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1、机械设计课程设计 院部：长江学院机电学院 班级： 1232601 专业：机械电子工程 姓名：刘和林 学号： 201230260102 指导教师：廖老师 2015 年 01 月 1 前言 1.设计目的 机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程 设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校 大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是： （1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识培 养综合运用机械设计课程和其他先修课程的的理论与实去分析和解 决机械设计问题的能力。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选
2、择传动机构和零件类型，正确算 零件的工作能力， 确定尺寸及掌握机械零件， 以较全面的考虑制造工 艺，使用和维护要求， 之后进行结构设计， 达到了解和掌握机械零件， 机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算、绘图、阅 设计资料和手册、运用标准和规范等。 2 目录 1. 运动简图和原始数据 2. 电动机选择 3. 主要参数计算 4. V 带传动的设计计算 5. 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 6. 机座结构尺寸计算 7. 轴的设计计算 8. 键、联轴器等的选择和校核 9. 滚动轴承及密封的选择和校核 10. 润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法 11.
3、 齿轮、轴承配合的选择 12. 参考文献 3 一、设计题目 展开式二级圆柱齿轮减速器传动装置设计 二、运动简图 图 1 1电动机 2V 带 3齿轮减速器 4联轴器 5滚筒 6输送带 三、工作条件 该装置单向传送 , 载荷平稳 , 空载起动 , 两班制工作 , 使用期限10 年(每年按 300天计算 ), 输送带的速度容许误差为5%. 四、原始数据 4 滚筒直径 D（mm ） ：280 运输带速度 V（m/s） ：1.35 运输机的工作拉力F（N） ：1800 五、设计工作量 1 减速器总装配图一张 2 齿轮、轴零件图各一张 3 设计说明书一份 一. 电动机的选择 一、确定电动机转速滚筒轴工作的
4、转速 w n 6060 1.352 92.13 / min 223.140.28 w v nr Rn 二、电动机输出功率 d P 其中总效率为 3232 0.96 0.990.970.990.960.833 v带轴承齿轮联轴滚筒 18001.35 2.92 10000.833 d Fv Pkw 查表可得 Y100L-2 符合要求 , 故选用它。 Y100L-2(同步转速2880minr，2 极)的相关参数 表 1 额定功 率 满载转速堵转转矩额定 转矩 最大转矩额定 转矩 质量 3kw 2880minr 2200Nmm2200N mm 68kg 二. 主要参数的计算 5 一、确定总传动比和分配
5、各级传动比 传动装置的总传动比 2880 31.26 92.13 m w n i n 总 查表可得 V 带传动单级传动比常用值24，圆柱齿轮传动单级传 动比常用值为 35，展开式二级圆柱齿轮减速器 12 1.31.5ii。 初分传动比为2.5 V i带， 1 4.243i， 2 3.031i。 二、计算传动装置的运动和动力参数 本装置从电动机到工作机有三轴，依次为，轴，则 1、各轴转速 2880 1152min 2.5 m V n nr i 带 1 1152 271.51min 4.243 n nr i 2 271.51 89.58min 3.031 n nr i 2、各轴功率 0 2.92
6、0.962.803 ddV PPPkw 带 2.803 0.99 0.972.692PPPkw 轴承齿轮 2.692 0.99 0.972.585PPPkw 轴承齿轮 3、各轴转矩 2.92 955095509.683 2880 d d d P TN m n 0 9.683 2.5 0.9623.24 dV TT iN m 带 1 23.24 4.243 0.99 0.9794.689TTiN m 2 94.689 3.031 0.99 0.97275.608TT iN m 6 表 2 三 V 带传动的设计计算 一、确定计算功率 ca P 查表可得工作情况系数1.2 A k 故1.2 2.92
7、3.504 caA PkPkw 二、选择 V带的带型 根据 ca Pn、，由图 6-8 可得选用 A型带。 三、确定带轮的基准直径 d d并验算带速v 1、初选小带轮的基准直径 1d d。 查表 6-1 可得选取小带轮的基准直径 1 90 d dmm 项目电机轴高速轴 中间轴低速轴 转速(min)r2880 1152 271.51 89.58 功率( )kw2.92 2.803 2.692 2.585 转矩 N m 9.683 23.24 94.689 275.608 传动比2.5 4.24 3 3.031 效率0.96 0.96 0.922 7 2、验算带速v 按计算式验算带的速度 1 90
8、2880 13.564/ 60 1000601000 d d n vm s 3、计算大带轮的基准直径 2d d 按式计算大带轮的基准直径 21 2.5 90225 ddV didmm 带 根据教材 附表6-7，可得 2 224 d dmm。 4、确定 V带的中心距a和基准直径 d L （1）按计算式 12012 0.7()2() dddd ddadd初定中心距 0 a ，考虑 到设计要求结构紧凑，故选 0 a =430mm （2）按计算式计算所需的基准长度 2 21 0012 0 () 2() 24 dd ddd dd Ladd a 2 (22490) 2430(90224) 24430 =1
