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-1-机械设计课程设计设计计算说明书设计题目：麦秸打包机机构及传动装置设计设计者：学号：专业班级：指导教师：完成日期：天津理工大学机械工程学院-2-目录一课程设计的任务……………………………………………………二电动机的选择………………………………………………………三传动装置的总传动比和分配各级传动比…………………………四传动装置的运动和动力参数的计算………………………………五传动零件的设计计算………………………………………………六轴的设计、校核……………………………………………………七滚动轴承的选择和计算……………………………………………八键连接的选择和计算………………………………………………九联轴器的选择………………………………………………………十润滑和密封的选择…………………………………………………十一设计总结…………………………………………………………十二参考资料…………………………………………………………-3-一、课程设计的任务1．设计目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。2．设计题目：（根据自己题目，从下面三个题目中，保留自己的）麦秸打包机机构及传动装置设计执行机构方案设计、传动装置总体设计及机构运动简图已经在机械原理课程设计中完成（详见机械原理课程设计资料，在此略），现将对传动装置进行具体设计。简图如下图所示。麦秸打包机机构及传动装置设计原始数据：n(r/min)T(N·m)l1(mm)l2(mm)l3(mm)l4(mm)l5(mm)l6(mm)30520300400260820200600说明和要求：（1）工作条件：一班制，田间作业，每年使用二个月；（2）使用年限：六年；（3）生产批量：小批量试生产（十台）；（4）工作周期T的允许误差为±3%之内；3．设计任务1）总体设计计算-4-(1)选择电动型号计算所需电机功率，确定电机转速，选定电机型号；(2)计算传动装置的运动、动力参数；a.确定总传动比i，分配各级传动比；b.计算各轴转速n、转矩T；c.传动零件设计计算；d.校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度；2）绘制减速器装配图（草图和正式图各一张)；3）绘制零件工作图：减速器中大齿轮和中间轴零件工作图；（注：当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）；4）编写设计计算说明书。二、电动机的选择1．电动机类型的选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。2．确定电动机输出功率Pd电动机所需的输出功率Pd=Pw/η其中：Pw----分配轴的输入功率η---由电动机至分配轴的传动总效率分配轴的输入功率----Pw=Mω/1000(kw)ω=πnW/30=30π/30=3.14159(rad/s)PW=Mω/1000=520*3.14159/1000=1.63363(kw)所以：Pd=Pw/η总效率η=η带·η4轴承·η2齿轮·η联轴器查表可得：η带=0.96，η轴承=0.99，η齿轮=0.97，η联轴器=0.99，则ηa=η带×η轴承3×η齿轮2×η联=0.96×0.993×0.972×0.99=0.877电动机所需的功率：Pd=1.86(kw)3．确定电动机转速分配轴转速nwnw=30r/min确定电动机转速可选范围:V带传动常用传动比范围为:i带=2～4，双级圆柱齿轮传动比范围为i减=9～16，则电动机转速可选范围为:n’d=nwi总=(2～4)(9～16)nw=18nw～64nw-5-=(18～64)×30=540～1920r/min其中：i总=i带×i减=(2～4)×(9～16)=18～64i减——减速器传动比符合这一转速范围的同步转速有750、1000、1500、3000r/min，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。（建议：在考虑保证减速器传动比i减12时，来确定电机同步转速）。方案电动机型号额定功率ped/kw电动机转速/r/min同步满载1Y132S-82.27507102Y112M-62.210009403Y100L1-42.2150014204Y90L-22.2300028404.确定电动机型号根据所需效率、转速，由《机械设计手册》或指导书选定电动机：Y100L1-4型号（Y系列）数据如下:额定功率P=2.2(kw)(额定功率应大于计算功率)满载转速：nm=1420r/min（nm—电动机满载转速）同步转速:1500r/min电动机轴径:28mm三、传动装置的总传动比和分配各级传动比1．传动装置的总传动比i总=i带×i减=nm/nw=1420/30=47.3nw——分配轴转速2．分配各级传动比为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取i带=3左右则：i减=i总/i带=47.3/2.8=16.9减速器传动比分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。i减=i高*i低i高——高速级传动比i低——低速级传动比建议取：i高=（1.2～1.3)i低则：i减=（1.2～1.3)i2低i低=3.61i高=1.3i低=4.688四、传动装置的运动和动力参数的计算1．计算各轴的转速Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）：nⅠ=nm/i带=1420/2.8=507.14r/minⅡ轴（中间轴）：nⅡ=nⅠ/i高=507.14/4.688=108.18r/minⅢ轴（低速级大齿轮轴）：nⅢ=nⅡ/i低=108.18/3.61=29.97r/min分配轴:nW=nⅢ=29.97r/min-6-2．