机械课程设计

1、机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定 . 3二、电动机的选择 .4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 .6四、传动装置的运动和动力设计 .7五、普通 V 带的设计 .10六、齿轮传动的设计 .15七、传动轴的设计 . .18八、箱体的设计 . . .27九、键连接的设计 29 十、滚动轴承的设计 31 十一、润滑和密封的设计 32 十二、设计小结 33设计题目：V 带单级斜直齿圆柱齿轮减速器 机械系 设计者： 学 号：指导教师：19一、传动方案拟定 设计带式运输机传动装置，其简图如图所示。电动机的高速输出首先通过带传动减速一次后， 再经一级斜 齿圆柱齿轮减速器减速， 减速器的输出

2、轴通过联轴器与凸轮轴 相联。已知 :凸轮的转速 n（r/min）、凸轮的输出功率 P（kw）；数据编号123456凸轮的转速 n（ r/min ）4555657595105凸轮的输出功率 P（kw）1.71.82.152.4533.2本次设计为第五组数据二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择 Y 系列三相异步电动 机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机， 其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于 不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择： 电动机所需工作功率为： 式( 1)： d a (kw) 由电动机至运输带的传动总效率为：总=×

3、 × ×式中： 1、 2、3、 4、分别为带传动、轴承、齿轮 传动、联轴器和卷筒的传动效率。取 =0.96， 0.98，0.97，.则： 总=0.96× 0.98×0.97× 0.97=0.85所以：电机所需的工作功率： d a=3/0.85=3.53KW3、确定电动机转速输出轴的转速为 95r/min 根据手册表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' =3。取带传动比 '= 。则总传动比理论范围为： a' 0。故电动机转速的可选范为N' d=I 'a× n 卷筒=（620

4、）×95=5701900r/min 则符合这一范围的同步转速有： 750、 1000 和 1500r/min 根据容量和转速，选择 Y112M-4 电机 功率为 4KW, 转速为 1440r/min三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比： 由选定的电动机满载转速 nm 和工作机主动轴转速 n 1、可得传动装置总传动比为：ia=nm/n=nm/n 卷筒=1440/95=15.16总传动比等于各传动比的乘积 分配传动装置传动比ia=i0× i（式中 i0、i 分别为带传动和减速器的传动比）2、分配各级传动装置传动比：根据指导书 P7表 1，取 i 0=3.2（普通 V 带 i

5、=24）因为：ia i0×i所以：iiai0 15.16/3.2=4.7四、传动装置的运动和动力设计： 将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴， 轴， 以及i0,i1，为相邻两轴间的传动比01，12，为相邻两轴的传动效率P， P， 为各轴的输入功率 （KW ）T， T， 为各轴的输入转矩 （N·m）n,n,为各轴的输入转矩 （r/min ）可按电动机轴至工作运动传递路线推算， 得到各轴 的运动和动力参数1、 运动参数及动力参数的计算1）计算各轴的转数：轴： n=nm/ i0=1440/3.2=450 （r/min ）轴： n= n/ i1=450/4.7=95r/min 卷筒

6、轴： n= n（2）计算各轴的功率：轴： P =Pd× 01 =Pd× 1=3.53×0.96=3.39（ KW ）轴： P= P× 12= P× 2×3 =3.39×0.98×0.97 =3.22（ KW ） 凸轮轴： P= P· 4=0.97= P· 4=3.22×0.97=3.13KW ） 计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9550·Pd/nm=9550×3.39/1440 =22.5N·m轴： T= Td·i0· 0

7、1= Td·i0· 1=22.5× 3.2× 0.96=69 N·m轴： T= T·i1· 12= T ·i1·2·4 =69×4.7×0.98×0.97=308.2N·m凸轮轴输入轴转矩： T = T· 4=299N· m由指导书的表 1 得 到： 1=0.96 2=0.983=0.97 4=0.97i0 为带传动传动比i1 为减速器传动比 滚动轴承的效率 为 0.980.995 在本设计中取 0.98计算各轴的输出功率： 由于轴的输

