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1、1机 械 设 计 课 程 设 计 计 算 说 明 书2目录第一部分：一、拟定传动方案3二、电机的选择3三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比3四、确定传动装置的运动和动力设计4第二部分：一、带传动的设计4二、齿轮的设计5三、输入轴与输出轴的设计计算及其校核8第三部分：一、键联接的选择及校核10二、滚动轴承的选择及校核10三、联轴器的选择及校核11第四部分：一、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择11二、减速箱的结构设计11总结13参考资料133第一部分：传动装置的总体设计一、 传动方案1、 设计要求：滚筒直径 D=350mm，牵引力 F=23KN，线速度 v=2m/s，载荷平稳，使用年限 1
2、0年，两班制工作，运输带速度允许误差为5%。2、 连接方式：电动机由带传动与减速器相连，减速器由联轴器与滚筒相连。3、 减速器采用一级圆柱齿轮减速器二、 电动机的选择1、 选择电动机的类型与结构：选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380V，Y 型。2、 选择电动机的容量由 Pw=Fv 可知，工作机所需工作功率:P w=46kw由电动机至运输带的传动总效率: a= 123345， 式中： 1、 2、 3、 4、 5 分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。取 1=0.96、 2=0.99、 3=0.97、 4=0.99、 5=0.96。则a=0.960.9930.970.9
3、90.960.86由 Pd= 可知，电动机所需的工作功率为: P d= kw=53.49kw 460.863、 确定电动机转速滚筒轴的工作转速为：n= = r/min=109.13r/min601000v 6010002 350取一级圆柱齿轮减速器的传动比范围为 i1=35，V 带的传动比范围为 i2=24则总传动比理论范围为 i=620。故电机转速可选范围的电机同步转速有：1000r/min，1500r/min，750r/min根据电机对应的工作效率及同步转速由机械零件手册查出对应的电机型号电动机型号额定功率/kw同步转速 r/min满载转速 r/min堵载转矩（额定转矩）最大转矩（额定转矩
4、）质量/N参考价格/元Y-250M-4 55 1500 1480 2.0 2.2 470 230Y-280M-6 55 1000 980 1.8 2.0 730 350Y-315S-8 55 750 740 1.6 2.0 1180 500综上考虑电机的各项参数及其对应价格，宜选用型号：Y-280M-6其优点：具有高效，节能，启动转矩大，噪声低，可靠性高，使用维护方便等性能三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比由选定的电机满载转速 nm 和输送机主动轴转速 n1、可得传动装置总传动比为:i= = =8.98nmn 980109.13 2、分配各级传动装置的传动比4带传动的传动比过大，则小带轮
5、的包角将减小，则带传动的承载能力降低。因此，带传动的传动不宜过大，初取 i1=2.8（实际的传动比要在设计 V 带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算） ，则减速器传动比为：i 2= =3.21ii1四、确定传动装置的运动和动力设计1、计算各轴的转数电机轴：n 1=nm=980r/min输入轴：n 2= = =350r/minn1i19802.8输出轴：n 3= = =109.03r/minn2i23503.21滚筒：n 4=n3=109.03r/min误差计算：由上可知：滚筒轴的工作转速算得 109.13r/min 0.0916%12057.3a 57.319416、 计算带的根数 Z
6、1） 计算单根 V 带的额定功率 P由 dd1=355mm 和 n1=980r/min，查得表 8-4，Po=16.15kw根据 n1=980r/min，i=2.8 和 D 型带，查表 8-5 得P 0=2.97kw查表 8-6 得 K=0.95，查表 8-2 得 KL=0.99，于是Pr=（Po+P 0）K KL=17.98kw2)计算 V 带的根数 Z Z= =3.36，取 4 根car67、 计算单根 V 带的初拉力 F0由表 8-3 得 D 型带的单位长度质量 q=0.630kg/m，所以F0=500 =886.35N（ 2.5 ） ca+qv28、 计算压轴力 FpFp=2zF0si
7、n = 24886.35sin N=6994N 12 16129、 带轮的结构设计由于小带轮的基准直径 dd1=355mm300mm，故小带轮应采用轮辐结构形式。大带轮的基准直径 dd2=1000mm300mm，故采用轮辐式。且带轮的材料宜采用铸铁。 （可选用 HT150 或者HT200）10、主要设计理论选用 D 型普通 V 带 4 根，带的基准长度为 6100mm。带轮基准直径dd1=355mm、d d2=1000mm，中心距控制在 a=1849.52124mm。单根带的初拉力F0=886.35N二、 齿轮的设计1、选定齿轮的类型，精度等级，制造材料及齿数(1) 按传动方案，选用直齿圆柱齿