计算各轴的输入功率和输出功率Ⅰ轴：PⅠ入=Pd·η带=1.86×0.96=1.786kwPⅠ出=PⅠ入·η轴承=1.786×0.99=1.768kwⅡ轴：PⅡ入=PⅠ出·η齿轮=1.768×0.97=1.715kwPⅡ出=PⅡ入·η轴承=1.715×0.99=1.70kwⅢ轴：PⅢ入=PⅡ出·η齿轮=1.70×0.97=1.649kwPⅢ出=PⅢ入·η轴承=1.649×0.99=1.633kwⅣ轴（分配轴）:PⅣ入=PⅢ出·η联轴器=1.633×0.99=1.616kwPⅣ出=PⅣ入·η轴承=1.616×0.99=1.60kw3.计算各轴的输入转矩和输出转矩公式:T=9.55×106×P/n(N·mm)Ⅰ轴：TⅠ入=9.55×106×PⅠ入/nⅠ=33.6×103(N·mm)TⅠ出=9.55×106×PⅠ出/nⅠ=33.3×103(N·mm)Ⅱ轴：TⅡ入=9.55×106×PⅡ入/nⅡ=151.3×103(N·mm)TⅡ出=9.55×106×PⅡ出/nⅡ=150.0×103(N·mm)Ⅲ轴：TⅢ入=9.55×106×PⅢ入/nⅢ=525.5×103(N·mm)TⅢ出=9.55×106×PⅢ出/nⅢ=520.4×103(N·mm)Ⅳ轴（分配轴）TⅣ入=9.55×106×PⅣ入/nⅢ=514.9×103(N·mm)TⅣ出=9.55×106×PⅣ出/nⅢ=509.8×103(N·mm)将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率P（kw）转矩T（N·mm）转速n（r/min）传动比i效率η输入输出输入输出电机轴1.8612.5×10314202.80.95Ⅰ轴1.7861.76833.6×10333.3×103507.144.690.96Ⅱ轴1.7151.700151.3×103150.0×103108.183.610.96Ⅲ轴1.6491.633525.5×103520.4×10329.9710.98分配轴1.6161.60514.9×103509.8×10329.97-7-五、传动零件的设计计算5.1V带传动的设计计算V带传动的设计计算主要包括V带传动参数的选择和带轮结构的设计。5.1.1V带传动参数的选择定V带型号和带轮直径工作情况系数由参考文献【1】表11.5KA=1计算功率Pc=KAP=1×1.84(式11.19)Pc=1.84KW选带型号由参考文献【1】图11.15Z型V带的型号为Z型，由参考文献【1】表11.4顶宽b=10mm节宽bp=8.5mm高度h=6mmb=10mmbp=8.5mmh=6mm小带轮直径由参考文献【1】表11.6D1=90mm大带轮直径大带轮转速D2=D1×i带n2=(1-ε)D1n1/D2=(1-0.01)×1420×90/252D2=252mmn2=502.1r/min(设ε=1%)计算带长求DmDm=(D1+D2)/2=(90+252)/2Dm=171mm求△△=(D2-D1)/2=(252-90)/2△=81mm初取中心距(D1+D2)*2a(D1+D2)*0.55+h(由参考文献【1】表11.4h=8mm)(式11.20)取a=600mm带长L=∏×Dm+2α+△2/a=∏×171+2×600+812/600(式11.2)基准长度由参考文献【1】图11.4Ld=1800mm求中心距和包角中心距a=(L-∏Dm)/4+[(L-∏Dm)2-8△2]0.5/4=(1800-∏×171)/4+[(1800-∏×171)2-8×812]0.5/4(式11.3)a=626mm小轮包角α1=180°-60°×(D2-D1)/a(式11.4)α1=164.5°-8-=180°-60°×(252-90)/626120°求带根数带速v=∏×D1n1/(60×1000)=∏×90×1420/60000v=6.7m/s传动比i=n1/n2=252/90i=2.8带根数由参考文献【1】表11.8P0=0.37kw由参考文献【1】表11.7Ka=0.95由参考文献【1】表11.12KL=1.18由参考文献【1】表11.10△P0=0.03kwz=Pc/(P0+△P0)KaKL=1.84/[(0.37+0.03)×0.95×1.18](式11.22)取z=4根求轴上载荷张紧力F0=500×(2.5-Ka)Pc/Kavz+qv2=500×(2.5-0.95)2.21/(0.95×6.7×4)+0.06×6.72(由参考文献【1】表11.4q=0.10kg/m)(式11.21)F0=70N轴上载荷FQ=2zF0sin(α1/2)=2×4×70×sin(164.5°/2)FQ=301.53N注：表格中公式来源于参考文献【1】。5.1.2z型v带截面尺寸z型v带顶宽b节宽bp高度h截面尺寸108.56注：表格中数据来源于参考文献【1】表11.4。5.1.3带轮结构的设计V带的型号为z型1、轮缘尺寸hamin由参考文献【1】表11.4hamin=2mmhfmin由参考文献【1】表11.4hfmin=7mme由参考文献【1】表11.4e=12mmf由参考文献【1】表11.4f=8mmδmin由参考文献【1】表11.4δmin=5.5mmФ由参考文献【1】表11.4Ф=38°-9-2、轮辐尺寸带轮宽度BB=(z-1)e+2f=(4-1)×12+2×5B=56mm小带轮外径DL1DL1=D1+2ha=90+2×2DL1=94mm大带轮外径DL2DL2=D2+2ha=252+2×2DL2=256mm注：表格中公式来源于参考文献【1】表11.4。5.2齿轮传动的设计计算减速器中齿轮采用闭式软齿面斜齿轮传动。小齿轮材料采用45钢，调质处理，硬度为240HB；大齿轮材料采用45钢，正火处理，硬度为200HB。8级精度。每日工作时数(hour)：8每年工作日数(day):61传动工作年限(year)：65.2.1高速级高速级传动比：i=u=4.695.2.1.1