机械综合实训设计计算说明书付CADWord文件下载.docx

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项目和内容

设计计算依据和过程

计算结果

二、减速器总体方案设计

1．设计方案分析

2电动机的选择

（1）电动机类型的选择

（2）电动机功率的选择

（3）电动机转速的选择

（4）确定电动机型号

3．传动比的分配

4.运动参数及动力参数计算

三、V带传动的设计

1．确定设计

计算功率Pd

2.选择带的型号

3.确定带轮基准直径dd1、dd2

（1）选择小带轮的基准直径dd1

（2）验算带速

（3）计算大带轮基准直径dd2

（4）确定中心矩a及带的基准长度Ld0

（5）验算小带轮包角α1

（6）确定V带的根数

（7）确定带的初拉力F0

（8）计算带的轴压力FQ

四、齿轮的设计计算及结构说明

1.选择齿轮材料

2．按齿面接触疲劳强度条件计算小齿轮直径d1

3.确定齿轮的主要参数和计算几何尺寸

4．校核齿根弯曲疲劳强度

5.计算齿轮的圆周速度及确定精度等级

五、轴的设计计算及校核

1．输入轴的设计计算与校核

（1）根据工作要求选择材料

（2）按扭矩初算轴的最小直径

（3）轴的结构设计

（4）轴的强度校核

2.输出轴的设计计算与校核

（1）根据工作要求选择材料

（2）按扭矩粗算轴的最小直径

六.滚动轴承的校核

1.输入轴滚动轴承寿命校核

（1）输入轴轴承的寿命校核

2.输出轴滚动轴承寿命校核

七.键的选择与校核

1.输入轴键的选择与校核

1.输入轴键的选择与校核

2.输出轴键的选择与校核

（2）输出轴轴承的寿命校核

（3）

本设计中，原动机为电动机，工作机为皮带输送机。

传动方案采用了1级传动，带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其它形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传动的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率与速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。

所给定方案结构尺寸大，传动效率较高，成本低，连续工作性好，在所要求的工作条件下满足要求。

根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。

工作机所需要的有效功率为：

Pw=Fv/1000=（1300×

1.55）/1000=2.015KW

为了计算电动机所需功率Pd，需确定传动装置总效率η总。

要求总效率，必须先确定各传动环节的效率。

由教材第14页表2-3查得：

ηV带=0.96，η轴承=0.98，η齿轮=0.97，

η联轴器=0.99，η滚筒=0.96；

则传动装置的总效率为：

η总=ηV带×

η轴承2×

η齿轮×

η联轴器×

η滚筒=0.96×

0.982×

0.97×

0.99×

0.96=0.85

电动机所需功率为：

Pd=Pw/η总=2.015/0.85=2.37KW

对于载荷比较稳定，长期连续运行的机械，只要所选电动机的额定功率Ped等于或稍大于电动机所需的工作功率Pd，电动机就能正常工作。

由教材第203页表17-1选取电动机的额定功率为3.0KW。

工作机转速：

nw=（60×

1000×

v）/（π×

D）=（60×

1.55）/（3.14×

250）=118.47r/min

由教材第10页表2-1，V带传动的传动比常用范围为iv带=2~4，单级圆柱齿轮传动的传动比常用范围为i齿轮=3~5，则总传动比范围为i总=6~20。

故电动机转速的可选范围为：

n电机=i总×

nw=（6~24）×

118.47=710.8~2841.6r/min

符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。

现将3种电动机的有关数据列于下表进行比较：

方案

电机型号

额定功率/KW

同步转速/（r/min）

满载转速/（r/min）

电动机质量/KG

总传动比

1

Y132M-8

3.0

750

710

79

5.99

2

Y132S-6

1000

1430

63

8.10

3

Y100L2-4

1500

38

12.07

注：

总传动比=满载转速/工作机转速

可以发现以上三种电动机都符合要求,都可选取,若工作环境对传动装置的外廓尺寸要求不大,则可选取方案3;

若工作环境希望传动装置越小越好,则选方案1;

