北工大机械设计基础计算说明书

装订线机械设计课程设计计算说明书设计题目：用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器院（系）：建筑工程学院学号：设计者：指导教师：许东来2015年07月17日校名：北京工业大学装定线目录一、设计任务书……………………………………………………………………………二、机械装置的总体方案设计……………………………………………………………（一）传动方案的分析与拟定……………………………………………………………（二）电动机的选择与计算………………………………………………………………（三）计算传动装置的总传动比及分配各级传动比………………………………………（四）传动装置的运动、动力参数计算……………………………………………………三．减速器传动零件的设计计算……………………………………………………………1．高速级普通V带传动的设计计算………………………………………………………2．圆柱齿轮传动的设计计算……………………………………………………………四．轴的计算………………………………………………………………………………1、初步计算轴的最小直径、选择滚动轴承及联轴器…………………………………2、减速器输出轴的结构设计及强度校核………………………………………………五．滚动轴承的选择和计算………………………………………………………………六．键联接的选择和强度校核……………………………………………………………七．减速器箱体的设计……………………………………………………………………八．润滑方式和密封类型的选择，润滑油牌号的选择和装油量的计算………………九、设计小节及心得体会…………………………………………………………………十、参考文献………………………………………………………………………………装定线项目和内容设计计算依据和过程计算结果一、设计任务书二、机械装置总体方案设计（一）传动方案的分析与拟定1.课程设计题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器2.原始数据：（1）数据编号：A6（2）运输带工作拉力F:1350N(3)运输带工作速度v：1.60m/s(4)卷筒直径D：260mm3.工作条件：连续单项运行，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5%。1.带式运输机传动方案简图1、V带传动2、运输带3、减速器（齿轮传动）4、联轴器5、电动机6、卷筒装定线项目和内容设计计算依据和过程计算结果（二）电动机的选择与计算2、结构说明选用V带传动和闭式齿轮传动。（1）V带传动1承载能力小、转距相同时，其结构尺寸要比其他传动形式的结构尺寸大，但传动平稳，能缓冲吸振和过载保护因此布置于高速级，能发挥它的的优点。闭式齿轮传动传动比不受中心距的影响，瞬时速比稳定，传动效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，外形尺寸小，轮齿可以做成斜齿，用于速度较高或载荷较重的传动。综上此方案传动比不太大，效率较高，工艺简单，精度易于保证。运输机由电动机驱动。电动机1将动力传到带轮2再传到减速器3经联轴器4将动力传至运输机卷筒6带动运输带5工作。1.选择电动机的类型按工作要求选用Y系列（IP23）防护式笼型三相异步电动机，电压380V。2.确定电动机的功率（1）工作机的功率PwKWFvP84.110006.111501000w(2)传动装置总效率5433218675.096.099.098.099.096.03其中：V带传动：96.01滚动球轴承：99.02Y系列三相异步电动机，电压380VPw=1.84Kw总效率为0.8675装定线项目和内容设计计算依据和过程计算结果（二）选择电动机3）工作机所需电动机功率wdPPkW489.28765.084.1由于载荷平稳电动机额定功率edP等于或略大于工作机所需的电动机功率dP即可，即dedPP故由[2]P203表17-1，Y系列电动机技术数据，选电动机额定功率kWPed33.确定电动机的转速滚筒轴工作转速min/6.11726060.1100060100060rDvnw传动由V带和单极圆柱齿轮减速器组成：总传动比范围：20~10201000iii故电动机转速可选范围为min2352~11766.11720~10000rninwd电动机数据比较方案电动机型号额定功率电机转速电动机质量同步满载1Y100L1-42.21500143034kg2Y100L2-431500143038kg选择方案2，即选用额定功率Ped=3kW,满载转速为nm=1430r/min,型号为Y100L2-4的电动机。Pd=2.489kWPed=3kWnw=117.6r/mini00=10~20nd=1176~2352r/min选择Ped=3kWnm=1430的Y100L2-4型电动机装定线项目和内容设计计算依据和过程计算结果（三）计算传动装置的总传动比及分配各级传动比【注：①设计计算机传动装置的各级功率时，按电动机实际功率Pd进行计算,Ped作为设计功率。②设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载进行计算，不能按同步转速1500r/min进行计算。】1.确定总传动比ia16.126.1171430wmanni2.分配各级传动比由[2]P10表2-1取V带传动比3则减速器的传动比为05.4316.120iiia1.