课程设计说明

1、课程设计说明一、 题目。参数工 作条 件(或自拟)参考F（N）V（m/s）D（mm）工作环境工作年限生产规模载荷性质方案38001.400清洁10年双班少批平稳方案1二、 方案设计和传动零件设计。1. 选择方案:方案一，双级圆柱斜齿轮减速器+开式齿轮2. 电动机的选择：Pw=Fv1000=3800×1.01000=3.8KW 总=0.99×0.993×0.972×0.95×0.96=0.824 Pd=Pw总=3.8KW0.824=4.6KW 十年双班，连续工作时间较长，应选取PePd 故选择电机型号Y132S-4, Pe=5.5KW.3. 传动

2、比： nw=60×12×0.2=47.75rpm i总=nnnw=1440rpm47.75rpm=30.16 传动比无法满足在给定范围内，方案重选三、 方案设计和传动了零件设计。1. 选择方案：方案三，双级圆柱斜齿轮减速器+V带传动2. 电机的选择：Pw=Fv1000=3800×1.01000=3.8KW 总=0.992×0.993×0.972×0.95×0.96=0.816 Pd=Pw总=3.8KW0.816=4.66KW十年双班，连续工作时间较长，应选取PePd故选择电机型号Y132S-4, Pe=5.5KW.机座中心高

3、132mm,3. 传动比： nw=60×12×0.2=47.75rpm i总=nnnw=1440rpm47.75rpm=30.16 取V带传动比 i3=2 i=31.4i3=15.08 i1=1.3i =4.428 i2=ii1=3.406总传动比 i=4.518×3.475×2-31.431.4=3.18×10-4<54. 传动装置的运动和动力参数计算1） 各轴的转速计算 n0=nm=1440rpm nI=n0i3=720rpm nII=nIi1=162.6rpm nIII=nIIi2=47.74 rpm2） 各轴的输入功率计算 P0=

4、Pd=4.66KW PI=Pd带=4.427KW PII=PI23=4.251KW PIII=PII23=4.082KW PIV=PIII14=4.00KW3） 各轴的输入转矩计算 TI=9550PInI=58.72Nm TII=9550PIInII=249.67Nm TIII=9550PIIInIII=816.57Nm TIV=9550PIVnIV=800.17Nm 计算结果如下：轴号转速（n/rpm）功率P/KW转矩（T/Nm）传动比i014404.6630.902I7204.42758.724.428II162.64.251249.673.406III47.744.082816.571I

5、V47.744.00800.17四、 传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择1. V带的设计（型号、长度、根数、带轮直径、宽度、轴孔直径，中心距、初拉力、压轴力）已知V带传动比i3=2, PI=4.66KW, n0=1440rpm1） 单根普通V带的需用功率P0=( P0+P0) KKL2） 普通V带传动设计和带传动有关参数的选择和计算 （1） 确定设计功率Pc Pc=KAP=1.2×4.66=5.592KW十年双班，每天工作16小时，重载启动，载荷变动小，因此取kA=1.2（2） 初选带的型号 Pc=5.592KW n1=1440rpm 查图选出带型号为A型（dd=75100）（

6、3） 确定带轮基准直径dd1、dd2由于A带ddmin=75，初选dd1=80mm dd2=idd11-=2×80×1-0.02=156.8mm 圆整：查表取 dd2=160mm（4） 验算带速v=dd1n160×1000=6.03m/s 满足在525m/s范围内（5） 确定中心距a、带长L、包角根据0.7(d1+d2)a02(d1+d2), a0=168480初选取a0=200Ld0=2 a0+2d1+d2+d1-d224a0=785mm查表Ld=790mm实际中心距a=A+A2-B mm其中A=Ld4-d1+d28=103.25mm, B=d1-d228=80

7、0mm2;实际中心距a=202.55 mm小带轮包角1=1800-d1-d2a×57.30=157022'7''>1200（6） 确定带的根数zzPcP=5.31KW0.648=8.19P0=( P0+P0) KKL=0.83+0.1×0.94×0.848=0.648KW皮带根数z过大，需要重选带轮直径3） 再次普通V带传动设计和带传动有关参数的选择和计算 （1） 确定设计功率Pc Pc=KAP=1.2×4.427=5.592KW十年双班，每天工作16小时，重载启动，载荷变动小，因此取kA=1.2（2） 初选带的型号 由：

8、Pc=5.592KW n1=1440rpm 查图选出带型号为A型（dd=75100）（3） 确定带轮基准直径dd1、dd2由于A带ddmin=75，初选dd1=100mm dd2=idd11-=2×100×1-0.02=196mm 圆整：查表取 dd2=200mm（4） 验算带速v=dd1n160×1000=7.54m/s 满足在525m/s范围内（5） 确定中心距a、带长L、包角根据0.7(d1+d2)a02(d1+d2), a0=210400初选取a0=300Ld0=2 a0+2d1+d2+d1-d224a0=1089.6mm查表Ld=1100mm实际中心距a