9、364mm 查教材附表 6-2 可选带的基准长度1400 d Lmm （3）按计算式计算实际中心距a 0 0 14001364 (430)448 22 dd LL aammmm 中心距的变化范围为427490mmmm 5、验算小带轮上的包角 1 121 57.357.3 18018022490163120 448 dd dd a 6、计算带的根数 （1）计算单根 V带的额定功率 r P 由 1 902880min d dmmnr和由附表 6-3 表可得 0 1.64Pkw 根据2880min2.5nri，和 A型带，由附表 6-4 得 0 0.34Pkw、由 8 附表 6-2 得0.96 L
10、k 由附表 6-5 得k=0.96。 故 r00 P1.640.340.96 0.961.825 L PP k kkw （2）计算 V带的根数 Z r 3.504 1.92 P1.825 ca P 故取 V带根数为 2 根 7、计算单根 V带的初拉力的最小值 0 min F 查表可得 A型带的单位长度质量0.10qkg m 2 0 min 2.5 500 ca kP Fqv k Zv 2 2.50.963.504 (5000.1 13.564 )122.58 0.962 13.564 NN 应使带的实际初拉力 00 min FF。 8、计算压轴力 p F 压轴力的最小值为 1 0 minmin
11、 2sin 2 P FZ F 163 22 122.58sin 2 。 =484.756N 四 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 一、高速级齿轮 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7 级精度。 （3）材料选择：查附表8-1 可选择小齿轮材料为40Cr(调质) ， 硬度为 280HBS ；大齿轮材料为45 钢( 调质)，硬度为 240HBS ，二 9 者材料硬度差为 40HBS 。 （4） 选小齿轮齿数 1 20Z， 大齿轮齿数 2 4.243 2085Z， 取 2 85Z （5）选取螺旋角，初
12、选螺旋角14 2、 按齿面接触强度设计， 按计算式试算即 3 2 1 1 21 tHE t dH k TZZu d u （1）确定公式内的各计算数值 试选1.6 t k， 1 0.740， 2 0.820则有 12 1.560 小齿轮传递转矩 1 23.24TN m 查附图 8-3 可选取区域系数2.433 H Z查附表 8-6 可选取齿宽 系数1 d 查附表 8-5 可得材料的弹性影响系数 1 2 189.8 E ZMP。 查附图8-7 得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限 lim1 600 Ha MP，大齿轮的接触疲劳强度极限 lim2 550 Ha MP。 按计算式计算应力循环次数
13、9 11 6060 1152 12 8 300 103.318 10 h Nn jL 9 8 2 3.318 10 7.819 10 4.243 N 查附图 8-6 可选取接触疲劳寿命系数 1 0.88 HN k， 2 1.02 HN k。 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1% ，安全系数1S，按计算式得 1lim1 1 0.88600528 HNH Ha k MP S 2lim2 2 1.02550516 HNH Ha k MP S 10 12 528516 522 22 HH Ha MP （2）计算相关数值 试算小齿轮分度圆直径 1t d，由计算公式得 3 2 1 2 1.6 23.2
14、4 10005.242.433 189.8 35.86 1 1.5604.24522 t dmm 计算圆周速度 11 35.861152 2.162 60 100060 1000 t d n vm s 计算齿宽 b及模数 nt m 1 1 35.8635.86 dt bdmm 1 1 cos35.86 cos14 1.740 20 t nt d mmm Z 2.252.25 1.7403.915 nt hmmmmm 35.86 9.16 3.915 b h 计算总相重合度 1 0.318tan0.318 1 20 tan141.586 dZ 计算载荷系数k 查附表 8-2 可得使用系数1 A
15、k，根据2.162vm s，由附表8-12 可得应该选 9 级精度，查附图 8-1 可得动载系数1.20 V k，由附表 8-4 查得 H K 的值为： 223 (1 10%)1.230.18(10.6 1.0 ) 1.0 1.00.161035.861.694 H K 1.2 HF kk 故载荷系数1 1.20 1.2 1.6942.440 AVHH kk k kk 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得 11 33 11 2.440 35.8641.07 1.6 t t k ddmm k 计算模数 n m 1 1 cos41.07 cos14 1.993 20 n d mmm
16、Z 3、按照校核公式 1 2 1 21 t EHHH k T u u b Z Z d 进行校核 确定公式内的各计算数值 查附图 8-3 可选取区域系数2.433 H Z由附表 8-5 可得 E Z =189.8 1 2 1 21 t EHH k T u u b Z Z d =10.33MP 故取2 n mmm，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强 度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 1 41.07dmm来计算应有 的齿数，于是有 1 1 cos41.07 cos14 19.925 2 n d Z m 取 1 20Z，则 211 4.243 2085Zi Z 4、几何尺寸计算 （1）计算中心距 12 20852 108.25 2cos2cos14 n ZZm amm 将中心距圆整为109amm （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 12 20852 arccosarccos14.973 22 109 n ZZm a 。 因值改变不多，故参数、k
