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1、1工程力学课程设计工程力学课程设计目录1设计方案及要求2设计内容：1. 传动装置总体设计2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 高速级齿轮的传动的设计计算5. 计算传动装置的运动及运动参数6. 强度条件减速器的设计计算6.1 高速轴的设计及校核6.2 中速轴的设计及校核6.3 低速轴的设计及校核7. 键连接的选择7.1 高速轴上键的强度校核7.2 高速轴上键的强度校核7.3 高速轴上键的强度校核8. 联轴器的选择及校核2一、设计方案及要求：已知条件:根据题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱斜齿轮减速器）方案如下：1.1.传动装置总体设计方案传动装置总体设计方
2、案: :1. 装置组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 设计特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 传动方案：选择 V 带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。4.传动装置的总效率a0.950.970.960.759；542 35 21a598. 0295. 0为 V 带的效率 0.95, 1输送带的牵引力F,（kN）65输送带速度V（m/s）1.2卷筒的直径 D（mm）400182 为滚动轴承的效率 0.98，为齿轮传动的效率 0.95，3为联轴器的效率 0.97， 4为滚筒的效率 0.96。52.2.电动机的选择电动机的选择根据已知条件
3、F、V 和 D，确定求出输送带的功率 P Pw=FV/1000(KW)=6.5*1.2=7.8KW.=FV/1000(KW)=6.5*1.2=7.8KW.电动机所需工作功率为：PdPw/a7.87.80.759=10.28kw=10.28kw卷筒转速为n=57.30 r/min。D60v1000经查表按推荐的传动比合理范围，V 带传动的传动比i124，二级圆柱斜齿轮减速器传动比 i2840，则总传动比合理范围为 iai1i2=16160，电动机转速的可选范围为ndian（16160）57.3=916.89168 r/min.综合考虑电动机和传动装置的尺寸、带传动、减速器的传动比， 选定型号为
4、Y160M4 的三相异步电动机，额定功率为 11kw 额定电流 8.8A，满载转速1460 r/min，同步转速mn1500r/min。3.3.确定传动装置的总传动比和分配传动比确定传动装置的总传动比和分配传动比方方案案电动机电动机型号型号额定额定功率功率PedKw电动机转电动机转速速minr传动装置的传动比传动装置的传动比同同步步转转速速满满载载转转速速总传总传动比动比V 带带传动传动减速器减速器1Y160M- 411150 0146 025.4 82.510.19PW=7.8KW Pd=10.28KW n=57.3r/mi n总传动比25.48ai12（1）总传动比由选定的电动机满载转速
5、nm和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为nm/n1460/57.325.48ai（2）分配传动装置传动比ai0ii， 分别为带传动和减速器的传动比。0ii为使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取2.5，则减0i速器传动比为 25.48/2.510.19i0/iia根据各原则，查机械设计手册图得高速级传动比为 3.73， 则低速传动比1i2.73.2i1/ii4.4.高速级齿轮传动的设计计算高速级齿轮传动的设计计算1. 齿轮材料，热处理考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1）齿轮材料及热处理 材料：高速级大、小齿轮选用 40cr,并经调质及表面淬火，
6、齿面硬度为 4855HBC， 取小齿齿数=22 ， 1ZZ =iZ =3.7322=82.06 ， 取 Z =83.212（三）、齿轮传动参数表 (=14 )高速级低速级名称符 号单 位小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm147192传动比i3.732.73模数mmm23压力角2020齿数Z301123391分度圆直径dmm62231.9102281.8齿顶圆damm66235.9108287.8高速传动比3.73 1i低速传动比2.732i12直径齿根圆直径dfmm54.8224.796.76276.56齿宽bmm6762107102 旋向左旋右旋右旋左旋 材料40Cr40Cr40Cr45热
7、处理状态调质 表面 淬火调质表面淬火调质调质齿面硬度(485 5)HB C(4855)H BC280HBS240HBS5.5.计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴转速各轴转速1460/2.5584r/minn0/inm584/3.73156.57r/minn1/in / 156.57156.57/2.73=57.35 r/minnn2i=57.35=57.35 r/minnn，分别为高速轴、低速轴转速。分别为高速轴、低速轴转速。nn（2） 各轴输入功率各轴输入功率10.280.959.87kWPdp129.870.980.959.19kWPp329.190.98
8、0.958.55kWPP324=8.550.980.978.13kWPP则各轴的输出功率则各轴的输出功率： 0.98=9.670.98=9.67 kW PP0.98=90.98=9kW PP0.98=8.380.98=8.38kW PP0.98=7.970.98=7.97 kW PP（3）各轴输入转矩各轴输入转矩= Nm1TdT0i1各轴转速（r/min）=584n=156.57n=57.35 n=57.nn3 各轴输入功率(kW)=9.87P=9.19 P=8.55P=8.13P各轴的输出功率(kW) =9.67 P=9 P=8.38 P=7.97 P电动机轴输出转矩（Nm） T=67.24
