机械设计课程设计计算说明书论文

机械设计课程设计计算说明书设计题目 带式运输机斜齿圆柱齿轮减速器设计（7-4） 专 业 机械设计制作及其自动化 班 级 机械1604班 学 生 姓 名 杨云飞 学 号 201640536 指 导 教 师 陈 军 完 成 日 期 2018.6.25 已知条件：该带式运输机用于锅炉房运煤，带式运输机传动系统运动简图如图所示，电动机的位置自行确定。带式运输机连续单向运转，工作过程中油轻微振动，空载启动；运输带速度允许误差为±5%，工作机效率为0.97；每日三班制工作，每班四小时；使用期限为四年，每年工作300天；检修间隔为3年；在中小型机械厂小批量生产。37设计过程结果一、初始数据初始数据F = 1200N，V = 1.5m/s，D = 240mm，设计年限（寿命）：10年，每天工作班制（4小时/班）：3班制，每年工作天数：300天，工作机的效率0.97，传送带允许的误差±5%工作条件平缓微震，空载和起动。二、确定传达方根据工作要求，可拟定传达方案，如图1所示。图1运动简图三、选择电动机1、电动机的选择:根据动力源和工作条件选用y系列三相异步电动机2、工作机的功率Pw:其中w为电动机的传动效率传动装置的总效率为: =××××=0.876其中各传动机构的传动效率有表机械设计表2-4可得取0.96（带传动），0.99（轴承），0.97（齿轮精度为8级），0.99（弹性联轴器），0.97（工作机效率，包含滑动轴承效率）：3、电动机所需工作功率为:2.054kw工作机轴转速为=119.37 取 V 带传动的传动比2-4，一级圆柱齿轮减速器传动比3-5，则从电动机到工作机轴的总传动比合理范围为6-20。故电动机转速的可选范围为119.37 =716 2387 r/min额定功率相同的同一类型异步电机，一般有3000、1500、1000、750等多种同步转速可供选择，应综合分析并比较后再选定电动机转速。各同步转速电动机主要技术参数同步转速电机型号额定功率电动机转速电动机重量kg总传动比备注满载转速满载电流3000Y90L-22.228404.7480.523.79 1500Y100L1-42.214305.038111.98 1000Y112M-62.2940580.57.87 选取750Y132S-82.27105.81815.95 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比，选电动机型号为Y112M-6，外升直径D=28，外升轴长度E=60，额定功率2.2kw四、传动装置的运动学和动力学参数计算（1）总传动比： 由选定的电动机满载转速n 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为:i=nm/nw=1430/119.426=11.974（2）传动装置传动比的分配:i=i1×if=11.974 分配传动比：取一级斜柱圆柱齿轮的传动比if=5。式中i1. if分别为带传动和减速器的传动比。i1=iif=11.974/5=2.39（4）、各个轴转速的计算:初选V带传动比=2.00 轴 =470.00 轴 =119.37 工作机轴 119.37 （5）、各个轴功率的计算:各轴输入功率轴 =2.05 ×0.96 =1.97 轴 =1.97 ×0.99×0.97=1.89 工作机轴 =1.89 ×0.99×0.99=1.86 各轴输出功率轴 =1.97 ×0.99=1.95 轴 =1.89 ×0.99=1.87 工作机轴 =1.86 ×0.99=1.84 (6)各个轴转矩:电动机的输出转矩为=20.87 轴输入转矩=40.06 轴输入转矩=151.48 工作机轴输入转矩=148.46 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.99。表2-2轴的运动和运动参数参数轴 名0轴 轴 轴转速n/（r/min）940470179.37功率P/Kw2.051.951.84转矩T/(Nm)20.8739.66149.96转动比i23.941五、V带的设计1 V带的设计与计算（1）带传动计算设计V带传动时的已知条件包括：所需传递的额定功率；小带轮转速；大带轮带轮转速与初选带传动传动比=2.00 。（1）确定计算功率查得工作情况系数KA=1.2。故有：=1.2×2.054 =2.465 （2）选择V带带型据和选用A带。（3）确定带轮的基准直径并验算带速1）初选小带轮的基准直径，取小带轮直径=112。2）验算带速v，有：= =5.51 m/s因为5.51 m/s在5m/s30m/s之间，故带速合适。3）计算大带轮基准直径112×2.00 =224.00 取=224（4）确定V带的中心距a和基准长度 1)初定中心距=4032)计算带所需的基准长度= +(112+224) + =1342选取带的基准长度=14303）计算实际中心距=403+=447 中心距变动范围：447-0.015×1430 = 425.55 447+0.03×1430 = 489.90 （5）验算小带轮上的包角=180°-（224-112）×=165.64 >90（6）计算带的根数z1）计算单根V带的额定功率由112和940r/min查得P=1.15据940r/min，=2.00 和A型带，查得P=0.11查得=0.96，=0.96，于是：=(+)=(1.15+0.11)×0.96×0.96 =1.16 2）计算V带根数z=2.12 故取3 根。