机械设计基础课程设计设计计算说明书
机械设计基础课程设计设计计算说明书 目录一、设计任务书2二、传动方案的拟定2三、电动机的选择3四、传动比的分配4五、传动系统运动和动力参数的计算4六、减速器传动零件的设计计算5七、减速器轴以及轴承的设计计算13八、键连接的选择与计算24九、联轴器的选择25十、减速器箱体尺寸计算表及附件的选择26十一、减速器润滑方式，密封方式和润滑剂的选择27十二、设计小结27十三、参考资料目录28- 1 -计算及说明结果一、 设计任务书1. 设计任务设计带式输送机的传动系统，采用两级斜齿轮减速器传动。2. 原始数据输送带有效拉力 ；传送带工作速度 （允许误差）；输送机滚筒直径 ；减速器设计寿命为5年。3. 工作条件两班制，常温下连续工作；空载启动，工作载荷有轻微震动；电压为的三相交流电源。二、 系统传动方案的拟定带式输送机的传动系统方案如图所示。带式输送机的传动系统方案带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入斜齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。三、 电动机的选择计算工作机所需的有效功率查得各部件的传动效率分别为联轴器效率 闭式圆柱齿轮传动效率 一对滚动轴承效率 输送机滚筒效率 估算系统的总效率为（输送机滚筒轴至输送带间的传动效率为）其中得工作机所需的电功率选用额定功率为的电动机滚筒机的工作转速为选用Y132M1-6型电动机，其额定功率，满载转速为，其中心高为，轴伸出部分的直径和长度分别为和。四、传动比的分配系统的总传动比为显然，取两级齿轮的传动比为取高速级传动比故得各级的传动比为，五、传动系统的运动和动力参数例如对电动机轴：以同样的方法可得其余轴的数据，经过计算列下表。连接、传动件联轴器齿轮齿轮联轴器传动比传动效率轴号电动机齿轮传动工作机01234转速rpm960960189.348.5448.54功率kW3.763.723.573.433.36转矩Nm37.437.03180.23674.78661.28传动系统的运动和动力参数六、 减速器传动零件的设计计算1. 高速级斜齿轮圆柱齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及热处理方法 小齿轮选用45钢，表面淬火处理，45-50HRC 大齿轮选用45钢，表面淬火处理，40-50HRC（2）因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸小齿轮传递的转矩：初选=20, 则算得传动比误差为0.986小于5 满足要求（3）选取齿宽系数（4）初取螺旋角，计算齿轮传动端面重合度：取重合度系数=0.67，查表得螺旋角系数（5）初取齿轮载荷系数=1.7（6）齿形系数和应力修正系数 齿轮当量齿数为 查得齿形系数=2.78，=2.20 查得应力修正系数=1.57，=1.80（7） 计算许用弯曲应力 查图可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为： 小齿轮1和大齿轮2的应力循环次数分别为： 查得弯曲强度寿命系数为： 故许用弯曲应力为 =432 MPa 故 查表，取模数（8） 计算载荷系数 查得使用系数 查得动载系数 查得齿向载荷分布系数 查得齿间载荷分配系数 则有需重新计算，带入准确值后得，取（9） 计算传动尺寸 中心距 查表圆整为125mm将中心距带入，修正螺旋角 则小齿轮分度圆直径 大齿轮分度圆直径 齿宽为 圆整b=38mm 取大齿轮齿宽 ，小齿轮齿宽 （10）校核齿面接触疲劳强度 查得弹性系数 查得节点区域系数。 算得 根据计算许用接触应力 查得， ； 查得 ，； 故 满足齿面接触疲劳强度2. 低速级斜齿轮圆柱齿轮传动的设计计算 （1） 选择齿轮材料及热处理方法 与高速级取材相同 小齿轮选用45钢，表面淬火处理，45-50HRC 大齿轮选用45钢，表面淬火处理，40-50HRC（2）因为齿轮传动形式为闭式硬齿面，故决定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸小齿轮传递的转矩：初选=20, 则算得传动比误差为1.2小于5 满足要求（3）选取齿宽系数（4）初取螺旋角，计算齿轮传动端面重合度：取重合度系数=0.67，查表得螺旋角系数（5）初取齿轮载荷系数=1.7（6）齿形系数和应力修正系数 齿轮当量齿数为 查得齿形系数=2.75，=2.29 查得应力修正系数=1.78，=1.81（7）计算许用弯曲应力 查图可得两齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为： 小齿轮3和大齿轮4的应力循环次数分别为： 查得弯曲强度寿命系数为： 故许用弯曲应力为= 故 