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1、机械设计课程设计设计题目:V带单级圆柱减速器机电学院:10级车辆工程专业 2 班设计者及学号: 指导教师: 二 一三 年 一 月 三 日机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.4二、电动机的选择.4三、计算总传动比及分配各级的传动比.5四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.7六、轴的设计计算.15七、滚动轴承及联轴器的选择及校核.24八、键联接的选择及校核计算.25计算过程及计算说明一、传动方案拟定第一组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动(1) 工作条件:使用年限8年,工作为单班工作制,载荷平稳,环境清洁。(2) 原始资料:滚筒圆周力F=2500N;带速V=1.3m/s;
2、滚筒直径D=400mm二、电动机选择1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择:(1)传动装置的总功率:总=带2轴承齿轮联轴器卷筒 =0.960.9820.970.990.96(2)电机所需的工作功率:Pd=FV/1000总=25001.3/(10000.85)3、卷筒工作转速:n筒=601000V/D=6010001.3/(400)确定电动机转速:按手册P7表1,可知电动机转速可选范围为:nd=Ian筒=(624)62.10(其中带传动传动比为24,一级圆柱齿轮减速器传动比为36)4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y1
3、32M1-6。其主要性能:额定功率:4KW,满载转速960r/min,额定转矩2.0。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比:i总=n电动/n筒=960/62.102、分配各级传动比(1) 据指导书P7表1,取齿轮i齿轮=5(单级减速器i=36合理)(2) i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=15.46/5四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min)轴:nI=n电机/i带=960/3.09轴:nII=nI/i齿轮=310.68/5卷筒轴:nIII=nII=62.14 (r/min)2、 计算各轴的输入功率(KW)PI=Pd带=3.820.96PII=PI轴承齿轮=3.670
4、.980.97PIII=PII轴承联轴器=3.490.980.99 轴 ,轴的输出功率分别为输入功率乘上轴承(0.98)例如,轴输出功率为PI=PI0.98=3.670.98=3.60KW, 同理,PII=3.42KW3、 计算各轴输入转矩(Nmm)电动机输出转矩:Td=9.55106Pd/n电动=9.551063.82/960轴输入转矩:T=9.55106PI/nI=9.551063.67/310.68轴输入转矩:T=9.55106PII/nII=9.551063.49/62.14卷筒轴输入转矩:TIII=9.55106PIII/nIII=9.551063.38/62.14轴 、轴的输出转矩
5、分别为各轴轴输入转矩乘轴承效率0.98。例如,轴输出转矩为T=0.98T=112812.20.98=110555.956Nmm,同理,T=672139.3 Nmm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算(1)计算功率PC:由课本P188表11.5得KA=1.1(单班制,载荷变动小)PC=KAP=1.13.76 (2)选择带型:PC与n电动机,由课本P188图11.15及P191表11.8选择A型V带(3)确定带轮基准直径D1、D2 初选小带轮的基准直径D1 ,由课本P188图11.15及P191表11.8,取D1=100mm(GB/T1375.1-92) 确定大带轮基准直径D2,D2=
6、(1)D1n1n2=(10.01)100960238.8由课本P180注解选D2=400mm(GB/T1375.1-92)则实际传动轮转速n2=(1)D1n1n2=(10.01)100960400实际i带=n1n2=960/237.6验算带速:V=D1n1(100060)=100960(100060) (4) 初算和确定中心距a和带基准长度Lda范围:2(D1+D2)a0.55(D1+D2)+h (h=8mm)即:283a1000,初取a=640mm初算带长L=Dm+2a+a 其中 Dm=(D1+D2)2 =(D2D1)2得 L=(100+400)/2+2640+1502640查课本P179图
