目 录 9)l[$X
设计计划任务书 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎1 y$4,r4cmR|
传动方案说明﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎2 xU67ztS'E'
电动机的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎3 ro^Y$;G
传动装置的运动和动力参数﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎5 5-=mtvA:
传动件的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎6 96MR nj*Y[
轴的设计计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎8 G 78rpp
联轴器的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎10 ;I5HMc_a"
滚动轴承的选择及计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎13 7/Ve=7]
键联接的选择及校核计算﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎14 9FJU'$FN
减速器附件的选择﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎15 pm3?
润滑与密封﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 }v=q6C#Q>
设计小结﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎16 Q\ro )r
参考资料﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎17 \$riw L
If]g6
B. =
/PH ktSG
1.拟定传动方案 (Ozb +W?
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即 |W\CV0L2
v=1.1m/s;D=350mm; #_|b;cf
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350) Jw;J$
u!d
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。 S`"IM?
2.选择电动机 9at 7$Nq
1）电动机类型和结构形式 V 1 #/ +~
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 lyv9eM
2）电动机容量 78 }iNGf
（1）卷筒轴的输出功率Pw bL aD1rnGi
F=2800r/min; 0D$+WX
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000 Ao?H.=#y
(2)电动机输出功率Pd ]2K>#sn-]
Pd=Pw/t d-xKm2sH
传动装置的总效率 t=t1*t2^2*t3*t4*t5 B6$s*SXNp
式中，t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2－4查得： ];zi3oS^
弹性联轴器 1个 [4t_ 8 3
t4=0.99; GW.s\8w
滚动轴承 2对 ed>_=i
t2=0.99; %"+FN2nbm
圆柱齿轮闭式 1对 s)xfTr_$
t3=0.97; 63-`3R?;
V带开式传动 1幅 {7B$%G '
t1=0.95; 4.CLTy3W
卷筒轴滑动轴承润滑良好 1对 3lA<{m;V
t5=0.98; tEBf2|<
则 T5W r;a
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98＝0.8762 /$I&D}uR`
故 _;X# &S(q-
Pd=Pw/t=3.08/0.8762 B>AIec\jG
（3）电动机额定功率Ped y(6&90cr
由第二十章表20－1选取电动机额定功率ped=4KW。 *A
c~
3）电动机的转速 v |QF Ua`
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， tty 6
可选电动机的最小转速 a]
>|2JN<&
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min }_5z(7}3
可选电动机的最大转速 /EKfL\3
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6 r/min !=q {1\#
同步转速为960r/min 7d'4"c;*;
选定电动机型号为Y132M1－6。 B'atwgI0
4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸 >nvreis
由表20－1、表20－2查出Y132M1－6型电动机的方根技术数据和 [- vd]ob
外形、安装尺寸，并列表刻录备用。 )p12SGR5
^vsOlA(4
电机型号 额定功率 同步转速 满载转速 电机质量 轴径mm AvP*p{we
Y132M1-6 4Kw 1000 960 73 28 &&JI$x0;
'HW (RC0dR
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158 ckN/_ u3
3．计算传动装置总传动比和分配各级传动比 q w|M~vdm
1）传动装置总传动比 >\(Ma3S
nm=960r/min; b LSI\
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936 P]r"E
2）分配各级传动比 OkA-=M)RI:
取V带传动比为 {TE0
i1=3; fB;'U
则单级圆柱齿轮减速器比为 @RbAC*Y]g
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312 )k29mqa`
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。 )b w>)&)b`
4．计算传动装置的运动和动力参数 ((;9%F:/$
1）各轴转速 ^D oJ='&
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 nGX~G^mZ
n0=nm; { vA;#6B|
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min ]DC]=F.
