合肥工业大学机械课程设计
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注：下标大小为六号
1
⑴选择圆柱齿轮减速器，斜齿，一级传动；
⑵卧式减速器；
⑶选择角接触轴承
⑷箱体采用水平剖分
⑸联轴器类型：弹性联轴器
2
2.1电动机的类型选择
根据电动机工作环境和电源条件，选择三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。
2.2电动机功率选择
电动机所需工作功率为
= = kw
I轴
II轴
4.3根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
齿轮按8级精度制造，取载荷系数K = 1.2，齿宽系数 =0.4
小齿轮上的转矩T1= 9.55 = 4.21 N﹒mm
初选螺旋角 =15 ，取小齿轮齿数Z1= 25 ,
则Z2= 25 2.88=72
查表得YF1=2.72 , YF2= 2.35
>
所以将 带入下式
法向模数Mn =1.92mm
查表4.1取Mn= 2.5mm
所以8级精度合适
3.2.5两个齿轮都做成实心式
3.2.6圆柱齿轮传动参数表
名称
单位
小齿轮
大齿轮
中心距
mm
125
传动比
2.88
模数
mm
2.5
螺旋角
14 4’12’’
齿数Hale Waihona Puke Baidu
25
72
分度圆直径
mm
62.5
180
齿顶圆直径
mm
67.5
185
齿根圆直径
mm
56.25
173.75
齿宽
mm
55
50
螺旋角方向
左旋
右旋
II轴
2.24
2.20
115.53
113.22
185.16
1
0.97
卷筒轴
2.17
2.13
111.92
109.68
185.16
3.传动零件的设计计算
3.1V带的设计
3.1.1.计算功率。KA=1.2 PC=KA*P = 4.8KW
3.1.2.选取V带的型号
根据PC=4.8 KWn = 1440 r/min
材料及齿面硬度
20Cr 60HRC
4.
4.1选择材料
选择45调质处理，查表14.1，《机械设计基础》
强度极限 =600MPa，许用弯曲应力[ ] =55MPa
4.2按扭转强度初步计算最小直径
主动轴d1 C =18.85mm
从动轴d2 C =26.40mm
由P218表14.3查得标准直径
d1取22mm d2取30mm
则中心距a = = 125.5mm
取a = 125mm ,确定螺旋角
= arccos = 14 4’11’’
b = 0.4 = 50 mm
取b1= 55mm b2= 50mm
3.2.3验算齿面接触强度
将各参数带入下式
= = 1105 MPa < 1364MPa安全
3.2.4齿轮的圆周速度
v= =1.8 m/s <10m/s
II轴:P2=P1* =2.24 KW
卷筒轴：P3=P2* =2.17 KW
输出功率为输入功率乘以0.98
2.6计算各轴的输入输出转矩
输入转矩：
电动机的输出转矩为Td= 9550*Pd/Nm=16.25 N·m
I轴：T1=9550*P1/n1=42.08N·m
II轴T1=9550*P2/n2=115.53N·m
初选中心距
0.7（D1+D2） a 2(D1+D2)
241.5 a 690
取a = 500mm
由公式计算带长
L = 2a + (D1+ D2)+
=1553.67mm
选用基准长度系列L =1600mm
计算实际中心距
a=
= 523.44mm
3.1.6验算最小包角
1= - =163.03 >120 符合要求
3.1.7确定V带根数
传动比I= 2.7由表12.4确定P0= 1.183KW
P0=0.168KW
由表12.8查得K = 0.959
KL= 0.99
Z= =3.74
取Z = 4根
3.1.8求压轴力FQ
由表12.2查得q = 0.10kg/m,由公式得单根V带的张紧力
F0=500 ( - 1)+ = 139.78 N
分配V带和减速器上的传动比， = 2.7 , = 2.8812
2.4计算各轴的转速
I轴：n=nm/i1=1440/2.7=533.33 r/min
II轴: n=n1/i2=533.33/2.88=185.16r/min
卷筒轴：n3= 185.16r/min
2.5计算各轴的输入输出功率
输入功率：
I轴：p1=pd* =2.35KW
压轴力为
FQ=2zF0sin = 1101.3 N
3.2齿轮设计
3.2.1选取材料
大小齿轮都采用20Cr渗碳淬火，表面硬度为60HRC
查表得 = = 390 MPa
= = 1550 MPa
取SH= 1.1,SF= M1.5
则[ ] = [ ] =1364MPa
[ ] =[ ] =200MPa
3.2.2按齿轮的弯曲强度进行设计计算
滚筒上的力F=680 N，转速n=185r/min，滚筒直径d= 310mm
= · · · · =0.96* *0.97*0.99*0.96 = 0.833
V= = 3.00 m/s
= = 2.45 kw
选择的电动机为：功率4KW，转速1440r/min ,电动机型号为Y112M-4
2.3总的传动比为 =1440/185 = 7.78
选取普通A型V带
3.1.3.确定直径
取D1=95mm, = 1%
则D2= n1/n2*D1(1- ) = 235.94 mm取D2=250mm
由此计算的n2= =541.73 r/min
误差为 =1.6% <5%符合要求
3.1.4.验算带速
v= =7.16 m/s速度在5——25m/s之间
3.1.5确定中心距和带长
卷轴输入转矩T3= 9550*P3/n3= 111.92N·m
输出转矩为输入转矩乘以0.98
运动和动力参数计算结果
轴名
功率kw
转矩N·m
转速r/min
传动比
i
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
2.45
16.25
15.93
1440
2.7
0.96
I轴
