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1、机械设计计算课程设计 一、题目：设计一带式输送机传动装置1、工作条件：连续单向运转，工作时有轻微的振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴运转速度允许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。二、原始数据：题号输送机的牵引力F/KN输送带的速度v/(m/s)输送带的滚筒直径D/mm6A5.40.8420三、传动简图：四、 设计要求及工作量： 根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置和动力参数；传动零件及轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封和联轴器的计算及选择；减速器箱体结构及附件的设计；绘制装配图和零件工作图。 五、 设计的方法
2、和步骤：1、 方案的拟定： V带传动承载能力低，传动相同的转矩时比其他的机构的尺寸大，因此把电动机放在高速级，执行机构放在低速级，以便获得较为紧凑的结构尺寸，又能发挥其传动平稳、噪声小、既有缓冲吸振的作用。2 电动机的选择：2.1类型和结构型式的选择：2.1.1工作机所需功率：PW=5.40.8=4.32KW2.1.2 V带的传动效率：n1 =0.96 ，滚动轴承的传动效率（一对） n2 =0.99，闭式齿轮的传动效率n3=0.97，联轴器的效率n4=0.99，传动滚筒效率n5=0.96。总的传动效率 n=0.960.994 0.972 0.99 0.96=0.8252.1.3电动机所需功率P
3、d=4.32/0.825=5.23KW2.1.4确定工作机的转速 nw =6010000.8/420/3.14=36.38r/min2.1.5通常V带传动的传动比范围为i1=24；二级圆柱齿轮减速器为i2=840，则总传动比的范围为i=16160，因此电动机转速可选范围为n=（16160）36.38=5825820。根据上面计算所选的电动机为电动机型号额定功率满载转速启动转矩最大转矩Y132S45.5kw1440r2.2kN2.3KN3、 确定各传动装置的传动比3.1总传动比 ia=nm/nw=1440/36.38=39.58 对于同轴式圆柱齿轮减速器的传动比可按下列公式 i1=i2=可以取V
4、带传动的传动比 i0=3，则加速器的传动比 i=ia/i0=39.58/3=13.19,i1=i2=3.63。4、 计算传动系统的运动和动力参数0轴（电机轴）P0=Pd=5.23KW N0=Nm=1440r/min T0=9550P0/n0=95505.23/1440=34.69NM1轴（高速轴）P1=P0xn1=5.23x0.96=5.02kw N1=N0/i01=1440/3=480r/min T1=9550P1/N1=95505.02/480=100NM2轴（中间轴）P2=P1xn12=P1xn2xn3=5.02x0.99x0.97=4.82kw N2=N1/i12=480/3.63=1
5、32.2r/min T2=9550P2/N2=95504.82/132.2=348.2NM3轴（低速轴）P3=P2xn23=P2xn2xn3=4.82x0.99x0.97=4.63kw N3=N2/i23=132.2/3.63=36.42r/min T3=9550P3/N3=95504.63/36.42=1214NM4轴（滚筒轴）P4=P3xn43=P2xn4xn3=4.63x0.99x0.99=4.54kw N4=N3/i34=36.42/1=36.42r/min T4=9550P4/N4=95504.54/36.42=1190.5NM根据以上数据可以列表如下：轴名功率p/kw转矩（NM）转
6、速（r/min）传动比效率输入输出输入输出电机轴5.2334.6911403 0.96高速轴5.024.97100994803.630.96中间轴4.824.773483451323.630.96低速轴4.634.581214120236.4210.98滚筒轴4.542.9711901143364.25、 传动零件的设计 5.1 V带的设计 确定计算功率Pca(由表8-7查的KA=1.2) Pca=KAp=1.2x5.5=6.6kw 确定V带的截型，由图8-10选用A型 确定带轮基准直径（查表8-11和8-8） 取得 dd1=90mm 验算带速V为 V=3.14xdd1xN0/60/1000=
7、6.78m/s 因为5m/sV=6.78m/s25m/s 故合格 计算大带轮的直径dd2=idd1=3x90=270mm 查表取得dd2=280mm 实际传动比 i=280/90=3.11 传动比误差比Ai=（3.11-3）/3x100%=3.7%90）确定V带的根数Z=Pca/Pr=Pca/(P0+0)/KL/Ka由表8-4a和表8-4b得P0=1.0641kw 0=0.17kw由表8-5得：ka=0.95 由表8-2得：KL=0.99 因此Z=5.68 在这里取Z=6（即V带轮去六根）5.4确定初拉力（F0）minF0=Pcax500x（2.5/ka -1）/VZ+qv2由表8-3得：q=
