機械傳動裝置課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　機械設(shè)計課程設(shè)計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目：機械傳動裝置</p><p><b>　　材料科學與工程學院</b></p><p>　　高分子材料與工程專業(yè)</p><p

2、><b>　　目錄</b></p><p>　　1 設(shè)計任務(wù)書………………………………………………………………… 4</p><p>　　2 電動機的選擇……………………………………………………………… 4</p><p>　　2.1 選擇電動機的容量…………………………………………………… 4</p><p&g

3、t;　　2.2 計算所需電動機的轉(zhuǎn)速……………………………………………… 4</p><p>　　3 帶傳動計算………………………………………………………………… 5</p><p>　　3.1 確定計算功率PC……………………………………………………… 5</p><p>　　3.2 選V帶型號…………………………………………………………… 5</p

4、><p>　　3.3 確定小帶輪直徑d1…………………………………………………… 5</p><p>　　3.4 確定大帶輪直徑d2…………………………………………………… 5</p><p>　　3.5 計算傳動比i1……………………………………………………………5</p><p>　　3.6 驗算帶速v…………………………………………

5、……………………6</p><p>　　3.7 初選中心距a0………………………………………………………………6</p><p>　　3.8 初選長度L0…………………………………………………………… 6</p><p>　　3.9 選擇V帶所需基準長度Ld…………………………………………… 6</p><p>　　3.10 實際中

6、心距a……………………………………………………………6</p><p>　　3.11 驗算小帶輪包角α1…………………………………………………… 6</p><p>　　3.12 計算單根V帶的基本功率P0………………………………………… 6</p><p>　　3.13 確定功率的增量ΔP0………………………………………………… 6</p><

7、p>　　3.14 計算V帶根數(shù)z…………………………………………………………6</p><p>　　3.15 確定單根V帶的預(yù)緊力……………………………………………… 7</p><p>　　3.16 確定帶對軸的壓力…………………………………………………… 7</p><p>　　3.17 帶傳動計算結(jié)果……………………………………………………… 7<

8、/p><p>　　4 確定傳動裝置的各級傳動比……………………………………………… 7</p><p>　　4.1 系統(tǒng)各級傳動比的計算……………………………………………… 7</p><p>　　4.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)………………………………………… 8</p><p>　　5 齒輪傳動計算………………………………………………

9、……………… 8</p><p>　　5.1 選擇材料及確定許用應(yīng)力…………………………………………… 8</p><p>　　5.2 按齒面接觸強度計算………………………………………………… 9</p><p>　　5.3 驗算齒根彎曲強度……………………………………………………10</p><p>　　5.4 齒輪的圓周速度………

10、………………………………………………11</p><p>　　5.5 齒輪計算結(jié)果…………………………………………………………11</p><p>　　6 軸的結(jié)構(gòu)尺寸計算…………………………………………………………11</p><p>　　6.1 選擇材料及確定許用應(yīng)力……………………………………………11</p><p>　　6.2

11、 計算基本直徑dmin…………………………………………………… 11</p><p>　　6.3 繪制結(jié)構(gòu)件圖…………………………………………………………12</p><p>　　6.4 各軸段直徑的計算……………………………………………………13</p><p>　　6.5 各軸段的長度計算……………………………………………………13</p>

12、<p>　　6.6 總軸長的計算…………………………………………………………14</p><p>　　6.7 各支承點間距的計算…………………………………………………14</p><p>　　6.8 校核軸的強度…………………………………………………………14</p><p>　　7 軸承的計算…………………………………………………………………1

13、7</p><p>　　7.1 最大當量動載荷的計算………………………………………………17</p><p>　　7.2 當量動載荷的計算……………………………………………………17</p><p>　　8 鍵的計算……………………………………………………………………18</p><p>　　計 算 及 說 明

14、 結(jié) 果</p><p>　　2 電動機的選擇</p><p>　　2.1 選擇電動機容量</p><p>　　2.1.1 工作機的有效功率</p><p><b>　　Pw=2.75kW</b></p><p>　　2.1.2 傳動裝置的總效率</p><p&g

