2022年机械设计课程设计.pdf

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1、机械设计课程设计吉林大学机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定、2 二、电动机的选择、2 三、计算总传动比及分配各级的传动比、4 四、运动参数及动力参数计算、5 五、传动零件的设计计算、6 六、轴的设计计算、 、 、 、12 七、滚动轴承的选择及校核计算、19 八、键联接的选择及计算、 、22 设计题目 :V 带单级圆柱减速器机电系机电工程班设计者 : 学号: 指导教师 : 二八年 8 月 22 日计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组 : 设计单级圆柱齿轮减速器与一级带传动（1 ）工作条件 : 使用年限8 年,工作为二班工作制,载荷有中等冲击,允许螺旋轴转速偏差为 5, 该机器由一般机

2、械厂小批量生产。（2 ）原始数据 :; 螺旋轴转速nw=135r/min,螺旋轴输入转矩T=300Nm 。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: 总=带2轴承齿轮联轴器=0 、960、9820 、970 、99 n滚筒=135r/min 总=0 、892 P工作=4 、24KW 电动机型号Y132M2-6 i总=7 、1 据手册得i齿轮=3 、2 i带=2 、2 nI =960r/min nII=435、4r/min nIII=136r/min 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下

3、载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计=0 、89 (2) 电机所需的工作功率: P工作=T nw/9550 =300 135/9550 =4 、24KW 3、确定电动机转速: 电机所需功率PP工作/总=4 、24/0 、89=4、76KW 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Y132M2-6。其主要性能 : 额定功率 :5 、5KW ,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

4、=960/135=7、1 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=36合理 ) （2 ）i总=i齿轮I 带i带=i总/i齿轮=7 、1/3 、2=2 、2 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、2=436、4(r/min) nIII=nII/i齿轮=436 、4/3 、2=136(r/min) 2、计算各轴的功率(KW) PI=P电机=5 、5KW PII=PI带=5 、50、95=5 、225KW PIII=PII轴承齿轮=5 、225 0、98 0、96

5、=4 、9157KW 3、计算各轴扭矩 (N mm) TI=9 、55106PI/nI=9 、551065、5/960 =54713、5N mm TII=9 、55106PII/nII =9 、551065、225/436、4 =114341、8N mm TIII=9 、55106PIII/nIII=9 、551064、9157/136 =345183、3N 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 带截型由表 5-6 得:kA=1 、4 PC=KAP=1 、45、5=7 、7KW 由图 5-7 得:选用 B 型 V 带（2）确定带轮基准直径,并验算带速由课本图

6、5-7 得,推荐的小带轮基准直径为PI=5 、 5KW PII=5 、225KW PIII=4 、9157KW TI=54713、 5N mm TII=114341、8N mm TIII=345183、3N mm dd2=279 、4mm 取标准值dd2=280mm n2=435 、4r/min V=6 、38m/s 284、9mm a0814mm 取 a0=540 Ld=1800mm a0=549mm Z=4根F0=253N FQ =2004、3N i齿=3 、2 Z1=27 Z2=87 u=3 、22 T1=114341、8N mm HlimZ1=540MpaHlimZ2=390MpaNL

7、1=1 、00109 NL2=3 、14108 ZNT1=1 、00 ZNT2=1 、05 H1=529Mpa H2=413Mpad1t=72 、08mm m=3mm v=1 、65m/s 用脂润滑a=177mm d1=84mm d2=270mm B1=85mm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计125140mm 则取 D1=127mm Dmin=125mm 验算带速=10006011nD=6、38m/s 在 52

8、5m/s范围内 ,带速合适。D2=(n1/n2) D1=(960/436、4) 127=279、4mm 由表 5-8, 取 D2=280mm 实际从动轮转速n2 =n1D1/ D2=960 127/280 =435、4r/min 转速误差为 :D1- D2/ D2=1 、85所以合适（3）确定带长与中心矩根据课本 P84 式(5-14)得0.7(D1+ D2) a0 2(D1+ D2) 0.7(127+280) a0 2 (1 27+280) 所以有 :284 、9mm a0814mm 取 a0=540mm 带长 : L0=2a0+1 、57(D1+ D2)+( D2- D1)/4a0=254

9、0+1、57(125+2800)+(280-125)2/4 540 =1782mm 取 Ld=1800mm: 中心距 aa0+Ld-L0/2=540+21782-1800=549mm (4) 验算小带轮包角1=1800-a21DD57 、30=1800-54912528057 、30 =1640(适用 ) (5) 确定带的根数根据表 (5-5)P0=1 、64KW 根据表 (5-10)P0=0 、30KW 根据表 (5-9)K =0 、95 根据表 (5-3)KL=1 、01 由得Z=PC/P =PC/(P1+ P1)K KL=7 、7/(1 、64+0、30) 0 、951 、01 =4 、

