1、机械设计基础课群综合设计计算书机械设计基础课群()综合设计计算书一、 设计任务书： 带式输送机用减速器基本要求：运输机每天单班制工作工作，每天工作8小时，每年按300天计算，轴承寿命为齿轮寿命的1/31/4。使用年限8年。原始数据：运输带速度 V（m/s）1.8运输带工作拉力 F (N)1800卷筒直径 D（mm）250 设计任务要求：1. 减速器装配图纸一张（号图纸）2. 轴、齿轮零件图纸各一张（号或号图纸）3. 设计说明书一份二、 机构系统的运动简图三、 电动机的选择减速箱输出功率：Pw=F*v/1000=3.24(kW)总效率：=br2gc=0.96*0.99*0.99*0.98=0.9
2、12857299电机输入功率：Pd(KW)=Pw/=3.549295167所以选择电机：型号 “Y112M-4“Pd(KW) ：4转速nd （r*min-1） ：1440四、 传动的运动参数、动力参数计算鼓轮转速 n（r*min-1）=v*60/(*D)= 137.5796178总传动比i=nd/n=10.46666667则带传动和齿轮传动的传动比分配如下：令：带传动传动比 i1=3.5则：齿轮传动比 i2= 2.990476193bv带效率，0.96rc轴承效率，球轴承，一对0.99g齿轮啮合效率，0.99c联轴器效率（弹性柱销联轴器），0.980.99(1) 计算各轴的转数：电机轴： nd
3、 =1440（r/min） 高速齿轮轴：n=n电动机/i1=1440/3.5=411.43（r/min）低速齿轮轴：n= n/ i1=1440/(3*3.5)= 137.1（r/min）卷筒轴：n= n=137.1（r/min）(2) 计算各轴的功率：电机功率：Pw=4高速齿轮轴： P=Pw b =4x0.96= 3.84 低速齿轮轴： P= Prcg = 3.840.99x0.99 =3.76kw卷筒轴： P= Pgc=3.76x0.99x0.98=3.65 kw (3) 计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：Td=9.55103PI/nm=26.5N/m高速齿轮轴：Td=9.55103P
4、I/nm=89.1 N/m低速齿轮轴： Td=9.55103PI/nm= 262 N/m卷筒轴输入轴转矩：Td=9.55103PI/nm= 254 N/m得到各个轴的功率P(kW)；转速n(r/min)；与扭矩T(Nm)；P(W)n(r/min)T(Nm)电机4000144026528高速齿轮轴3840411.488242低速齿轮轴3760137.6224869卷筒轴3650137.1254249五、 传动零件的设计计算1) 带传动的设计计算1) 计算名义传动功率Pc（kw）Pc（kw）=KAP；由P146表格8-7可得KA=1.2；又有P=4 kW；Pc=4.8（kw）2) 选择v带型号由电
5、机选型可以得到转速：nd=1440（r*min-1）对照p147 表8-7，可得v带型号为：A型。3) 确定带轮基准直径dd1 dd2由p147 表8-8中选取两个倍数相差约为3.5的尺寸：100和355.由此得到：标准小带轮直径dd1(mm)=100标准大带轮直径dd2(mm)=3554) 验算V带转速v由p147 公式8-17 可得:带速v= 7.536 得到的带速位于525m/s之间，符合条件5) 确定中心距a和带的基准长度Ld由公式8-180.得：7（dd1+ dd2）a02（dd1+ dd2）318.5a0910选取在区间中间偏上部分选择a0=600p148 公式8-19由几何关系计
6、算基准长度初始值Ld0Ld0= 2023.34375;由p142表格 8_3找到类似的Ld=2000；求中心距a得到：amin=a-0.015Ld= 558.328125amax=a+0.03Ld= 648.328125a位于amin和amax之间，满足条件！6) 验证小带轮包角由p148 公式8-21得符合条件7) 确定带的根数由公式822得取带的根数是4，由表格8-9可知没有超过最多使用根数，符合条件。8) 确定初拉力F0由p148 公式8-23得 F0= 572.7877681(N)又由FQ=2ZF0sin(a1/2)= 1930.350046(N) 得到带轮轴拉力FQ。2. 齿轮的设计
7、计算(1) 选择齿轮材料、确定许用应力选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮、大齿轮均选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为230HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为190HBS。齿轮精度初选8级(2) 初选主要参数 Z1=26 ，u=3 Z2=Z1u=263=78按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1 确定各参数值 1载荷系数 ， 取K=1.2 2小齿轮名义转矩T1=9.55106PI/n1=9.551063.8016/411.4285714=88.242Nmm 齿数比 u=3 许用应力 (3) p109 6-11 0.8-1.2选择一个数,得齿宽系
8、数d=1 则 取两式计算中的较小值，即H=513MPa于是 d162.24182259mm(4) 确定模数 m=d1/Z162.24182259/26=2.393916254 取标准模数值 m=2.5(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核 Flim1=186MPa Flim2=178 MPa 故满足齿根弯曲疲劳强度要求！(6) 几何尺寸计算 d1=mZ1=2.526=65 mm d2=mZ2=2.578=195 mma=m (Z1+Z2)/2=3(26+195)/2=130mm大齿轮宽度b2=dd1=165=65 mm 圆整b2=65 mm取小齿轮宽度 b1 =b2+5 mm=70 mm 分度圆直径d
9、65195基圆直径db49.8149.4齿顶高ha2.52.5齿根高hf3.1253.125齿高h5.6255.625齿顶圆直径da70.65200.6齿根圆直径df58.75188.75齿距p7.857.85齿厚s3.9253.925齿槽宽e3.9253.925基圆齿距pb6.016.01中心距a130130b7065(4) 高速齿轮轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器(2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=3.802 KW 转
10、速为n=411.43 r/min根据教材P230（13-2）式，并查表13-2，取C=115d (3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，圆整后取D1=30mm，又联轴器长度L=60mm 则第一段长度L1=60mm右起第二段直径取D2=35mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度L2=80mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6009型轴承，其尺寸为dDB=457516，那么该段的直径为D3=45mm，长度为L3=30mm右起第四段，为定位轴肩,，取D4=5
11、5mm，长度取L4= 7mm 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为70mm，分度圆直径为65mm，齿轮的宽度为70mm，则此段的直径为D5=65mm，长度为L5=70mm右起第六段，为定位轴肩，取D6=55mm 长度取L6= 7mm右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=45mm，长度L7=30mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=65mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =88242Nmm 求圆周力：FtFt=2T1/d2=288242/65=2715N 求径向力FrFr=Fttan=2715tan200=2276.6NFt，Fr的方向如下图所示。
12、(5)轴承支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1357.57 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB =Fr1/2= 1138 N(6)画弯矩图 两支承之间的轴长 L3+L4+L5+L6+L7=30+7+70+7+30=144mm 取中间截面C在第四段剖面C处,距支承点距离为72mm。 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MH=RA0.065=88 Nm 垂直面的弯矩：MV=RA0.065=74Nm 合成弯矩： 7)画转矩图： T= Ftd1/2=27150.065/2=88.2375
13、(8)画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 两轴承正中间的当量弯矩： 右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知Mca=126.7Nm 有:-1=60MPa 则：e= Mca/W= Mca/(0.1D43)=126.71000/(0.1653)=13.24Nm-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=521000/(0.1453)= 5.706447188MPa-1 所以确定的尺寸是安全的 。受力图如下：n=nd/i;P=Pw*; T=9550*P/n;总传动比i=nd/n=10.5带传动传动比 i1=3.5齿轮传动比 i2= 2.990476193