各轴的功率P、转速n和转矩T（1）零轴mN16.6214302.4899550nP9550T1430r/minnnkW4892.PP000m0d0(2)1轴kWPPP389.296.0489.210101min67.476314300101rinnmNnPT87.4767.47605.295509550111(3)2轴减速器传动比i=4.05P0=2.489kWn0=1430r/minT0=16.62NmP1=2.389kWn1=476.6r/minT1=47.87Nm装定线项目和内容设计计算依据和过程计算结果(四)传动装置的运动、动力参数计算1--3轴各轴输出功率或输出转矩min6.11705.467.4761212rinnmNnpT04.1889550222(4)3轴（滚筒轴）kWPnPP271.24222323min6.11715.1172323rinnmNnPT31.18495503331--3轴各轴输出功率或输出转矩乘以轴承效率0.99输出功率或输出转矩分别为mNTTkWPPmNTTkWPPmNTTkWPP4669.18299.031.184248.299.0271.2159.18699.004.188293.299.0317.239.4799.087.47365.299.0389.223*323*322*222*221*121*1【注：①设计轴是应该按其输入功率计算。设计传动零件时应按主动轴的输出功率计算。②后三轴的输出功率和输出转矩为各轴的输入功率或输入转矩乘以轴承效率0.98得到。】将上述运动和动力参数的计算结果汇总如下表：P2=2.317kWn2=117.6r/minT2=188.04NmP3==2.27kWn3=117.6r/minT3=184.31NmkWP317.2PP321212装定线项目和内容设计计算依据和过程计算结果各轴运动和动力参数表三、减速器传动零件的设计计算（一）高速级普通V带传动的设计计算轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n传动比iη输入输出输入输出0轴2.4816.62143034.0510.960.9700.98011轴2.362.3647.8747.39476.62轴2.3172.29188.04186.15117.63轴2.2712.24184.31182.4117.6（1）确定设计功率Pc由于电动机空载启动，两班制工作（机器一天工作16个小时），由前面的计算得出P=3kw7.5kw由表得载荷平稳工况系数KA=1.2Pc=KAP=1.2×3.6=3.6kW(2)选定带型根据Pc=3.6kW和n0=1430r/min,由[1]图8-9a确定选A型V带(3)小带轮和大带轮基准直径由[1]表8-6，取小带轮基准直径mmdd751，则大带轮基准直径mmdiddd225100*312故由[1]表8-7取mmdd2252(4)验算带速v根据P86[1]式（8-17），带速v为smndvd/61.510006014307510006001带速在5-25m/s范围内，Pc=3.6kW选择A型V带dd1=75mmdd2=225mmv=5.61m/s装定线符合要求。项目和内容设计计算依据和过程计算结果（5）确定中心距a和带的基准长度Ld根据P86[1]式（8-18），中心距0a为：212127.00ddddddadd取mma4000根据[1]式（8-19），带的基准长度0dL为02004221221addddaLdddddmm3.12854004)75225()22575(214.340022由[1]表8-2选取标准基准长度1285.3mmLd0(6).实际中心距由[1]式（8-20），实际中心距a为382.3mm21285.312500042L-Lad0d0a(7)验算小带轮包角由[1]式（8-22），小带轮包角1为1205.1573.573.382752251803.57180121oddadd故小带轮包角1201，符合要求。（8）确定V带的根数z由[1]式（8-23）V带根数Z为：LCKKPPPZ00查[1]表8-1,根据1250dL，查[1]表8-2取93.0LK表8-5P=0.17表8-30P=0.68所以8.4)(1LckkpppZ根,取5根a0=400mmLd=1250mma=382.3mm1=157.5z=5根项目和内容设计计算依据和过程计算结果(二)圆柱齿轮的传功设计计算(9)确定初拉力F0由[1]P89式（8-24），单根V带的初拉力0F为：205.2500qvPZvKKFC由[1]表8-1查得mkgq/10.0Nqvzvkpkaca64.10961.51.061.5594.0394.05.2500)5.2(500F220由[1]式（8-25），带作用在V带上的压力QF为：NZFFQ3.10752/5.157sin64.109522sin2106.2按齿面接触疲劳强度设计（1）由式试算小齿轮分度圆直径，即1≥√2×××+1×(×R×R×R[])231）确定公式中的各参数值①试选载荷系数KHt=1.3②小齿轮传递的扭矩:F0=109.64NFQ=1075.3NZ1=31Z2=125=9550000×=9550000×2.47384=61428.39•③查表选取齿宽系数φd=1④由图查取区域系数ZH=2.46⑤查表得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa⑥重合度端面重合度为：R=[1.88−3.2(11+12)]㓁R=[1.88−3.2(123+175)]㓁13°=1.65轴向重合度为：RR=0.318××1×R=0.318×1×23×13°=1.69查得重合度系数Zε=0.696查得螺旋角系数Zβ=0.987⑧计算接触疲劳许用应力[σH]由图查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为：m1=6000，T1=42525Nmmm2=5500计算应力循环次数1=60×××=60×384×1×16×300×10=1.106×1092=1=