15、t;　　查表，確定以下各部分的效率如下</p><p>　　帶傳動的效率 η1=0.96</p><p>　　一對滾動軸承的效率 η2=0.98</p><p>　　齒輪傳動的效率 η3=0.94</p><p>　　彈性聯(lián)軸器的效率 η4=0.99</p><p>　　故η=0.96&

16、#215;0.983×0.94×0.99=0.84 η=0.84</p><p>　　2.1.3 電動機的工作功率</p><p>　　則電動機的工作功率為：</p><p><b>　　P0=3.27kW</b></p><p>　　2.2 計算所需電動

17、機的轉(zhuǎn)速</p><p>　　2.2.1 計算傳動滾筒軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　　n3＝ n3=60.05r/min</p><p>　　該傳動裝置的總傳動比等于二級傳動比的乘積，即</p><p><b>　　i=i1i2</b></p><p>　　式中 i1——

18、普通V帶傳動比；</p><p>　　i2——齒輪傳動比。</p><p>　　查表，取i1=2～4，i2=3～6</p><p>　　傳動比范圍i=（2~4）×（3~6）=6~24</p><p>　　所以電動機的轉(zhuǎn)速n1范圍為</p><p>　　n1= i n3=（6~24）×60.0

19、5=360.3~1425r/min</p><p>　　2.2.2 選擇電動機的型號</p><p>　　符合以上范圍轉(zhuǎn)速的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min兩種，</p><p>　　按《機械設(shè)計手冊》查出兩種電動機型號，各自傳動比為：</p><p>　　當n=750r/min時，</p><p>　

20、　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　當n=1000r/min時，</p><p>　　因此有兩種傳動比方案，見下表：</p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳</p><p>　　動、減速器的傳動比，可見方案1比較合適。因此選定電動</p><p&g

21、t;　　機的型號為Y132M1-6。其主要性能見下表：</p><p><b>　　3 帶傳動計算</b></p><p>　　3.1 確定計算功率PC：</p><p>　　根據(jù)工作情況，查表得工況系數(shù)KA=1.1</p><p>　　PC=1.1×3.27=3.597Kw

22、 PC=3.597kW</p><p>　　3.2 選V帶型號：</p><p>　　根據(jù)PC=3.597kW和n1=960r/min查圖，選A型V帶。 A型</p><p>　　3.3 確定小帶輪直徑d1：</p><p>　　查表，取d1=106㎜

23、 d1=106㎜</p><p>　　3.4 確定大帶輪直徑d2：</p><p>　　大帶輪直徑d2= i d1（1－ε）</p><p>　　取彈性滑動率ε=0.02</p><p>　　d2= i d1（1－ε）=3.55×106×（1－0.02）=368.77㎜</p><

24、p>　　查表，取d2=375㎜ d2=375㎜</p><p>　　3.5計算傳動比i：</p><p><b>　　i1=3.54 </b></p><p>　　3.6 驗算帶速：</p><p>　　計 算 及 說 明

25、 結(jié) 果</p><p>　　在規(guī)定的5m/s<v<25m/s范圍內(nèi)，合理。 v=5.33m/s</p><p><b>　　初選中心距a0：</b></p><p>　　0.7(d1＋d2)≤a0≤2(d1＋d2)</p><p>　　0.7(106＋375)≤a0≤2

26、(106＋375)</p><p>　　336.7≤a0≤962</p><p>　　取a0=650 a0=650</p><p>　　3.8 初選長度L0:</p><p>　　3.9 選擇V帶所需基準長度Ld:</p><p>

27、;　　查表找到與L0=2083.00㎜相接近的數(shù)據(jù)，取Ld=2000㎜ Ld=2000㎜</p><p>　　3.10 實際中心距：</p><p>　　3.11 驗算小帶輪包角α1：</p><p>　　即小帶輪包角α1取值合理。 α1=154.67°</p><p>

28、;　　3.12 計算單根V帶的基本額定功率P0:</p><p>　　根據(jù)d1=106㎜和n1=960r/min，查表，用插值法，取得A型</p><p>　　V帶的P0=1.01kW。 P0=1.01kW。</p><p>　　3.13 額定功率的增量ΔP0:</p><

29、;p>　　根據(jù)n1=960r/min和i=3.54，查表，用插值法，取得A型V</p><p>　　帶的ΔP0=0.109kW。 ΔP0=0.109kW</p><p>　　3.14 計算V帶根數(shù)z：</p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p&g