9、=A+A2-B mm其中A=Ld4-d1+d28=157.19mm, B=d1-d228=1250mm2;实际中心距a=310.35 mm小带轮包角1=1800-d1-d2a×57.30=161032'13''>1200（6） 确定带的根数zzPcP=5.592KW1.25=4.47（P0=( P0+P0) KKL=1.35+0.1×0.95×0.907=1.25KW）取z=5 (<7)（7） 确定初拉力F0F0=500×(2.5-K)PcKzv+qv2=126.69N（8） 计算压力FQFQ2zF0sin12=125

10、0.5N（9） 查表19-2，小带轮轮缘宽B=80mm, 孔径42mm毂长L=60mm大带轮轮缘宽B=80mm, 孔径55mm毂长L=65mm2. 箱内齿轮（高速级）的设计（齿轮材料和热处理方式、齿轮齿数、模数、变位系数、齿宽、分度圆螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、结构尺寸、中心距 ）已知参数：功率PI=4.427KW, 主动轮(小齿轮)转速720rpm，传动比i=4.428, 转矩 T=58.72Nm=58720 N·mm选择齿轮材料为：小齿轮45钢，热处理方式调制，HBS=229286 大齿轮45钢，热处理方式正火，HBS=169217（1）确定许用应力：1）确定极限

11、应力Flim和Hlim。 小齿轮齿面硬度取为230HBS，大齿轮齿面硬度取为190HBS 查图得Hlim1=580MPa, Hlim2=550MPa Flim1=220MPa, Flim2=210MPa2）计算应力循环次数N，确定寿命系数ZN、YN。 十年双班，按每年365天计算，每天两班，每班8小时 N1=60nat=60×720×1×365×8×2×10=2.52×109 N2=60nat=60×162.6×1×365×8×2×10=5.70×108

12、查图为ZN1=1.0， ZN2=1.0 YN1=1.0, YN2=1.03）计算许用应力 查表3-4 最小安全系数SHlim=1.0, SFlim=1.4 HP1=Hlim1ZN1SHlim=580×11=580MPa HP2=Hlim2ZN2SHlim=550×11=550MPa FP1=Flim1YSTYN1SFlim=220×2×11.4=314.29MPa FP2=Flim2YSTYN2SFlim=210×2×11.4=300MPa （2）初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 选用斜齿圆柱轮，齿轮精度等级8 闭式软齿面齿轮，设计准

13、则：按照接触疲劳强度来设计，按照弯曲疲劳强度来校核。 初选参数：=120, z1=25, z2=iz1=111, 变位系数x1=x2=0， d=1.0(稳定载荷，斜齿轮，取大值)。 查表3-1，均匀平稳，使用系数为KA=1.00, 按照齿面接触疲劳强度，d13zHzEzzHP2·2KT1d·u+1uZH=2.46 , Z=0.8, ZE=189.8MPa, Z=cos120=0.989 K=KAKvKK=1×1.05×1.13×1.2=1.424d145.22mm mn=d1cosz1=45.22×cos12025=1.77mm 查表

14、圆整为mn=2mm a=mn2cosz1+z2=22cos120×25+111=139.04mm 圆整为a=140mm 计算螺旋角 =arccosmn(z1+z2)2a=13043'45 其他基本参数的计算 d1=mnz1cos=2×25cos13043'45 =51.47mm d2=mnz2cos=2×111cos13043'45 =228.53mm v=n1d160000=1.94m/s b=dd1=1.0×51.47=51.47mm 取b2=52mm, b1=b2+6=58mm 验算轮齿弯曲强度条件 计算当量齿数 zv1=z

15、1cos3=27.27zv2=z2cos3=121.09 查图得到齿形系数YFa1=2.6 YFa2=2.18 应力修正系数YSa1=1.6, YSa2=1.81 计算弯曲应力： F1=2KT1bd1mnYFa1YSa1YY=116.52MPa<FP1=314.29MPa (忽略重合度系数Y螺旋角系数Y) F2=F1YFa1YSa1YFa2YSa2=110.52MPa<FP2=300MPa 满足弯曲强度要求 高速级齿轮结构尺寸： 齿数：z1=25，z2=111，螺旋角=13043'45 模数：mn=2mm， 中心距a=140mm 分度圆直径：d1=51.47，d2=228.

