2022年机械设计课程设计计算说明书 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书学院系专业班设计者指导老师 2022 年 06 月 18 日东北高校名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书目录一、 设计任务书及原始数据 . 1设计题目 . 设计传动方案 . 原始数据 . 二、电动机的挑选运算 . 1挑选电动机系列 . 挑选电动机功率 . 确定电动机转速 . 安排传动比 . 三、传动装置的运动及动力参数运算. 2四、传动零件的设计运算 . 3设计减速器高速级齿轮 . 挑选材料 . 3按齿面接触强度确定

2、中心距 . 4验算齿面接触疲惫强度 . 4验算齿根弯曲疲惫强度 . 5齿轮主要几何参数 . 6设计减速器低速级齿轮 . 挑选材料 . 6按齿面接触强度确定中心距 . 6验算齿面接触疲惫强度 . 7验算齿根弯曲疲惫强度 . 8齿轮主要几何参数 . 9设计开式齿轮 . 挑选材料 . 9按齿根弯曲疲惫强度确定中心距 . 9齿轮主要几何参数 . 10 校核总传动比与齿轮设计主要参数列表 . 10名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书五、减速器轴的设计运算与强度校核设计机械带式输送机的传动装置. 10初

3、步确定轴的最小直径 . 10轴的各段直径的设计 . 11对低速轴进行强度校核 . 12运算轴上受力 . 12 运算轴上弯矩、扭矩与绘制弯矩、扭矩图 . 13 校核低速轴的强度 . 14 对中间轴进行强度校核 . 18运算轴上受力 . 18 运算轴上弯矩、扭矩与绘制弯矩、扭矩图 . 19 校核低速轴的强度 . 20 对高速轴进行强度校核 . 24运算轴上受力 . 24 运算轴上弯矩、扭矩与绘制弯矩、扭矩图 . 25 校核低速轴的强度 . 26 六、滚动轴承的挑选及寿命运算 依据轴径挑选轴承型号并确定参数 . 29 . 29运算轴承寿命 . 低速轴轴承寿命 . 29 中间轴轴承寿命 . 30 高速

4、轴轴承寿命 . 32 七、键连接的挑选运算 . 33依据轴径挑选平键型号并确定参数 . 33校核平键强度 . 八、联轴器的挑选 . 34九、减速器润滑及密封形式的挑选 . 34十、参考文献 . 35名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书 设计机械带式输送机的传动装置一、 设计任务书及原始数据1.1 设计题目 设计机械带式输送机的传动装置 1.2 设计传动方案ZL-5A 传动方案示意图1.3 原始数据1工作条件：工作环境载荷性质生产批量工作年限工作班制8 2 清洁平稳小批2技术数据：滚筒圆周力F

5、 带速 v 滚筒直径 D 滚筒长度 L 14000 N 0.26 m/s 450 mm 900 mm 二、电动机的挑选运算挑选电动机系列按工作要求及工作条件, 选用三相异步电动机, 封 闭式结构,电压 380V,Y 系列；挑选电动机功率 卷筒所需有效功率：Pw=Fv1000=3.64 kW 轴承 滑块联轴器 开式齿轮 卷筒Pw=3.64 kW 传动装置总效率：=弹性联轴器 2 闭合齿轮5按表 4.2-9P1091取：弹性联轴器： 弹性联轴器 闭式齿轮： 闭合齿轮滚动轴承： 轴承齿轮联轴器： 滑块联轴器开式齿轮： 开式齿轮1 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 38 页精选学

6、习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书 设计机械带式输送机的传动装置卷筒： 卷筒 就传动总效率：25Pr=4.55 kW 所需电动机功率：Pr= Pw/=3.64/0.800=4.55 kW 查表1,可选 Y 系列三相异步电动机 Y132M2-6 型,额定功率 P0=5.5 kW ；或选 Y 系列三相异步电动机 Y160M2-8 型,额定功率 P0=5.5 kW ；卷筒轴转速：nw=60v/ D=60 0.45=11.0 r/min 1查得电动机数据,运算出的总传动比,方案号电动机型额定功同步转满载转总传动号率 kW 速 r/min 速 r/min 比1 Y13

