华中科技大学机械设计课程设计设计计算说明书.doc

1、华中科技大学机械设计课程设计设计计算说明书世纪大坑华中科技大学2011 年 12 月 13 日华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学1 / 34目 录一、设计任务书 2二、传动方案的分析与拟定 2三、电动机的选择与计算 3四、传动比的分配 3五、传动装置的运动及动力参数的选择和计算 4六、传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择 5七、联轴器的选择及计算15八、键连接的选择及计算16九、轴的强度校核计算17十、滚动轴承寿命的校核计算27十一、润滑和密封30十二、箱体及附件的结构设计和选择31十三、设计小结33十四、参考资料34华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学2 / 34计算与说明 主

2、要结果一 设计任务书设计带式传输机传动装置中的双级圆柱齿轮减速器。设计数据及工作条件：F=4600N; V=0.4m/s; D=400mm；生产规模：中小批量；工作环境：多尘； 载荷特性：平稳；工作期限：5 年，两班制。 设计注意事项：1.设计由减速器装配图 1 张，零件图 2 张（包括低速轴和低速轴上大齿轮） ，以及设计计算说明书一份组成;2.设计中所有标准均按我国标准采用，设计说明书应按规定纸张及格式编写;3.设计图纸及设计说明书必须按进度完成，经指导教师审查认可后，才能给予评分或答辩。二 传动方案的分析与拟定根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为 min/1.9min/)401.3(406

3、0)rrDvnw为防止过载以及过载而引起的安全事故，可拟定传动方案为：外部 V 带传动+内部双级圆柱齿轮传动。机构整体布置如图一：图 1. 传动方案简图F=4600N; V=0.4m/s;D=400mmnw=19.11r/min华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学3 / 34计算与说明 主要结果三 电动机的选择与计算1电动机的类型选择根据动力源和工作条件，选用 Y 系列三相交流异步电动机。2电动机的功率工作机有效功率:Pw = Fv/1000 =46000.4/1000 kW=1.84 kW设电动机到工作机之间的总效率为 ，并设 1， 2， 3， 4， 5 分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（

4、设齿轮精度为 8 级） 、滚动轴承、V 带传动以及滚筒的效率。查文献 4 表 2-2 可得： 1=0.99， 2=0.97， 3=0.99， 4=0.95， 5=0.96，由此可得：总效率：= 1 22 34 4 5=0.990.9720.9940.950.96=0.8160电动机所需功率：Pd=Pw/=1.84/0.8160=2.255 kW查文献 4 表 16-1 选取电动机的功率为 3.0 kW。3电动机转速的选择在常用的同步转速为 1500 r/min 和 1000 r/min 两者之间选择。前者的总传动比为75.35，后者的总传动比为 50.24，前者虽然电动机转速高、价格低，但总传

5、动比大。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 1000 r/min 的电动机。4电动机型号确定由功率和转速，查文献 4 表 16-1，选择电动机型号为：Y132S-6,其满载转速为960 r/min，查表 16-2，可得：中心高 H=132 mm； 轴外伸轴径 D=38 mm； 轴外伸长度 E=80 mm.四 传动比的分配计算得内外总的传动比 24.5019/60wmni取 V 带传动的传动比 i1=3则减速器的总传动比 75.163/24.50/1因此，双级圆柱齿轮减速器高速级传动比总效率：=0.8160电动机型号：Y132S-6华中科技大学机械设计课程设计华中科技

6、大学4 / 346.47513.12 i计算与说明 主要结果华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学5 / 34低速级的传动比 590.364/75.1/23 i五 传动装置的运动及动力参数的选择和计算1. 各轴的转速计算n =nm=960 r/minn =n /i1=960/3 r/min=320 r/minn =n /i2=320/4.666 r/min=68.58 r/minn =n /i3=68.58/3.590 r/min=19.10 r/min2. 各轴的输入功率计算P =Pd =2.255 kWP =P 4=2.2550.95 kW=2.142 kWP =P 2 3=2.1420

7、.970.99 kW=2.057 kWP =P 2 3=2.0570.970.99 kW=1.975 kW3. 各轴的输入转矩计算T1=9550P1/n1=95502.255/960 Nm =22.433 NmT2=9550P2/n2=95502.142/320 Nm =63.925 NmT3=9550P3/n3=95502.057/68.58 Nm =286.444 NmT4=9550P4/n4=95501.975/19.10 Nm =987.5 Nm将上述数据归纳总结如下表所示。表 1. 各轴的运动和动力参数轴号转速（r/min）功 率（kW ）转 矩（Nm）传动比 i电动机输出轴960

