华中科技大学机械设计课程设计设计计算说明书

1、华中科技大学机械设计课程设计设计清单世纪大坑华中科技大学2011年12月13日目录一、设计任务书二、传动方案的分析和立案2三、电动机的选定和计算四、齿轮比的分配3五、传动装置的运动和动力参数的选择和计算4六、传动零件的设计计算和轴类零件的预选5七、联轴器的选定和计算15八、键连接的选择和计算16九、轴的强度检查计算17十、滚动轴承寿命的检查计算27十一、润滑和密封30十二、箱体和附件的结构设计和选择31十三、设计总结3314、参考资料34计算和说明主要结果设计书设计了带式输送机传动装置中的二级圆筒齿轮减速机。设计数据和工作条件：F=4600N； V=0.4m/s； D=400mm毫米；生产规模

2、：中小批量工作环境：灰尘多负荷特性：平滑工作时间： 5年，两班制。设计注意事项：1 .设计由减速机图1张、部件图2张(包含低速轴和低速轴的大齿轮)、设计计算书的一部分构成2 .设计中的所有标准都按照中国的标准采用，设计说明书必须用规定的纸和格式写3 .设计图和设计说明书必须按照进度完成，经过指导教师的审查批准后，不能给予评分或答辩。两传动方案的分析和立案根据已知条件计算出的作业机滚筒的转速为了防止过载及过载引起的安全事故，提出了外部v形带传动内部二级圆筒齿轮传动。机构整体的配置如图1所示图1 .传动方案的示意图F=4600N；V=0.4m/s；D=400mm毫米nw=19.11r/min计算和

3、说明主要结果三电动机的选定和计算1 .电机的类型选择根据动力源和动作条件，选定y系列三相交流异步电动机。2 .电机的功率机床有效功率：pw=Fv/1000=46000.4/1000 kw=1.84 kw设电动机和机床之间的总效率为，1、2、3、4、5分别为弹性耦合、闭式齿轮传动(齿轮精度为8级)、滚动轴承、v带传动、鼓的效率。 根据调查文献4表2-2，得到了1=0.99、2=0.97、3=0.99、4=0.95、5=0.96总效率：=1223445=0.990.9720.9940.950.96=0.8160电机所需电力：Pd=Pw/=1.84/0.8160=2.255 kW在调查文献4表16-

4、1中选定的电动机的电力为3.0 kW。3 .电机转速的选定一般的同步转速选择1500 r/min和1000 r/min中的一个。 前者的总齿数比为75.35，后者的总齿数比为50.24，前者电动机转速高，价格低，但总齿数比大。 为了合理分配齿轮比，使传动装置结构紧凑，选定同步转速为1000 r/min的电机。4 .电机形式的决定从电力和转速、调查文献4的表16-1中选择的电机形式为： Y132S-6，其全转速为960 r/min，从调查表16-2中可以得出以下结果中心高度H=132 mm； 轴外伸轴径D=38 mm； 轴外伸长率E=80 mm .四齿轮比的分配计算内外总的齿数比取v带传动的齿数

5、比i1=3减速机的总齿数比为因此，二级圆筒齿轮减速机的高速级齿数比总效率：=0.8160电机型号： Y132S-6计算和说明主要结果低速级齿轮比五传动装置运动和动力参数的选择和计算1 .各轴的旋转速度计算n=nm=960 r/minnini=nini/i1= 960/3 r/min=320 r/min=nini/I2= 320/4.666 r/min=68.58 r/minNIV=n/i3= 68.58/3.590 r/min=19.10 r/min2 .各轴的输入功率计算P=Pd=2.255 kWp=pbi4=2.2550.95kw=2.142kwp=p23=2. 1420.970.99kw

6、=2.057 kwPIV=p23=2. 0570.970.99kw=1.975 kw3 .各轴的输入扭矩计算t1=9550 p1/n1=95502.255/960 nm=22.433 nmt2=9550 p2/n2=95502.142/320 nm=63.925 nmt3=9550 p3/n3=95502.057/68.58 nm=286.444 nmt4=9550 p4/n4=95501.975/19.10 nm=987.5 nm上述数据归纳起来，如下表所示。表1 .各轴的运动和动力参数轴编号转速(r/min )功率(千瓦)扭矩(Nm )齿轮比I电机输出轴9602.25522.43334.6

7、663.590高速轴3202.14263.925中间轴68.582.057286.444低速轴19.101.975987.5减速机总齿轮比：i=16.75高速级变速比：i2=4.666低速档齿轮比i3=3.590计算和说明主要结果六传动零件的设计计算和轴类零件的初步选择1 .减速机外部传动V带传动的设计计算(1)，决定计算功率PC两班制的工作，也就是每天工作16小时，调查了文献3的表2-5，得到了案例系数KA=1.1Pc=KAP=1.12.255 kW=2.481 kW(2)、选择普通v型皮带的形式根据Pc=2.481 kW、n1=960 r/min，从文献3的图2-7中选定了a型带。(3)、

