V带单级直齿F=2600 V=1.7 D=450 5X2.doc

机械设计课程设计计算说明书1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计第二部分 传动装置总体设计方案1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成2.特点：齿轮相对于轴承对称分布3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级其传动方案如下：图一: 传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示选择V带传动和一级圆柱直齿轮减速器计算传动装置的总效率ha:ha=h1h22h3h4h5=0.96×0.992×0.97×0.99×0.96=0.87h1为V带的效率,h2为轴承的效率,h3为齿轮啮合传动的效率,h4为联轴器的效率,h5为工作机的效率（包括工作机和对应轴承的效率）第三部分 电动机的选择1 电动机的选择皮带速度v:v=1.7m/s工作机的功率pw:pw= 4.42 KW电动机所需工作功率为:pd= 5.08 KW执行机构的曲柄转速为:n = 72.2 r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i1=2~4，一级圆柱直齿轮减速器传动比i2=3~6，则总传动比合理范围为ia=6~24，电动机转速的可选范围为nd = ia×n = (6×24)×72.2 = 433.2~1732.8r/min。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y132M2-6的三相异步电动机，额定功率为5.5KW,满载转速nm=960r/min，同步转速1000r/min2 确定传动装置的总传动比和分配传动比（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:ia=nm/n=960/72.2=13.3（2）分配传动装置传动比:ia=i0×i 式中i0,i1分别为带传动和减速器的传动比为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取i0=3，则减速器传动比为:i=ia/i0=13.3/3=4.4第四部分 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速:nI = nm/i0 = 960/3 = 320 r/minnII = nI/i = 320/4.4 = 72.7 r/minnIII = nII = 72.7 r/min（2)各轴输入功率:PI = Pd×h1 = 5.08×0.96 = 4.88 KWPII = PI×h2×h3 = 4.88×0.99×0.97 = 4.69 KWPIII = PII×h2×h4 = 4.69×0.99×0.99 = 4.6 KW 则各轴的输出功率：PI' = PI×0.99 = 4.83 KWPII' = PII×0.99 = 4.64 KWPIII' = PIII×0.99 = 4.55 KW(3)各轴输入转矩:TI = Td×i0×h1 电动机轴的输出转矩:Td = = 50.5 Nm 所以：TI = Td×i0×h1 = 50.5×3×0.96 = 145.4 NmTII = TI×i×h2×h3 = 145.4×4.4×0.99×0.97 = 614.4 NmTIII = TII×h2×h4 = 614.4×0.99×0.99 = 602.2 Nm 输出转矩为：TI' = TI×0.99 = 143.9 NmTII' = TII×0.99 = 608.3 NmTIII' = TIII×0.99 = 596.2 Nm第五部分 V带的设计1 选择普通V带型号 计算功率Pc:Pc = KAPd = 1.1×5.08 = 5.59 KW 根据手册查得知其交点在B型交界线范围内，故选用B型V带。

2 确定带轮的基准直径，并验算带速 取小带轮直径为d1 = 140 mm,则：d2 = n1×d1×(1-e)/n2 = i0×d1×(1-e) = 3×140×(1-0.02) = 411.6 mm 由手册选取d2 = 400 mm 带速验算：V = nm×d1×π/(60×1000)= 960×140×π/(60×1000) = 7.03 m/s介于5~25m/s范围内，故合适3 确定带长和中心距a0.7×(d1+d2)≤a0≤2×(d1+d2)0.7×(140+400)≤a0≤2×(140+400)378≤a0≤1080 初定中心距a0 = 729 mm，则带长为:L0 = 2a0+π×(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4×a0)= 2×729+π×(140+400)/2+(400-140)2/(4×729)=2329 mm 由表9-3选用Ld = 2240 mm，确定实际中心距为：a = a0+(Ld-L0)/2 = 729+(2240-2329)/2 = 684.5 mm4 验算小带轮上的包角a1:a1 = 1800-(d2-d1)×57.30/a= 1800-(400-140)×57.30/684.5 = 158.20>12005 确定带的根数：Z = Pc/((P0+DP0)×KL×Ka)= 5.59/((2.11+0.31)×1×0.94) = 2.46故要取Z = 3根B型V带。