30、t;<p>　　根據(jù)α1=154.67°，查表得包角系數(shù)Kα=0.93</p><p>　　根據(jù)Ld=2000㎜，查表得帶長修正系數(shù)KL=1.03</p><p><b>　　z=4根</b></p><p><b>　　標記：</b></p><p>　　取z=4根。

31、 A-2000×4</p><p>　　3.15 確定單根V帶的預(yù)緊力F0:</p><p>　　F0=145.25N</p><p>　　查表，每米長度質(zhì)量q=0.1kg/m</p><p>　　3.16 確定帶對軸的壓力FQ:</p>

32、<p>　　3.17 帶傳動計算結(jié)果如下表：</p><p>　　4 確定傳動裝置的各級傳動比</p><p>　　4.1系統(tǒng)各級傳動比的計算：</p><p><b>　　i2=4.52</b></p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><

33、;p>　　4.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)</p><p>　　4.2.1 各軸轉(zhuǎn)速：</p><p>　　0軸 n1=960r/min</p><p>　?、褫S n2=271.19r/min</p><p>　　Ⅱ軸

34、 n3=60.00r/min</p><p>　　4.2.2 各軸功率：</p><p>　　0軸 P0=3.27kW P0=3.27kW</p><p>　　Ⅰ軸 P1=P0η1=3.27×0.96=3.14kW

35、 P1=3.14kW</p><p>　　Ⅱ軸 P2=P1η2η4=3.14×0.98×0.99=3.05kW P2=3.05kW</p><p>　?、筝S P3=P2η3=3.05×0.94=2.87kW P3=2.87kW</p><p>　　4.2.

36、3 各軸轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　0軸 T0=32.53N·m</p><p>　?、褫S T1=110.58N·m</p><p>　?、蜉S T2=107.42N·m</p><p>　　Ⅲ軸 T3=456.81N·m</p>

37、<p><b>　　5 齒輪傳動計算</b></p><p>　　5.1 選擇材料及確定許用應(yīng)力</p><p>　　小齒輪用40MnB調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241~286HBS，接</p><p>　　觸疲勞極限σHlim1=730MPa，彎曲疲勞極限σFE1=600MPa。</p><p>　　查表，取

38、齒面接觸疲勞安全系數(shù)SH=1.1，齒輪彎曲疲勞安</p><p>　　全系數(shù)SF=1.25，則大小齒輪許用應(yīng)力為：。</p><p>　　大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241~269HBS，</p><p>　　接觸疲勞極限σHlim2=620MPa，彎曲疲勞極限σFE2=510MPa。</p><p>　　計 算 及 說 明

39、 結(jié) 果</p><p>　　5.2 按齒面接觸強度設(shè)計</p><p>　　該齒輪按照8級精度制造；</p><p>　　小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T2=107.41N·m，查表取齒寬系數(shù)φd=0.8；</p><p>　　查表取載荷系數(shù)K=1.5;</p><p>　　查表取彈性系數(shù)ZE

40、=188.9；</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗，標準齒輪的區(qū)域系數(shù)ZH=2.5；</p><p><b>　　由于大于</b></p><p><b>　　，所以取小值</b></p><p><b>　　代入公式。</b></p><p>　　5.2.1

41、 最小齒輪分度圓直徑</p><p>　　取d1=60㎜。 d1=60㎜</p><p>　　5.2.2 齒輪齒數(shù)</p><p>　　依據(jù)經(jīng)驗，小齒輪齒數(shù)z1=20~40，取z1=30，</p><p>　　則帶齒輪齒數(shù)z2=z1i2=30×4.5

42、2=135.6，取z2=137</p><p><b>　　5.2.3 模數(shù)</b></p><p>　　算 及 說 明 結(jié) 果</p><p><b>　　㎜</b></p><p>　　即可取標準模數(shù)m=2㎜。

43、 m=2㎜</p><p><b>　　5.2.4 齒寬</b></p><p><b>　　㎜</b></p><p>　　5.2.5 中心距</p><p>　　5.2.6 幾何尺寸</p><p><b>　　分度圓直徑：</b><

44、/p><p><b>　　齒頂高： </b></p><p><b>　　齒根高： </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑： </b></p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p>　　5.3 演算齒根彎

