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1、机械设计计课程设设计计算算说明书书一、传动动方案拟拟定.2二、电动动机的选选择.22三、计算算总传动动比及分分配各级级的传动动比.44四、运动动参数及及动力参参数计算算.55五、传动动零件的的设计计计算.6六、轴的的设计计计算.122七、滚动动轴承的的选择及及校核计计算.19八、键联联接的选选择及计计算.222设计题目目：V带带单级级圆柱减减速器机电系001机电电工程班班设计者：学 号号：299号指导教师师：二三三年六月月十四日日计算过程程及计算算说明一、传动动方案拟拟定第三组：设计单单级圆柱柱齿轮减减速器和和一级带带传动（1） 工作条件件：使用用年限88年，工工作为二二班工作作制，载载荷平稳
2、稳，环境境清洁。（2） 原始数据据：滚筒筒圆周力力F=110000N；带带速V=2.00m/ss；滚筒直径径D=5500mmm；滚滚筒长度度L=5500mmm。二、电动动机选择择1、电动动机类型型的选择择： YY系列三三相异步步电动机机2、电动动机功率率选择：（1）传传动装置置的总功功率：总=带2轴承齿轮联轴器器滚筒筒 =0.960.99820.9970.9990.996=0.885(2)电电机所需需的工作作功率：P工作=FV/10000总=100002/1100000.84412=2.44KW3、确定定电动机机转速：计算滚筒筒工作转转速：n筒=66010000V/D=60100002.0/5
3、00=76.43r/minn 按按手册PP7表11推荐的的传动比比合理范范围，取取圆柱齿齿轮传动动一级减减速器传传动比范范围Ia=36。取取V带传传动比II1=24，则则总传动动比理时时范围为为Ia=624。故故电动机机转速的的可选范范围为nnd=Ian筒=（66244）76.43=459918834rr/miin符合这一一范围的的同步转转速有7750、110000、和115000r/mmin。根据容量量和转速速，由有有关手册册查出有有三种适适用的电电动机型型号：因因此有三三种传支支比方案案：如指指导书PP15页页第一表表。综合合考虑电电动机和和传动装装置尺寸寸、重量量、价格格和带传传动、减减
4、速器的的传动比比，可见见第2方方案比较较适合，则则选n=10000r/minn。4、确定定电动机机型号根据以上上选用的的电动机机类型，所所需的额额定功率率及同步步转速，选选定电动动机型号号为Y1132SS-6。其主要性性能：额额定功率率：3KKW，满满载转速速9600r/mmin，额额定转矩矩2.0。质质量633kg。三、计算算总传动动比及分分配各级级的传动动比1、总传传动比：i总=n电动动/n筒=9660/776.4=112.5572、分配配各级伟伟动比（1） 据指导书书P7表表1，取取齿轮ii齿轮=66（单级级减速器器i=336合合理）（2） i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=112.5
5、57/66=2.0955四、运动动参数及及动力参参数计算算1、计算算各轴转转速（rr/miin）nI=nn电机=9600r/mminnII=nI/i带=9660/22.0995=4458.2(rr/miin)nIIII=nIII/i齿轮轮=4558.22/6=76.4(rr/miin)2、 计算各轴轴的功率率（KWW）PI=PP工作=22.4KKWPII=PI带=2.440.966=2.3044KWPIIII=PIII轴承齿轮=22.30040.9980.996 =22.1668KWW3、 计算各轴轴扭矩（NNmm）TI=99.555106PI/nI=9.551062.44/9660=2388
6、75NNmmTII=9.555106PII/nnII=9.5551062.3304/4588.2 =4480220.99NmmTIIII=9.55106PIIII/nIIII=99.5551062.1168/76.4 =22710000NNmm五、传动动零件的的设计计计算1、 皮带轮传传动的设设计计算算（1） 选择普通通V带截截型由课本PP83表表5-99得：kkA=1.2PC=KKAP=11.23=33.9KKW由课本PP82图图5-110得：选用AA型V带带（2） 确定带轮轮基准直直径，并并验算带带速由课本图图5-110得，推推荐的小小带轮基基准直径径为751100mmm 则则取dd1=1