取模数.5（8）计算载荷系数 查得使用系数 查得动载系数 查得齿向载荷分布系数 查得齿间载荷分配系数 则有需重新计算，带入准确值后得，取（9）计算传动尺寸 中心距 圆整为180mm将中心距带入，修正螺旋角 则小齿轮分度圆直径 大齿轮分度圆直径 齿宽为 取大齿轮齿宽 ，小齿轮齿宽 （10）校核齿面接触疲劳强度 查得弹性系数 查得节点区域系数 查得重合度系数 查得螺旋角系数 根据计算许用接触应力 查得， 查得 ，0.95 故 满足齿面接触疲劳强度七、减速器轴以及轴承的设计计算 （1）用扭转强度条件合成初步设计轴径轴的支撑距离未定时，无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为: 查表取。（2）初算轴的最小直径输入轴：因为轴上有键槽，故最小直径加大，=17.5mm，又因为高速轴为输入轴，最小直径应该为安装联轴器的直径dA。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩Tca=KaT3，查表14-1，考虑到转矩变化不大，取KA=1.3，则：Tca=KaT3=1.3×37400N.mm=48620N.mm按照计算转矩应该小于联轴器的公称转矩的条件，查表，查表，选用LT6型弹性套柱销联轴器。半联轴器的轴孔径dA=20mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为L1=82mm。表示为为了使所选的轴直径与联轴器的孔径适应，故需要选取联轴器的型号。根据联轴器的计算转矩Tca=KaT3，查表14-1，考虑到转矩变化不大，取KA=1.3，则：Tca=KaT3=1.3×661280N.mm=859670N.mm按照计算转矩应该小于联轴器的公称转矩的条件，由表选联轴器型号为LX4，轴孔的直径=50mm半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=112mm。表示为考虑轴与各个零件的配合，高速轴的初步设计如下：中间轴：查表取。因为轴上有键槽， =30mm。根据减速器的结构，且轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分。考虑轴与各个零件的配合，高速轴的初步设计如下：低速轴：输入功率P=3.43KW,转速n =48.54r/min,T=67478Nmm=108所以轴的直径: =44.65m。因为轴上有键槽，所以=49mm。又因为低速轴为输出轴，最小直径应该为安装联轴器的直径dA。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩Tca=KaT3，查表14-1，考虑到转矩变化不大，取KA=1.3，则：Tca=KaT3=1.3×344710N.mm=448123N.mm为了使所选的轴直径与联轴器的孔径适应，故需要选取联轴器的型号。根据联轴器的计算转矩Tca=KaT3，查表14-1，考虑到转矩变化不大，取KA=1.3，则：Tca=KaT3=1.3×661280N.mm=859670N.mm按照计算转矩应该小于联轴器的公称转矩的条件，由表选联轴器型号为LX4，轴孔的直径=50mm半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=112mm。表示为考虑轴与各个零件的配合低速轴初步设计如下： （3）用弯扭强度合成初步校核轴强度为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。第一对和第二对啮合齿轮上的作用力分别为高速轴高速轴支反力计算 计算A、B两处的支反力 解得可作出轴1的剪力图、弯矩图和扭矩图，如下 按弯扭合成强度条件初步计算轴1直径 轴上开有一个键槽，将直径加大5% mm原设计初步满足强度要求中间轴 计算A、B两处的支反力 解得 可作出轴2的剪力图、弯矩图和扭矩图，如下 按弯扭合成强度条件初步计算轴3直径 轴上开有键槽，将直径加大5% 原设计初步满足强度要求输出轴 输出轴的受力简图 计算A、B两处的支反力 解得可作出轴3的剪力图、弯矩图和扭矩图，如下 按弯扭合成强度条件初步计算轴3直径 轴上开有键槽，将直径加大5% 原设计初步满足强度要求（4）精确校核低速轴计算齿轮上的作用力齿轮4所受的力与齿轮3所受的力大小相等，方向相反。即:轴向力，径向力，圆周力竖直方向， 轴承1 轴承2 水平方向，轴承1 ， 轴承2 ， 轴承1的总支撑反力： 轴承2的总支撑反力：弯矩危险截面剖面左侧，竖直方向合成危险截面右侧，竖直方向水平方向 其合成弯矩为计算截面应力 查表知：抗弯剖面模量 抗扭剖面模量 弯曲应力 扭剪应力 计算安全系数调质处理的45#钢，查表知：:抗拉强度极限=637MPa弯曲疲劳极限=268MPa扭转疲劳极限=155MPa材料等效系数：