7、11.4选带的基准长度Ld=2000mm则实际中心距a=(LdDm)+(LdDm)2821/2 4=(2000-250)+(2000250)2815021/2 4 (5)验算主动轮上的包角1:1=1800(D2D1)/a57.30(6)确定带根数ZZ=PC/(P0+P0)KKL 其中PC=4.136KWP0=0.95(课本P表11.8)P0=0.11(课本P193表11.10) K=0.92(课本P190表11.7)KL=1.03(课本P194表11.12)得Z=4.12 取Z=5(7)确立带的预紧力F0F0=500PC/(VZ)(2.5K)/K+qV2 =5004.136/(5.035)(2
8、.50.92)/0.92+0.1 (5.03)2 (q=0.1kg/m)(8)计算压紧力FQ:FQ=2ZF0sin1/2=25143.75sin(150.80/2)(9)带轮结构设计直径D1=100mm(GB/T1375.1-92) D2=400mm(GB/T1375.1-92)材料:HT200小带轮腹板式,大带轮轮辐式(10)结论:名称小带轮大带轮带型号A型V带带尺寸Ld2000mm带根数z5传动比i4.04带速v5.03m/s中心距a588.2mm作用在轴上的力FQ1391.08N带轮结构形式腹板式轮辐式 2、齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮材料及精度等级 齿轮采用闭式软齿面齿轮。小齿轮
9、选用40Cr,大齿轮选用45钢。由课本P211表12.7可知,大小齿轮热处理均为调质处理,小齿轮齿面硬度为241286HBS,选用260HBS。大齿轮齿面硬度229286HBS,选用220HBS;根据课本P207表152.选8级精度。 (2)按齿面接触疲劳强度设计由课本P220公式12.9知:确定相关系数:由前面运动参数的确定可知,齿数比。故取小齿轮齿数为28,大齿轮齿数为141。齿轮传动比i=5由课本P222表12.13知,齿宽系数由课本P221表12.12知,弹性系数由课本P222图12.12知,节点区域系数由公式得,端面重合由课本P221公式12.10知,重合度系数由课本P215表12.
10、9知,使用系数由课本P216图12.9知,动载系数由课本P217表12.10知,齿间载荷分配系数由课本P218表12.11知,齿向载荷分布系数由课本P214公式12.5得,载荷系数由公式由课本P223图12.17(c)可得,大小齿轮的接触疲劳极限分别为 由课本P225表12.14得,最小安全系数由课本P224公式12.12得,应力循环次数由课本P224图12.18得,使用寿命 由课本P223公式12.11得又由可知,因此由公式根据P206表12.13选取标准模数m=3因此, da1=d1+2m=84+6所以,小齿轮结构为实心式。小齿轮转速中心距大齿轮直径 da2=d2+2m=423+6所以,大
11、齿轮结构为轮辐式。齿宽: (3)按照齿轮弯曲疲劳强度校核由课本P227公式进行校核。由前述可知,K=2.1 m=3 齿宽齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=28,Z2=141,由课本P229和P230图12.21,得YFa1=2.80 YSa1=1.61YFa2=2.16 YSa2=1.83重合度系数 因此,由课本P229公式12.19得,由课本P231图12.23(c)得, 由课本P225表12.14得,由由课本P232表12.24和表12.25可分别得出: 故而,因此, 满足齿轮的强度要求。齿轮采用油池润滑,按课本P251表12.22可知,润滑剂选择运动粘度的润滑油。结论:闭式
12、软齿面传动齿轮参数名称代号单位小齿轮大齿轮中心距amm252传动比i5模数m3齿数z28141分度圆直径dmm84423齿宽bmm9084材料、齿面硬度及热处理40Cr260HBS调质处理45钢220HBS调质处理结构实心式轮辐式六、轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径输入轴材料选用40Cr,硬度241286HBS。热处理为调质处理。根据课本P314表16.2,取c=102由前述知,PI=3.61kw nI=238.8r/min由课本P314公式16.2,因为轴有键槽,将直径增大10%,则d1=25.2(1+10%)mm因此,d1取30mm2、轴的结构设计 (1)轴上零件的定位,固
13、定和装配因为小齿轮的齿数少,且其分度圆直径与啮合部位的轴的直径相差很小(d1.8ds),故输入轴设计为齿轮轴。可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮与轴固联,轴本身设计为阶梯状,各部分之间采用过渡配合。 (2)确定轴各段直径和长度I段:d1=30mm 此段要与大带轮联接,而大带轮宽度为80mm,此段轴必须伸出大带轮至少5mm,所以取长度L1=85mm。II段:d2=35mm 根据实验指导书P26表3和P27表4查得,外机壁至轴承端面距离取43mm,机座壁厚取8mm,轴承端盖厚取11mm。由手册表9-10查得,密封件选用毡圈35,厚度为7mm。调整垫片为多片软金属组合而成,整体厚度为1mm。为防止大带轮与轴承端盖接触而预留20mm。总体长度L2=