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1、机械设计课程设计说明书学院： 海运学院专业： 轮机工程学生： 唐潮学号： 136130008设计说明书设计及说明结果一、传动方案的确定（如下图）：采用普通V带传动加一级斜齿轮传动。二、原始数据：a) 原始数据编号 c2b) 运输带工作拉力： F=1500Nc) 运输带工作速度： v=1.00m/s d) 卷筒直径： D=200mm e) 工作条件：一班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，效率从联轴器开始计算。f) 使用期限：十年，大修期三年g) 生产批量：10台h) 生产条件：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮及涡轮。i) 动力来源：电力，三相交流（220/380V）j) 运输带速
2、度允许误差5%。三、确定电动机的型号：1选择电动机类型：选用Y系列三相异步电动机。2选择电动机功率：由使用实际可知，应使用三相交流电驱动的发动机。确定发动机的功率：由运输带工作拉力F=1500N及运输带工作速度v=1.00m/s可知，发动机的有用功率P有用=F*V=1500w从电动机输出轴至联轴器总效率为总=v带*高速端轴承*低速端轴承*齿轮*联轴器查询新编机械设计手册779页表16-3知：V带传动的效率v带=0.94由于载荷功率较小，故初采用深沟球轴承，其效率一对轴承=高速端轴承*低速端轴承=0.99选用8级精度的圆柱齿轮闭式传动的效率齿轮=0.97刚性联轴器的效率联轴器=0.970.98，
3、考虑极端情况，采用联轴器=0.97则将数据代入总得总=0.94*0.98*0.97*0.97=0.867故所需电动机的功率Pr=Pw/总=1500/0.867=1730.1w为满足PmPr，则应选用额定功率大于1.73kw的三相交流电动机。由工程手册表16-7可知，应选用4或6个绕组的Y系列（IP44）三相异步电动机。有以下两种待选：Y100L1-4，其额定功率为2.2kw，转速为1430 r/minY112M-6，其额定功率为2.2kw，转速为940 r/min3选择电动机的转速：由于运输带工作速度v=1.00m/s 卷筒直径D=200mm故输送机滚筒的工作转速nw=v*60*103/(D)
4、=1*60*1000/(3.1415*200)=95.195896 r/min故方案一的传动比i=1430/96=14.9方案二的传动比i=940/96=9.79由新编机械设计手册P725 14-34可知对于单级圆柱齿轮传动i 35 对于V带传动i24故I总620 相比较两种方案的传动比，方案一在可以满足的同时又更加符合经济性的要求，故采用方案一。即Y100L1-4，其额定功率为2.2kw，转速为1430 r/min方案四、确定传动装置的总传动比及各级分配：传动装置得总传动比： i取V带传动比：；单级圆柱齿轮减速器传动比：验证卷筒转速误差：1计算各轴的输入功率：电动机轴轴（高速轴）轴（低速轴）
5、2计算各轴的转速电动机轴 轴轴3计算各轴的转矩电动机轴轴轴4上述数据制表如下：参数轴名输入功率P（）转速n（）输入转矩T（）传动比效率电动机轴1.514302.980.94轴（高速轴）1.41479.87（478.9）50.97轴（低速轴）1.35495.97（95.78）五、 传动零件的设计计算:1 普通V带传动的设计计算: 确定计算功率根据新编机械设计手册P317表7-30，此处为带式运输机，载荷平稳，每天一班制工作8小时，选择工作情况系数1. 选择V带型号根据机械设计工程手册P316图7-4知：在功率与小带轮的转速情况下，选择Z型V带，。2. 确定带轮的基准直径因传动比较小，可取较大值而
6、不会使过大，现取=71mm大带轮的直径有机械制图工程手册P312 表7-22-圆整使得=212mm虽使减小，但调整后，与计算值误差小于5。3. 验证带速在之间。故带的速度合适。4. 确定V带的基准长度和传动中心距初选传动中心距范围为：，即，初定V带的基准长度：根据新编机械设计手册P310表7-18，选取带的基准直径长度。实际中心距：5. 验算主动轮的包角,故包角符合设计要求。6. 计算V带的根数z由根据新编机械设计手册P320表7-35知，根据新编机械设计手册表7-27，新编机械设计手册表7-31，故取根。7. 计算V带的合适初拉力根据新编机械设计手册P319表7-33，8. 计算作用在轴上的
7、载荷9. V带轮的结构设计由新编机械设计手册P313表7-25可知：带轮尺寸（mm）小带轮大带轮槽型ZZ基准宽度8.58.5基准线上槽深2.02.0基准线下槽深7.07.0槽间距120.3120.3槽边距77最小轮缘厚5.55.5外径=+75215内径3030带轮宽度B=（z-1）e+2f6262带轮结构腹板式轮辐式V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为2 齿轮传动设计计算a) 选择齿轮类型，材料，精度，及齿数选用外啮合直齿圆柱齿轮传动。选择齿轮材料及确定许用应力：根据机械设计基础第五版P166表11-1小齿轮材料取为45号钢，调质， =585MPa， =445MPa大齿轮材料取