这里,我们折中选取方案2,即选定电动机型号为Y132S-6。

根据电动机功率与同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。

其主要性能：

额定功率3.0KW，满载转速1430r/min。

i总=n满/nw=1430/118.47=12.13

V带传动的传动比常用范围为iv带=2~4，这里取iV带=3

则i齿轮=i总/iV带=12.13/3=4.05

（单级圆柱齿轮传动的传动比常用范围为i齿轮=3~6）

电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，减速器低速轴为2轴，滚筒轴为3轴。

相邻两轴间的传动比表示为i01、i12、i23；

相临两轴间的传动效率为η01、η12、η23；

；

各轴的输入功率为P0、P1、P2、P3；

各轴的转速为n0、n1、n2、n3；

各轴的输入转矩为T0、T1、T2、T3。

在设计计算传动装置时，通常用电动机所需的工作功率Pd进行计算，而不用电动机的额定功率Ped。

只有当有些通用设备为留有储备能力以备发展，或为适应不同工作的需要，要求传动装置具有较大的通用性和适应性时，才按额定功率Ped来设计传动装置。

传动装置的输入转速可按电动机额定功率时的转速,即满载转速nm计算，这一转速与实际工作时的转速相差不大。

0轴（电机轴）

P0=Pd=2.37KW

n0=nm=1430min

T0=9550×

（P0/n0）=9550×

（2.37/1430）=15.82N·

m

1轴（高速轴）

P1=P0×

η01=2.37×

ηV带=2.37×

0.96=2.28KW

n1=n0/i01带=1430/3=477r/min

T1=9550×

（P1/n1）=9550×

（2.28/477）=45.36N·

2轴（低速轴）

P2=P1×

η12=2.28×

（η轴承×

η齿轮）=2.28×

（0.98×

0.97）=2.17KW

n2=n1/i12齿轮=480/4.05=118.52r/min

T2=9550×

（P2/n2）=9550×

（2.17/118.52）=174.85N·

3轴（滚筒轴）

P3=P2×

η23=2.17×

η联轴器）=2.17×

0.99）=2.11KW

n3=n2=118.52r/min

T3=9550×

（P3/n3）=9550×

（2.17/118.52）=170.02N·

运动与动力参数的计算结果汇总如下表：

轴名

功率P/KW

转矩T（N·

m）

转速n/（r/min）

传动比i

效率

η

输入

输出

电机轴

1轴

2轴

滚筒轴

2.28

2.17

2.11

2.37

2.23

2.13

2.07

45.36

174.85

170.02

23.58

44.45

171.35

166.62

480

118.52

4.05

0.96

0.95

0.97

由工作条件，载荷平稳，2班制工作，采用交流电动机，参考《机械技术基础》第216页，表14-8得：

KA=1.2

设计计算功率Pd=KAP=1.2×

2.37=2.84KW

（其中KA为工作情况系数，P为所需传递功率）

根据设计计算功率Pd和小带轮的转速n0，由《机械技术基础》第216页，图14-8查得：

带的型号为A型。

由《机械技术基础》第208页，表14-2查得：

A型带的小带轮最小直径为75，在结构允许的前提下尽可能选大一些，以减少弯曲应力，提高带的寿命，所以放大一档，由表14-2初选小带轮直径dd1=125mm。

v=（π×

dd1×

n0）/（60×

1000）=（3.14×

125×

1430）/（60×

1000）=6.28m/s

带速v在5~25m/s之间，符合要求。

取ε=0.02

dd2=（n0/n1）×

（1-ε）×

dd1=（1430/480）×

（1-0.02）×

125=245mm

由《机械技术基础》第208页，表14-2带的基准直径系列圆整得：

dd2=250mm

实际大带轮转速

n1’=n0×

dd1/dd2=1430×

（1-0.02）×

125/250=470.4

｜（470.4-470）/470｜=0.02<

0.03所以转速误差符合要求.

初定中心矩a0

由于设计要求中未对中心距提出明确要求，先按下式初选中心距a0：

0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）

262.5≤a0≤750

暂时取a0=600mm

初算带的基准长度Ld0

初选中心距a0后，按下式初算带的基准长度：

Ld0≈2a0+（π/2）（dd1+dd2）+（dd1+dd2）2/（4×

a0）=2×

600+（3.14/2）×

（125+250）+（125+250）2/（4×

600）=1847.34mm

确定带的基准长度Ld

由《机械技术基础》第208页，表14-3将带的基准长度圆整至相近的标准基准长度：

Ld=1800mm

确定中心距

确定带的基准长度Ld后，按下式计算实际中心距a

a≈a0+（Ld-Ld0）/2=600+（1800-1847.34）/2=576mm

考虑到安装、调整和松弛后张紧的需要，实际中心距允许有一定的调整范围，其大小为：

amin=a-0.015Ld=576-0.015×

1800=549mm

amax=a+0.03Ld=576+0.03×

1800=630mm

α1=180°

-57.3°

×

（dd2-dd1）/a=180°

（250-125）/576=167.65°

>

120°

α1在允许的范围内，满足要求。

由《机械技术基础》第214页，表14-5，查得

P0=1.38KW

由《机械技术基础》第214页，表14-6，查得

ΔP0=0.11KW

由《机械技术基础》第215页，表14-7，查得

Kα=0.97

由《机械技术基础》第208页，表14-3，查得

KL=1.01

按下式计算V带的根数：

Z≥Pd/[P0]=Pd/（（P0+ΔP0）KαKL）=2.84/（（1.38+0.11）×

1.01）=1.95

将Z圆整为整数：

Z=2

由《机械技术基础》第208页，表14-1，查得

q=0.10kg/m

按下式计算单根V带的初拉力：

F0=500×

（Pd/vz）×

（2.5/Kα-1）+q