目 录 *< ($.c
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 !ou#g5Q@z
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 \{lv ~I
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 K\F0nToJ.
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 :Tg+)c Z
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 cA
q3 Gh
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 Wx GD*%
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 X&q x4 DL
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 #lP8/-s^
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 \7/yWd{N$
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 ns8s2 kYcm
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16
[fa4
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 Vi8A4
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 YNU}R/u6^
"S %t\
FI$:R
1.拟定传动方案 ;Y `Y1
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 tUJRNEg
v=1.1m/s;D=350mm; 7mi!yTr}
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) mUh]`/MK$
一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为17或25。 ~hLa n&T
2.选择电动机 GlAI~ \A
1）电动机类型和结构形式
KeQcL4<
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 \ j >7x
2）电动机容量 e{P v:jl
（1）卷筒轴的输出功率Pw W D[eoi
F=2800r/min; aKbmj
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 C8}:z\A_@Z
(2)电动机输出功率Pd v~P,OP("c
Pd=Pw/t d!y*z
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 "#j} F u_!
式中，t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2－4查得： $RPW/Lyi q
弹性联轴器 1个 M<fhQJ
t4=0.99; ^"/^)Lb!@M
滚动轴承 2对 >M,oyM" s
t2=0.99; QOF@Dv Q
圆柱齿轮闭式 1对 jmM|on!
t3=0.97; `
R6`"hx$
V带开式传动 1幅 k&]nF,f
t1=0.95; jhN FaBrS
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 >1~
/:DJ
t5=0.98; fGo4&( U
则 L[ G O6l
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98＝0.8762 S\e&xUA;|
故 Z4j6z>q E
Pd=Pw/t=3.08/0.8762 t;&XIG~
（3）电动机额定功率Ped SiratkP9n7
由第二十章表20－1选取电动机额定功率ped=4KW。 yw3"j dcl
3）电动机的转速 y/lF1{}5
为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表2－1查得V带传动常用传动比范围2~4，单级圆柱齿轮传动比范围3~6， j9+$hu#a
可选电动机的最小转速 G'ykcB._
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min S\ k <
可选电动机的最大转速 e#(Ck{e
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min >Jz9wo `
同步转速为960r/min 'ZfgCu)St
选定电动机型号为Y132M1－6。 Bh> L"'.2
4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸 n +~Dc [
由表20－1、表20－2查出Y132M1－6型电动机的方根技术数据和 g` 7XE
外形、安装尺寸，并列表刻录备用。 XIeLu"TSL
>ZgzE
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm *T|B'80
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 K7+yU3
`FP?9R6Y
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 1 DWoL}Z
3．计算传动装置总传动比和分配各级传动比 CLb6XnkcA\
1）传动装置总传动比 '|C3t! H`
nm=960r/min; kI{DxuTad
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 yPm2??5MW>
2）分配各级传动比 3FEJ
9ZyG
取V带传动比为 RpHlq
i1=3; 3^ Y c%
则单级圆柱齿轮减速器比为 \oQ]=dDCd%
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 H"C'<(4*\
所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。 +]db-
4．计算传动装置的运动和动力参数 UkV?,P@l
1）各轴转速 |y\Km
电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为 m o0\t#jA
n0=nm; (B7G'h.?
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min KhCP9(A=Qo
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min OG,P"sv
Lpchla$
2）各轴输入功率 S2~cAhR|M
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率，即 [|u^:&az
P0=Ped=4kw ] $ew 5%
轴I 的功率 092t6D}
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw 0&.CAHb}
轴II功率 #x%'U}sF
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw yqK4 "F&
3）各轴转矩 N0U/u'J!g
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm l^B.iB
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm *dzZOe>,
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm {Z.6\G&q
二、设计带轮 kmuksT\)a
1、计算功率 dj|5' <l2
P=Ped=4Kw 97}]@xN=
一班制，工作8小时，载荷平稳，原动机为笼型交流电动机 B{-7
查课本表8－10，得KA=1.1; TQ
Vk;&A
计算功率 85{m+1O~
Pc=KA*P=1.1*4＝4.4kw ?Cq7_rq
2选择普通V带型号 |Lq8cA)|y
n0 =960r/min prBLNZp
根据Pc=4.4Kw，n0=960r/min,由图13-15（205页）查得坐标点位于A型 l?Y^3x}j
d1=80~100 J(
}2 Ua_
3、确定带轮基准直径 <O x[![SR