7、2M2-6 表1000 960 2 Y160M2-8 750 720 比较两方案课件, 由于方案二电动机转速太慢造成 其质量、形状过大, 价格过高；于是,暂定使用方案一；电动机型号为 Y132M2-6,额定功率为 5.5 kW ,同步转速为 1000 r/min ,由表4.12-2 查得电动机中心高选 用 电 动 机 型 号 Y132M2-6 ii减i1i2H=132 mm ,外伸轴段 D E=38 mm 80 mm；由 选 定 的 电 机 型 号 为 Y132M2-6的 满 载 转 速n0=960 r/min ,总传动比 i=n0/nw=960/11.0=87.27；由于 i 弹性联轴器 =

8、i 轴承=i 齿轮联轴器 =1,就 i=i 开式齿轮 i 减；1取 i 开式齿轮 =5,就减速器的传动比为i减=i/i 开式齿轮 于是,取两级减速器高速级的传动比为 i1i减1/217.454 1/2就低速级的传动比为i2= i减/ i1 以上传动比的安排只是初步的,仍需校核；三、传动装置的运动及动力参数运算传动装置简图 1.1-1,从电动机开头运算各轴运动 及动力参数：0 轴： 0 轴即电动机轴 P0=Pr=4.55 kW n0=960 r/min T0P0/n0103/960=45.26 N.m 轴：轴即减速器高速轴 P1=P0.01= P0.弹性联轴器 0.99=4.50 kW n1=

9、n0/ i01= n0/i弹性联轴器 =960/1=960 r/min 传动总效率2 P0=4.55 kW n0=960 r/min T0=45.26 N .m P1=4.50 kW n1=960 r/min T1P1/n1103/960=44.77 N.m名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书轴：轴即减速器中间轴 P2=P1.12= P1. 轴承.闭合齿轮0.97=4.32 kW n2= n1/ i12= n1/i1=960/4.854=197.8 r/min T2P2/n210 3/197

10、.8=208.6 N.m 轴：轴即减速器低速轴 P3=P2.23= P2.轴承. 闭合齿轮0.97=4.15 kW n3= n2/ i23= n2/i2=197.8/3.596=55.0 r/min T3P3/n3103/55.0=720.6 N.m 轴：轴即开式齿轮副输入轴设计机械带式输送机的传动装置P2=4.32 kW n2=197.8 r/min T2=208.6 N .m P3=4.15 kW n3=55.0 r/min T3=720.6 N .m P4=P3.34= P3.轴承. 齿轮联轴器0.99=4.07 kW n4= n3/ i34= n3/i轴承.i 齿轮联轴器 =55.0/

11、1=55.0 r/min T4P4/n410 3/55.0=706.7 N.m 轴：轴即传动滚筒轴P5=P4.45= P4.轴承. 开式齿轮0.95=3.85 kW n5= n4/ i45= n4/i开式齿轮 =55.0/5=11.0 r/min T5P5/n510 3/11.0=3325.1 N.m P4=4.07 kW n4=55.0 r/min T4=706.7 N .m P5=3.85 kW n5=11.0 r/min T5=3325.1 N .m 轴序号功率 P/kW 转速转矩传动型式n/r/min T/N .m0 960 弹性联轴960 器闭式齿轮 闭式齿轮 滑块联轴 器开式齿轮四

12、、传动零件的设计运算 设计减速器高速级齿轮 4.1.1 挑选材料 依据表 5-12：小齿轮 45 号钢 调制处理齿面硬度217255HBS N1109大齿轮 45 号钢 正火处理齿面硬度162217HBS 运算应力循环次数：N1=60n1jL n=6096018 300810 9N2=N 1/i1210 910 8依据图 5-172得 ZN1=1.0,ZN2=1.08答应肯定点蚀 由式 5-292得 ZX1=ZX28N210取 SHmin=1.0,ZW=1.0,ZLVR按齿面硬度 217HBS 与 167HBS,依照图 5-16b2,得 Hlim1=570 MPa,Hlim2=520 MPa；

13、运算许用接触应力：H 1=Hlim1/SHminZ N1ZX1ZWZLVR =570/1.00.92=524.4 MPa T 1=44.77 N .m 3 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书 设计机械带式输送机的传动装置2/SHminZN2ZX2Z WZLVR=520/1.00.92=516.7 MPa H 2=516.7 MPa 由于 H 2 H1,运算中取 H= H 2=516.7 MPa 按齿面接触强度确定中心距小轮转矩 T1 N.m=44270 N.mm 初定螺旋角 =13,Z=c