45、曲強度</p><p>　　查圖取齒形系數(shù)Ya1=2.6，YFa2=2.2；</p><p>　　查圖取外齒輪齒根修正系數(shù)YSa1=1.63,YSa2=1.85；</p><p>　　所以齒根的彎曲強度為</p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　所以兩輪彎曲強度

46、均滿足要求。</p><p>　　5.4 齒輪的圓周速度</p><p><b>　　滿足8級要求。</b></p><p>　　5.5 齒輪計算結(jié)果如下表：</p><p>　　6 軸的結(jié)構(gòu)尺寸計算</p><p>　　6.1 選擇材料及確定許用應(yīng)力</p><p&g

47、t;　　材料選用45鋼，正火處理。</p><p>　　查表，材料強度極限σb=600MPa。</p><p>　　查表，對稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力[σ-1b]=55MPa</p><p>　　6.2 計算基本直徑dmin</p><p>　　查表，軸的材料及載荷系數(shù)為C=110。當軸端彎矩較小時</p><p>　　計

48、 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　由于安裝聯(lián)軸器處有鍵，故軸需加大4%~5%。則</p><p>　　所以，取基本直徑d1=28㎜，d2=42㎜。 d1=28㎜，d2=42㎜</p><p><b>　　繪制結(jié)構(gòu)簡圖</b></p><p>　　6

49、.4 各軸段直徑的計算</p><p>　　段：,依據(jù)公式的計算值。</p><p>　　段：根據(jù)油封氈圈45的標準選取， d21=30㎜,d22=45㎜</p><p>　　根據(jù)氈圈53的標準選取。</p><p>　　段：與輕系列深溝球軸承6207配合， d31=35㎜,d32=50㎜</p><p&g

50、t;　　與輕系列深溝球軸承6210配合</p><p>　　段：，大于， d41=37㎜,d42=52㎜</p><p>　　，大于，減少加工量。 </p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　段：，大于， d51=40

51、㎜,d52=60㎜</p><p>　　，大于，安裝齒輪處的尺寸盡量圓整</p><p>　　段：d61=56㎜,d62=80㎜</p><p>　　段：，與段相同，大于</p><p>　　，減少加工量。 d71=37㎜,d72=52㎜</p><p>　　段：，軸承對稱使用，與<

52、;/p><p>　　段相同。 d81=35㎜,d82=50㎜</p><p>　　6.5 各軸段的長度計算</p><p>　　段：根據(jù)聯(lián)軸器YL5的標準選取，</p><p>　　，根據(jù)聯(lián)軸器YLD8的標準選取。 l11=44㎜,l12

53、=84㎜</p><p>　　段：， (外露尺寸+軸承端蓋厚</p><p>　　+箱體-氈圈油封-軸承寬-軸承外伸)。 l21=73㎜,l22=68㎜</p><p>　　段：，(伸向氈圈油封+軸承寬</p><p>　　+外伸)。

54、 l31=21㎜,l32=24㎜</p><p>　　段：,(齒輪與箱體內(nèi)壁間隙+伸向齒輪</p><p>　　+氈圈油封-伸向氈圈油封)。 l41=l42=32㎜</p><p>　　段：，小于輪轂2~3mm，便于</p><p>　　定位可靠。

55、 l51=53㎜,l52=48㎜</p><p>　　段：。 l61=11.2㎜,l62=14㎜</p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　段：，(齒輪與箱體內(nèi)壁間隙-</p><p>　　軸肩寬+氈圈油封伸向箱體-伸向

56、氈圈油封) l71=18.8㎜l72=16㎜</p><p>　　段：，(伸向氈圈油封+軸承寬</p><p>　　+外伸)。 l81=21㎜,l82=24㎜</p><p>　　6.6 總軸長的計算：</p><p><

57、b>　　L1=272㎜</b></p><p><b>　　L2=310㎜</b></p><p>　　6.7 各支承點間距</p><p>　　6.7.1 軸承間距：</p><p><b>　　lAB1=136㎜</b></p><p><b&

58、gt;　　lAB2=136㎜</b></p><p>　　6.7.2 聯(lián)軸器與左軸承距離：</p><p>　　lK1=125.5㎜</p><p><b>　　lK2=164㎜</b></p><p><b>　　校核軸的強度</b></p><p>　　6.

