1、課程設計.doc機械設計課程設計說明書一、傳動方案擬定.2二、電動機的選擇.2三、計算總傳動比及分配各級的傳動比.4四、運動參數及動力參數計算.5五、傳動零件的設計計算.6六、軸的設計計算.12七、滾動軸承的選擇及校核計算.18八、鍵聯接的選擇及計算.22九、設計小結.23十、參考資料目錄.23計算過程及計算說明一、傳動方案擬定第三組：設計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動（1） 工作條件：使用年限8年，工作為單班工作制，載荷平穩，環境清潔。（2） 原始數據：輸送帶拉力F=2000N；帶速V=1.8m/s；滾筒直徑D=320mm；滾筒長度L=500mm。二、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列

2、三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：總=帶×2軸承×齒輪×聯軸器×滾筒 =0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.885(2)電機所需的工作功率：P工作=FV/1000總=2000×1.8/1000×0.94=3.83KW 3、確定電動機轉速：計算滾筒工作轉速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.8/×320=107.05r/min 按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia

3、=36。取V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時范圍為Ia=620。故電動機轉速的可選范圍為nd=Ia×n筒=（620）×107.05=642.32141r/min符合這一范圍的同步轉速有750、1000、和1500r/min。根據容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：如指導書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min 。4、確定電動機型號根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y132M-4。其主要性能：額定功率：4

4、KW，滿載轉速1440r/min。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=1440/107.05=13.452、分配各級傳動比（1） 據指導書P7表1，取齒輪i齒輪=6（單級減速器i=36合理）（2） i總=i齒輪×I帶i帶=i總/i齒輪=13.45/3=4.48四、運動參數及動力參數計算1、計算各軸轉速（r/min）nI=n電機=1440r/minnII=nI/i帶=1440/4.48=321.43(r/min)nIII=nII/i齒輪=321.43/3=107.14(r/min)2、 計算各軸的功率（KW）PI=P工作=Pmc=5.5×0.9

5、5=5.23KWPII=PI×r×g=5.23×0.96=5.02KWPIII=PII×軸承×齒輪=5.02×0.98×0.96 =4.87KW3計算各軸扭矩（N·mm）4 To = 9550×Pm/Nm = 9550×5.5/1440 =36.48NmmTI=9550×PI/nI=9550×5.23/1440=34.69N·mTII=9550×PII/nII=9550×5.02/321.43 =149.15N·mTw=9550

6、5;PW/nW=9550×4.87/107.14 =434.09N·m 五、傳動零件的設計計算1、 皮帶輪傳動的設計計算（1） 選擇普通V選帶截型由課本P83表5-9得：kA=1.2PC=KAP=1.2×3=3.9KW由課本P82圖5-10得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準直徑，并驗算帶速由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準直徑為75100mm 則取dd1=100mm>dmin=75 dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm由課本P74表5-4，取dd2=200mm 實際從動輪轉速n2=n1dd1/dd2=

7、960×100/200 =480r/min轉速誤差為：n2-n2/n2=458.2-480/458.2 =-0.048<0.05(允許)帶速V：V=dd1n1/60×1000=×100×960/60×1000 =5.03m/s在525m/s范圍內，帶速合適。（3） 確定帶長和中心矩根據課本P84式（5-14）得0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+200)a02×(100+200) 所以有：210mma0600mm 由課本P84式（5-15）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-d

8、d1)/4a0 =2×500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500 =1476mm根據課本P71表（5-2）取Ld=1400mm根據課本P84式（5-16）得：aa0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2 =500-38 =462mm(4)驗算小帶輪包角1=1800-dd2-dd1/a×57.30 =1800-200-100/462×57.30=1800-12.40 =167.60>1200（適用）（5）確定帶的根數根據課本P1=0.95KW P1=0.11KWK=0.96 KL=0.96得Z=PC/P=PC/(P

9、1+P1)KKL =3.9/(0.95+0.11) ×0.96×0.96 =3.99(6)計算軸上壓力由課本表 查得q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032N =158.01N則作用在軸承的壓力FQ，FQ=2ZF0sin1/2=2×4×158.01sin167.6/2=1256.7N2、齒輪傳動的設計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40C

10、r調質，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調質，齒面硬度220HBS；根據表選7級精度。齒面精糙度Ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強度設計 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 由式（6-15）確定有關參數如下：傳動比i齒=6 取小齒輪齒數Z1=20。則大齒輪齒數：Z2=iZ1=6×20=120 實際傳動比I0=120/2=60傳動比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用齒數比：u=i0=6由表 取d=0.9 (3)轉矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/45

11、8.2 =50021.8N·mm (4)載荷系數k 取k=1 (5)許用接觸應力HH= HlimZNT/SH由課本查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由課本P133式6-52計算應力循環次數NLNL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)=1.28×109NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108由課本查得接觸疲勞的壽命系數：ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數SH=1.0H1=Hlim1Z

12、NT1/SH=570×0.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431×50021.8×(6+1)/0.9×6×34321/3mm=48.97mm模數：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根據課本表 取標準模數：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強度 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH確定有關參數和系數分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mmd2=mZ2=2

13、.5×120mm=300mm齒寬：b=dd1=0.9×50mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齒形系數YFa和應力修正系數YSa根據齒數Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)許用彎曲應力FF= Flim YSTYNT/SF由設計手冊查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210MpaYNT1=0.88 YNT2=0.9試驗齒輪的應力修正系數YST=2按一般可靠度選取安全系數SF=1.25 計算兩輪的許用彎曲應力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=290×2&

