机械课程设计报告书

《机械设计课程设计说明书》-1-《机械设计》课程设计报告设计名称带式运输机减速器的设计学院班级学号姓名指导教师教学单位2015年1月5日《机械设计课程设计说明书》-2-《机械设计课程设计说明书》-3-设计说明书计算项目及内容主要结果一、传动方案的确定（如下图）：二、原始数据：a)带拉力：F=2700Nb)带速度：v=1.1m/sc)滚筒直径：D=400mm三、确定电动机的型号：1．选择电动机类型：F=2700NV=1.1m/sD=400mmvvFFDDvvFFDD《机械设计课程设计说明书》-4-P𝑤=𝑤𝑤1000η=2700×1.11000×0.96=2.85𝑤𝑤η总=η联轴𝑤轴承4η齿轮η𝑤带η𝑤η齿轮η总=η联轴𝑤轴承4η齿轮η𝑤带η𝑤η齿轮=0.99×0.984×0.97×0.96×0.96×0.97=0.792选用Y系列三相异步电动机。2．选择电动机功率：运输机主轴上所需要的功率：传动装置的总效率：其中，查《机械设计课程设计》P13表3-1η𝑤带，V带传动的效率η𝑤带=0.96η齿轮，闭式圆柱齿轮的效率（精度等级8）η齿轮=0.97η轴承，滚子轴承的效率η轴承=0.98η联轴，弹性联轴器的效率η联轴=0.99η𝑤，工作机的效率η𝑤=0.96所以：电动机所需功率：𝑤𝑤=𝑤𝑤𝑤=2.850.792⁄=3.6𝑤𝑤查《机械设计课程设计》P178的表17-7，取电动机的额定功率为4𝑤𝑤。3．选择电动机的转速：选择电动机同步转1500𝑤/𝑤𝑤𝑤，满载转速𝑤𝑤=1440𝑤/𝑤𝑤𝑤。四、确定传动装置的总传动比及各级分配：《机械设计课程设计说明书》-5-n𝑤=𝑤×60×1000𝑤𝑤=1.1×60×10003.14×400=52.55𝑤/𝑤𝑤𝑤工作机的转速：传动装置得总传动比：i=𝑤𝑤𝑤𝑤=144052.55⁄=27.4根据《机械设计课程设计》P14表3-2V带传动比范围𝑤1=2~4，圆柱齿轮传动比i2=3~5，取V带传动比：𝑤1=2；一级圆柱齿轮减速器传动比：𝑤2=4.22二级圆柱齿轮减速器传动比：𝑤3=3.251．计算各轴的输入功率：电动机轴𝑤𝑤=4𝑤𝑤轴Ⅰ（高速轴）𝑤1=η𝑤带𝑤𝑤=0.96×4=3.84𝑤𝑤轴Ⅱ（中间轴）𝑤2=η齿轮η轴承𝑤1=0.97×0.98×3.84=3.65𝑤𝑤轴Ⅲ（低速轴）𝑤3=η齿轮η轴承𝑤2=0.97×0.98×3.65=3.47𝑤𝑤2．计算各轴的转速电动机轴𝑤𝑤=1440𝑤/𝑤𝑤𝑤高速轴Ⅰ𝑤1=𝑤𝑤𝑤1=14402⁄=720𝑤/𝑤𝑤𝑤中间轴Ⅱ𝑤2=𝑤1𝑤2=7204.22⁄=170.62𝑤/𝑤𝑤𝑤低速轴Ⅲ𝑤3=𝑤2𝑤3=170.623.25⁄=52.5𝑤/𝑤𝑤𝑤电动机型号为Y112M-4Pm=4KW《机械设计课程设计说明书》-6-𝑤𝑤=𝑤𝑤𝑤𝑤=1.2×4=4.8𝑤𝑤3．计算各轴的转矩电动机轴𝑤𝑤=9550𝑤𝑤𝑤𝑤=9550×41440⁄=26.53𝑤∙𝑤高速轴Ⅰ𝑤1=9550𝑤1𝑤1=9550×3.84720⁄=51𝑤∙𝑤中间轴Ⅱ𝑤2=9550𝑤2𝑤2=9550×3.65170.62⁄=204.3𝑤∙𝑤低速轴Ⅲ𝑤3=9550𝑤3𝑤3=9550×3.4752.5⁄=631.21𝑤∙𝑤4．上述数据制表如下：参数轴名输入功率P（kW）转速n（r/min）输入转矩T（N∙m）i传动比η效率电动机轴4144026.5320.96轴Ⅰ（高速轴）3.84720514.220.96轴Ⅱ（中间轴）3.65170.62204.3轴Ⅲ（低速轴）3.4752.5631.213.250.96五、传动零件的设计计算:1．