16、53 齿宽： b1=58mm, b2=52mm 齿顶圆：da1=55.47mm, da2=232.53mm 齿根圆：df1=46.47mm, df2=223.53mm 3. 箱内齿轮（低速级）的设计（齿轮材料和热处理方式、齿轮齿数、模数、变位系数、齿宽、分度圆螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、结构尺寸、中心距）计算高速级齿轮II轴的轴向力如图，选择齿轮的旋向计算II轴的轴向力Fa Fa=Fttan=2T1d1tan=2×5637050.725tan9041'47''=379.77N已知参数：功率PII=4.251 KW, 主动轮转速162.6rpm，

17、传动比i=3.406, 转矩 T=249.67Nm=249670 N·mm选择齿轮材料为：小齿轮45钢，热处理方式调制，HBS=229286 大齿轮45钢，热处理方式正火，HBS=169217（1）确定许用应力：1）确定极限应力Flim和Hlim。 小齿轮齿面硬度取为230HBS，大齿轮齿面硬度取为190HBS 查图得Hlim1=580MPa, Hlim2=550MPa Flim1=220MPa, Flim2=210MPa2）计算应力循环次数N，确定寿命系数ZN、YN。 十年双班，按每年365天计算，每天两班，每班8小时 N1=60nat=60×162.6×1&#

18、215;365×8×2×10=5.70×108 N2=60nat=60×47.74×1×365×8×2×10=1.67×108 查图为ZN1=1.0， ZN2=1.0 YN1=1.0, YN2=1.03）计算许用应力 查表3-4 最小安全系数SHlim=1.0, SFlim=1.4 HP1=Hlim1ZN1SHlim=580×1.21=580Pa HP2=Hlim2ZN2SHlim=550×1.281=550MPa FP1=Flim1YSTYN1SFlim=220&

19、#215;2×11.4=314.29MPa FP2=Flim2YSTYN2SFlim=210×2×11.4=300MPa （2）初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 选用斜齿圆柱轮，齿轮精度等级8 闭式软齿面齿轮，设计准则：按照接触疲劳强度来设计，按照弯曲疲劳强度来校核。 初选参数：=120, z3=31, z4=iz3=105, 变位系数x3=x4=0， d=1.0(稳定载荷，斜齿轮，取大值)。 查表3-1，均匀平稳，使用系数为KA=1.00, 按照齿面接触疲劳强度，d33zHzEzzHP2·2KT2d·u+1uZH=2.46 , Z=0.8,

20、ZE=189.8MPa, Z=cos120=0.989 K=KAKvKK=1×1.05×1.13×1.2=1.424d374.59mm mn=d3cosz3=75.59×cos12031=2.35mm 查表圆整为mn=2.5mm a=mn2cosz3+z4=2.52cos120×31+105=173.80mm 圆整为a=175mm 计算螺旋角 =arccosmn(z3+z4)2a=13043'45'' 其他基本参数的计算 d3=mnz3cos=2.5×31cos13043'45''=79

21、.78mm d4=mnz4cos=2.5×105cos13043'45''=270.22mm v=nIId360000=0.679m/s b=dd3=1.0×79.78=79.78mm 取b4=80mm, b3=b4+6=87mm 验算轮齿弯曲强度条件 计算当量齿数 zv3=z3cos3=33.8zv4=z4cos3=114.5 查图得到齿形系数YFa3=2.52, YFa4=2.2 应力修正系数YSa3=1.62, YSa4=1.80 计算弯曲应力： F3=2KTIIbd3mnYFa3YSa3YY=167.29MPa<FP1=314.29MP

22、a (忽略重合度系数Y螺旋角系数Y) F2=F1YFa1YSa1YFa2YSa2=162.27MPa<FP2=300MPa 满足弯曲强度要求低速级齿轮结构尺寸： 齿数：z1=31，z2=105，螺旋角=13043'45'' 模数：mn=2.5mm， 中心距a=175mm 分度圆直径：d3=79.78mm，d4=270.22mm 齿宽： b3=87mm, b2=81mm 齿顶圆：da1=84.78mm, da2=275.22mm 齿根圆：df1=73.53mm, df2=263.97mm 干涉检查：按照上述计算尺寸绘制如上所示草图，不会发生干涉。4. 初算轴直径d=

23、C3Pn初选材料为45钢，C=106117（1） 高速轴高速轴受带轮较大的弯矩，C取大值C=117I=C3Pn=111×34.427720=21.43mm此高速轴需要一个键槽，最小直径增大5%， I=21.43×1.05=22.61mm,选取高速轴最小轴径为25mm（2） 中间轴取C=110 II=C3Pn=110×34.251162.6=32.65mm 中间轴按最细处（轴颈处）取中间轴最小轴径为35mm（3） 低速轴低速轴转矩相对较大，C取较小值取C=106,III=C3Pn=106×34.08247.74=46.70mm 存在与联轴器相配的一个键槽，直径增大5%，III=1.05×46.70=49.03mm根据联轴器YL11孔径，选择低速轴最小轴径为50mm5. 初选联轴器联轴器用于连接减速器低速级输出轴与工作机，转速较低（47.74rpm），转矩较大810.57Nm,选择刚性联轴器，凸缘联轴器YL11.型号公称转矩n/(Nm)许用转速n/(r/min)轴孔直径/mm轴孔长度/mmD/mm铁钢YL1110003200530050841806. 润滑方式的选择：高速级齿轮：大齿轮ra2=116.27mm, v1=1.94m/s低速级齿轮：大齿轮ra4=137.61mm, v2=0.679m/s低速级速度较低，浸油深度可达1613