机械设计说明书

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：单级圆柱齿轮减速器食品学院 食科0905班设计者：常冰玉学号：0103090517指导老师：蔡莹2011年6月20日江南大学方案设计步骤：一、 定出传动装置的总体设计方案.3二、 选择电动机.3三、 计算传动装置的运动和动力参数.5四、 传动零件（V带传动、齿轮传动）的设计计算6五、 轴的结构设计、强度校核.11六、 轴承的选择计算、润滑与密封及键、联轴器的选择.18计算结果一、 总体设计方案第7组原始数据：滚筒圆周力F=1200N；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm；滚筒长度L=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

2、机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带3轴承联轴器滚筒齿轮 =0.960.9830.990.960.97=0.833(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=12002/10000.833=2.881KW3、电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010002.0/400=95.541r/minI(v带)=24，i（齿轮）=35所以，n筒=5731911r/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

3、、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：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传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/95.54=10.052、分配各级伟动比（1） 齿轮i齿轮=5（单级减速器i=36合理）（2） i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=10.05/5=2.013、各轴转速（r/min）nI=n电机=960r/minnII=nI/i带=960/2.0

4、1=477.61(r/min)nIII=nII/i齿轮=477.61/5=95.522 (r/min)4、计算各轴的功率（KW）PI=P工作=2.881KWPII=PI带=2.8810.96=2.7658KWPIII=PII轴承齿轮=2.6291KW5、 计算各轴扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI=9.551062.881/960=28660NmmTII=9.55106PII/nII=9.551062.7658/477.61 =55303NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.6291/95.522 =262849Nmm 四、传动零件（V带传动、齿轮传动）

5、的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型选取类机，载荷变动小的：kA=1.2PC=KAP=1.22.881=3.4572KW小轮转速最大为960 r/min选用A型V带，小带轮的基准直径范围为80100mm（2） 确定带轮基准直径，并验算带速 取dd1=100mmdmin=75mm dd2=n1/n2dd1=960/477.61100=201mm取dd2=200mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/200 =480r/min转速误差为：n2-n2/n2=477.61-480/477.61 =-0.0051200（适用）（5）确定带的根数P0=0.95KW

6、P0=0.11KWK=0.95KL=0.91Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =3.4572/(0.95+0.11) 0.950.91 =3.773所以Z=4(6)计算轴上压力q=0.10kg/m单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2 =114.67N(7)计算压轴力FQFQ=2ZF0sin1/2=24114.67sin162.10/2=906.19N (8)计算带宽 f =10 e =15 带宽B=（Z-1）e+2f =65mm2、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

7、为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS (2)按齿面接触疲劳强度设计 T1=9.55106P/n1=9.551062.7658/477.61 =5.53104Nmm 载荷平稳，K=1， 单级减速器中，齿轮相对轴承对称布置，齿宽系数选取d =1 HlimZ1=700Mpa HlimZ2=600Mpa 选取安全系数SH=1.1H1=Hlim1/SH=700/1.1Mpa=636MpaH2=Hlim2/SH=600/1.1Mpa=545Mpau=5取两者较小值代入设计 d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 =51.88mm 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿

8、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模数：m=d1/Z1=51.88/20=2.594mm取标准模数：m=3mm分度圆直径：d1=mZ1=320mm=60mmd2=mZ2=3100mm=300mm中心距：a=0.5(d1 +d2 )=180mm齿宽：b=dd1=160mm=60mm为了补偿安装误差，通常使小齿轮齿宽略大些取b1=65mm b1=60mm(3)校核齿根弯曲疲劳强度许用齿根应力极限应力Flim1 =450MPa Flim2 =600MPa安全系数SF=1.4F1=Flim1 /

9、SF =321MPaF2=Flim2 /SF =428.6MPa验算齿根弯曲应力 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.18 YSa2=1.79F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=44.44MPa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa2YSa2=55.9MPa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (3)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/601000=3.1460477.61/601000=1.5m/s所以选用9级精度五、轴的设计计

10、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取c=115d115 (2.6562/477.61)1/3mm=20.37mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=20.37(1+5%)mm=21.39mm选d=22mm2、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（3） 确定轴各段直径和长度h=14mm， h 取2.5mm第一段：d1=22mm 长度取L1=B=65第二段:d2=d1+10=32m

