《机械设计课程设计》设计过程及计算说明A综述Word格式.docx

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表2.1传动比方案

传动比方案

电动机型号

额定功率（KW）

电动机转速（r/min）

传动装置的传动比

同步

转速

满载

总传

动比

V带

传动

减速器

1

Y160M1-8

4

750

720

9.42

2.36

2

Y132M1-6

1000

960

12.57

2.51

5

3

Y112M-4

1500

1440

18.85

3.77

4、查《指导书》P119，根据额定功率Pd及同步转速nd’的围确定电动机型号

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可知方案3比较合适（在满足传动比范围的条件下，有利于提高齿轮转速，便于箱体润滑设计）。

因此选定电动机型号为Y112M-4，额定功率为Ped=4KW，满载转速n电动=1440r/min。

n滚筒=76.39r/min

η总=0.850

Pd=3.53KW

Ped=4KW

n电动=1440r/min

三、计算总传动比并

分配

各级传动比

按《指导书》P11进行：

1、总传动比：

i总=n电动/n筒=1440/76.39=18.85

2、分配各级传动比

（1） 

据指导书P6表2.2，取齿轮i齿轮=5（单级减速器i=3~6之间取3.15、3.55、4、4.5、5、5.6合理，为减少系统误差，取整数为宜）

（2） 

∵i总=i齿轮×

i带

∴i带=i总/i齿轮=18.85/5=3.77

i总=18.85

i齿轮=5

i带=3.77

四、运动参数及动力参数

的计算

参见《指导书》P12例题2.2

1、计算各轴转速（r/min）

nI=n电动/i带=1440/3.77=381.96r/min

nII=nI/i齿轮=381.96/5=76.39r/min

nIII=nII=76.39r/min

2、 

计算各轴的输入功率（KW）

PI=Pd×

η带=3.53×

0.96=3.39KW

PII=PI×

η齿轮轴承×

η齿轮=3.39×

0.99×

0.97=3.26KW

PIII=PII×

η联轴器=3.26×

0.99=3.19KW

3计算各轴输入扭矩（N·

mm）

Td=9550×

Pd/n电动=9550×

3.53/1440=23.41N·

mm

TI=9550×

PI/nI=9550×

3.39/381.96=84.76N·

mm

TII=9550×

PII/nII=9550×

3.26/76.39=407.55N·

TIII=9550×

PIII/nIII=9550×

3.19/76.39=398.80N·

nI=381.96r/min

nII=76.39r/min

nIII=76.39r/min

PI=3.39KW

PII=3.26KW

PIII=3.19KW

Td=23.41Nmm

TI=84.76N·

TII=407.55N·

TIII=398.80N·

五、传动零件的设计计算

1、带传动的设计计算（按教材P77§

5-5进行）

（1）选择普通V选带截型

由课本P104表8-4得：

kA=1.2

PC=KAP=1.2×

4=4.8KW

由课本P104图8-11得：

选用A型V带

（2）确定带轮基准直径，并验算带速

由课本P104表8-5和表8-6得，取dd1=125mm>

dmin=75

dd2=n1/n2·

dd1=1440/381.96×

125=471.25mm

由课本P104表8-6，取dd2=450mm

实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=1440×

125/450=400r/min

转速误差为：

n2-n2’/n2=381.96-400/381.96=-0.047<

-0.05（允许）

带速V：

V=πdd1n1/60×

1000=π×

125×

1440/60×

1000=9.42m/s。

在5~25m/s范围内，带速合适。

（3）确定带长和中心矩

根据课本P105式（8-12）得

0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）

0.7（125+450）≤a0≤2（125+450）

所以有：

402.5mm≤a0≤1150mm，取a0=600mm

由课本P105式（8-13）得：

L0=2a0+1.57（dd1+dd2）+（dd2-dd1）2/4a0

=2×

600+1.57（125＋450）+（450－125）2/4×

600=2147mm

根据课本P100表8-2取Ld=2000mm

根据课本P105式（8-14）得：

a≈a0+Ld-L0/2=600＋2000－2147/2=600－73.5=562mm

（4）验算小带轮包角

α1=1800－（dd2－dd1））/a×

57.30=1800－33.10=146.90>

1200（适用）

（5）确定带的根数

根据课本P1=1.91KW 

△P1=0.17KW 