8、为45号钢，正火，=375MPa， =310MPa,根据课本P171表11-5，取一般可靠度则=1.0，=1.25综上， =585 Mpa=375 MPa=356 MPa=248 MPab) 按齿面接触强度设计初选取齿轮为8级的精度。根据机械设计基础第五版169表11-3及P175表11-6可知：K=1.2，=1.0小齿轮上的转矩根据机械设计基础第五版P171表11-4,取=118.9 , =2.5则由公式 =2.32mm初选小齿轮的齿数；大齿轮的齿数m = / = 47.47/24 =2.37由课本表4-1取圆整后令m=2.5故=m=60mm，=m=300mm计算尺宽，故B2=60 , B1
9、=65中心距c) 校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P173/P174,11-8/11-9可知，齿形系数=2.74,=1.59，MPaMPa，安全。d) 计算圆周速度对照课本p168表11-2，八级精度可满足要求。e) 齿轮传动的几何尺寸与结构制表如下：名称 代号结果小齿轮大齿轮中心距 180传动比5模数2.5齿数Z 24120齿顶高系数ha*11顶隙系数C*0.250.25分度圆直径60300齿顶圆直径da=d+2ha65305齿根圆直径df=d-2hf53.75293.75齿轮宽b6560结构/齿轮轴腹板式六、 轴的尺寸设计1. 低速轴的计算：a) 选择轴的材料，确定需用应力选择轴的材料为45钢
10、，经调质处理，其机械性能由机械制图工程手册P741表15-1可得，、 = 275Mpa 、b) 齿轮上作用力的计算切向力径向力c) 按扭转强度估算轴的最小直径： 根据课本P245表14-2知=35,则将所有数据代入得： =27.2mm ，因为轴上有单键槽，最小轴径增加5%，mm输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，故先选联轴器。联轴器的计算转矩为，由新编机械设计手册P641表13-2得=1.3带入上式得= 175.5N.m 由新编机械设计手册P645表13-4选择GY型凸缘联轴器，J1型轴孔，其公称转矩为224N.m,半联轴器I的孔径=30mm ，轴孔长度=60mm，故取外伸端轴的直径d1为
11、30mm。 d) 轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央处,相对两轴承对称分布，齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定.(2)确定轴各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求, 轴段右端需制出一轴肩,由新编机械设计手册P632表12-34查询密封条件可知，取段的直径,左端用轴端挡圈定位,半联轴器与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.查表知，设端盖左端距离传动设备距离为13mm，端盖e=10，箱体凸台宽为510mm，连接螺栓的规格c1=22mm，c2=20mm，壁厚为
12、8mm，齿轮距挡油环距离为15mm，挡油环宽度为8mm，挡油环距离轴承为57mm，轴承与箱体内表面距离为3mm，则：L2+L3=13+10+10+22+20+8+15+8+7-3=110mm而L3=轴承宽B+15+8+7+2+2=49mm，故l2=110-49=61mm端盖伸出量应为l2-e-10=61-10-5-10=36mm轴承跨距为L=49+60+15+8+7-2=137mm初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据:，l2计算较复杂，稍后确定。由新编机械设计手册P513表10-10，选取6008型轴承,尺寸为: 故，两端滚动轴承均采用挡油环进行轴
13、向定位，挡油环（套筒）高度h=（da-d）/2=（46-40）/2=3mm，第四段轴装配齿轮，故长度应稍短于齿轮厚60，取L4=58mm，d4略高于d3，取d4=43mm，第五段轴为齿轮提供轴向定位，其高度,取,则该处的直径：。L5=b=1.4h，取L5=15mmL6处为挡油环以及套筒为右轴承定位，长度应满足挡油环厚度加套筒厚度轴承厚度以及轴外伸长度，故 ， d6与d3同尺寸。至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(3)轴上零件的周向定位齿轮,半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接平键的校核在后面独立成章论述。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸,取轴端倒角为:,各轴肩处圆角半径取。(5)求轴上的载荷FrFtFNH2FNH2FNV1FNH1在确定轴承的支点位置时,深沟球轴承的作用点在对称中心处，据轴的计算简图作出轴的弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出截面处计算弯矩最大 ,是轴的危险截面.作用在齿轮上的力切向力径向力求作用于轴上的支反力FNH2/FNV2FNH1/FNV1Ft/Fr水平面内支反力: 垂直面内支反力: 作出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的最大弯矩.计算总弯矩:作出