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min :M|bw{P *
|mY<TWoX
2）各轴输入功率 ?uQ|?rk
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率，即 A (;J
P0=Ped=4kw iWQBo>x
轴I 的功率 U|U/B
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw #Yj0'bgK
轴II功率 Y k~ i.p
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw Er{[83
3）各轴转矩 glk
I9~
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917 Nm Ra~n:$tg2
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063 Nm B> a`mFM
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878 Nm >`,v?<>+
二、设计带轮 fVR ~PG0
1、计算功率 D|9B1>A,m
P=Ped=4Kw -b)p6>G-C
一班制，工作8小时，载荷平稳，原动机为笼型交流电动机 z13"S(5D~
查课本表8－10，得KA=1.1; V~e1CZ(2X
计算功率 D8[&}D4
Pc=KA*P=1.1*4＝4.4kw 1T}|c;fc
2选择普通V带型号 Vy- S9=
n0 =960r/min Nmi#$ K[x
根据Pc=4.4Kw，n0=960r/min,由图13-15（205页）查得坐标点位于A型 7^|3T TK
d1=80~100 '*-X 3p
3、确定带轮基准直径 *x L#1
表8－11及推荐标准值 K7e<hdP_#
小轮直径 :*c@6;2@
d1=100mm; u$<FKp;I
大轮直径 DgOoEH y[
d2=d1*3.5=100*3.5=350mm &[RC 4^;\V
取标准件 B*DH^";t
d2=355mm; L=HL1Qe$G]
4、验算带速 xW "J@OiKL
验算带速 /_jApZz
v=∏*d1*n0/60000=3.14*100*960/60000=5.0265m/s /0SPRf}p
在5~25m/s范围内 V !FzVl=G
从动轮转速 E8NIH!dI
n22=n0*d1/d2=960*100/355=270.4225m/s jX+L I
n21=n0/3.5=960/3.5=274.2857m/s 7Dm^49H
从动轮转速误差=(n22-n21)/n21=270.4225-274.2857/274.2857 3t%uUkXl
=-0.0141 s/ZOA[Yux
5、V带基准长度和中心距 Txoc
初定中心距 X4%*&L
中心距的范围 G ROl9xp2
amin=0.75*(d1+d2)=0.75*(100+355)=341.2500mm rM>&! ?y+
amax=0.8*(d1+d2)=0.8*(100+355)=364mm f<kL}B+,Og
a0=350mm; 8oA6'%.e
初算带长 -F5U.6~`!
Lc=2*a0+pi*(d1+d2)/2+(d2-d1)^2/4/a0 ;\#u19
Lc = 1461.2mm k?xtZ,n{s
选定基准长度 \=5CNe
表8-7,表8-8查得 );Gt!]p`;
Ld=1600mm; * =;=VUu5
定中心距 dYr#
a0+(Ld-Lc)/2=(1600-1461.3)/2=419.4206mm 2'pxA:
a=420mm; jq =-Y
amin=a-0.015*Ld=420-0.015*1600=396mm 9`09.`U9[
amax=a+0.03*Ld=420+0.03*1600=468mm KE5f`h
6、验算小带轮包角 L<Lu;KnY6
验算包角 6xBP72L;%"
＝180-(d2-d1)*57.3/a=180-(355-100)*57.3/a 0!(Ii@m=N
145.2107 >120度 故合格 j 83p[qR7o
7、求V带根数Z MuO>O97
由式（13-15）得 b#XS.e/uf
查得 n1=960r/min , d1=120mm t-E'foYfr`
查表13-3 P0=0.95 C($`'~b
由式13-9得传动比 ^k- H$]
i=d2/(d1(1+0.0141)=350/(100*(1+0.0141)=3.5 P, S9gG9
查表（13-4）得 93'%aSDI%
Box,N5AA
由包角145.21度 =#+ Z KD
查表13-5得Ka=0.92 '0o`<xW
KL=0.99 F48`1+
z=4.4/((0.95+0.05)*0.92*0.99)=3 Ap97 Zcw
8、作用在带上的压力F :fj}J)9'xW
查表13-1得q=0.10
?T4%"0
故由13-17得单根V带初拉力 ( bBetX
Dri1A%
三、轴 FG8bP
初做轴直径： nt5 ~" 8
轴I和轴II选用45#钢 c=110 u eWG/`ig
d1=110*（3.8/320）^(1/3)=25.096mm WO}JIExy
取d1=28mm 8D+OF 6CM
d2=110*(3.65/60)^（1/3）=43.262mm (bT\HW%m
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 2r*
o
取YL10YLd10联轴器 pH"LZ7)DI0
Tn=630>580.5878Nm 轴II直径与联轴器内孔一致 q 2 hZ1o
取d2=45mm ipbVQ7
四、齿轮 %b!p{p
1、齿轮强度 A: @=?(lI3