8、2.255 22.433高速轴 320 2.142 63.925中间轴 68.58 2.057 286.444低速轴 19.10 1.975 987.534.6663.590减速器总传动比：i=16.75高速级传动比：i2=4.666低速级传动比i3=3.590华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学6 / 34计算与说明 主要结果六 传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择1. 减速器外部传动V 带传动的设计计算（1） 、确定计算功率 PC两班制工作，即每天工作 16h，查阅文献 3 表 2-5 得工况系数 KA=1.1，故Pc = KAP = 1.12.255 kW =2.481 kW（2

9、） 、选择普通 V 带的型号根据 Pc=2.481 kW、n 1=960 r/min，由文献 3 图 2-7 初步选用 A 型带。（3） 、选取带轮基准直径 dd1和 dd2由文献 3 表 2-6 取 dd1=125 mm，并取 =0.02，则m5.67 m）02.-1（253096)-(n12d由文献 3 表 2-6 取最接近的标准系列值 dd2=375 mm。（4） 、验算带速 v smsmnd /28.6/10692543106 因 v 在 525 m/s 范围内，故带速合适。（5） 、确定中心距 a 和带的基准长度 Ld初定中心距 a0的取值范围为 mam1035初选中心距 a0=50

10、0 mm。由此计算所需带长为 m maddLd25.186 504)1237()125(430 22查阅文献 3 表 2-4，选择基准长度 Ld=2000 mm。由此计算实际中心距得mma5922/)5.1860(（6） 、验算小带轮包角 1带轮基准直径：dd1=125 mmdd2=375 mm安装中心距：a=592 mm带的基准长度：Ld=2000 mm华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学7 / 34计算与说明 主要结果)合 适(1208.537592137-1802 ad（7） 、确定带的根数已知 dd1=125 mm，i=3，v=6.28 m/s，查文献 3 表 2-1 得 P0=1

11、.37 kW，查文献 3表 2-2 得 P0=0.09 kW；因 =155.8，查文献 3 表 2-3 得 K=0.93；因 Ld=2000 mm，查文献 3 表 2-4 得 KL=1.03，因此 7.1039.)037.1(4812z000 LccKPP取 z=2 根。（8） 、确定初拉力 F0单根普通 V 带的初拉力为 N NqvzKPc7.10 28.61028.6934)052(20（9） 、计算压轴力 FQ NNzF6.728.15sin102（10） 、带轮的结构设计A、小带轮的结构设计由于 dd1=125mm300mm, 所以带轮采用腹板式结构，其顶圆直径da1=130.5mm2

12、H=264mm，轮毂长度 L1=45mmE=80mm，故小带轮 1 的结构设计合理。B、大带轮的结构设计由于 dd2=375mm300mm，所以带轮采用轮辐式结构，其顶圆直径 da2=380.5mm，轮毂长度 L2=60mm。小带轮包角： 1=155.8带的根数：Z=2初拉力：F0=170.7N压轴力：FQ=667.6N小带轮：顶圆直径：da1=130.5mm轮毂长度：L1=45mm大带轮：顶圆直径：da2=380.5mm轮毂长度：L2=60mm华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学8 / 34计算与说明 主要结果2高速级传动齿轮的设计计算高速级主动轮输入功率 2.142 kW，转速 320

13、 r/min，转矩 T2=63.925 Nm，齿数比 u=i2=4.666，单向运转，载荷平稳，每天工作 16 小时，预期寿命 5 年，电动机驱动。（1） 、选择齿轮的材料及热处理方式小齿轮:45 钢,调质处理，齿面硬度 230HBS;大齿轮:45 钢,正火处理，齿面硬度 190HBS。（2） 、确定许用应力A. 确定极限应力 Hlim和 Flim许用接触应力 Hlim1=580MPa， Hlim2=550MPa；许用弯曲应力 Flim1=220MPa， Flim2=210MPa。B. 计算应力循环次数 N，确定寿命系数 ZN，Y N81106.4 ）16305（2tna8812 9.642i

14、N查文献 3 图 3-7 和图 3-9 得，Z N1=1，Z N2=1；Y N1=1，Y N2=2. C. 计算许用应力安全系数： ， ，则：0.1limHS.limF/1NHPMPaSH580min/22/11TFYF34/22NSP（3） 、初步确定齿轮基本参数和主要尺寸A. 选择齿轮类型选用较平稳、噪声小、承载能力较强的斜齿圆柱齿轮传动。B. 选用 8 级精度C. 初选参数初选参数： ， ，Z Z u=304.666140， , 1031 021齿宽系数 。9.dD. 初步计算齿轮主要尺寸小齿轮 1 齿数：Z1=30大齿轮 2 齿数：Z2=140变位系数： 01齿宽系数：华中科技大学机械设计课程设计华中科技大学9 / 349.0d计算与说明 主要结果