7、000mmdmiin=775 ddd2=nn1/n2dd1=9960/4588.21000=2009.55mm由课本PP74表表5-44，取ddd2=2000mm实际从动动轮转速速n2=n1dd1/ddd2=99601000/2000 =4800r/mmin转速误差差为：nn2-n2/n2=4558.22-4880/4458.2 =-0.004812200（适用用）（5）确确定带的的根数根据课本本P788表（55-5）PP1=0.995KWW根据课本本P799表（55-6）P1=0.111KWW根据课本本P811表（55-7）K=0.996根据课本本P811表（5-8）KL=0.96由课本PP
8、83式式（5-12）得得Z=PCC/P=PCC/(PP1+P1)KKL =3.9/(0.995+00.111)0.9960.996 =3.99(6)计计算轴上上压力由课本PP70表表5-11查得qq=0.1kkg/mm，由式式（5-18）单单根V带带的初拉拉力：F0=5500PPC/ZVV（2.5/KK-1）+qVV2=50003.99/45.003(2.5/00.966-1)+0.15.0032N =1158.01NN则作用在在轴承的的压力FFQ，由课课本P887式（55-199）FQ=22ZF00sinn1/2=241588.011sinn1677.6/2=12556.77N2、齿轮轮传动
9、的的设计计计算 （11）选择择齿轮材材料及精精度等级级 考考虑减速速器传递递功率不不在，所所以齿轮轮采用软软齿面。小小齿轮选选用400Cr调质，齿齿面硬度度为24402260HHBS。大大齿轮选选用455钢，调调质，齿齿面硬度度2200HBSS；根据据课本PP1399表6-12选选7级精精度。齿齿面精糙糙度Ra1.663.2m (2)按按齿面接接触疲劳劳强度设设计 由dd176.43(kT11(u+1)/duH2)1/33由式（66-155）确定有关关参数如如下：传传动比ii齿=6 取小小齿轮齿齿数Z11=200。则大大齿轮齿齿数：Z2=iiZ1=620=1200实际传动动比I00=1220/
10、22=600传动比误误差：ii-i00/I=6-66/6=0%2.55% 可可用齿数比：u=ii0=6由课本PP1388表6-10取取d=0.99 (33)转矩矩T1T1=99.555106P/nn1=9.551062.44/4558.22 =5500221.88Nmm (44)载荷荷系数kk由课本PP1288表6-7取kk=1 (55)许用用接触应应力HH= HliimZNT/SSH由课课本P1134图图6-333查得得：HliimZ11=5770Mppa HliimZ22=3550Mppa由课本PP1333式6-52计计算应力力循环次次数NLLNL1=60nn1rtth=6604588.2
11、1(16636558)=1.228109NL2=NL11/i=1.228109/6=2.114108由课本PP1355图6-34查查得接触触疲劳的的寿命系系数：ZNT11=0.992 ZNNT2=0.998通用齿轮轮和一般般工业齿齿轮，按按一般可可靠度要要求选取取安全系系数SHH=1.00H1=Hliim1ZZNT11/SH=57700.992/11.0MMpa=5244.4MMpaH2=Hliim2ZZNT22/SH=35500.998/11.0MMpa=3433Mpaa故得：d1776.443(kkT1(u+1)/duH2)1/33=76.431500021.8(6+1)/0.996343
12、321/3mm=48.97mmm模数：mm=d11/Z1=488.977/200=2.45mmm根据课本本P1007表66-1取取标准模模数：mm=2.5mmm(6)校校核齿根根弯曲疲疲劳强度度根据课本本P1332（66-488）式F=(2kTT1/bmm2Z1)YFaaYSaH确定有关关参数和和系数分度圆直直径：dd1=mZZ1=2.520mmm=50mmmd2=mmZ2=2.51200mm=3000mm齿宽：bb=dd1=0.950mmm=45mmm取b=445mmm b1=50mmm(7)齿齿形系数数YFaa和应力力修正系系数YSSa根据齿数数Z1=200,Z22=1220由表表6-99
13、相得YFa11=2.80 YSSa1=1.555YFa22=2.14 YSSa2=1.883 (88)许用用弯曲应应力F根据课本本P1336（66-533）式：F= Flimm YSTTYNT/SSF由课本图图6-335C查查得：Fliim1=2990Mppa Flimm2 =2210MMpa由图6-36查查得：YYNT11=0.88 YYNT22=0.9试验齿轮轮的应力力修正系系数YSST=22按一般可可靠度选选取安全全系数SSF=1.25 计算算两轮的的许用弯弯曲应力力F1=Flimm1 YSTTYNT11/SF=299020.888/11.255Mpaa=4088.322MpaaF2=F