表8－11及推荐标准值 MfTLa)Rz
小轮直径 LHAlXo;
d1=100mm; tiK?VwaKI
大轮直径 *p l6 V|
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm QaX.Av
取标准件 4 p_C +4
d2=355mm; k1 5vs
4、验算带速 xVvUx,t
验算带速 'Pz%c}hJ
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s UN I< r
在5~25m/s范围内 *P()& }JK
从动轮转速 Er~ 17$b
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s XGlt^< `
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s e h# 37*-
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 N,ht< l\
=-0.0141 B.<SC
5、V带基准长度和中心距 @| !4X(2
初定中心距 BT{;^ Hp
中心距的范围 ]5W$EvZ9)
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm KuNLu31%
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm LyUn!zV$(
a0=350mm; g14*6O :
初算带长 t@RYJmW
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 ,RP-)j"Wff
Lc = 1461.2mm R^Rc!G}
选定基准长度 c=\tf~}^Ms
表8-7,表8-8查得 3 f|}p{3
Ld=1600mm; >nS sbhAe
定中心距 KaIKb=4L|
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm UuG%5 ZC
a=420mm; <Ij!x`MS+
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm pMF
vL
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm 8(3(kZx S
6、验算小带轮包角 >WLPE6E
验算包角 2 a<\4w'
＝180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a _sjS'*]
145.2107 >120度 故合格 !U`&a=k
7、求V带根数Z {f*Y}/@
由式（13-15）得 AZ:7_4jz
查得 n1=960r/min , d1=120mm F<4rn
查表13-3 P0=0.95 9rB3h`AVF
由式13-9得传动比 EIi<g2pM(
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 #ydold{ F
查表（13-4）得 7KT*p&xm
!3Dq)ebBz
由包角145.21度 4^_6~ YP7
查表13-5得Ka=0.92 l![M ,8
KL=0.99 Y#U .9> h
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 ?2<Q oS
8、作用在带上的压力F "tCI_
Zi;
查表13-1得q=0.10 #-az ]s|N
故由13-17得单根V带初拉力 s"L&y <?)
&lc@]y8
三、轴 OqGp|`
初做轴直径： sA0 Ho6
轴I和轴II选用45#钢 c=110 AR"2?2<mJ7
d1=110*（3.8/320）^(1/3)=25.096mm ?7\V)$00(&
取d1=28mm Fwm $0=BXL
d2=110*(3.65/60)^（1/3）=43.262mm i Ad&o `C
由于d2与联轴器联接，且联轴器为标准件，由轴II扭矩，查162页表 9#E *o~1
取YL10YLd10联轴器 x/QqG1q
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 [i.@q}c~E
取d2=45mm Po>6I0y
四、齿轮 S)CsH1Q
1、齿轮强度 " +DA)K
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 B =Hd:P|
采用软齿面，小齿轮40MnB调质，齿面硬度为260HBS，大齿轮用ZG35SiMn调质齿面硬度为225HBS。 Z'o0::k
因 ， 7:`XE&Z
SH1=1.1， SH2=1.1 So5/n7
， )1 <0c@g=
， )! [ B(
因： ， ，SF=1.3 goM;Pf
"<
所以 B<W}:>3
hz D)yf
L
K&c~
Uy
2、按齿面接触强度设计 2"0VXtv6
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5，齿宽系数 2OG/0cP
小齿轮上的转矩 3=S |U,
按 计算中心距 tpI/I bq
u=i=5.333 &o L"AJU
mm y"?`MzcJ0
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 G<Z}G8FW^
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m＝2.5 Nr4Fp`b8
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm @Z]0c=-+
齿宽b= ] 0i [=
b1=70mm,b2=60mm :?f<tNU$
3、验算弯曲强度 Rtf<UhUn
齿形系数YF1=2.57，YF2=2.18 q/U-WQ<+
按式（11-8）轮齿弯曲强度 hB?#b`i ^
'! >9j,BJ
+ o+f\!
4、齿轮圆周速度 ]36SF5<0r
]t[%.^5#
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 @`.4 "*@M
81RuNs]
T*p7[ }#
CKw-HgXG
}0 ~$^ J
ff9 m_P
|:)Bo<8
iBE|6+g~Cj
五、轴校核： 'O%*:'5k
k_g@4x1y*
o sc8;B/
I!zoo[/)%
AB=%yM7V*
COi15( G2
F'~r?D
kn#?+Q
fWP]{z `
9G6)ja?W
jLFaf# G]
_0[z
xOI
|\bNFnn(
P, x" ![6
\Y, P
Jq1oQu|rs
df{?E):
IO7z }![V;
圆周力Ft=2T/d1 e {6wFN
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 D(z#)o Dr
d=mz=2.5*101=252.5mm mmQC9nZ
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N clDn=k<
Fr=5852.5*tan20=2031.9N X8}r= K~
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 THl: >s
由Fr2*L-Fr*L/2=0 J5b3r1~D"[
得Fr2=Fr/2=1015.9N k r$)nf
J
rK{MhO
2、求水平平面的支承力 , ) :aU
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N !19T=p/:$
Gn7\4,C
W3l[a^1d
3、画垂直面弯矩图 9#H0|zL
L=40/2+40/2+90＋10=140mm H:b"Vd"x9
Mav＝Fr2*L/2＝1015.9*140/2=71.113Nm xpZ@DK;
^uo,LTq+
%2RXrH2&H
4、画水平面弯矩图 NO/$} vw
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm C,,T7(: k
?Gf'G{^}
:qS~"@ ?<
bLT X_
R
5、求合成弯矩图 +:m)BLA4l
H#F"n"~$
"P.sK huo
*7*_QW%?A
6、求轴传递转矩 s"7FmJ\7rw
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm .}E<,T
`-nSH )GBM
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OL=X&Vaf<
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h1)+QLI
<-d-.