11、m d3 = d2 +2h=37mm，所以轴承采用6208，内径为40mm，宽度为18mm又dn=27477.61=12895.470.02a+1，取2 =10mm L3 =2+3+B=10+10+18=38mm第四段：d4 = d3 +2h=42mm L4 =65-3=62mm第五段：d5 = d4 +10=52mm L5 =10mm第六段：d6 = d3 =37mm L6 =L3 =38mm (3)按弯矩复合强度计算轴承支承跨距为L=L3 +L4 + L5 + L6 B=38+57+10+38-18=125mm求分度圆直径：已知d1=50mm求转矩：已知T2=5.53104Nmm求圆周力：

12、Ft根据课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=553002/50=2212N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=2212tan200=805N(5)绘制轴受力简图（如图a）(6)绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=402.5NFAZ=FBZ=Ft/2=1106N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=402.5125/2=25.156Nmm (3)绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1106125/2=69.125Nmm (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(M

13、C12+MC22)1/2=(25.1562+69.1252)1/2=73.56Nmm (5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=5.53104Nmm (6)绘制当量弯矩图（如图f）取=1，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=73.562+(15.53104)21/2=5.53104Nmm (7)校核危险截面C的强度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=5.53104/0.1423=7.464MPa(1.52) 105 采用油润滑，所以3=10螺栓直径M8，所以C1 =13 ，C2 =11l 1=+C1+ C2+（812）=8+13+11+10=42mm

14、轴承盖宽1.2d=1.28=9.6mm L2 = l1-3-B+1.2d+(1520)=42-10-20+9.6+17=38.6mm第三段：d3 = d2 +2h=50mm 20.02a+1，取2 =10mm L3 =2+3+B=10+10+20=40mm第四段：d4 = d3 +2h=55mm L4 =60-3=57mm第五段：d5 = d4 +10=65mm L5 =10mm第六段：d6 = d3 =50mm L6 =L3 =40mm (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=300mm求转矩：已知T3=262849Nmm求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得Ft=2T3/d

15、2=2262849/300=1752N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Fttan=17520.36379=637N两轴承对称LA=LB=127/2=63.5mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=637/2=318.5NFAZ=FBZ=Ft/2=1752/2=876N (2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=318.563.5=19590Nmm (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=87663.5=55626Nmm (4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（195902+556

16、262）1/2 =58974Nmm (5)计算当量弯矩：根据课本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=589742+(1262849)21/2 =269383Nmm (6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d3）=269383/(0.1553)=1.62Mpa48720h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1)已知n=95.522r/min 两轴承径向反力：FR1=FR2=637N得轴承内部轴向力FS=FR 则FS1=FS2=FR1=637N P= FR =637N(5)轴承寿命计算P=637N=3根据手册得6210型的Cr=35.0kNLh=106 (ftCr/fp

17、P)/60n=106(135000/1637)3/6095.522=2.8107h48720h预期寿命足够键的选择与校核1、皮带所在轴段键的选择轴径d1=22mm,L1=65mmL取55mm查手册得，选用A型平键，得： bh=66 l=L-b=55-6=49mmT2=5.53104Nmm h=6mmp=4T2/dhl=455300/22649 =34.2MpaR(110Mpa)2、输入轴上齿轮所在轴段键的选择轴径d4=42mm L4=62mm T=5.53104Nmm选A型平键bh=108L=52mm l=L4-b=52-10=42mm p=4T/dhl=455300/42842 =15.67

18、Mpap(110Mpa)3、输出轴上齿轮所在轴端键的选择 轴径为55mm，相应轴段长57mm，T=262849 Nmmbh =1610 ，L=47mml= L-b=47-16=31mmp=4T/dhl=12.97MPap(110Mpa)4、 输出轴上联轴器所在轴段键的选择 轴径为35mm，相应轴段长82mm，T=262849 Nmmbh=108 L=72mml=L-b=72-10=62mmp=4T/dhl=12.7MPap(110Mpa)联轴器选择输出轴d1 =35mm，则联轴器选择GY5，轴孔长度82mm，D=120mm，D1=68mm，b=36mm，b1 =52mm，s=8mmF=1200

19、NV=2.0m/sD=400mmL=500mm总=0.833P工作=2.881KW电动机型号Y132M1-6i总=10.05i齿轮=5i带=2.01nI =960r/minnII=477.61r/minnIII=95.522r/minPI=2.881KWPII=2.7658KWPIII=2.6291KWTI=28660NmmTII=55303NmmTIII=262849Nmmdd1=100mmdd2=200mmn2=480r/minV=5.03m/sLd=1120mma0=320.215mm1=162.10Z=4根F0=114.67NFQ=906.19NB=65mmT1=5.53104NmmH1 =636MpaH2 =545Mpam=3mmd1=60mmd2=300