14、liim2 YSTTYNT2/SF =221020.99/1.25MMpa=3022.4MMpa将求得的的各参数数代入式式（6-49）F1=(2kkT1/bmm2Z1)YFaa1YSa11=(21500021.8/4452.55220)2.8801.555Mppa=77.2Mppa F1F2=(2kkT1/bmm2Z2)YFaa1YSa11=(21500021.8/4452.5521200)2.1141.883Mppa=11.6Mppa F2故轮齿齿齿根弯曲曲疲劳强强度足够够 (9)计算齿齿轮传动动的中心心矩aa=m/2(ZZ1+Z2)=22.5/2(220+1120)=1775mmm (10
15、0)计算算齿轮的的圆周速速度VV=dd1n1/60010000=33.144504588.2/6010000=1.22m/ss六、轴的的设计计计算输入轴的的设计计计算1、按扭扭矩初算算轴径选用455#调质，硬硬度21172255HHBS根据课本本P2335（110-22）式，并并查表110-22，取cc=1115d1115 (2.3304/4588.2)1/3mm=19.7mmm考虑有键键槽，将将直径增增大5%，则d=199.7(1+5%)mm=20.69选d=22mmm2、轴的的结构设设计 （1）轴轴上零件件的定位位，固定定和装配配 单级级减速器器中可将将齿轮安安排在箱箱体中央央，相对对两轴
16、承承对称分分布，齿齿轮左面面由轴肩肩定位，右右面用套套筒轴向向固定，联联接以平平键作过过渡配合合固定，两两轴承分分别以轴轴肩和大大筒定位位，则采采用过渡渡配合固固定 （2）确确定轴各各段直径径和长度度工段：dd1=22mmm 长度度取L11=50mmmh=22c cc=1.5mmmII段:d2=d1+2hh=222+221.55=288mmd2=28mmm初选用772066c型角角接触球球轴承，其其内径为为30mmm,宽度为116mmm. 考虑虑齿轮端端面和箱箱体内壁壁，轴承承端面和和箱体内内壁应有有一定距距离。取取套筒长长为200mm，通通过密封封盖轴段段长应根根据密封封盖的宽宽度，并并考虑
17、联联轴器和和箱体外外壁应有有一定矩矩离而定定，为此此，取该该段长为为55mmm，安安装齿轮轮段长度度应比轮轮毂宽度度小2mmm,故故II段长长：L2=（22+200+166+555）=993mmmIII段段直径dd3=35mmmL3=LL1-L=50-2=448mmm段直径径d4=45mmm由手册得得：c=1.55 h=22c=221.55=3mmmd4=dd3+2hh=355+23=411mm长度与右右面的套套筒相同同，即LL4=20mmm但此段左左面的滚滚动轴承承的定位位轴肩考考虑，应应便于轴轴承的拆拆卸，应应按标准准查取由由手册得得安装尺尺寸h=3.该该段直径径应取：（300+32）=3
18、6mmm因此将段设计计成阶梯梯形，左左段直径径为366mm段直径径d5=30mmm. 长度度L5=19mmm由上述轴轴各段长长度可算算得轴支支承跨距距L=1100mmm (33)按弯弯矩复合合强度计计算求分度度圆直径径：已知知d1=50mmm求转矩矩：已知知T2=5000211.8NNmm求圆周周力：FFt根据课本本P1227（66-344）式得得Ft=22T2/d2=5000211.8/50=10000.4436NN求径向向力Frr根据课本本P1227（66-355）式得得Fr=FFttann=10000.4366tann2000=3664.11N因为该该轴两轴轴承对称称，所以以：LAA=L
19、B=50mmm (1)绘制轴轴受力简简图（如如图a） （2）绘绘制垂直直面弯矩矩图（如如图b）轴承支反反力：FAY=FBYY=Frr/2=1822.055NFAZ=FBZZ=Ftt/2=5000.2NN由两边对对称，知知截面CC的弯矩矩也对称称。截面面C在垂垂直面弯弯矩为MC1=FAyyL/22=1882.00550=9.11Nm (3)绘制水水平面弯弯矩图（如如图c）截面C在在水平面面上弯矩矩为：MC2=FAZZL/22=5000.2250=25NNm (4)绘制合合弯矩图图（如图图d）MC=(MC112+MC222)1/22=(99.122+2552)1/22=266.6NNm (5)绘制
