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汽车设计基础课程设计说明书资料
汽车设计基础课程设计
计算说明书
班级
姓名
十堰职业技术学院
2012.12
机械设计课程设计计算说明书目录
一、《机械设计基础》课程设计任务书…………………..3
二、电动机的选择及运动参数的计算…………….……….4
三、总传动比的计算及传动比的分配………………….6
四、运动参数及动力参数计算……………….…….……...6
五、V带传动设计………………………….…………………7
六、齿轮传动设计………………………………….…………10
七、轴的设计…….…………………………………………......13
八、滚动轴承的选择………………………….………………..18
九、键联接的选择及计算………..…………………………….18
十、联轴器的选择……………………………………………...19
《汽车设计基础》课程设计任务书
题目：
试按下列一组数据，设计带式输送机的传动装置。
工作条件及要求：
用于运输碎粒物体，工作时载荷有轻微冲击，输送带允许速度误差±4%，二班工作制，使用期限10年（年工作日250），
连续单向运转。
组别
输送带牵引力
F（N）
输送带速度
V（m/s）
传动滚轮直径
D（mm）
1
2600
1.25
320
带式输送机传动装置简图如下：
1、电动机；2、V带传动；3、减速器；4、联轴器；
5、传动滚筒；6、输送带。
计算过程及计算说明
一、电动机的选择及运动参数的计算
（一）电动机的选择
1、确定皮带输送机所需功率
2、传动装置的总效率：
根据指导书P10表2-4，取
传动类型
V带
滚动轴承
齿轮
联轴器
传动效率
0.96
0.98
0.97
0.99
则总效率为
η总=η带×η3轴承×η齿轮×η联轴器
=0.96×0.983×0.97×0.99
=0.868
3电动机的的选择：
电动机的额定功率：
P工作=F﹡V/1000η总
=2600×1.25/（1000×0.868）
=3.74kW
4、确定电动机转速：
（1）计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
=60×1000×1.25/π×320
=74.6r/min
根据指导书P10表2-3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围ia=3~5。
取V带传动比i1=2~4，则总传动比的范围为ia=6~20。
故电动机转速的可选范围为n’d=ia×n筒=（6~20）×74.6=448~1492r/min，,符合这一范围的同步转速有1000和1500r/min。
从指导书P6表2-1推荐的电动机型号有两种转速的电动机。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可选择1000转转速比较适合，则选n电=1000r/min 。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M1-6。
其主要性能：
额定功率：
4KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。
电动机基本参数
电动机额定功率P（kW）
4
电动机满载转速n（r/min）
960
电动机轴伸出端直径d（mm）
38
电动机轴端安装高度（mm）
132
电动机轴端伸出长度（mm）
80
二、总传动比的计算及传动比的分配
1、总传动比：
i总=n电动/n筒=960/74.6=12.87
2、分配各级传动比
（1）按指导书P10表2-3取V带传动比
i带=3.4
（2）则两级齿轮的传动比
i齿轮=i总/i带=12.87/3.4=3.785
三、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
n电=n电=960r/min
nI=n电/i带=960/3.4=282（r/min）
n=nI/i齿轮1=282/3.785=74.5（r/min）
转速误差
△n=（n滚理-n滚实）/n滚理
=（74.6-74.5）/74.6=0.0001（符合要求）
2、计算各轴的功率（kW）
P电=P工作=3.74kW
P=P电×η带=3.74×0.96=3.59kW
P=P×η轴承×η齿轮1=3.59×0.98×0.97
=3.41kW
P=P×η2轴承×η联轴器=3.41×0.982×0.99
=3.25kW
3、计算各轴扭矩（N·mm）
T电=9.55×106P电/n电=9.55×106×3.74/960
=37205N·mm
T=9.55×106P/n
=9.55×106×3.59/282
=121576N·mm
T=9.55×106P/n
=9.55×106×3.41/74.5
=437121N·mm
四、V带传动设计
1、选择V带截型
根据教材P167表8-10，取kA=1.2
PC=KAP=1.2×3.74=4.49kW
n电=960r/min
由教材P167图8-10
得V带截型为A型，小带轮直径推荐值
2、确定带轮基准直径，并验算带速
根据推荐值和教材P163表8-6，
取小带轮最小基准直径
dd1=125mm>dmin=75mm
dd2=（n1/n2）·dd1=（960/282）×125=425mm
带速V：
V=πdd1n1/（60×1000）
=π×125×960/（60×1000）
=6.28m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
3、确定带长和中心矩
根据教材P168式（8-17）得
7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）
1.7（125+425）≤a0≤2×（125+425）
所以有：
385mm≤a0≤1100mm
取a0=800mm
