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机械设计基础课程设计计算说明书姓名______班级______学号______指导老师______成绩______I目录机械设计课程设计任务书…………………11传动方案拟定………………………………………21.1工作条件………………………………………………………21.2原始数据………………………………………………………22电动机选择…………………………………………22.1电动机类型的选择……………………………………………22.2电动机功率选择………………………………………………23计算总传动比及分配各级的传动比………………33.1总传动比………………………………………………………33.2分配各级传动比………………………………………………34运动参数及动力参数计算…………………………34.1计算各轴转速…………………………………………………34.2计算各轴的功率………………………………………………34.3计算各轴扭矩…………………………………………………35传动零件的设计计算………………………………45.1皮带轮传动的设计计算………………………………………45.2齿轮传动的设计计算…………………………………………66轴的设计……………………………………………86.1输入轴的设计…………………………………………………86.2输出轴的设计…………………………………………………117滚动轴承的选择及校核计算……………………147.1计算轴承参数并校核…………………………………………158键联接的选择及校核计算………………………168.1主动轴与齿轮1联接采用平键联接…………………………168.2从动轴与齿轮2联接用平键联接……………………………169联轴器得选择和计算……………………………16II10箱体主要结构尺寸计算…………………………1611减速器附件的选择………………………………1712润滑与密封………………………………………1712.1齿轮的润滑…………………………………………………1712.2滚动轴承的润滑……………………………………………1712.3润滑油的选择………………………………………………1812.4密封方法的选取……………………………………………1813设计小结…………………………………………18参考文献……………………………………………191机械设计课程设计任务书1、设计题目设计用于带式运输机的单级圆柱直齿减速器，图示如下，连续单向运转，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%2、设计数据运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)6801.42503、设计要求1、每人单独一组数据，要求独立认真完成。2、图纸要求：减速器装配图一张（A1），零件工作图两张（A3，传动零件、轴）。3、设计计算说明书1份。21传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动1.1工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作;1.2原始数据：运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)6801.42502电动机选择2.1电动机类型的选择：Y系列0三相异步电动机2.2电动机功率选择：2.2.1传动装置的总功率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.8502.2.2电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000η总）=680×1.4/（1000×0.850）=1.120KW2.2.3确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/（πD）=60×1000×1.4/（π×250）=106.95r/min据手册P196表14-2推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围ic=3~5。取V带传动比iv=2~4，则总传动比理时范围为iz=6~20。故电动机转速的可选范围为nd=Iz×n筒=（6~20）×106.95=641.71~2139.04r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。F=900NV=1.5m/sD=270mm根据手册P4表1-5查得各部件的传动效率η总=0.850P工作=1.120KWn筒=106.95r/min查手册P173表12-13根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案,综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。2.2.4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Y100L-6。其主要性能：额定功率：1.5KW，满载转速940r/min。3计算总传动比及分配各级的传动比3.1总传动比：i总=n电动/n筒=940/106.95=8.793.2分配各级传动比：3.2.1据手册P196表14-2，取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=3~5合理）3.2.2∵i总=i齿轮×I带∴i带=i总/i齿轮=8.79/3=2.934运动参数及动力参数计算4.1计算各轴转速（r/min）n0=n电机=940r/minnI=n0/i带=940/2.93=320.82(r/min)nII=nI/i齿轮=106.94(r/min)nIII=nII=106.94(r/min)4.2计算各轴的功率（KW）P0=P工作=1.120KWPI=P0η带=1.120×0.96=1.0752KWPII=PI×η齿×η承=1.0752×0.97×0.98=1.0221KWPIII=PII×η承×η联=1.0221×0.98×0.99=0.9426KW4.3计算各轴扭矩（N·m）To=9.55×P0/n0=9550×1.120KW/940=11.38N·mTI=9550×PI/nI=9550×1.0752KW/320.82=32.01N·m电动机型号为Y100L-6i总=8.79据手册P196表14-2得i齿轮=3i带=2.93