20、扭扭矩图（如如图e）转矩：TT=9.55（P2/n2）106=488Nm (6)绘制当当量弯矩矩图（如如图f）转矩产生生的扭剪剪文治武武功力按按脉动循循环变化化，取=1，截截面C处处的当量量弯矩：Mec=MCC2+(T)21/22=266.622+(1148)21/22=544.888Nm (7)校核危危险截面面C的强强度由式（66-3）e=MMec/0.11d33=999.6/0.11413=14.5MPPa -1b=600MPaa该轴强强度足够够。输出轴的的设计计计算1、按扭扭矩初算算轴径选用455#调质质钢，硬硬度（22172555HBSS）根据课本本P2335页式式（100-2），表表
21、（100-2）取取c=1115dc(P3/n3)1/33=1115(22.1668/776.44)1/3=35.08mmm取d=335mmm2、轴的的结构设设计 （1）轴轴的零件件定位，固固定和装装配 单级级减速器器中，可可以将齿齿轮安排排在箱体体中央，相相对两轴轴承对称称分布，齿齿轮左面面用轴肩肩定位，右右面用套套筒轴向向定位，周周向定位位采用键键和过渡渡配合，两两轴承分分别以轴轴承肩和和套筒定定位，周周向定位位则用过过渡配合合或过盈盈配合，轴轴呈阶状状，左轴轴承从左左面装入入，齿轮轮套筒，右右轴承和和皮带轮轮依次从从右面装装入。 （2）确确定轴的的各段直直径和长长度 初选选72007c型型
22、角接球球轴承，其其内径为为35mmm，宽宽度为117mmm。考虑虑齿轮端端面和箱箱体内壁壁，轴承承端面与与箱体内内壁应有有一定矩矩离，则则取套筒筒长为220mmm，则该该段长441mmm，安装装齿轮段段长度为为轮毂宽宽度为22mm。 (3)按弯扭扭复合强强度计算算求分度度圆直径径：已知知d2=3000mm求转矩矩：已知知T3=2771Nm求圆周周力Ftt：根据据课本PP1277（6-34）式式得Ft=22T3/d2=22711103/3000=118066.7NN求径向向力Frr根据课课本P1127（66-355）式得得Fr=FFttann=18806.70.3363779=6657.2N两轴
23、轴承对称称LA=LB=49mmm(1)求求支反力力FAXX、FBYY、FAZZ、FBZZFAX=FBYY=Frr/2=6577.2/2=3328.6NFAZ=FBZZ=Ftt/2=18006.77/2=9033.355N (2)由两边边对称，书书籍截CC的弯矩矩也对称称截面C在在垂直面面弯矩为为MC1=FAYYL/22=3228.6649=16.1Nm (3)截面CC在水平平面弯矩矩为MC2=FAZZL/22=9003.33549=44.26NNm (4)计算合合成弯矩矩MC=（MMC12+MC222）1/22 =（166.122+444.2662）1/2 =47.1Nm (5)计算当当量弯矩
24、矩：根据据课本PP2355得=1Mec=MCC2+(T)21/22=447.112+(112711)21/22 =2755.066Nm (6)校核危危险截面面C的强强度由式（110-33）e=MMec/（0.1d）=2755.066/(00.1453)=1.336Mppa-1b=600Mpaa此轴强强度足够够七、滚动动轴承的的选择及及校核计计算根据根据据条件，轴轴承预计计寿命1633658=4487220小时时1、计算算输入轴轴承 （1）已已知n=4558.22r/mmin两轴承径径向反力力：FRR1=FFR2=5500.2N初先两轴轴承为角角接触球球轴承772066AC型型根据课本本P266
25、5（111-112）得得轴承内内部轴向向力FS=00.633FR 则FFS1=FFS2=00.633FR11=3115.11N (2) FS1+FFa=FFS2 Faa=0故任意取取一端为为压紧端端，现取取1端为为压紧端端FA1=FS11=3115.11N FAA2=FFS2=3315.1N (3)求系数数x、yyFA1/FR11=3115.11N/5500.2N=0.663FA2/FR22=3115.11N/5500.2N=0.663根据课本本P2663表（111-88）得ee=0.68FA1/FR11e x1=1 FA22/FR22487720hh预期寿寿命足够够2、计算算输出轴轴承 (1
26、)已知nn=766.4rr/miin Fa=0 FRR=FAZZ=9003.335N试选72207AAC型角角接触球球轴承根据课本本P2665表（111-112）得得FS=0.0633FR,则FS1=FS22=0.63FFR=0.639033.355=5669.11N (2)计算轴轴向载荷荷FA11、FA22FS11+Faa=FSS2 Faa=0任意用用一端为为压紧端端，1为为压紧端端，2为为放松端端两轴承轴轴向载荷荷：FAA1=FFA2=FFS1=5569.1N (3)求系数数x、yyFA1/FR11=5669.11/9003.335=00.633FA2/FR22=5669.11/9330.
