《机械设计基础》课程设计设计步骤

《机械设计基础》课程设计设计步骤

（课程设计计算说明书的内容提纲）

一、分析传动装置的设计方案

对本设计题目的传动方案进行相应的分析，并陈述其结构、性能和经济性等的特点。 二、选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数 （一）选择电动机

（A ）类型和结构选择（选择依据参见《机械设计基础课程指导书》（以下简称《指导书》）P7）

建议选用Y 系列三相异步电动机，技术数据及结构见（《指导书》 附表8.1-8.5） （B ）电动机功率的确定

1.工作机所需功率P W ( KW) 滚筒转速：

6060 1.1

70.06/min 0.3

w v n r D ππ⨯=

==⨯ 电动机所需的功率为：/5000 1.1/0.94 5.85w w P FV kw η==⨯= 其中F （KN ）、V(m/s)、ηw 工作效率（一般取ηw =0.94） 2.电动机所需的输出功率P 0=P W /η KW

总效率η=η轴承2 η联轴器η圆柱齿轮η带传动 各效率值见《指导书》表2.3

η轴承=0.99 η联轴器=0.993 η圆柱齿轮=0.97 η带传动0.98

220.990.9930.970.980.92

⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=带传动轴承联轴器圆柱齿轮η=ηηηη

折算到电动机的功率为:

0 5.85

6.360.92

w

P P KW η

=

=

= 3.确定电动机额定功率P m 。

P m =（1~1.3）P O 并应符合电动机功率系列 参见《指导书》附表8.1-8.5

P m =1.1P 0=6.996kw 选取额定功率为7.5KW （C ）电动机转速n m 的确定

电动机转速选择低了，电机磁极对数多，电机就贵；而选择转速太高，机构的总传动比又会很大，会使机构庞大，总体造价增大，从而提高成本，要从经济和效率两方选择电机

按《指导书》附表8.1-8.5,选用同步转速为1000r/min,满载转速=970/min m n r ,电动机的额定功率P m =7.5kw.

电动机型号Y160M-6

（二）总传动比的计算及分配 （A ）总传动比的计算 i=电动机满载转速

n m /工作机转速n w 其中：n w =60x1000v/πD v(m/s)、D （mm ）

97013.8570.06

m w n i n =

== （B ）传动比分配

12=i i i 实

其中：i 1……皮带传动比，i 2……一级圆柱齿轮传动比(参见P6表达式2.2取值)。

12 3.54

i i == =3.54=14i ⨯实

（C ）验算传动比误差

传动比误差=i i -⨯实际（）/i 100%

1413.85/14 1.07=⨯=-=实传动比误差（i-i ）/i 100%% 在允许范围:±5%之内。

（三）计算各轴的转速、功率、转矩 参见(《指导书》2.4 P10） (A) 计算各轴的转速(r/min)

减速器的输入转速：n 1= n m / i 1 =970/3.5=277.14r/min 减速器的输出转速：n 2= n 1/ i 2 i=277.14/4=69.29r/min (B) 计算各轴的功率(KW)

减速器高速轴的输入功率：P 1=P m η带传动= 7.5x0.98=7.35kw

减速器低速轴的输入功率：P 2= P 1η圆柱齿轮η轴承=7.35x0.97x0.99=7.06kw (C) 计算各轴的转距(Nmm)

减速器高速轴的转距: T 1=9.55x106P 1/n 1

=9.55x106x7.35/277.14 =253274.52Nmm

减速器低速轴的转距: T 2=9.55x106P 2/n 2

=9.55x106x7.06/69.29 =973055.27Nmm

三、相关传动零部的设计计算：

A.齿轮的设计

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（2）运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择8级精度。 （3）材料选择 小齿轮采用45刚调质，硬度为220-250HBS 大齿轮采用45正火，硬度为170-210HBS （4）选小齿轮的齿数Z 1=20； 则大齿轮齿数Z 2= 1i ⋅Z 1=4×20=80，去Z 2=80 2、按齿面接触疲劳强度设计 （1）确定公式内的各计算数据 1)、试选K=1；

2)、1T 253274.52Nmm =；

3)、由表10.11选取Фd =1；

5）由图10.24按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限lim1580H MPa σ= 大齿轮的解除疲劳强度极限lim2530H MPa σ= 由表10.10：1H S =

811h N 60n jL 60277.141(283005) 3.9910==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯

8

7122 3.9910N 9.98104

N i ⨯===⨯

7）由课本图10.27取接触疲劳寿命系数Z NH1=1.05，Z NH2=1.2 8）计算接触疲劳许用应力 由课本式（10.13）得

1lim1

1[] 1.05580609NH H H H K MPa S σσ⋅=

=⨯=

2lim2

2[] 1.2530636NH H H H

K MPa S σσ⋅=

=⨯=

（2）计算

1）试算小齿轮分度圆直径d 1t

142.128t d mm ≥==2)、计算圆周速度 V=

1000

60n d 1t 1⨯π=60.287313.3

601000π⨯⨯⨯=0.989m/s

3)、计算齿宽

1160.28760.287b t b d mm φ=⋅=⨯= 4）计算齿宽和齿高的比b

h

模数11

60.287/23 2.61t

t d m mm z =

==