8、选定带轮基准直径dd1和dd2根据文献3表2-6，设dd1=125 mm、=0.02时根据文献3表2-6取最近的标准序列值dd2=375 mm。(4)、检算带速度v因为v在525 m/s的范围内，所以频带速度是适当的。(5)决定中心距离a和传动带的基准长度Ld初始中心距离a0能取的值的范围为初选中心距离a0=500 mm。这个计算所需的频带长度是调查文献3的表2-4，选择基准长度Ld=2000 mm。 由此计算实际的中心距离(6)，管理小带轮的卷角1皮带轮基准直径：dd1=125 mm毫米dd2=375 mm毫米设置中心距离：a=592 mm毫米皮带的基准长度：Ld=2000 mm毫米计算和说

9、明主要结果(7)决定皮带的根数由于已知dd1=125 mm、i=3、v=6.28 m/s、文献3表2-1增益P0=1.37 kW、文献3表2-2增益P0=0.09 kW的=155.8，所以从文献3的表2-3中调查了K=0.93，Ld=2000 mm、文献3设z=2根。(8)，确定初始张力F0一根普通v带的初始张力是(9)，计算轴力FQ(10 )、带轮的结构设计a、小皮带轮的结构设计由于dd1=125mm300mm，带轮采用腹板结构，其顶圆直径da1=130.5mm2H=264mm，轮毂长度L1=45mmE=80mm，因此带轮1的结构设计是合理的。b .大带轮的结构设计因为dd2=375mm30

10、0mm，带轮采用了轮辐结构，其顶圆直径da2=380.5mm，轮毂长度L2=60mm。小带轮卷板角：1=155.8乐队数量：Z=2初始张力：F0=170.7N轴力：FQ=667.6N小皮带轮：顶圆直径：da1=130.5mm毫米集线器长度：L1=45mm毫米大皮带轮：顶圆直径：da2=380.5mm毫米集线器长度：L2=60mm毫米计算和说明主要结果2 .高速级传动齿轮的设计计算高速级主动轮输入功率2.142 kW，转速320 r/min，扭矩T2=63.925 Nm，齿数比u=i2=4.666，单向运转，负载平稳，每天16小时，预计寿命5年，电机驱动。(1)、选择齿轮的材料和热处理方式小齿轮

11、：45钢，调质处理，齿面硬度230HBS；大齿轮：45钢，正火处理，齿面硬度190HBS。(2)，决定允许应力a .确定极限应力Hlim和Flim容许接触应力Hlim1=580MPa、Hlim2=550MPa；允许弯曲应力Flim1=220MPa，Flim2=210MPa。b .计算应力循环次数n，确定寿命系数ZN，YN在文献3图3-7和图3-9中得到的ZN1=1、ZN2=1； YN1=1、YN2=2c .计算容许应力安全系数：的情况下：/(3)、初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸a .选择齿轮类型选择比较平稳、噪音小、装载能力强的螺旋圆柱齿轮传动。b .选择8个阶段的精度c .初始选择参数初始

12、选择参数：Z2=Z1u=304.666140，齿宽系数。d .初步计算齿轮的主要尺寸小齿轮1的齿数：Z1=30大齿轮2齿数：Z2=140位移系数：齿宽系数：计算和说明主要结果由于载荷稳定，取载荷系数K=1.1，取根据螺旋角求出节点区域系数的弹性系数聚合度系数的螺旋角度系数如下因为HP=hp2=550 MPa所以：如果标准模块mn=1.5 mm，则中心距离舍入为a=130 mm。要调整螺旋角度：要计算圆的直径：要计算圆周速度：坡面系数：mn=1.5 mm毫米中心距离：a=130 mm毫米螺旋角度：圆的直径：d1=45.882mm毫米；d2=214.118mm毫米圆周速度：v=0. 768米/秒计

13、算和说明主要结果齿宽的计算：大齿轮：，小齿轮：灬(4)、管理齿轮齿的弯曲疲劳强度计算当量齿数：看图表，齿形系数： 应力修正系数：的双曲馀弦值。 取的话，会变成下面这样齿底的弯曲强度足够。(5)、齿轮结构设计齿顶圆直径：齿底圆直径：大齿轮齿宽：b2=42mm毫米小齿轮齿宽：b1=47mm毫米齿顶圆直径：da1=48.882mm毫米da2=217.118mm毫米计算和说明主要结果高速级齿轮设计结果：，d1=45.882 mm毫米，d2=214.118 mm毫米da1=48.882mm毫米，da2=217.118mm毫米df1=42.132mm毫米，df2=210.368mm毫米b1=47 mm毫米，b2=42mm毫米mn=1.5 mm毫米，a=130mm毫米，v=0.768米/秒因为从键槽底面到齿底的距离x太小，所以高速轴上的小齿轮1作为齿轮轴。 齿轮与轴的材料相同，均采用45钢调质处理。 对于中间轴上的大齿轮2，由于da2200 mm，因此设为腹板构造，dh=1.6ds=1.6*43mm=68.8mm、=8mm、c=0.3b=0.3*42