59、8.1 齒輪所受的圓周力</p><p>　　Ft1=3580.67N</p><p>　　Ft2=3334.38N</p><p>　　6.8.2 齒輪所受的徑向力</p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　Fr1=1303.26N</p>&

60、lt;p>　　Fr2=1213.62N</p><p>　　6.8.3 垂直面支承反力的計算</p><p>　　FAV1=651.63N</p><p>　　FBV1=651.63N</p><p>　　FAV2=606.81N</p><p>　　FBV2=606.81N</p><p&

61、gt;　　6.8.4 水平面支承反力的計算</p><p>　　FAH1=1790.34N</p><p>　　FAH2=1667.19N</p><p>　　6.8.4 F在支點產(chǎn)生的反力</p><p>　　FAF2=1322.58N</p><p>　　FBF2=3822.58N</p><

62、;p>　　6.8.5 垂直面的彎矩</p><p>　　MaV1=44.31N·m</p><p>　　M′aV1=44.31N·m</p><p>　　MaV2=41.26N·m</p><p>　　M′aV2=41.26N·m</p><p>　　計 算 及 說 明

63、 結(jié) 果</p><p>　　6.8.4 水平面的彎矩</p><p>　　MaH1=121.74 N·m</p><p>　　MaH2=113.36 N·m</p><p>　　6.8.5 F力產(chǎn)生的彎矩</p><p>　　MBF2=410.0 N·

64、m</p><p>　　6.8.6 齒輪截面F力產(chǎn)生的彎矩</p><p>　　MaF2=89.94 N·m</p><p>　　6.8.7 合成彎矩的計算</p><p>　　考慮到最不利的情況，把MaF與直接</p><p><b>　　相加</b></p><

65、;p>　　Ma2=209.58 N·m</p><p>　　6.8.8 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩計算</p><p>　　T1=1074.20N</p><p>　　T2=456.81N</p><p>　　6.8.9 危險截面的當量彎矩的計算：</p><p>　　由計算結(jié)果可知，齒輪截面最危險，其當量彎矩為

66、：</p><p>　　如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)</p><p><b>　　代入上式可得</b></p><p>　　6.8.10 危險截面處軸的直徑的計算：</p><p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　考慮到鍵槽對軸

67、的削弱，將d值加大5%，故</p><p><b>　　d2=42.34㎜</b></p><p><b>　　7 軸承的計算：</b></p><p>　　7.1 最大當量動載荷的計算：</p><p>　　由于選用6207和6210的深溝球軸承，查表得：</p><p&g

68、t;　　Cr1=25.5kN，Cr2=35kN。</p><p>　　D1=72mm，D2=90mm。</p><p><b>　　ε=3。</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，大修期限為三年，工作為一班制，所以</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p

69、>　　解得： P1=4882N,P2=11078N</p><p>　　7.2 當量動載荷的計算：</p><p>　　軸承的當量動載荷即為軸承的徑向力，所以由：</p><p><b>　　得： </b></p><p>　　Fr1=1086.05N</p>

70、<p>　　計 算 及 說 明 結(jié) 果</p><p>　　Fr2=3694.78N</p><p>　　故在規(guī)定條件下，6207軸承可承受的最大徑向載荷為</p><p>　　4882N，遠大于軸承實際承受的徑向載荷1086.95N,6210軸</p><p>　　承可承受的最大徑向載荷為1107

71、8N,遠大于軸承實際承受的</p><p>　　徑向載荷3023N。因此，所選軸承合格。</p><p><b>　　8 鍵的計算</b></p><p>　　根據(jù)軸段的直徑及軸段的長度查表得：</p><p>　　對于Ⅰ軸：段 鍵長L=40mm,鍵寬b=8mm,鍵高h=7mm</p><p>

72、;　　段 L=50mm,b=12mm,h=8mm</p><p>　　對于Ⅱ軸：段 鍵長L=80mm,鍵寬b=12mm,鍵高h=8mm</p><p>　　段 L=45mm,b=18mm,h=11mm</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《機械設(shè)計課程設(shè)計》（合肥工業(yè)大學出版社）<