm, 宽度为16mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： L2=（2+20+16+55）=93mm III段直径d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm 段直径d4=45mm 由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=3mm d4=d3+2h=35+23=41mm 长度与右面的套筒相同，即L4=20mm 但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+32）=36mm 因此将段设计成阶梯形，左段直径为3