9、 各轴输入扭矩：(N/m)=161.38T=560.40T=1424.3T=1312.5T输出转矩：=158.15 T12电动机轴的输出转矩电动机轴的输出转矩=9550 =955010.28/1460=67.24 dTmd nPNm各轴输入扭矩：各轴输入扭矩：9550/ /=161.38=161.38NmTPn95509550/ /=560.40=560.40NmTPn95509550 / /= =1424.33NmTPn=9550/=1312.52=1312.52 NmTPn，分别为高速轴，低速轴转矩分别为高速轴，低速轴转矩TT输出转矩：输出转矩：0.98=158.150.98=158.15
10、 Nm TT0.98=549.190.98=549.19Nm TT0.98=1395.520.98=1395.52Nm TT0.98=1286.30.98=1286.3 Nm TT运动和动力参数结果如下表运动和动力参数结果如下表功率功率 P P KWKW转矩转矩 T T NmNm轴名轴名输入输入输出输出输入输入输出输出转速转速r/minr/min电动机轴电动机轴10.2810.2867.2414601460 1 1 轴轴9.879.679.67161.38158.15158.155842 2 轴轴9.199 9560.40549.19549.19156.573 3 轴轴8.558.388.38
11、1424.331395.521395.5257.354 4 轴轴8.137.977.971312.51312.51286.31286.357.356.6.强度条件强度条件减速器轴的设计计算减速器轴的设计计算6.1 高速轴的设计计算 1.求轴上的功率，转速和转矩由前面算得 P1=9.87KW，n1=584r/min，T 1=1.61N510mm 2.求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为 d1=62mm而 切向力 Ft=5193.5N112 dT621610002径向力 Fr=F5193.5=1890.8Ntant20tan轴向力 Fa= F t =1294.8 Ntan=549.19
12、 T=1395.5 T=1286.3 T作用在齿轮 上的力 切向力 F=5193.5N 径向力 Fr=1890.8N 轴向力 Fa=1294.8 N123.初步确定轴的最小直径强度条件设计公式：mm 许用扭转剪应力（N/mm2） C轴的材料系数，与轴的材料和载荷情况有关。轴上有键槽需要按一定比例修正：一个键槽轴径加大 35%；二个 键槽轴径加大 711%。 选取轴的材料为 45 钢， d=A28mmmin03311 58487. 9101nP因为轴上应开 2 个键槽，所以轴径应增大 7%11%故 d=29mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取 d=30mm，查表知带轮宽 B=78mm
13、故此段轴长取 76mm。min4.轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案 通过分析比较，装配示意图 6-1 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）I-II 段是与带轮连接的其d=30mm，L=76mm。IIIIII2）II-III 段用于安装轴承端盖，轴承端盖的轴的最小直 径：d=28mmminP1=9.87KWn1=584r/minT1=1.6510Nmmd1=62mmd=30mmminB=78mm L=76mmd=30mIIImL=76mIIIm e=9.6mmL=58mIIIIImd=32mIIIIImd=32mIIIIImd=35mIVIIIm=38m dL=129m12
14、e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定） 。根据轴承端盖 的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与 I-II 段右端的距离为 38mm。故取 L=58mm，因其右端面需制出IIIII一轴肩故取 d=32mm。IIIII3）初选轴承，因为有轴向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并据 d=32mm，由轴承目录里初选 3207 号IIIII其尺寸为 d=35mm 72mm 17mm 故 d=35mm。BDIVIII又右边采用轴肩定位取=38mm 所以 L=129mm， d=42mm，=12mm d L4）取安装齿轮段轴径为 d=38mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为 65m
15、m 为是套筒端面 可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取 L=64mm。齿轮右边-段为轴套定位，且继续选用 3207 轴承，则此处 d=35mm。取 L=45mm3.确定轴上的载荷，以及弯矩、扭矩图先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图 6-2m，= d42mm， =12 L mmd=38mmd=35mmL=45mmM =414.221N.m M =679.252N.m 12现将计算出的各个截面的 MH，MV和 M 的值如下：F=3954.68N F=8564.68N 1NH2NHF=3646.5N F=1547N1NV2NVM1=354.510N.m Mh2=679.25N.m HM=280.78N.m 1VM=0 M =414.22N.m 2V12278.28015.354M =679