由n2=320r/min,P=3.8Kw,i=3 -D(Ubk Pw
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。 `__CL
)N|
因 ， Ok* :;G @
SH1=1.1， SH2=1.1 2?}(
， i Ss y_ |
， *2>%>qu
因： ， ，SF=1.3 tDi=T]-bt
所以 8a05`ZdP
Ak9W8Z}
$ *@mxwMQ}
2、按齿面接触强度设计 HV?awc
设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5，齿宽系数 Jl9T[QAJn1
小齿轮上的转矩 ^SjGNg^ 7D
按 计算中心距 &Owt:R)9~
u=i=5.333 s!+?) bB
mm YTGup]d
齿数z1=19,则z2=z1*5.333=101 uZQ)A,#n;
模数m=2a/(z1+z2)=2.0667 取模数m＝2.5 JT:9"lmJz,
确定中心矩a=m(z1+z1)/2=150mm WQ*$y 3%
齿宽b= UPgZj\t%{
b1=70mm,b2=60mm -m +2l`DLy
3、验算弯曲强度 o0<T|zgF5,
齿形系数YF1=2.57，YF2=2.18 +HfjnEbtBs
按式（11-8）轮齿弯曲强度 \Xkx`C
kv'n W
i;\i4MT
4、齿轮圆周速度 +ATN2
o
Dn6DkD!
按162页表11-2应选9做精度。与初选一致。 8 XY4
| ]I?^:I
\ ]r{73C
De^is ^{
F\]rxl4(L
O}KT>84M
$h$+EE!
\XpPb{:>
五、轴校核： n&Al~-Q:^
xw= B4u'z
f5yd2wKy6
_QErQ^`
f?{Y<M~]
CId`6W
!W3Le$aL
*wSl~J|ZM%
8l}|.Q#--
Et- .[
l'o}4am
Y8AU<M
yx}:Sgv%
|C(72t?K
$>BP}V33
=_wgKXBFa
)pvZM?
b ;}MA7=
圆周力Ft=2T/d1 r@!~l1$s`
径向力Fr=Ft*tan =20度 标准压力角 7"QcvV@ p
d=mz=2.5*101=252.5mm BShZ)t
Ft=2T/d1=2*104.79/252.5=5852.5N @TH \hr]
Fr=5852.5*tan20=2031.9N @.g4?c
1、求垂直面的支承压力Fr1,Fr2 `QkzWy~V3
由Fr2*L-Fr*L/2=0 UGN. ]#"#
得Fr2=Fr/2=1015.9N ;wN.RPE_^
O{dx+f
2、求水平平面的支承力 Z os~1N]3
FH1=FH2=Ft/2=2791.2N d)0%|yX6
M.128J+xfS
<e=0J8V8,i
3、画垂直面弯矩图 -\I0*L'$|\
L=40/2+40/2+90＋10=140mm /qp`xJ
Mav＝Fr2*L/2＝1015.9*140/2=71.113Nm gVD!.
:J<S-d=
ML'R[~|
4、画水平面弯矩图 2?"9NQvz
MaH=FH*L/2=2791.2*140/2=195.384Nm x x
'XR'zK
K crF=cA
i$F)h<OU+
"TxXrt%>A
5、求合成弯矩图 xp39TiXJ*
>?D rC /
lS,Hr3Lz
"90}H0(+
6、求轴传递转矩 r>G$u
T=Ft*d2/2=2791.2*2.5*101/2=352.389Nm
/!9949XV
7'o?'He-.2
/|\`NARI
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7 yi >G
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MJD4# G
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l9<+4rK2
!^N/n5eoz
>!oN+8[~
7、求危险截面的当量弯矩 Na`qA j}
从图可见a-a截面是最危险截面，其当量弯矩为 ~{N|("nB
轴的扭切应力是脉动循环应力 "W1 q}4_
取折合系数a=0.6代入上式可得 ^*0;Z<_
aE;!mod
8、计算危险截面处轴的直径 \q,w)BE
轴的材料，用45#钢，调质处理，由表14-1查得 P EbB0GL
由表13-3查得许用弯曲应力 ， 'LX=yL ]I
所以 <n #JOjHV
考虑到键槽对轴的削弱，将轴的最小危险直径d加4%。 YZnrGkQ
故d=1.04*25.4=26.42mm m tF&Z\ag
由实际最小直径d=40mm,大于危险直径 aN7u
j
所以此轴选d=40mm,安全 In 1.R$O
六、轴承的选择 L@+j8[3BX
由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承6000系列 foN;Q1?lS
径向载荷Fr=2031.9N，两个轴承支撑，Fr1=2031.9/2＝1015.9N iCc \p2p
工作时间Lh＝3*365*8=8760（小时） BY 1~ \M
因为大修期三年，可更换一次轴承 'N}Wo}1r
所以取三年 kQ:2 @SOm
由公式 D_8hn3FH
式中 fp=1.1,P=Fr1=1015.9N,ft=1 (工作环境温度不高) R
`'@$"
（深沟球轴承系列） jL EU V
R8?A%yxf
由附表选6207型轴承 QzS{2Y[OQ
七、键的选择 ;Lu}>.t
选普通平键A型 +wio:==
由表10-9按最小直径计算，最薄的齿轮计算 :b
;5O3:B
b=14mm,h=9mm,L=80mm,d=40mm 6Qo6 T][
由公式 WT d})
s
所以 r DSt
~ l
选变通平键，铸铁键 L,:U _\HQ
w}E?FEe.