2.35
2.30
42.08
41.24
533.33
2.88
0.95
1
⑴选择圆柱齿轮减速器，斜齿，一级传动；
⑵卧式减速器；
⑶选择角接触轴承
⑷箱体采用水平剖分
⑸联轴器类型：弹性联轴器
2
2.1电动机的类型选择
根据电动机工作环境和电源条件，选择三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。
2.2电动机功率选择
电动机所需工作功率为
= = kw
I轴
II轴
4.3根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
齿轮按8级精度制造，取载荷系数K = 1.2，齿宽系数 =0.4
小齿轮上的转矩T1= 9.55 = 4.21 N﹒mm
初选螺旋角 =15 ，取小齿轮齿数Z1= 25 ,
则Z2= 25 2.88=72
查表得YF1=2.72 , YF2= 2.35
>
所以将 带入下式
法向模数Mn =1.92mm
查表4.1取Mn= 2.5mm
所以8级精度合适
3.2.5两个齿轮都做成实心式
3.2.6圆柱齿轮传动参数表
名称
单位
小齿轮
大齿轮
中心距
mm
125
传动比
2.88
模数
mm
2.5
螺旋角
14 4’12’’
齿数Hale Waihona Puke Baidu
25
72
分度圆直径
mm
62.5
180
齿顶圆直径
mm
67.5
185
齿根圆直径
mm
56.25
173.75
齿宽
mm
55
50
螺旋角方向
左旋
右旋
II轴
2.24
2.20
115.53
113.22
185.16
1
0.97
卷筒轴
2.17
2.13
111.92
109.68
185.16
3.传动零件的设计计算
3.1V带的设计
3.1.1.计算功率。KA=1.2 PC=KA*P = 4.8KW
3.1.2.选取V带的型号
根据PC=4.8 KWn = 1440 r/min
材料及齿面硬度
20Cr 60HRC
4.
4.1选择材料
选择45调质处理，查表14.1，《机械设计基础》
强度极限 =600MPa，许用弯曲应力[ ] =55MPa
4.2按扭转强度初步计算最小直径
主动轴d1 C =18.85mm
从动轴d2 C =26.40mm
由P218表14.3查得标准直径
d1取22mm d2取30mm
则中心距a = = 125.5mm
取a = 125mm ,确定螺旋角
= arccos = 14 4’11’’
b = 0.4 = 50 mm
取b1= 55mm b2= 50mm
3.2.3验算齿面接触强度
将各参数带入下式
= = 1105 MPa < 1364MPa安全
3.2.4齿轮的圆周速度
v= =1.8 m/s <10m/s
II轴:P2=P1* =2.24 KW
卷筒轴：P3=P2* =2.17 KW
输出功率为输入功率乘以0.98
2.6计算各轴的输入输出转矩
输入转矩：
电动机的输出转矩为Td= 9550*Pd/Nm=16.25 N·m
I轴：T1=9550*P1/n1=42.08N·m
II轴T1=9550*P2/n2=115.53N·m
初选中心距
0.7（D1+D2） a 2(D1+D2)
241.5 a 690
取a = 500mm
由公式计算带长
L = 2a + (D1+ D2)+
=1553.67mm
选用基准长度系列L =1600mm
计算实际中心距
a=
= 523.44mm
3.1.6验算最小包角
1= - =163.03 >120 符合要求
3.1.7确定V带根数
传动比I= 2.7由表12.4确定P0= 1.183KW
P0=0.168KW
由表12.8查得K = 0.959
KL= 0.99
Z= =3.74
取Z = 4根
3.1.8求压轴力FQ
由表12.2查得q = 0.10kg/m,由公式得单根V带的张紧力
F0=500 ( - 1)+ = 139.78 N
分配V带和减速器上的传动比， = 2.7 , = 2.8812
2.4计算各轴的转速
I轴：n=nm/i1=1440/2.7=533.33 r/min
II轴: n=n1/i2=533.33/2.88=185.16r/min
卷筒轴：n3= 185.16r/min
2.5计算各轴的输入输出功率
输入功率：
I轴：p1=pd* =2.35KW
压轴力为
FQ=2zF0sin = 1101.3 N
3.2齿轮设计
3.2.1选取材料
大小齿轮都采用20Cr渗碳淬火，表面硬度为60HRC
查表得 = = 390 MPa
= = 1550 MPa
取SH= 1.1,SF= M1.5
则[ ] = [ ] =1364MPa
[ ] =[ ] =200MPa
3.2.2按齿轮的弯曲强度进行设计计算
滚筒上的力F=680 N，转速n=185r/min，滚筒直径d= 310mm
= · · · · =0.96* *0.97*0.99*0.96 = 0.833
V= = 3.00 m/s
= = 2.45 kw
选择的电动机为：功率4KW，转速1440r/min ,电动机型号为Y112M-4
2.3总的传动比为 =1440/185 = 7.78
选取普通A型V带
3.1.3.确定直径
取D1=95mm, = 1%
则D2= n1/n2*D1(1- ) = 235.94 mm取D2=250mm
由此计算的n2= =541.73 r/min
误差为 =1.6% <5%符合要求
3.1.4.验算带速
v= =7.16 m/s速度在5——25m/s之间
3.1.5确定中心距和带长
卷轴输入转矩T3= 9550*P3/n3= 111.92N·m
输出转矩为输入转矩乘以0.98
运动和动力参数计算结果
轴名
功率kw
转矩N·m
转速r/min
传动比
i
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
2.45
16.25
15.93
1440
2.7
0.96
I轴
2.35
2.30
42.08
41.24
533.33
2.88
0.95