机械设计课程设计内容和步骤

设计内容和步骤 1、传动装置的总体设计 设计结果 1.1电动机的选择 （1）选择电动机类型： 根据工作要求及工作条件，选用三箱笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。 （2）选择电动机容量： 所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。 容量小于工作要求，则不能 保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；容量过大，则增加 成本，并且由于效率和功率因数低而造成浪费。 工作机需要的输入功率 ????=FV/（1000??滚）=2500×1.1/1000/0.96=2.86KW ??滚为滚筒的效率??滚=0.96 实际需要的电动机输出功率 ????=2.86KW ??d=????／η 传动总效率 322η=??1??2??3??4 查手册表1-5得 球轴承（稀油润滑）的传动效率??1=0.99 8级精度，一般圆柱齿轮传动（油润滑）传动效率??2=0.97; 有弹性元件的挠性联轴器??3=0.99 搅油效率??4=0.99 η=0.89 ??d=3.21KW η=0.993×0.972×0.992×0.99=0.89 ∴??d=????／η=2.86/0.89=3.21KW （3）确定电动机转速： 滚筒轴转速 ??滚=(60×1000·V)／（π·D） =（60×1000×1.1）／(3.14×400) =52.55 r/min 电动机型号为Y112M-4 。其主要参数如下表所示 电动机型号 Y132M1-6 额定功率/KW 4 满载转速/(r/min) 960 Y112M-4 满载转速 根据相同容量的四种转速，查手册表12-1，综合考虑转速、功率、重量、成本后，选择n=1440r/min 1.2传动比的分配 系统总传动比为i=n/??滚=960/52.55≈18.27 取??1=1.3??2 得??1=4.87 i=27.4 ??1=4.87??2=3.75 ??2=3.75 1.3各轴的转速和扭矩计算 (1)各轴转速的计算 ??1=??=1440r/min ??2=n/??1=960/4.87r/min=244.07r/min ??3=n/??1??2=960/(4.87×3.75)=52.55r/min ??1=1440r/min ??2=197.13r/min ??3=52.57r/min M=39.79N.m ??1=39.39N.m ??2=18.42N.m ??3=65.68N.m （2）各轴扭矩的计算 M=9550=9550×4/960N.m=39.79N.m ??????1=M??3=39.79×0.99N.m=39.39N.m??2=M??1??3??1??2=39.79×4.87×0.99×0.99×0.97N.m=18.42N.m 22??3=M??1??2??1??2??3??4=39.79×4.87×3.75×0.992×0.972×0.99×0.99=65.68N.m 2、传动件的设计计算 2.1高速级斜齿圆柱齿轮的计算 1、选精度等级、材料及齿数，齿型 1）确定齿轮类型．两齿轮均为标准圆柱斜齿轮 2）材料选择．小齿轮材料为４０Ｃｒ（调质），硬度为２８０ＨＢＳ，大齿轮材料为４５钢（调质），硬度为２４０HBS，二者材料硬度差为４０HBS。 3）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 4）选小齿轮齿数??1＝20，大齿轮齿数??2＝i1×??1＝4.87×20=97.4取 ??2= 97 5）选取螺旋角。初选螺旋角β=14。 2、按齿面接触强度设计 按式（10－21）试算，即 d1t?32ktTtu?1ZHZE2?()?d??u[?H] （１）确定公式内的各计算数值 １）试选????=1.6 ２）由图10-30，选取区域系数ZH?2.433 ３）由图10-26查得??1?0.78 ??2?0.87 ?????1???2?1.65 ４）小齿轮传递的扭矩??1=39.39N.m ５）由表10-7选取齿宽系数???=1 ６）由表10-6查得材料的弹性影响系数????=189.8?????? ７）由图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限12?Hlim1?750MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2?600MPa ８）由式10-13计算应力循环次数 ??1=60??1j???=60×960×1×（2×8×300×8）=2.212×109 ??2=2.212×109/4.87=4.542×108 ９）由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数KHN1?0.92;KHN2?0.98 １０）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为１％，安全系数为S=1，由式10-12得 小齿轮许用接触应力： [?H1]?KHN1?Hlim1?0.92?750MPa?690MPa S大齿轮许用接触应力： [?H2]?KHN2?Hlim2?0.98?600MPa?582MPa S 许用接触应力： [?H2]+[?H1]690+582=MPa=636MPa [?H]=22（２）计算 １）试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得 ??1??≥3ZZ 2ktT1.u?1(HE)??d?2u[?H]=345.872.433?189.822?1.6?3.94?10 .()mm 1?1.654.87636 =36.38mm ２）计算圆周速度v V=?d1tn160000m/s=3.14?36.38?960=1.83m/s 60?10003)计算齿宽b及模数mnt b=φdd1t=1×36.38mm=36.38mm d1tcos?36.38?cos14?mnt=?mm?1.76mm z120h=2.25mnt=2.25×1.76mm =3.96mm b/h=36.38?9.19 3.964)计算纵向重合度 ???0.318?dz1tan? ?0.318?1?20?tan14??1.586 5）计算载荷系数K 已知使用系数KA=1，根据??1.83m/s ,7级精度，由图10—8查得动载系数KV=1.08；由表10—4查得KHβ的值与直齿轮的相同，故KHβ=1.40； 由图10—13查得KFβ=1.34；由表10—3查得KHα=KFa=1.2. 故载荷系数 K?KAKVKH?KH??1?1.08?1.2?1.40?1.81 6)按实际的载荷系数校正所得到的分度圆直径。 d1?d1t3K1.81?36.38?3?37.91mm KT1.67）计算模数mn mnd1cos?37.91?cos14????1.83mm z1203.按齿根弯曲强度设计 由式10—17 mn?32KT1Y?COS2?YFaYSa?dz?21????F （1） 确定计算参数 1）计算载荷系数 K?KAKVKF?KF??1?1.08?1.2?1.34?1.74 2)根据纵向重合度???1.586，从图10-28查得螺旋角影响系数Yβ=0.87。 3）计算当量齿数 zv1，zv2 Zv1?ZV2?Z120??21.89 33?COS?COS14Z297??106.18 33?COS?COS144）查取齿形系数。