8
7、求危险截面的当量弯矩 X"8$,\wX ,
从图可见a-a截面是最危险截面，其当量弯矩为 KJn 3&7
轴的扭切应力是脉动循环应力 9~,!+#
取折合系数a=0.6代入上式可得 YC{7;=P f
C _W ]3
8、计算危险截面处轴的直径 j%vxCs>
轴的材料，用45#钢，调质处理，由表14-1查得 48gpXcc@|
由表13-3查得许用弯曲应力 ， U ;4;>
所以 "{{@N4^
考虑到键槽对轴的削弱，将轴的最小危险直径d加4%。 PC=s:`Y}R
故d=1.04*25.4=26.42mm s5b<KQ.
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 acpc[ ^'
所以此轴选d=40mm,安全 4yu=e;C wy
六、轴承的选择 }WQ:Rmi
由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承6000系列 qztL M?iV
径向载荷Fr=2031.9N，两个轴承支撑，Fr1=2031.9/2＝1015.9N d76C ]R5L
工作时间Lh＝3*365*8=8760（小时） " |
oW6@
因为大修期三年，可更换一次轴承 BZQJ@lk5
所以取三年 B]D51R\}VE
由公式 a(U/70j
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) fQU_A
（深沟球轴承系列） a 0FU[*q
lKirc2
由附表选6207型轴承 a
8jG')zg
七、键的选择 !OH'pC5
选普通平键A型 IetV ]Ff6
由表10-9按最小直径计算，最薄的齿轮计算 _i"[m(ABj1
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm {.,y v>%
由公式 =66, $~g{
所以 )o_$AbPt
选变通平键，铸铁键 =2wy;@ f
&kOb#\11u
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 FLl L0Gu
八、减速器附件的选择 qmpU{f s
1、通气器： a'@?c_y;$
由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M18 1.5 E }w<-] 8
2、油面指示器： Lop=._W
选用油标尺，规格M16 w<4){ .dA
3、起吊装置：采用箱盖吊耳，箱座吊耳 I=`efc]T
4、放油螺塞：选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 \-s'H:
5、窥视孔及视孔盖 X"G3lG
选用板结构的视孔盖 LYiz:cQh
九、润滑与密封： (au 7w I{
1、齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为： 785Y*.p
?9H.JR2s%
查《课程设计》P19表3-3大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径，所以取浸油深度为30mm。 4fzM%ku
2、滚动轴承的润滑 QO~ TuC
采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。 E~ !FEl;
3、润滑油的选择 8> jd 2'v{
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备选用 se H#v
L-AN15润滑油 w4+bzdZ
4、密封方式选取： 6{I5 23g
选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。 :@X@8j":
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 A&0sD}I\K
设计小结： ZjJEjw
二、课程设计总结 `qsn;
设计中运用了Matlab科学工程计算软件，用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结，在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计，翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高许多，当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。 BPKeG0F7
由于没有经验，第一次做整个设计工作，在设计过程中出现了一些错误比如线形，制图规格，零件设计中的微小计算错误等都没有更正，设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层，线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线，在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ，对于各种线宽度，没有实际的概念。再比如标注较混乱，还是因为第一次做整个设计工作，没有经验，不熟悉。 A d7=JzV
yyHr. C
这次设计的目的是掌握机械设计规律，综合运用学过的知识，通过设计计算，绘图以及运用技术标准，规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到，有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力，全面的应用在实际中，还有待于提高水平。 0 ) lG~_q
L7*~8Y
特别感谢—程莉老师。 oM-@B' TK
pr-! otz
参考资料目录 { Z|.-~W
[1]《机械设计基础》，机械工业出版社，任成高主编，2006年2月第一版； >!YI7)
[2]《简明机械零件设计实用手册》，机械工业出版社，胡家秀主编，2006年1月第一版；
/m*vY`
[3]《机械设计-课程设计图册》，高等教育出版社，龚桂义主编，1989年5月第三版； [w)6OT
[3]《设计手册软件》，网络上下载； 7[V'3
[4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn Z,,Wo
%)o
C`x>)wm:
[H)p#x
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n2=60.0241r/min q}tLOVu1
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P0=4Kw &d 9tR\}
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P1=3.8Kw @+:S'mAQC
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P2=3.6491Kw #U(dle T8
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T0=39.7917Nm 4vW:xK
T1=113.4063Nm lySeq^y?Q
T2=589.5878Nm $
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