（7）计算单根V带的初拉力最小值查得A型带的单位长质量q=0.1kg/m。所以=500×+0.1× =122.57 N应使实际拉力大于（8）计算压轴力压轴力的最小值为： = =2×3 ×122.57 × =729.67 N六、齿轮传动的设计1.选精度等级、材料及齿数（1）选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为240HBS。（2）一般工作机器，选用8级精度。（3）选小齿轮的齿数z1 = 24，大齿轮齿数z2 = 24×4.988 = 119.721，取z2= 120。（4）初选螺旋角 = 14°。（5）压力角= 20°。2.按齿面接触疲劳强度设计齿轮1分度圆直径其中：轴输入转矩40.06 载荷系数，选1.3齿宽系数，取1齿轮副传动比，=3.94 区域系数，查得2.433材料的弹性影响系数，查得189.8计算接触疲劳强度用重合度系数=arctan(tan20°/cos14°)=20.56 °=arcos20×cos20.56 °/(20+2×1×cos14°)=31.41 °=arcos79×cos20.56 °/(79+2×1×cos14°)=23.96 °=20×(tan31.41 °-tan20.56 °)+ 79×(tan23.96 °-tan20.56 °)/2×3.14=1.620 =1×20×tan14°/3.14159=1.587 =0.717 螺旋角系数=0.985 许用接触应力，查得齿轮1接触疲劳强度极限600。查得齿轮2接触疲劳强度极限550。计算应力循环次数：（设3班制，一年工作300天，工作10年）470.00 3×8×300×1020.30 =5.16 查得接触疲劳寿命系数0.93，0.95取失效概率为，安全系数1，得：=558=522.5则许用接触应力取两个中较小的一个522.5有=37.053 圆周速度=0.91 齿宽1×37.053 =37.05 计算载荷系数：已知使用系数1.25,根据0.91 ，8级精度，查得动载系数1.04；齿轮的圆周力=2×40.06 ×1000/37.053 =2162.375 1.25×2162.375 /37.05 =72.948 <100 用插值法查得8级精度、齿轮1相对支承对称布置时接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数1.42 ；查得齿间载荷分配系数1.4。故载荷系数1.25×1.04×1.4×1.42 =2.58 按实际载荷系数校正所算的分度圆直径 37.053 ×=46.55 计算模数=2.26 按齿根弯曲疲劳强度设计：试选载荷系数=1.3计算弯曲疲劳强度的重合度系数arctan(tan14°cos20.56 °)=13.140 °1.620 /13.140 °=1.708 0.25+0.75/1.708 =0.689 计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数1-1.587 × =0.815 计算当量齿数=21.89 =86.48 查取齿形系数：查得2.72 ，2.21 查取应力校正系数： 1.57，1.776查得齿轮1弯曲疲劳极限500查得齿轮2弯曲疲劳极限380取弯曲疲劳寿命系数0.93，0.95计算弯曲疲劳使用应力：取弯曲疲劳安全系数1.4，得=332.14 =257.86 计算齿轮的并加以比较=0.0129 =0.0152 齿轮2的数值大则有： =1.280 计算实际载荷系数前的数据准备：1.280 ×20/cos14°=26.379 =0.649 1×26.379 =26.379 2.25×1.280 =2.879 =9.161 计算载荷系数：已知使用系数1.25；根据0.649 ，8级精度，查得动载系数1.04；齿轮的圆周力=2×40.06 ×1000/26.379 =3037.421 1.25×3037.421 /26.379 =143.933 >100 查得齿向载荷分配系数1.4；用插值法查得8级精度、齿轮1相对支承非对称布置时接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数1.416 ； 1.3；故载荷系数1.25×1.04×1.4×1.3=2.366 按实际载荷系数校正所算的齿轮模数1.280 ×=1.562 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取值，取模数2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算的分度圆直径46.55 来计算应有的齿数。则有：23取23，