14、#215;0.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×20) ×2.80×1.55Mpa=77.2Mpa< F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×120) ×2.14×1.83Mpa

15、=11.6Mpa< F2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 (9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm (10)計算齒輪的圓周速度VV=d1n1/60×1000=3.14×50×458.2/60×1000=1.2m/s六、軸的設計計算 輸入軸的設計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調質，硬度217255HBS根據設計手冊例題，并查表10-2，取c=115d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7×(1+5%)mm=20.69選d=22mm2

16、、軸的結構設計 （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=22mm 長度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mmd2=28mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內徑為30mm,寬度為16mm. 考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，并考慮聯軸器和箱體

17、外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應便于軸承的拆卸，應按標準查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應取：（30+3×2）=36mm因此將段設計成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長

18、度可算得軸支承跨距L=100mm (3)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知d1=50mm求轉矩：已知T2=50021.8N·mm求圓周力：FtFt=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求徑向力FrFr=Ft·tan=1000.436×tan200=364.1N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm (1)繪制軸受力簡圖（如圖a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=182.05

19、×50=9.1N·m (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m (4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m (6)繪制當量彎矩圖（如圖f）轉矩產生的扭剪文治武功力按脈動循環變化，取=1，截面C處的當量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(1×48)21/2=54.88N·m

20、 (7)校核危險截面C的強度e=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa< -1b=60MPa該軸強度足夠。 輸出軸的設計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調質鋼，硬度（217255HBS）根據設計手冊表 取c=115dc(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm取d=35mm2、軸的結構設計 （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承

21、從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 （2）確定軸的各段直徑和長度 初選7207c型角接球軸承，其內徑為35mm，寬度為17mm。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。 (3)按彎扭復合強度計算求分度圓直徑：已知d2=300mm求轉矩：已知T3=271N·m求圓周力Ft：Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N求徑向力FrFr=Ft·tan=1806.7×0.36379=657.2N兩軸承對稱LA=LB=49mm(1

22、)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N·m (3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N·m (4)計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1N·m (5)計算當量彎矩：根據課本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=47.12+

23、(1×271)21/2 =275.06N·m (6)校核危險截面C的強度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453)=1.36Mpa<-1b=60Mpa此軸強度足夠七、滾動軸承的選擇及校核計算根據根據條件，軸承預計壽命16×365×8=48720小時1、計算輸入軸承 （1）已知n=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型軸承內部軸向FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端

24、為壓緊端，現取1端為壓緊端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系數x、y/FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據課本表 得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0 (4)計算當量載荷P1、P2根據課本表 取f P=1.5P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N (5)軸承

25、壽命計算P1=P2 故取P=750.3N角接觸球軸承=3根據手冊得7206AC型的Cr=23000NLH=16670/n(ftCr/P)=16670/458.2×(1×23000/750.3)3=1047500h>48720h預期壽命足夠2、計算輸出軸承 (1)已知n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據課本 得FS=0.063FR,則FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N (2)計算軸向載荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松

26、端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系數x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根據課本表 得：e=0.68FA1/FR1<e x1=1 y1=0FA2/FR2<e x2=1 y2=0 (4)計算當量動載荷P1、P2根據表 取fP=1.5P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N (5)計算軸承壽命LHP1=P2 故P=1355 =3根據

27、手冊 7207AC型軸承Cr=30500N根據課本 表 得：ft=1Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/76.4×(1×30500/1355)3 =2488378.6h>48720h此軸承合格八、鍵聯接的選擇及校核計算軸徑d1=22mm,L1=50mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵A 8×7 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48N·m h=7mm得p=4T2/dhl=4×48000/22×7×42 =29.68Mpa<R(110Mpa)2、輸入軸與齒輪聯接采用平鍵聯接軸徑

28、d3=35mm L3=48mm T=271N·m查手冊P51 選A型平鍵鍵10×8 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4×271000/35×8×38 =101.87Mpa<p(110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯接用平鍵聯接軸徑d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手冊P51 選用A型平鍵鍵16×10 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mmp=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<p

29、F=2000NV=1.8m/sD=320mmL=500mmn滾筒=76.4r/min總=0.8412P工作=2.4KW電動機型號Y132M-4i總=12.57據手冊得i齒輪=6i帶=2.095nI =1440r/minnII=321.43r/minnIII=107.14r/minPI=5.23KWPII=5.02KWPIII=4.87KWT0=36.48NmmTI=34.69N·mmTII=149.15N·mmTIII=434.09N·mmdd2=209.5mm取標準值dd2=200mmn2=480r/minV=5.03m/s210mma0600mm取a0=500

30、Ld=1400mma0=462mmZ=4根F0=158.01NFQ =1256.7Ni齒=6Z1=20Z2=120u=6T1=50021.8N·mmHlimZ1=570MpaHlimZ2=350MpaNL1=1.28×109NL2=2.14×108ZNT1=0.92ZNT2=0.98H1=524.4MpaH2=343Mpad1=48.97mmm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mmYFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.14YSa2=1.83Flim1=290MpaFlim2 =210MpaYNT1=0.88YNT2=0.9YST=2SF=1.25F1=77.2MpaF2=11.6Mpaa =175mmV =1.2m/sd=22mmd1=22mmL1=50mmd2=28mmL2=93mmd3=35mmL3=48mmd4=41mmL4=20mmd5=30mmL=100mmFt =1000.436NFr=364.1NFAY =182.05NFBY