Kα=0.91 

KL=1.03得

Z=PC/（P1+△P1）KαKL=4.8/（1.91+0.17）×

0.91×

1.03=2.46取Z=3

（6）计算轴上压力

由课本表8-1 

查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：

F0=500PC/ZV（2.5/Kα－1）+qV2=[500×

4.8/3×

9.42×

（2.5/0.91-1）+0.1×

9.422]N

=157.24N

则作用在轴承的压力FQ，

FQ=2ZF0sinα1/2=2×

3×

157.24sin146.9/2

=904.35N

dd1=125mm

dd2=450mm

实=450/125=3.6

V=9.42m/s

需反复调整dd1值使系统误差小于±

5%，另外如果齿轮传动比不是整数，系统误差校验需在调整齿轮误差后进行。

Ld=2000mm

a≈562mm

α1=146.90

查表须用插值法

Z=3

F0=157.24N

FQ=904.35N

V带和V带轮的标记分别为：

2、齿轮传动的设计计算（按教材P127§

6-9进行）

（1）选择齿轮材料及精度等级和齿数

考虑减速器传递功率不大，按课本P142表10-8及10-9选，以齿轮采用软齿面。

小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为250HBS。

大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度225HBS；

根据表选7级精度。

齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm。

取小齿轮齿数Z1=29。

则大齿轮齿数：

Z2=i齿Z1=5×

29=145

（2）按齿面接触疲劳强度设计

由课本P147式（10-24）d1≥766ξE【kT1（u+1）/φdu[σHP]2】1/3

确定有关参数如下：

传动比i齿=u=5

由表10-12 

取φd=0.9

转矩T1 

T1=9550×

P1/n1=9550×

3.39/400=80.94N·

m

载荷系数k由课本P144 

取k=1.4

齿轮副材料对传动尺寸的影响系数ξE 

查表10-11取ξE=1

许用接触应力σHP，由课本P150图10-33查得：

σHlim1=690Mpa 

σHlim2=580Mpa

[σHP1]=0.9σHlim1=621Mpa 

[σHP2]=0.9σHlim2=522Mpa

取[σHP]=522Mpa

故得：

d1≥766ξE【kT1（u+1）/φdu[σHP]2】1/3=766×

1×

[1.4×

80.94×

（5+1）/0.9×

5×

5222]1/3mm

=62.93mm

（3）确定齿轮传动主要参数及几何尺寸

模数：

m=d1/Z1=63.78/29=2.17mm

根据课本P130表10-2取标准模数：

m=2.5mm

分度圆直径d1=mZ1=2.5×

29=72.5mm

d2=mZ2=2.5×

145=362.5mm

传动中心距 

a=m/2（Z1+Z2）=2.5/2（29+145）=217.5mm

齿宽 

b2=b=φd×

d1=0.9×

72.5=65mm

b1=b2+（5～10）mm=70mm

验算齿轮圆周速度 

V齿=πd1n1/60×

1000=3.14×

72.5×

400/60×

1000=1.52m/s

由表10-7选齿轮传动精度等级7级合宜

（4）校核齿根弯曲疲劳强度

由课本P148式（10-26）得 

σF=（2000kT1/bm2Z1）YFS≤[σFP]

确定有关参数和系数

许用弯曲应力[σFP]

由课本P150图10-34查得：

σFlim1=290Mpa 

σFlim2=230Mpa

[σFP1]=1.4σFlim1=406Mpa 

[σFP2]=1.4σFlim2=322Mpa

复合齿形系数YFS 

由P149图10-32查得

YFS1=4.06 

YFS2=3.95

计算两轮的许用弯曲应力

σF1=（2000kT1/bm2Z1）YFS1=（2000×

1.4×

84.28/70×

2.52×

29）×

4.06Mpa=75.51Mpa

σF2=σF1YFS2/YFS1=75.51×

3.95/4.06Mpa=73.47Mpa

i齿=5

Z1=29

Z2=145

u=5

φd=0.9

n1=1440/i带实=400r/min

T1=80.94N·

k=1.4

ξE=1

[σHP]=522Mpa

d1≥62.93mm

d1=72.5mm

d2=362.5mm

da1=

da2=

a=217.5mm

b2=65mm

b1=70mm

V齿=1.52m/s

[σFP1]=406Mpa

[σFP2]=322Mpa

σF1=75.51Mpa＜[σFP1]

σF1=73.47Mpa＜[σFP2]

弯曲应力校验符合要求

六、轴的设计计算

按教材P237例题10-1进行：

（一）输入轴的设计计算

1、选择轴的材料，确定许用应力

由于设计的是单级减速器的输入轴，属于一般轴的设计问题，选用45#正火钢，硬度17