机械设计基础课程设计计算说明书例子.pdf
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1、 计算过程及计算说明计算过程及计算说明 一、传动方案拟定一、传动方案拟定 设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动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,载荷平稳,环境清洁。(2)原始数据:滚筒圆周力 F=1000N;带速 V=2.0m/s;滚筒直径 D=500mm;滚筒长度 L=500mm。二、电动机选择二、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:总=带2轴承齿轮联轴器滚筒=0.960.9820.970.990.96=0.85(2)电机所需的工作功率:P工作=FV/1000总=10002/1
2、0000.8412=2.4KW 3、确定电动机转速:计算滚筒工作转速:n筒=601000V/D=6010002.0/50=76.43r/min 按手册P7 表 1 推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24,则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为nd=Ia n筒=(624)76.43=4591834r/min 符合这一范围的同步转速有 750、1000、和 1500r/min。根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种 F=1000N V=2.0m/s D=500mm L=500mm n滚筒=76.4r/
3、min 总=0.8412 P工作=2.4KW VF减速器V型带传动带式输送机电动机联轴器传支比方案:如指导书 P15 页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第2方案比较适合,则选n=1000r/min。4、确定电动机型号 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 Y132S-6。其主要性能:额定功率:3KW,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=960/76.4=12.57 2、分配各级伟动比(1)
4、据指导书P7 表 1,取齿轮i齿轮=6(单级减速器i=36 合理)(2)i总=i齿轮I带 i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095 四、运动参数及动力参数计算四、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=960/2.095=458.2(r/min)nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)2、计算各轴的功率(KW)PI=P工作=2.4KW PII=PI带=2.40.96=2.304KW PIII=PII轴承齿轮=2.3040.980.96=2.168KW 3、计算各轴扭矩(Nmm)TI=9.55106P
5、I/nI=9.551062.4/960=23875Nmm TII=9.55106PII/nII=9.551062.304/458.2=48020.9Nmm TIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.168/76.4=271000Nmm 五、传动零件的设计计算五、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 由课本P83 表 5-9 得:kA=1.2 PC=KAP=1.23=3.9KW 由课本 P82 图 5-10 得:选用 A 型 V 带(2)确定带轮基准直径,并验算带速 电动机型号 Y132S-6 i总=12.57 据手册得 i齿轮=6 i带=2
6、.095 nI=960r/min nII=458.2r/min nIII=76.4r/min PI=2.4KW PII=2.304KW PIII=2.168KW TI=23875Nmm TII=48020Nmm TIII=271000Nmm 由课本图 5-10 得,推荐的小带轮基准直径为 75100mm 则取dd1=100mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=960/458.2100=209.5mm 由课本P74 表 5-4,取dd2=200mm 实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/200=480r/min 转速误差为:n2-n2/n2=458.2-480/458.2
7、=-0.0481200(适用)(5)确定带的根数 根据课本P78 表(5-5)P1=0.95KW 根据课本P79 表(5-6)P1=0.11KW 根据课本 P81 表(5-7)K=0.96 根据课本P81 表(5-8)KL=0.96 由课本 P83 式(5-12)得 Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL=3.9/(0.95+0.11)0.960.96=3.99(6)计算轴上压力 dd2=209.5mm 取标准值 dd2=200mm n2=480r/min V=5.03m/s 210mma0600mm 取a0=500 Ld=1400mm a0=462mm 由课本 P70 表 5-1 查得 q
8、=0.1kg/m,由式(5-18)单根 V 带的初拉力:F0=500PC/ZV(2.5/K-1)+qV2=5003.9/45.03(2.5/0.96-1)+0.15.032N=158.01N 则作用在轴承的压力FQ,由课本P87 式(5-19)FQ=2ZF0sin1/2=24158.01sin167.6/2=1256.7N 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。小齿轮选用 40Cr调质,齿面硬度为 240260HBS。大齿轮选用 45 钢,调质,齿面硬度 220HBS;根据课本P139 表 6-12 选 7 级精度。齿面精糙度Ra1.6
9、3.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3由式(6-15)确定有关参数如下:传动比i齿=6 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数:Z2=iZ1=620=120 实际传动比I0=120/2=60 传动比误差:i-i0/I=6-6/6=0%2.5%可用 齿数比:u=i0=6 由课本P138 表 6-10 取d=0.9(3)转矩 T1 T1=9.55106P/n1=9.551062.4/458.2=50021.8Nmm(4)载荷系数 k 由课本 P128 表 6-7 取 k=1(5)许用接触应力H H=HlimZNT/SH由课本P134 图 6-33
10、查得:HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa 由课本P133 式 6-52 计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60458.21(163658)=1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由课本 P135 图 6-34 查得接触疲劳的寿命系数:ZNT1=0.92 ZNT2=0.98 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 H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa=524.4Mpa H2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa 故得:d176.43(kT1(u+1)/du
11、H2)1/3 Z=4 根 F0=158.01N FQ=1256.7N i齿=6 Z1=20 Z2=120 u=6 T1=50021.8Nmm HlimZ1=570MpaHlimZ2=350Mpa NL1=1.28109 NL2=2.14108 ZNT1=0.92 ZNT2=0.98 =76.43150021.8(6+1)/0.9634321/3mm=48.97mm 模数:m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm 根据课本 P107 表 6-1 取标准模数:m=2.5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度 根据课本 P132(6-48)式 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH 确定有关参数和
12、系数 分度圆直径:d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.5120mm=300mm 齿宽:b=dd1=0.950mm=45mm 取b=45mm b1=50mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120 由表 6-9 相得 YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.14 YSa2=1.83(8)许用弯曲应力F 根据课本 P136(6-53)式:F=Flim YSTYNT/SF由课本图 6-35C 查得:Flim1=290Mpa Flim2=210Mpa 由图 6-36 查得:YNT1=0.88 YNT2=0.9 试验齿轮的应力修正系数Y
13、ST=2 按一般可靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力 F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32Mpa F2=Flim2 YSTYNT2/SF=21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa 将求得的各参数代入式(6-49)F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2150021.8/452.5220)2.801.55Mpa=77.2Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2150021.8/452.52120)2.141.83Mpa=11.6Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动
14、的中心矩 a a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm(10)计算齿轮的圆周速度 V V=d1n1/601000=3.1450458.2/601000=1.2m/s 六、轴的设计计算六、轴的设计计算 H1=524.4MpaH2=343Mpa d1=48.97mm m=2.5mm d1=50mm d2=300mm b=45mm b1=50mm YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.14 YSa2=1.83 Flim1=290Mpa Flim2=210Mpa YNT1=0.88 YNT2=0.9 YST=2 SF=1.25 F1=77.2Mpa F2=11.
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