14、os1/2=cos13 1/2 Z初取 K tZ 2 t=1.0,依据表 5-52得 ZE=189.8 MPa 1/2,减速传动, u=i=4.854；取 a运算 ZH：端面压力角 t=arctantann/cos t=arctantan20 /cos13 基圆螺旋角 b=arctantancost b=arctantan13= ZH=2cosb/costtant 1/2=2 1/2 ZH运算中心距 a：atu+1KT 1ZHZEZZ/H2/2au1/30.987/516.7 2/2 4.854 1/3=121.4 mm ,取中心距 a=125 mm a=125 mm 估算模数mn=0.007

15、0.02 a=0.0070.02 取标准模数 mn=2 mm mn=2 mm z1=21 z2=101 i实 i =% d1=43.033 mm d2=206.967 mm v=2.16 m/s b=50 mm 小轮齿数z1=2acos/ mn u+1 =2125cos13/2 z2=uz1取 z1=21,z2=101；实际传动比 i 实=z2/z1传动比误差 i=|i理-i实|/i理 100% =|4.854-4.810|/4.854100% 其误差小于 5%,在答应范畴内；修正螺旋角 =arccosmnz2+z1/2a =arccos2 101+21/2 其与 13相近,故 ZH 与 Z

16、可以不用修正；齿轮分度圆直径 d1=mnz1/cos=2=43.033 mm d2=mnz2/cos=2=206.967 mm 圆周速度 v=d1n1/60 10 3960/60 10 3=2.16 m/s 依据表 5-62,取齿轮精度为 8 级；4.1.3 验算齿面接触疲惫强度依据电机驱动,载荷平稳,依据表5-22,取 K A依照图 5-4b 2,依据 8 级精度与 vz121/100=0.45 m/s,得 K v 齿宽 b=aa125=50 mm 4 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书

17、 设计机械带式输送机的传动装置依据图 5-7a 2 ,依据 b/d1=50/43.033=1.162,考虑 轴 的 刚 度 较 大 和 齿 轮 相 对 轴 承 为 非 对 称 布 置 , 得K =1.11；依据表 5-42,得 K 载荷系数 K=K AK vK K运算重合度 ,：齿顶圆直径 da1=d1+2ha*m=43.033+2 2=47.033 mm da2=d2+2ha*m=206.967+2 2=210.967 mm 端面压力角 t=arctantann/cos da1=47.033 mm da2=210.967 mm tdb1=40.321 mm db2=193.922 mm at

18、1at2Z ZbZHH=448.7 MPa F1=300 MPa F2=286 MPa zv1 zv2=arctantan20齿轮基圆直径db1=d1cost=40.321 mm db2=d2cost=193.922 mm 端面齿顶压力角at1=arcosdb1/da1=arcos at2=arcosdb2/da2=arcos =z1tanat1-tant+z2tanat2-tant/2=21 +101 /2 =bsin/mn=50Z=1/1/2=1/1.6531/2Z=cos1/2 1/2运算 ZH：基圆螺旋角b=arctantancost ZH=2cosb/costtant 1/2=2 1

19、/2H=ZHZEZZ2KT 1u+1/bd12u1/2 2 442704.854+1/50 24.854 1/2=448.7 MPa 小于 H=516.7 MPa ,安全；4.1.4 验算齿根弯曲疲惫强度依据图 5-18b2,Flim1=210MPa,Flim1=200MPa 由于 mn=2 mm5 mm ,Y X=1.0,依照图 5-192得 Y N1=Y N2=1.0,取 Y ST=2.0,SFmin运算许用弯曲应力：F1=Flim1Y STY N1Y X/SFmin =2102 MPa F2=Flim2Y STY N2Y X/SFmin =2002286 MPa zv1=z1/ cos3

20、=21/cos3zv2=z2/ cos 3=101/cos 3依据图 5-142,得 Y Fa1=2.74,Y Fa2=2.23；依据图 5-152,得 Y Sa1=1.58,Y Sa2=1.80；由于 =1.734,故取 Y =1-/1 20/120 5 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书 设计机械带式输送机的传动装置Y 2b/cos 2Y运算齿根弯曲应力：F1=2KT 1Y Fa1 YSa1Y Y /bd1mn =2442702=75.9 MPa F1=300 MPa,F1=75.9

21、MPa 安全F2=F1Y Fa2 YSa2/Y Fa1 Y Sa1F2=70.4 MPa =70.4 MPa F1=286 MPa,安全 4.1.5 齿轮主要几何参数z1=21,z2=101,mn=2 mm,分度圆直径：d1=mnz1/cos=2=43.033 mm d2=mnz2/cos=2=206.967 mm 齿顶圆直径：da1=d1+2ha*m=43.033+2 2=47.033 mm da2=d2+2ha *m=206.967+2 2=210.967 mm 齿根圆直径：df1=d1-2ha *+c *m1.0+0.25 2=38.033 mm df2=d2-2ha*+c *m1.0+

