机械设计基础课程设计计算说明书例子

计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动带式输送机

F=1000N V=2.0m/s D=500mm L=500mm

V F联轴器

减速器

n滚筒=76.4r/minV型带传动

η总=0.8412 P工作=2.4KW

电动机

(1) (2)

工作条件：使用年限 8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。原始数据：滚筒圆周力 F=1000N;带速 V=2.0m/s;滚筒直径 D=500mm;滚筒长度 L=500mm。

二、电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： (1)传动装置的总功率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85 (2)电机所需的工作功率： P工作=FV/1000η总=1000×2/1000×0.8412=2.4KW 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： n筒=60×1000V/πD=60×1000×2.0/π×50=76.43r/min按手册P7表 1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4,则总传动比理时范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a× n筒=(6~24)×76.43=459~1834r/min符合这一范围的同步转速有 750、1000、和 1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种

传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、 价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。

4、确定电动机型号

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机

型号为Y132S-6。

其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。

质量63kg。

三、计算总传动比及分配各级的伟动比 1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57 2、分配各级伟动比

（1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理） （2） ∵i总=i齿轮×I带

∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095

四、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（r/min）

nI=n电机=960r/min

nII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min) nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)

2、

计算各轴的功率（KW） PI=P工作=2.4KW

PII=PI×η带=2.4×0.96=2.304KW PIII=PII×η轴承×η齿轮=2.304×0.98×0.96 =2.168KW

3、

计算各轴扭矩（N·mm）

TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960

=23875N·mm TII=9.55×106PII/nII =9.55×106×2.304/458.2 =48020.9N·mm

TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×2.168/76.4 =271000N·mm

五、传动零件的设计计算 1、

皮带轮传动的设计计算 （1）

选择普通V带截型

由课本P83表5-9得：kA=1.2 PC=KAP=1.2×3=3.9KW

由课本P82图5-10得：选用A型V带 （2）

确定带轮基准直径，并验算带速

电动机型号 Y132S-6

i总=12.57 据手册得 i齿轮=6 i带=2.095

nI =960r/min nII=458.2r/min nIII=76.4r/min

PI=2.4KW PII=2.304KW PIII=2.168KW

TI=23875N·mm TII=48020N·mm TIII=271000N·mm

由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为 75~100mm

则取dd1=100mm>dmin=75

dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm 由课本P74表5-4，取dd2=200mm

实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/200 =480r/min

转速误差为：n2-n2’/n2=458.2-480/458.2 =-0.048<0.05(允许) 带速V：V=πdd1n1/60×1000

=π×100×960/60×1000

=5.03m/s

在5~25m/s范围内，带速合适。

（3）

确定带长和中心矩

根据课本P84式（5-14）得

0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2) 0. 7(100+200)≤a0≤2×(100+200)

所以有：210mm≤a0≤600mm 由课本P84式（5-15）得：

L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0

=2×500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500 =1476mm

根据课本P71表（5-2）取Ld=1400mm 根据课本P84式（5-16）得：

a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2 =500-38 =462mm (4)验算小带轮包角

α1=1800-dd2-dd1/a×57.30=1800-200-100/462×57.30 =1800-12.40

=167.60>1200（适用） （5）确定带的根数

根据课本P78表（5-5）P1=0.95KW 根据课本P79表（5-6）△P1=0.11KW 根据课本P81表（5-7）Kα=0.96 根据课本P81表（5-8）KL=0.96 由课本P83式（5-12）得

Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL=3.9/(0.95+0.11) ×0.96×0.96 =3.99

(6)计算轴上压力

dd2=209.5mm 取标准值 dd2=200mm

n2’=480r/min V=5.03m/s

210mm≤a0≤600mm 取a0=500

Ld=1400mm a0=462mm

由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力： F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2

=[500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032]N =158.01N

则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19） FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×158.01sin167.6/2 =1256.7N

2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级

考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P139表6-12选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2µm (2)按齿面接触疲劳强度设计

由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3由式（6-15）

确定有关参数如下：传动比i齿=6 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：

Z2=iZ1=6×20=120

实际传动比I0=120/2=60

传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用 齿数比：u=i0=6

由课本P138表6-10取φd=0.9 (3)转矩T1

T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2 =50021.8N·mm (4)载荷系数k

由课本P128表6-7取k=1 (5)许用接触应力[σH]

[σH]= σHlimZNT/SH由课本P134图6-33查得： σHlimZ1=570Mpa σHlimZ2=350Mpa 由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)

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