8、轮传动，压力角取为 20。 （2 ）减速器运输机为一般工作机器，工作速度不会太高，故选用 7 级精度。 （3 ）材料选择，由表 10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质处理） ，小齿轮齿面硬度 280HBS，大齿轮材料 45 钢（调质处理）齿面硬度为240HBS.（4）选小齿轮齿数 Z1=24，大齿轮齿数 Z2=uZ1=3.224=76.8，取 Z2=772、按齿面接触疲劳强度进行设计（1）由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即:d1t 32(+1) ()21）确定公式中的各参数值 试选载荷系数 KHT=1.3 计算小齿轮传递的转矩：Tt=9.55106 =9.55106 N mm=1.4
9、19106 N mmn1 52350 由表 10-7 选取齿宽系数 d=1.0 由图 10-20 查得区域系数 ZH=2.5 由表 10-5 查得材料的弹性影响系数： =189.8a12 由式（10-9）计算接触疲劳强度用重合度系数： =0.873 =4a3 计算接触疲劳许用应力 H7由图 10-25d 查得小齿轮与大齿轮的接触疲劳极限分别为 lim1=600a lim2=550a由式（10-15）计算应力循环次数：N1=60n1jLh=603501（2830010 ）=1.00810 9N2= =0.31421091由图 10-23 查得接触疲劳寿命系数 。取失效概率为 1%，安全系数1=0
10、.90 2=0.95为 S=1由式（10-14）得 1=0.90600=540MPa H1=0.95550=523MPa 取 1 和 2 中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 = 2=523MPa H H H 2）试算小齿轮的分度圆直径 =144.80mmd1t 32(+1) ()2（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 v： m/s=2.65m/sv= d1t n160000= 144.8035060000齿宽 b： =144.80mmb=dd1t2）计算实际载荷系数 KH由表 10-2 查得使用系数 KA=1.00根据 v=2.65m/s，七级精度，由图可
11、以查得动载系数 Kv=1.05齿轮的圆周力：F t= =1.960104N211 t1b =11.960104144.80mm=135.35mm100查表 10-3 得齿间载荷分配系数：K Fa=1.0 由表 10-4 用插值法得：K HB=1.426，结合 查图 10-3 得 KFB=1.35b=10.67，则载荷系数为： = =11.0011.35=1.353）由（式 10-13） ，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数： m=m3=4.22对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面
12、接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，取弯曲疲劳强度所算得模数 4.22，就近取标准值m=4，按接触疲劳强度算得分度圆直径 d1=161.69mm，则小齿轮齿数:9,取 Z1=41。则大齿轮齿数： ，取 Z2=1311=11=161.694 =41.03 2=1=3.241=131.2综上所述，这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4、几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径： 1=1=441=164 ,2=2=4131=524(2) 计算中心距： =1+22 =344(3) 计算齿轮宽度： =1=164考虑不可避免的安装误差，
13、为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略微加宽（510）mm，即 ，而使大齿轮的齿宽等于1=+(510)=169174， 取 1=172mm设计齿宽，即 2=164mm5、主要设计结论齿数 z1=41，z 2=131；模数 m=4，压力角 =20；中心距 a=344mm，齿宽 b2=164mm b1=172mm。6、齿轮的结构设计由于小齿轮的齿顶圆直径 da48000由此可知，所选轴承满足寿命要求，此轴承合格。2、输出轴的轴承设计计算(1)、初步计算当量动载荷 P因该轴承在此工作条件下只受到 Fr 径向力作用，所以 P=Fr=3068.5N(2)、求轴承应有的基本额定动载荷值=360n
14、，106 =27108.7(3)、选择轴承的型号，查机械零件手册，选择 6219 轴承 Cr=110.0kN由式（13-5）有： =10660()=704404248000由此可知，所选轴承满足寿命要求，此轴承合格。三、联轴器的选择与计算两轴间相对位移小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联轴器。1、载荷计算:由表 14-1，可取 KA=1.5计算转矩：T ca=1.54.319106Nmm=5.615106Nmm根据 Tca，轴径 d，转速 n，查机械零件手册选用 HL7 弹性柱销联轴器。其公称转矩 Tn=6300Nm许用转速（钢）n=2240r/min联轴器型号：HL7 JB85132（GB/T 5014-1985）第四部分：减速箱箱体的结构尺寸设计及润滑