普通V带传动的设计计算:①确定计算功率𝑷𝑷𝑤𝑤根据《机械设计》P156表8-8，此处为带式运输机，载荷变动小，每天两班制工作每天工作8小时，选择工作情况系数𝑤𝑤=1.2《机械设计课程设计说明书》-7-𝑤=𝑤𝑤𝑤1𝑤𝑤60×1000=6.7824𝑤/𝑤𝑤0=2𝑤0+𝑤2(𝑤𝑤1+𝑤𝑤2)+(𝑤𝑤2−𝑤𝑤1)24𝑤0=2×400+3.142×270+(90)24×400=1228.9625𝑤𝑤𝑤=𝑤0+𝑤𝑤−𝑤02=400+1250−1228.96252=410.52𝑤𝑤𝑤1=180°−𝑤𝑤2−𝑤𝑤1410.52×60°=166.8°②选择V带型号根据《机械设计》P151图8-11表8-78-9，此处功率𝑤𝑤=4.8𝑤𝑤与小带轮的转速𝑤𝑤=1440r/min，选择A型V带，𝑤=90𝑤𝑤。③确定带轮的基准直径𝑷𝑷𝑷，𝑷𝑷𝑷根据公式𝑤𝑤2=𝑤𝑤𝑤1（𝑤=2）小带轮直径𝑤𝑤1=90𝑤𝑤大带轮的直径𝑤𝑤2=180𝑤𝑤④验证带速在5𝑤/𝑤~25𝑤/𝑤之间。故带的速度合适。⑤确定V带的基准长度和传动中心距𝑷𝑷初选传动中心距范围为：0.7(𝑤𝑤1+𝑤𝑤2)≤𝑤0≤2(𝑤𝑤1+𝑤𝑤2)，即189≤𝑤0≤540，初定a0=400𝑤𝑤V带的基准长度：根据《机械设计》P145表8-2，选取带的基准直径长度Ld=1250𝑤𝑤。实际中心距：⑥验算主动轮的包角𝑷𝑷=𝑷𝑷𝑷=𝑷.𝑷𝑷𝑷𝑷=𝑷.𝑷𝑷《机械设计课程设计说明书》-8-𝑤=𝑤𝑤(𝑤0+∆𝑤0)𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤0=1.07𝑤∆𝑤0=0.17𝑤𝑤𝑤=4.8(1.07+0.17)×0.96×0.93=4.336𝑤0=500𝑤𝑤𝑤𝑤(2.5𝑤𝑤−1)+𝑤𝑤2𝑤0=500×4.85×6.7824(2.50.96−1)+0.105×6.78242=118.36𝑤𝑤=2𝑤𝑤0sin𝑤12=620.2064𝑤故包角合适。⑦计算V带的根数z由𝑤𝑤=1440𝑤/min𝑤𝑤1=90𝑤𝑤根据《机械设计》P151/153表8-48-5，根据《机械设计》表8-6，𝑤𝑤=0.96根据《机械设计》表8-2，𝑤𝑤=0.93取𝑤=5根。⑧计算V带的合适初拉力𝑷𝑷根据《机械设计》P149表8-3，𝑤=0.105⑨计算作用在轴上的载荷⑩V带轮的结构设计（根据《机械设计》表8-11）（单位：mm）带轮尺寸小带轮大带轮《机械设计课程设计说明书》-9-槽型AA基准宽度𝑤𝑤1111基准线上槽深𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤2.752.75基准线下槽深𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤8.78.7槽间距e150.3150.3槽边距𝑤𝑤𝑤𝑤99V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为25𝑤/𝑤2．齿轮传动设计计算高速齿轮系设计（1）选择齿轮类型，材料，精度，及参数①选用直齿圆柱齿轮传动（外啮合）②选择齿轮材料（考虑到齿轮使用寿命较长）：根据《机械设计》P191表10-1《机械课程设计》P87图11-10取小齿轮材料取为40Cr，调质处理，HBS1=280大齿轮材料取为45钢，调质处理，HBS2=240③初选取齿轮为7级的精度(GB10095.1−2001)⑤初选小齿轮的齿数𝑤1=24；大齿轮的齿数𝑤2=4.22×24=101.28取𝑤2=102考虑到闭式软齿面齿轮传动最主要的失效为点蚀，故按接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。𝑷𝑷𝑷=𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷=𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷《机械设计课程设计说明书》-10-[σ]𝑤lim1=670𝑤𝑤𝑤[σ]𝑤lim2=610𝑤𝑤𝑤（2）按齿面接触疲劳强度计算由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即321)][(12HEHdtttZZuuTkd①确定计算参数