27、335=00.633根据课本本P2663表（111-88）得：e=00.688FA11/FR11e x1=1 y1=0FA22/FR224887200h此轴承承合格八、键联联接的选选择及校校核计算算轴径d11=22mmm,LL1=50mmm查手册得得，选用用C型平平键，得得：键A 87 GB110966-799 ll=L1-b=50-8=442mmmT2=448Nm h=7mmm根据课本本P2443（110-55）式得得p=44T2/dhhl=44480000/22742 =299.688MpaaR(1110MMpa)2、输入入轴与齿齿轮联接接采用平平键联接接轴径d33=35mmm L3=48
28、mmm T=2271NNm查手册PP51 选AA型平键键键108 GGB10096-79l=L33-b=48-10=38mmm hh=8mmmp=44T/ddhl=427110000/355838 =1101.87MMpap(1110Mppa)3、输出出轴与齿齿轮2联联接用平平键联接接轴径d22=51mmm L22=50mmm T=61.5Nmm查手册PP51 选用AA型平键键键1610 GGB10096-79l=L22-b=50-16=34mmm hh=100mm据课本PP2433式（110-55）得p=44T/ddhl=461000/5511034=60.3MppapF=10000NNV=
29、2.0m/sD=5000mmmL=5000mmmn滚筒=76.4r/minn总=00.84112P工作=2.4KWW电动机型型号Y1322S-66i总=112.557据手册得得i齿轮=6i带=22.0995nI =9600r/mminnII=4588.2rr/miinnIIII=766.4rr/miinPI=22.4KKWPII=2.3304KKWPIIII=2.1688KWTI=2238775NmmTII=480020NNmmTIIII=27710000Nmmdd2=2099.5mmm取标准值值dd2=2000mmn2=4800r/mminV=5.03mm/s210mmma06000mm取a
30、0=5000Ld=114000mma0=4462mmmZ=4根根F0=1158.01NNFQ =12556.77Ni齿=66Z1=220Z2=1120u=6T1=5500221.88NmmHliimZ11=5770MppaHliimZ22=3550MppaNL1=1.228109NL2=2.114108ZNT11=0.992ZNT22=0.98H1=5224.44MpaaH2=3433Mpaad1=448.997mmmm=2.5mmmd1=550mmmd2=3300mmmb=455mmb1=550mmmYFa11=2.80YSa11=1.55YFa22=2.14YSa22=1.83Fliim1
31、=2990MppaFliim2 =2210MMpaYNT11=0.88YNT22=0.9YST=2SF=11.255F1=77.2MppaF2=11.6Mppaa =1175mmmV =11.2mm/sd=222mmd1=222mmmL1=550mmmd2=228mmmL2=993mmmd3=335mmmL3=448mmmd4=441mmmL4=220mmmd5=330mmmL=1000mmmFt =10000.4436NNFr=3364.1NFAY =1882.005NFBY =1882.005NFAZ =5000.22NMC1=9.11NmMC2=25NNmMC =26.6NmT=488N
32、mMec =999.6NNme =14.5MPPa-1bd=355mmFt =18006.77NFAX=FBYY =3328.6NFAZ=FBZZ =9903.35NNMC1=16.1NmMC2=44.26NNmMC =47.1NmMec =2775.006Nme =1.336Mppa-1b轴承预计计寿命4487220hFS1=FS22=3115.11Nx1=11y1=00x2=11y2=00P1=7750.3NP2=7750.3NLH=1104775000h预期寿寿命足够够FR =9033.355NFS1=5699.1NNx1=11y1=00x2=11y2=00P1=113555NP2=113555NLh =248883778.66h故轴承合合格A型平键键87p=229.668MppaA型平键键1088p=1101.87MMpaA型平键键16110p =60.3Mppa