机械设计课程设计计算说明书机电.doc

机械设计基础课程设计说明书 设计题目_ 学校_ 专业_ 班级_ 学号_ 设计人_ 指导教师_ 完成日期_年_月_日机械设计课程设计计算说明书目录一、传动方案拟定.二、电动机的选择.三、计算总传动比及分配各级的传动比.四、运动参数及动力参数计算.五、减速器内传动零件的设计计算.六、轴的设计计算.计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限10年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1900N；带速V=1.8m/s；滚筒直径D=500mm；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3轴承2齿轮联轴器滚筒 =0.960.9830.9720.990.96=0.81(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=19001.8/10000.81=4.22KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010001.9/500=68.78r/min 按手册P7表1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nd=Ian筒=（624）68.78=4121650r/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：如指导书P15页第一表。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Y132M1-6。其主要性能：额定功率：4KW，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：2、分配各级伟动比（1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=36合理）（2） 则四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）=960（r/min）=/=/=960/2.8=342.86（r/min） =/=342.86/4.98=68.84（r/min） =68.84（r/min）2、 计算各轴的功率（KW） 3、 计算各轴扭矩（Nmm） =41.98(Nm) = 534.19(Nm) = 518.27(Nm ) 将上述数据列表如下：轴名功率P转矩T转速n传动比效率电动机轴3.837.89602.80.96轴4.0323.95112.84110.58342.864.980.95轴3.833.75534.19523.568.840.95卷轴3.713.62518.27507.968.8410.97 五、传动零件的设计计算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在，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P139表6-12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 由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=4.98 取小齿轮齿数Z1=24。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=4.9824=120 实际传动比I0=120/3=40传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=4由课本P138表6-10取d=1 (3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551064.032/34286 =112307Nmm (4)载荷系数k 由课本P128表6-7取k=1.3 (5)许用接触应力HH= HlimZNT/SH由课本P134图6-33查得：HlimZ1=600Mpa HlimZ2=500Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60342861(236580)=1.20138109NL2=NL1/i=2.979108由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.90 ZNT2=0.95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=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=6000.9/1.0Mpa=540MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=5500.95/1.0Mpa=522.5Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=69.058mm模数：m=d1/Z1=69.058/24=2.89mm根据课本P107表6-1取标准模数：m=3mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P132（6-48）式 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=324mm=75mmd2=mZ2=3120mm=360mm齿宽：b=dd1=172mm=72mm取b=72mm b1=77mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.65 YSa1=2.26YFa2=1.58 YSa2=1.764 (8)许用弯曲应力F根据课本P136（6-53）式：F= Flim YSTYNT/SF由课本图6-35C查得：Flim1=500Mpa Flim2 =380Mpa由图6-36查得：YNT1=0.85 YNT2=0.88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=1.4 计算两轮的许用弯曲应力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=0.85500/1.4Mpa=303.57MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =3800.88/1.4Mpa=238.86Mpa将求得的各参数代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=78.61Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=73.72Mpa 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aa=m/2(Z1+Z2)=3/2(24+120)=216mm (10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1472342.8/601000=1.29m/s几何尺寸计算 计算分度园直径：d=zm=243=72 d=zm=1203=366 p =3.143=9.42pb =pcos20=8.85mmha=ha*m=3hf=(ha*+c*)=(1+0.25)3=3.75da1=d1+2ha=72+23=78mmda2=d2+2ha=360+23=366mmdf1=d1-2hf=72-23.75=64.5mmdf2=d2-2hf=360-23.75=350mma=m(z1+z2)/2=216 取 轮毂轴向长：L=1.5d=105.65位置计算轮毂处直径D1=1.6d=1.6*81.37=130.19齿根圆处厚度=9板孔分布圆直径D2=0.5*(D0+D1)=95腹板厚度C=0.3b2=0.3*86=25.倒角尺寸N=0.5m=0.5*3=1.5腹板最大直径D0=df-2=344板孔直径d1=0.25(D0-D1)=77.854.轴的设计计算（一）输入轴的设计计算1. 高速轴的设计 求输出轴上的功率P，转速，直径和长度P=6.9408KW =411r/min直径d1=96mm 长度取L1=173mm 2） 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本取于是得考虑有键槽，并将直径增大3%，则d=28.7(1+3%)mm=29.11.选d=30位置直径计算带轮处30油封处36a=(0.07到0.1)*30=2.9轴承处40轴承6208左轴承处40齿轮处96轴肩处77左轴肩处77位置长度带轮处86油封处50轴承处20左轴承处20齿轮处100轴肩处20左轴肩处202输出轴的设计 求输出轴上的功率P，转速，直径和长度P=6.598KW =95.68r/min直径d2=416mm 长度取L0=229mm 2） 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,正火处理,根据课本取于是得考虑有键槽，并将直径增大3%，则d=45.06(1+3%)mm=46.41.选d=48位置直径计算联轴器48油封处56a=(0.07到0.1)*48=3.84轴承处60轴承6212左轴承处60齿轮处63轴肩处63考虑大于轴承小于轴环轴环60a=(0.07到0.1)*63=5.04位置长度联轴器114.5油封处50轴承处42左轴承处23齿轮处86轴肩处10轴环10润滑的选择确定 1润滑方式 1.齿轮V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑 2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，由于V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部减速器附件的选择确定列表说明如下：名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气1箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚=8mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=12mm箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸缘厚度=20 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=14mm齿轮轴端面与内机壁距离=38mm大齿轮顶与内机壁距离=10mm小齿端面到内机壁距离=9mm上下机体筋板厚度=5.44mm , =6.8mm主动轴承端盖外径=105mm从动轴承端盖外径=130mm地脚螺栓M16，数量6根F=1900NV=1.8m/sn滚筒=68.7r/min总=0.81P工作=4.22KW电动机型号Y132M1-6i总=据手册得i齿轮=4.98i带=2.8nI =960r/minnII=342.86r/minnIII=68.84r/minPI=44.032KWPII=43.83KWPIII=3.71KWTI=112NmmTII=534NmmTIII=518Nmmd1=69.058mmM=3d1=75d2=360b=72T1=50021.8NmmHlimZ1=570MpaHlimZ2=350MpaNL1=1.28109NL2=2.14108ZNT1=0.92ZNT2=0.98H1=524.4MpaH2=343Mpad1=48.97mmm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mmYFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.14YSa2=1.83Flim1=290Mp