6 计算轴上的压力： 由初拉力公式有：F0 = 500×Pc×(2.5/Ka-1)/(Z×V)+q×V2= 500×5.59×(2.5/0.94-1)/(3×7.03)+0.10×7.032 = 224.9 N 作用在轴上的压力：FQ = 2×Z×F0×sin(a1/2)= 2×3×224.9×sin(158.2/2) = 1324.9 N第六部分 齿轮的设计（一） 高速级齿轮传动的设计计算1 齿轮材料、热处理及精度： 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故选用一级圆柱直齿轮减速器 材料：小齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为小齿轮：250HBS大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为大齿轮：200HBS取小齿齿数：Z1 = 23，则：Z2 = i12×Z1 = 4.4×23 = 101.2 取：Z2 = 1012 初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值: 1) 试选Kt = 1.2 2) T1 = 145.4 Nm 3) 选取齿宽系数yd = 1 4) 由表8-5查得材料的弹性影响系数ZE = 189.8 5) 由图8-15查得节点区域系数ZH = 2.5 6) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim1 = 610 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限:sHlim2 = 560 MPa。

7) 计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数：N1 = 60nkth = 60×320×1×5×300×2×8 = 4.61×108大齿轮应力循环次数：N2 = 60nkth = N1/u = 4.61×108/4.4 = 1.05×108 8) 由图8-19查得接触疲劳寿命系数:KHN1 = 0.9,KHN2 = 0.92 9) 计算接触疲劳许用应力,取失效概率为1%,安全系数S=1,得:[sH]1 = = 0.9×610 = 549 MPa[sH]2 = = 0.92×560 = 515.2 MPa许用接触应力:[sH] = ([sH]1+[sH]2)/2 = (549+515.2)/2 = 532.1 MPa3 设计计算:小齿轮的分度圆直径:d1t:= = 69.8 mm4 修正计算结果： 1) 确定模数：mn = = = 3.03 mm取为标准值:3 mm 2) 中心距：a = = = 186 mm 3) 计算齿轮参数：d1 = Z1mn = 23×3 = 69 mmd2 = Z2mn = 101×3 = 303 mmb = φd×d1 = 69 mmb圆整为整数为：b = 69 mm。

4) 计算圆周速度v:v = = = 1.16 m/s由表8-8选取齿轮精度等级为8级5 校核齿根弯曲疲劳强度：(1) 确定公式内各计算数值： 1) 由表8-3查得齿间载荷分配系数：KHa = 1.1，KFa = 1.1；齿轮宽高比为： = = = 10.22求得:KHb = 1.09+0.26fd2+0.33×10-3b = 1.09+0.26×0.82+0.33×10-3×69 = 1.37，由图8-12查得：KFb = 1.34 2) K = KAKVKFaKFb = 1×1.1×1.1×1.34 = 1.62 3) 由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数:YFa1 = 2.66 YFa2 = 2.17应力校正系数:YSa1 = 1.59 YSa2 = 1.83 4) 由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为：sFlim1 = 245 MPa sFlim2 = 220 MPa 5) 同例8-2：小齿轮应力循环次数:N1 = 4.61×108大齿轮应力循环次数:N2 = 1.05×108 6) 由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为：KFN1 = 0.85 KFN2 = 0.89 7) 计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.3，由式8-15得：[sF]1 = = = 160.2[sF]2 = = = 150.6 = = 0.0264 = = 0.02637小齿轮数值大选用。

2) 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：mn≥ = = 2.86 mm2.86≤3所以强度足够3) 各齿轮参数如下：大小齿轮分度圆直径：d1 = 69 mmd2 = 303 mmb = yd×d1 = 69 mmb圆整为整数为：b = 69 mm圆整的大小齿轮宽度为：b1 = 74 mm b2 = 69 mm中心距：a = 186 mm，模数：m = 3 mm第七部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计Ⅰ轴的设计1 输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1:P1 = 4.88 KW n1 = 320 r/min T1 = 145.4 Nm2 求作用在齿轮上的力: 已知小齿轮的分度圆直径为:d1 = 69 mm 则:Ft = = = 4214.5 NFr = Ft×tanat = 4214.5×tan200 = 1534 N3 初步确定轴的最小直径: 先初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45钢（调质），根据《机械设计（第八版）》表15-3，取A0 = 110，得：dmin = A0× = 110× = 27.3 mm 显然，输入轴的最小直径是安装大带轮处的轴径，由于安装键。