所以齿轮与轴的联接中可采用此平键。 [Z[)hUXE?
八、减速器附件的选择 11)~!in
1、通气器： sG}9 l1
由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M18 1.5 m+!%+S1
2、油面指示器： bM!`C|,[s
选用油标尺，规格M16 1E- $f
3、起吊装置：采用箱盖吊耳，箱座吊耳 k' \RS6M`L
4、放油螺塞：选用外六角细牙螺塞及垫片M16 1.5 WAQv4&xGM
5、窥视孔及视孔盖 "5e]- u'
选用板结构的视孔盖 TLkkB09fvk
九、润滑与密封： \myc n/e
1、齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为： C= Zuy^
& v`kyc
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。 : Z.mM5
2、滚动轴承的润滑 y"]> Rr
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。 }cf-r>WaR
3、润滑油的选择 Cz(Pj S
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 E x Qld
L-AN15润滑油 Sj*H4ZHD<&
4、密封方式选取： 6s uc0
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。 InDR\=o
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定。 "C. $qk]
设计小结： S Y{J
二、课程设计总结 fHgfI@{=j
设计中运用了Matlab科学工程计算软件，用notebook命令调用MS—Word来完成设计说明书及设计总结，在设计过程中用了机械设计手册2.0 软件版辅助进行设计，翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高许多，当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。 d#W[<,
由于没有经验，第一次做整个设计工作，在设计过程中出现了一些错误比如线形，制图规格，零件设计中的微小计算错误等都没有更正，设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层，线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线，在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ，对于各种线宽度，没有实际的概念。再比如标注较混乱，还是因为第一次做整个设计工作，没有经验，不熟悉。 %? g]{
K}zw%!ex
这次设计的目的是掌握机械设计规律，综合运用学过的知识，通过设计计算，绘图以及运用技术标准，规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到，有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力，全面的应用在实际中，还有待于提高水平。 `ybZE+S.
68d @By
特别感谢—程莉老师。 O-|3k$'\z
:Rq D0>1
参考资料目录 [C&c;YNp
[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； q8p 'bibY
[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； =];FojC6I
[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； h0gT/x
[3]《设计手册软件》，网络上下载； Fl
O%O D
[4] 湖南工院学生论坛----机械制图专栏---bbs.yeux.cn NfSe(rd
XYn$yR\dj
$SDx)
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Nw=60.0241r/min 6yR7RF}
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n0=960r/min -[G+*3Y{7
n1=320r/min rFGbp8(2
n2=60.0241r/min XC~|{d
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tL LP2^_&
g"F vD_
sN;xHT Y
P0=4Kw VBy=X\w]
2 y,f
P1=3.8Kw 1*#64Y5F
C?X^h{T p
P2=3.6491Kw JH5ckgdZ
E QMn'>
)88z=5.
T0=39.7917Nm eR =P
T1=113.4063Nm }ob#LC,
T2=589.5878Nm Fq9A O~z
=M>pL+#
|&3[YZY
XZ}]H_, n
bF<FX_}!s!
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KA=1.1 `!
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