8、出功率分别为输入功率乘 以轴承效率：故： P' =P × 轴承=3.39×0.98=3.32 KWP'= P×轴承=3.22×0.98=3.16 KW 计算各轴的输出转矩：由于轴的输出转矩分别为输入转矩乘 以轴承效率：则：T'= T× 轴承=69× 0.98=67.6N· mT'= T× 轴承=308.2×0.98=302N·m综合以上数据，得表如下：轴名效率 P （KW ）转矩 T （ N·m）转速 n r/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴

9、4.514403.20.96轴3.393.326967.64504.70.95轴3.223.16308.2302951.000.97凸轮轴2.9929995五 . V 带的设计1）选择普通 V 带型号由 PC=KA·P=1.1×3.53=3.88（ KW ）方案 1：取 A 型 V 带确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮d1=100mmd2=n1·d1·（1- ）/n2=i·d1·（1- ）=3.2×100×（1-0.02）=313.6mm由表 9-2 取 d2=300mm（虽使 n2 略有减少，由课本 P1

10、34表 9-5查 得 KA=1.1由课本 P132 表 9-2 得，推荐的 A 型小带 轮基准直径为 75mm125mm但其误差小于 5%，故允许 ）带速验算： V=n1·d1·/（1000×60）=1440×100·/（1000×60）=7.536 m/s介于 525m/s 范围内，故合适确定带长和中心距 a：0.7·（d1+d2） a02·（d1+d2）0.7×（ 100+300） a02×（ 100+300）280 a0800初定中心距 a0=500 ，则带长为2L0=2·a0+

11、·(d1+d2) +(d2-d1) /(4 · a0)=2×500+·(100+300)/2+(300-100)2/(4×500)=1648 mm由表 9-3 选用 Ld=1400 mm 的实际中心距a=a0+(L d-L 0)/2=500+(1400-1648)/2=376 mm验算小带轮上的包角 11=180-(d2-d1)×57.3/a=180-(300-100) ×57.3/376=149.5>120 合适确定带的根数Z=PC/(P0+P0)·KL·K)=3.88/(0.95+0.11)&#

12、215; 0.96×0.95)= 3.98故要取 4根 A型 V带由机械设计书 表 9-4 查得P0=0.95 由表 9-6 查得 P0=0.11 由表 9-7 查得K=0.95 由表 9-3 查得 KL=0.96由机械设计书带轮示意图如下：六、齿轮传动的设计： (1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精 度等级。小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮 的材料为 45 号钢调质，齿面硬度为 250HBS ，大 齿轮选用 45 号钢正火，齿面硬度为 200HBS 。齿轮精度初选 8 级(2)、初选主要参数Z1=29 ， u=4.7Z2=Z1·u=20× 4.7=

13、90(3)按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径2d1 3 2kT1 u 1 ZEZHZ 2d u H 确定各参数值1 载荷系数 查课本表 6-6 取 K=1.22 小齿轮名义转矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.39/450 =0.72×105 N· mm3 材料弹性影响系数由课本表 6-7 ZE=189.8 MPa4 区域系数 ZH=2.55 重合度系数t=1.88-3.2·(1/Z1+1/Z2)=1.88-3.2×(1/19+1/90)=1.69Z0.774 t36 许用应力 查课

14、本图 6-21( a)H lim 1 610MPaH lim 2 560MPa查表 6-8 按一般可靠要求取 SH=1则 H1 H lim1 610MPaSHH2 HSlHim 2 560MPa取两式计算中的较小值，即 H =560Mpa于是 d1 3 d u2kT1 u 1 ZEZH Z 2H=3522 1.2 0.72 105 4.7 1 189.8 2.5 0.774.7560=44.68 mm(4)确定模数m=d1/Z1 44.68/20=2.35取标准模数值 m=2.5(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算F 2KT1 YFSY F 校核 bd1m式中 1 小轮分度圆直径 d1=m·Z=2.5 ×19=47.5mm 2 齿轮啮合宽度 b=d·d1 =1.0×47.5=47.5mm圆整为 50mm3 复合齿轮系数 Y FS1=4.38 Y FS2=3.954 重合度系数 Y=0.25+0.75/ t=0.25+0.75/1.69=0.69385 许用应力 查图 6-22（ a） Flim1 =245MPa Flim2 =220Mpa查表 6-8 ，取 SF=1.25则 F1 F lim1 245 196MPaF 1 SF 1.25 aF2 Flim 2 220 176MPaF 2SF1.25