22、0.25 2= mm 齿宽： b2=b=50 mm ,b1= b2+510=58 mm 中心距：a=d1+d2/2=43.033+206.967/2=125 mm 设计减速器低速级齿轮d1=43.033 mm d2=206.967 mm da1=47.033 mm da2=210.967 mm df1=38.033 mm df2=201.967 mm b2=50 mm b1=58 mm a=125 mm 4.2.1 挑选材料 依据表 5-12：小齿轮 45 号钢 调制处理齿面硬度217255HBS N310 N4108 8大齿轮 45 号钢 正火处理齿面硬度162217HBS 运算应力循环次数

23、：N3=60n2jL n=6018 30082= 108N4=N 3/i34=10 8/= 10 8依据图 5-172得 ZN38,ZN4=1.12答应肯定点蚀 由式 5-292得 ZX3=ZX4取 SHmin=1.0,ZW=1.0,ZLVR 按齿面硬度 217HBS 与 167HBS,依照图 5-16b2,得 Hlim3=570 MPa,Hlim4=520 MPa；运算许用接触应力：H 3=Hlim3/SHminZ N3ZX3ZWZLVR =570/1.0 80.92= MPa H 4=Hlim4/SHminZ N4ZX4ZWZLVRH 3=566.4 MPa H 4=535.8 MPa T

24、3=206.5 N .m Z减 速 传 动 ,=520/1.01.12 0.92= MPa 由于 H 4 H3,运算中取 H= H 4=5 MPa 4.2.2 按齿面接触强度确定中心距小轮转矩 T3=T. 轴承=208600 0.99=206514 N.mm 初定螺旋角 =13,Z=cos 1/2=cos13 1/2初取 K tZ2 t=1.0,依据表 5-52得 ZE=189.8 MPa1/2,Y 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书 设计机械带式输送机的传动装置u=i=；取 a运算

25、ZH：t端面压力角 t=arctantann/cos =arctantan20 /cos13 基圆螺旋角 b=arctantancost b=arctantan13ZH=2cosb/costtant 1/2ZH=2 1/2运算中心距 a：atu+1KT 3ZHZEZZ/H 2/2au 1/3= 206514 2/2 1/3=mm ,取中心距 a=175 a=175 mm mm 估算模数mn=0.0070.02 a=0.0070.02 175=3.5mm mn=3 mm 取标准模数 mn=3 mm 小轮齿数z3=2acos/ mn u+1 z3=25 =2175cos13/3 +1= z4=89

26、 z4=uz3= 取 z3=25,z4=89；i实实际传动比 i 实=z4/z3=89/25= 传动比误差 i=|i 理-i 实|/i 理 100% i =% =|-|/ 100%=% 其误差小于 5%,在答应范畴内；修正螺旋角 =arccosmnz4+z3/2a =arccos2 89+25/2 175=12.2738 其与 13相近,故 ZH 与 Z 可以不用修正；齿轮分度圆直径 d3=76.754 mm d3=mnz3/cos=325/cos12.2738 = mm d4=273.246 mm d4=mnz4/cos=389cos12.2738 = mm 圆周速度 v=0.79 m/s

27、v=d3n3/60 10 3/60 10 3=0.79 m/s 依据表 5-62,取齿轮精度为 8 级；4.2.3 验算齿面接触疲惫强度依据电机驱动,载荷平稳,依据表 5-22,取 K A依照图 5-4b2,依据 8 级精度与 vz3/100= 25/100= m/s,得 K v b=70 mm 齿宽 b=aa175=70 mm 依据图 5-7a2,依据 b/d3=70/=,考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置,得 K =1.08；依据表 5-42,得 K 载荷系数 K=K AK vK K11.08 09 运算重合度 ,：齿顶圆直径da3=d3+2ha*7 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计运算说明书 设计机械带式输送机的传动装置m=+23= mm da4=279.246 mm da4=d4+2ha*m=+23= mm 端面压力角 t=arctantann/cos t=arctantan20 /cos12.2738 =20.4296 齿轮基圆直径 db3=71.926 mm db3=d3cost=cos20.4296 = mm db4=256.059 mm db4=d