由教材P168式（8-18）得：
L0=2a0+1.57（dd1+dd2）+（dd2-dd1）/4a0
=2×800+1.57（125+425）+（425-125）2/4×800
=2491.6mm
根据教材P157表（8-2）取Ld=2500mm
根据教材P168式（8-19）得：
a≈a0+Ld-L0/2=800+（2500-2491.6）/2
=800+4.2
=804.2mm
4、验算小带轮包角
α1=1800-（dd2-dd1）×57.30/a
=1800-（425-125）×57.30/804.2
=1800-21.40
=158.60>1200（适用）
5、确定带的根数
根据教材P165表8-7
P0=1.4-（1.4-1.19）×20/（980-800）
=1.4-0.023=1.38kW
根据教材P166表8-8△P0=0.11kW
根据教材P166表8-9Kα=0.94
根据教材P157表8-2KL=1.09
由教材P168式（8-22）得
Z=PC/[P0]=PC/（P0+△P0）KαKL
=4.49/（1.38+0.11）×0.94×1.09
=2.94根
取Z=3根
6、计算轴上压力
由教材P156表8-1查得q=0.11kg/m，
由教材P169式（8-23）单根V带的初拉力：
F0=500PC（2.5/Kα-1）/ZV+qV2
=500×4.49×（2.5/0.94-1）/（3×6.28）+0.11×6.282
=202N
则作用在轴承的压力FQ，由教材P169式（8-24）
FQ=2ZF0sin（α1/2）=2×3×202sin（158.6/2）
=1191.N
五、齿轮传动设计
1、选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。
大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据教材P220表10-10选7级精度。
齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm（教材没有介绍）
2、按齿面接触疲劳强度设计
由教材P225式（10-13）
d1≥{（671/[σH]）2（kT1/φd）（u±1/u）}1/3
确定有关参数如下：
传动比i齿1=3.785
（1）齿数和齿宽系数
取小齿轮齿数Z1=20。
则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=3.785×20=76
由教材P225表10-14，取φd=1.2
（2）转矩T=121576N·mm
（3）载荷系数k
由教材P224表10-12取k=1.3
（4）许用接触应力[σH]，教材P219表10-8
当取小齿轮硬度为240HBS时，
许用接触应力为[σH1]=612Mpa
许用弯曲应力为[σF1]=399Mpa
大齿轮的硬度为220HBS
许用接触应力为[σH2]=515Mpa
许用弯曲应力为[σF2]=301Mpa
（5）小齿轮分度圆的计算直径及模数
d1≥{（671/[σH]）2（kT1/φd）（u±1/u）}1/3
={（671/515）2（1.3×121576/1.2）（3.785+1/3.785）}1/3
=65.526.mm
模数：
m=d1/Z1=65.526/20=3.27mm
根据教材P203表10-2取标准模数：
m=3.5mm
3、校核齿根弯曲疲劳强度
根据教材P226式（10-15）
σF=（2kT1/bmd1）YFs≤[σH]
（1）确定有关参数和系数
分度圆直径：
d1=mZ1=3.5×20mm=70mm
d2=mZ2=3.5×76mm=266mm
齿宽：
b=φdd1=1.2×70mm=84mm
取b2=85mmb1=90mm
（2）复合齿形系数YFs
根据齿数Z1=20,Z2=76，查P226表10-15得
YFS1=4.36YFS2=3.986
（3）校核弯曲应力
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=（2kT1/bmd1）YFS1
=（2×1.3×121576/85×3.5×70）×4.36Mpa
=66.2Mpa<[σF1]=399Mpa
σF2=（2kT1/bmd1）YFS2
=（2×1.3×121576/85×3.5×70）×3.986Mpa
=60.5Mpa<[σF2]=301Mpa
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
（4）计算齿轮传动的中心矩a
a=m（Z1+Z2）/2=3.5（20+76）/2=168mm
（5）计算齿轮的圆周速度V
V=πd1n1/（60×1000）=3.14×70×282/（60×1000）
=1.03m/s
查教材P220表10-10，选择7级精度齿轮，满足圆周速度要求。
六、轴的设计计算
（一）各轴的最小直径设计计算
1、按转矩计算输入轴的最小直径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据教材P279式（12-2）
教材P278表12-5取C=110
=110×0.2335=25.69mm
由于轴端带轮处有键槽，要将轴径加大5%
d=25.69×105%=26.97mm
按P274表12-2（标准直径系列）
取d=28mm
2、按转矩计算输出轴的最小直径
选用45#调质，硬度217~255HBS
教材P278表12-5取C=110
d=110×0.352=38.72mm
输出轴最小轴径处有联轴器键槽，要将轴径加大5%
d=38.72×1.05=40.66mm
根据教材P274表12-2（标准直径系列）
取d=42mm（要符合联轴器标准）
（二）输出轴的结构设计
1、轴的结构形式
由于是一级圆柱齿轮减速器，所以齿轮对于轴
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