8、0.1kg/m因此（F0）min=137N5.5计算压轴力Fp 压轴力的最小值为（Fp）min=2*Z*（F0）min*sin（a/2）=1614N 5.6 普通v带轮的结构应满足的要求： （1）质量小，结构工艺性好、无过大的铸造内应力。 （2）质量分布均匀，转速高时要经过动平衡。 （3）轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为3.2），以减少带的磨损。 （4）各轮槽的尺寸和角度应该保持在一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 5.6.1带轮的材料（1） 主要采用材料的牌号为HT150和HT200。（2） 转速较高时采用铸钢。（3） 小功率时可以铸铝或塑料。根据以上的计算及V带轮的材料特点本设计采
9、用铸钢。关于V带轮的选择，本设计选择B型带轮，其带轮的相关参数如下表：槽型轮槽数轮缘宽度B孔径dB612032（参考文献 GB 104121989）6 、直齿圆柱齿轮的设计6.1各齿轮齿数的确定1由表可知输入功率P1=5.02kw，小齿轮的转速为480r/min，由传动比可知，它们的齿数比为1：3.632输送带为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3材料选择，选择小齿轮为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料的硬度差相差40HBS。4可以初步选择小齿轮的齿数z1=24，大齿轮的齿数z2=24*3.63=87.12（圆整取z2=88）由此
10、可以计算出齿数比i=z2/z1=88/24=3.67根据上式可以计算出传动比误差 =（3.67-3.63）/3.63 *100%=1.1%5% 因此合格6.2按齿面强度设计1 试选载荷系数 Kt=1.32计算小齿轮的传递转矩 T1=9550*105*5.02/480=100*103Nmm3由表10-7选择齿宽系数=14由表10-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP1/25由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触强度极限=550MP6计算应力循环次数 B1=60*N1*j*Lh=60*480*1*2*8*300*10=1.382*109B2=B1/3.63=3.8*1087 由图10-
11、19取得接触疲劳寿命系数 KHN1=0.9，KHN2=0.948 计算接触疲劳许用应力（取失效概率为1%安全系数S=1）1= KHN1*/S=0.9*600=540MP2=KHN2*/S=0.95*550=522.5MP6.3计算1 计算小齿轮分度圆直径d1t，代入中较小的值d1t2.32=2.32=64.88mm2 计算圆周速度V V=d1tN1*480/60/1000=1.63m/s3 计算齿宽b b=.d1t=64.88mm4 计算齿宽与齿高之比b/h模数 mt=d1t/z1=64.88/24=2.7mm齿高 h= 2.25mt=2.25*2.7=6.0825mm b/h=64.88/6
12、.0825=10.675 计算载荷系数根据V=6.78m/s，7级精度，由图10-8查的动载荷系数kv=1.28直齿轮KHa=KFa=1由表10-2查得使用系数KA=1由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时。KH=1.426 由b/h=10.67，KH=1.426 查图10-13得KF=1.35; 故载荷系数 K=KA*KV*KHa*KH=1*1.1*1.426=1.56866 按实际的载荷系数校正所得分度圆直径 d1=d1t=64.88=69.07mm7计算模数m m=d/z1=69.07/24=2.886.4 按齿根弯曲强度设计1 由图10-20C 查得小齿轮的弯曲疲
13、劳强度极限=500MP,大齿轮的弯曲强度极限 =380MP2 由图10-18取得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85, KFN2=0.88;3 计算弯曲疲劳强度许用应力（取弯曲疲劳安全系数S=1.4）1=KFN1*/S=0.85*500/1.4=303.57MP2=KFN2*KFN2/S=0.88*380/1.4=238.86MP4 计算载荷系数 K=KA*KV* KFa*KF=1*1.28*1*1.35=1.7285 查取齿形系数 由10-5查得YFa1=2.65 YFa2=2.166 查取应力校正系数 由表10-5 查得 YSa1=1.58， YSa2=1.817 计算大、小齿轮的YFa* YSa/并加以比较YFa1* YSa1/1=2.65*1.58/303.57=0.013179YFa2* YSa2/2=2.16*1.81/238.86=0.016378设计计算m=2.14可取由弯曲强度得的模数2.14就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度得的分度圆直径d1=69.07mm，小齿轮齿数z1=69.07/2=28大齿轮齿数Z2=3.63