传递扭矩𝑤1=9550𝑤1𝑤1=5.09×104（𝑤·𝑤𝑤）试选𝑤𝑤𝑤=1.3齿宽系数ψ𝑤=1由图10-20查得区域系数𝑤𝑤=2.5由表10－6查得材料的弹性影响系数2/18.189MPaZE由式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数Z𝑤1=*)]2/(cosarccos[11ahzz=29.841°𝑤2=*)]2/(cosarccos[22ahzz=22.849°2/)]'tan(tan)'tan(tan[a22a11zz=1.7334Z=0.872计算许用接触应力[σ]𝑤:由图10-26（c）查得计算应力循环次数：N1=91066.1，N2=91039.0由图10-23查取接触疲劳寿命系数𝑤𝑤𝑤1=0.98，𝑤𝑤𝑤2=1.1安全系数由表10-5取𝑤𝑤=1，失效概率为1％则[𝑤𝑤1]=[σ]𝑤lim1𝑤𝑤=656.6𝑤𝑤𝑤[𝑤𝑤2]=[σ]𝑤lim2𝑤𝑤=671𝑤𝑤𝑤[𝑤𝑤1][𝑤𝑤2],因此应取较小值[σ]𝑤2代入𝑷𝑷=𝑷𝑷𝑷𝑷.𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷=𝑷𝑷𝑷.𝑷𝑷𝑷𝑷《机械设计课程设计说明书》-11-[𝑤𝑤2]=656.6𝑤𝑤𝑤②确定齿轮参数及主要尺寸，试算出小齿轮分度圆直径321)][(12HEHdtttZZuuTkd=46.820mm圆周速度10006011ndVt=1.77m/s齿宽b=tdd1=46.82mm计算实际载荷系数𝑤𝑤由表查得𝑤𝑤=1，V=1.66m/s,7级精度，𝑤𝑤=1.05齿轮的圆周力ttdTF111/2=2.174310NmmNmmNbFKtA/100/43.46/1查表得齿间载荷分配系数HK=1.2用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数HK=1.419，由此得到实际载荷系数HHVAHKKKKK=1.79按实际载荷系数算得分度圆直径311HtHtKKdd=52.088mm，其相应的齿轮模数11/zdm=2.17mm③按齿根弯曲疲劳强度设计由式10-7试算模数，即3211)][(2FsaFadFttYYzYTKm确定计算参数试选FtK=1.3，计算弯曲疲劳强度用重合度系数Y=0.684𝑤=5《机械设计课程设计说明书》-12-[σ]𝑤lim1=520𝑤𝑤𝑤[σ]𝑤lim2=480𝑤𝑤𝑤查得齿形系数1FaY=2.65，2FaY=2.23查得应力修正系数1saY=1.58，2saY=1.76查得小、大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为：查得弯曲疲劳寿命系数1FNK=0.86，2FNK=0.90弯曲疲劳安全系数S=1.4S][Flim111FNFK=319.43MPaS][Flim222FNFK=308.57MPa111][FsaFaYY=0.0131222][FsaFaYY=0.0127因为大齿轮大于小齿轮，所以取111][FsaFaYY=0.0131试算模数3211)][(2FsaFadFttYYzYTKm=1.272mm调整齿轮模数1、圆周速度v11zmdt=30.531mm,10006011ndVt=1.15m/s2、齿宽bb=tdd1=30.531mm3、宽高比b/h=10.67计算实际载荷系数FK1、由表查得𝑤𝑤=1，V=1.66m/s,7级精度，𝑤𝑤=1.04𝑤=620.2064𝑤《机械设计课程设计说明书》-13-2、齿轮的圆周力ttdTF111/2=3.334310N，mmNmmNbFKtA/100/109/13、查表得齿间载荷分配系数FK=1.04、用插值法查得HK=1.417，FK=1.34由此得到实际载荷系数FFVAFKKKKK=1.39按实际载荷系数算得齿轮模数m=3FtFtKKm=1.3，取标准值m=2,按接触疲劳强度算得分度