各轴转速：n0=n电机=940r/minnI=320.8(r/min)nII=106.9(r/min)nIII=106.9(r/min)各轴的功率：P0=P工作=1.120KWPI=1.0752KWPII=1.0221KWPIII=0.9426KW各轴扭矩：To=11.38N·mTI=32.01N·m4TII=9550×PII/nII=9550×1.0221KW/106.94=91.28N·mTIII=9550×PIII/nIII=9550×0.9426KW/106.94=84.18N·m5传动零件的设计计算5.1皮带轮传动的设计计算5.1.1选择普通V选带截型根据其工况：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作,结合教材P122表8.16得：kA=1.1PC=KAP=1.1×1.5=1.65KW再结合计算功率PC=1.65KW和带轮转速n0=940(r/min)，由教材P119表8.10得：选用B型V带。5.1.2确定带轮基准直径，并验算带速由教材P119表8.10得，推荐的小带轮基准直径为125~140mm则取dd1=140mmdmin=125,dd2=n0/nI·dd1=940/320.82×140=410.2mm由教材P110表8.3，取dd2=400mm实际从动轮转速n1’=n0dd1/dd2=940×140/400=329r/min转速误差为：（n1-n1’）/n1=（320.82-329）/320.82=-0.0250.05(允许)带速V：V=πdd1n0/60×1000=π×140×940/(60×1000)=6.89m/s在5~25m/s范围内，带速合适。5.1.3确定基准带长Ld和中心距a根据教材P123式（8.14）得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(140+400)≤a0≤2×(140+400)所以有：378mm≤a0≤1080mm由教材P123式（8.15）得：L0=2a0+π/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0=2×729+π/2(140+400)+(400-140)2/（4×TII=91.28N·mTIII=84.18N·m结合工况查教材P122表8.16得：kA=1.1计算功率：PC=1.65KW由教材P119表8.10查得选用B型V带；带轮基准直径：dd1=140mm结合教材P110表8.3查得取dd2=400mm带速：V=6.89m/s基准带长Ld：5729）=2329.4mm根据教材P111表（8.4）取Ld=2240mm根据教材P123式（8.16）得：a≈a0+（Ld-L0）/2=729+（2240-2329.4）/2=684.3mm5.1.4验算小带轮包角α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30=1800-（400-140）/684.3×57.30=1800-21.770=158.2301200（适用）5.1.5确定带的根数根据dd1=140mm和n0=940r/min结合教材P119表8.10查得P0=2.13KW根据教材P121式8.11结合i=-2.93和表8.14和表8.15计算得△P0=0.1650KW根据教材P121图8.11查得Kα=0.95根据教材P111表8.4查得KL=1.00Z=PC/P’=PC/(P0+△P0)KαKL=1.65/[(2.13+0.1650)×0.95×1.00]=0.7568圆整得z=1。5.1.6计算初拉力F0及带轴上压力FQ由教材表8.6查得q=0.17kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力：F0=[500PC/（ZV）]×（2.5/Kα-1）+0qV2=[500×1.56/（1×6.89）]×(2.5/0.95-1)+0.17×6.892N=192.78N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin（α1/2）=2×1×192.78sin（158.230/2）=378.62N5.2齿轮传动的设计计算5.2.1选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用齿L0=2329.4mm取Ld=2240mm带轮中心距：a≈684.3mm小带轮包角：α1=158.230V带根数圆整后：z=1初拉力：F0=192.78N6面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为220~250HBW。软大齿轮选用45钢正火，齿面硬度170~210HBW；根据表10.21选9级精度。齿面精糙度Ra≤3.2~6.3μm5.2.2按齿面接触疲劳强度设计参照教材P195有：d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3由式（6-15）确定有关参数如下：1)转矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×1.0752/320.82=32.01N·mm2)载荷系数k根据教材P174表（10.11）取k=13)齿数和齿宽系数φd取小齿轮齿数Z1=20，传动比i齿=3则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3×20=60实际传动比i0=60/20=3传动比误差：（i-i0）/i=(3-3)/3=0%2.5%可用齿数比：u=i0=3由教材P192表（10.20）取φd=14)许用接触应力[σH][σH]=σHlimZNT/SH由教材P171图（10.24）查得：σHlimZ1=570MpaσHlimZ2=350Mpa由表10.10查得SH=1，计算应力循环次数NLNL1=60njLh=60×320.82×1×(16×365×10)=1.124×109NL2=NL1/i=1.124×109/3=3.75×108由教材图(10.27)查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.92ZNT2=0.98由教材式（10.13）可得[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa=524.4Mpa[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa=343M