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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=
