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吉林大学
机械设计课程设计计算说明书
一、传动方案拟定…………….……………………………….2 二、电动机的选择……………………………………….…….2 三、计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….4 四、运动参数及动力参数计算………………………….…….5 五、传动零件的设计计算………………………………….….6 六、轴的设计计算………………………………………….....12 七、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…19 八、键联接的选择及计算………..……………………………22
设计题目：V带——单级圆柱减速器 机电系××机电工程班 设计者： 学 号： 指导教师：
二○○八年8月22日
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计算过程及计算说明 一、传动方案拟定 第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 （1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷有中等冲击，允许螺旋轴转速偏差为5％，该机器由一般机械厂小批量生产。 （2） 原始数据：；螺旋轴转速nw=135r/min,螺旋轴输入转矩T=300N·m。 二、电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： （1）传动装置的总功率： η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器 =0.96×0.982×0.97×0.99 =0.89 (2)电机所需的工作功率： P工作=T·nw/9550 =300×135/9550 =4.24KW 3、确定电动机转速： 电机所需功率 P≥P工作/η总=4.24/0.89=4.76KW 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Y132M2-6。 其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。 三、计算总传动比及分配各级的伟动比 1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/135=7.1 2、分配各级伟动比 （1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理） （2） ∵i总=i齿轮×I带 ∴i带=i总/i齿轮=7.1/3.2=2.2 四、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（r/min） nI=n电机=960r/min nII=nI/i带=960/2.2=436.4(r/min) nIII=nII/i齿轮=436.4/3.2=136(r/min) 2、 计算各轴的功率（KW） PI=P电机 =5.5KW PII=PI×η带=5.5×0.95=5.225KW PIII=PII×η轴承×η齿轮=5.225×0.98×0.96 =4.9157KW 3、 计算各轴扭矩（N·mm） TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×5.5/960 =54713.5N·mm TII=9.55×106PII/nII n滚筒=135r/min η总=0.892 P工作=4.24KW 电动机型号 Y132M2-6 i总=7.1 据手册得 i齿轮=3.2 i带=2.2 nI =960r/min nII=435.4r/min nIII=136r/min ∏ PI=5.5KW PII=5.225KW PIII=4.9157KW TI=54713.5N·mm TII=114341.8N·mm 可编辑文本
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=9.55×106×5.225/436.4 =114341.8N·mm TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×4.9157/136 =345183.3N·mm 五、传动零件的设计计算 1、 皮带轮传动的设计计算 （1） 选择普通V带截型 由表5-6得：kA=1.4 PC=KAP=1.4×5.5=7.7KW 由图5-7得：选用B型V带 （2） 125~140mm 则取D1=127mm﹥Dmin=125mm 验算带速? ?=确定带轮基准直径，并验算带速 由课本图5-7得，推荐的小带轮基准直径为 TIII=345183.3N·mm dd2=279.4mm 取标准值 dd2=280mm n2’=435.4r/min V=6.38m/s 284.9mm≤a0≤814mm 确定带长和中心矩 ?D1n160? 1000=6.38m/s 在5~25m/s范围内，带速合适。 D2=（n1/n2）·D1=（960/436.4）×127=279.4mm 由表5-8，取D2=280mm 实际从动轮转速n2’=n1·D1/ D2=960×127/280 =435.4r/min 转速误差为：D1- D2/ D2=1.8％<5％ 所以合适 （3） 根据课本P84式（5-14）得 0. 7(D1+ D2)≤a0≤2(D1+ D2) 0. 7(127+280)≤a0≤2×(127+280) 所以有：284.9mm≤a0≤814mm 取a0=540mm 带长： L0=2a0+1.57(D1+ D2)+( D2- D1)/4a0 =2×540+1.57(125+2800)+(280-125)2/4×540 =1782mm 取Ld=1800mm： 中心距a≈a0+Ld-L0/2=540+=549mm (4)验算小带轮包角 1800-1782 2取a0=540 Ld=1800mm a0=549mm D1?D2×57.30 a280?125=1800-×57.30 549α1=1800-=1640（适用） （5）确定带的根数 可编辑文本
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根据表（5-5）P0=1.64KW 根据表（5-10）△P0=0.30KW 根据表（5-9）Kα=0.95 根据表（5-3）KL=1.01 由得 Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL =7.7/(1.64+0.30) ×0.95×1.01 =4.14 取z=4,符合表5-7推荐槽数。 (6)计算轴上拉力 由表5-4查得q=0.17kg/m，由式（5-22）单根V带的初拉力： F0=（500PC/z?）（2.5/Kα-1）+q?2 =（500×7.7/4×6.38）×(2.5/0.95-1)+0.17×6.382N =253N 则作用在轴承的压力FQ FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×256.7sin=2004.3N Z=4根 F0=253N FQ =2004.3N 164 2 i齿=3.2 Z1=27 Z2=87 u=3.22 T1=114341.8N·mm 齿轮 2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。根据表6-2，选小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为230~240HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；选8级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm (2)按齿面接触疲劳强度设计 由d1≥32KtT1u?1ZEZHZ?Z??() ?du[?H]确定有关参数如下：传动比i齿=3.2 取小齿轮齿数Z1=27。则大齿轮齿数： Z2=iZ1=3.2×27=86.4 实际传动比i0=87/27=3.22 传动比误差：i-i0/i=3.2-3.22/3.2=0.6%<2.5% 可用 齿数比：u=i0=3.22 由课表6-6取?d =1.0 (3)转矩T1 T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×5.225/436.4 =114341.8N·mm (4)初选载荷系数kt=1.5 由表得 ZE=189.8MPa， ZH=2.42 可编辑文本
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Z?=cos?=0.98, 由图6-13得 Z?=0.78 αHlimZ1=540Mpa αHlimZ2=390Mpa NL1=1.00×109 NL2=3.14×108 ZNT1=1.00 ZNT2=1.05 [σH]1=529Mpa [σH]2=413Mpa 1111???[1.88?3.2(?)]cos??[1.88?3.2(?)]cos15?=1.67 z1z22787??=0.318?dz1tan?=2.3 (5)许用接触应力[σH] [σH]= σHlimZNT/SH由图6-16c查得： σHlimZ1=540Mpa σHlimZ2=390Mpa 由式6-12计算应力循环次数NL NL1=60n1rth=60×436.4×1×(16×300×8) =1.0×109 NL2=NL1/i0=1.0×109/3.22=3.14×108 查得接触疲劳的寿命系数： ZNT1=1.00 ZNT2=1.05 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0 [σH]1=σHlim1ZNT1/SH=540×0.98/1.0Mpa =529Mpa [σH]2=σHlim2ZNT2/SH=390×1.05/1.0Mpa =413Mpa 所以取[σH]2=413Mpa设计齿轮参数 故得： d1t≥32KtT1u?1ZEZHZ?Z??() ?du[?H]2?1.5?114341.83.22?1189.8?2.42?0.78?0.982?() 1.03.22413 d1t=72.08mm m=3mm v=1.65m/s 用脂润滑 =3 =72.08mm 修正d1t： 3.14?72.08?436.4?=??1.65m/s<2.00m/s 60?100060?1000所以选脂润滑 查得KA=1.50， KV=1.07，K?=1.12， K?=1.20 K=KA KV K?K?=1.50×1.07×1.12×1.2=2.16 ?d1tn1d1= d13K2.16?72.083?81.4mm Kt1.50可编辑文本
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