10、14 取 z=4, 符合表 5-7 推荐槽数。(6) 计算轴上拉力由表 5-4 查得 q=0 、17kg/m,由式 (5-22)单根 V 带的初拉力 : F0=(500PC/z)(2 、5/K -1)+q2B2=80mm YFa1=2 、53 YSa1=1 、62 YFa2=2 、16 YSa2=1 、78 YNT1=0 、90 YNT2=0 、92 Flim1=340MpaFlim2 =310MpaSF=1 、25 F1=244MpaF2=228MpaF1=55 、1 Mpa F2=51 、7Mpa d=32mm Ft =2868N Fr=1080、7N Fa=768N LA=72mm LB

11、=72mm FAY =1434N FBY =1434N F支=1532 MC=11030N mm T=114341、8N mm Mec =131877、4N mm e =40 、246MPa -1b d=42mm Ft =2868N FAX=FBY =1434N FAZ=FBZ =540N F支=1532N MC=110304N mm Mec =234598、N m e =31 、7Mpa -1b轴承 预计 寿 命38400h FS1=FS2=1532N 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3

12、 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计=(500 7 、7/4 6、38) (2 、5/0 、95-1)+0、176 、382N =253N 则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin 1/2=2 4256 、7sin2164=2004、3N 齿轮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。根据表6-2, 选小齿轮选用40Cr调质 ,齿面硬度为230240HBS。大齿轮选用 45 钢,调质 ,齿面硬度220HBS;选 8级精度。齿面精糙度Ra1、63 、2m(2) 按齿面接触疲劳强度设计由 d131)(1

13、2HHEdtZZZZuuTK?确定有关参数如下: 传动比 i齿=3 、2 取小齿轮齿数Z1=27 。则大齿轮齿数 : Z2=iZ1=3 、227=86、4 实际传动比 i0=87/27=3、22 传动比误差 :i-i0/i=3 、2-3 、22/3 、2=0 、6%P2LH=46224h 预期寿命足够A 型平键 10 x8x50 p=22 、33Mpa A 型平键14x9x70 p=20 、17Mpa A 型平键18x11x63 p =44 、99Mpa C 型平键12x8x70 p=70 、85Mpa 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师

14、归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计NL1=60n1rth=60436 、41(16 300 8) =1 、0109NL2=NL1/i0=1 、0109/3 、22=3、14108查得接触疲劳的寿命系数: ZNT1=1 、00 ZNT2=1 、05 通用齿轮与一般工业齿轮,按一般可靠度要求选取安全系数SH=1 、0 H1=Hlim1ZNT1/SH=540 0、98/1 、0Mpa =529Mpa H2=Hlim2ZNT2/SH=390 1、05/1 、0Mpa =413Mpa 所以取 H2=413Mpa设

15、计齿轮参数故得 : d1t31)(12HHEdtZZZZuuTK?=32)41398.078.042.28 .189(22.3122.30.18.1143415.12?=72 、08mm 修正 d1t: =65.11000604.43608.7214.310006011ndtm/s2、00m/s 所以选脂润滑查得 KA=1 、50, KV=1 、07,K=1 、12, K=1 、20 K=KA KV KK=1 、501、071 、121、2=2 、 16 d1= d14.8150.116.208.7233tKKmmm=11coszd=2715cos4 .8191. 2mm根据表 6-1 取标准

16、模数 :m=3mm 计算齿轮传动的中心矩a a=m(Z1+Z2)/2cos= 3 (27+87)/2cos150=177mm =arccosazzm2)(21arccos63751496.141772)8727(3分度圆直径 : d1= mZ1/ cos=3x27/ cos96.14=83、84mm=84mm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计d2=m Z2/ cos=3x87/ cos96.14=270、16mm

17、=270mm 齿宽 :b=dd1=1 、083 、84mm=84mm 取 B1=85mm, B2=80mm (6) 校核齿根弯曲疲劳强度F=mbdYYKT112YFaYSa F计算当量齿轮断面系数bv2cosY=0、67, 由图 6-28 得Y=0、87齿形系数 YFa与应力修正系数YSa根据齿数 Z1=27,Z2=87由表 6-19,6-20相得YFa1=2 、53 YSa1=1 、62 YFa2=2 、16 YSa2=1 、78 由图 6-21, 查得 YN1=0 、90, YN2=0 、92 F= Flim YSTYN/SF由课本图 6-35C查得 : Flim1=340Mpa Flim

18、2 =310Mpa 按一般可靠度选取安全系数SF=1 、25 计算两轮的许用弯曲应力 F1=Flim1 YN1/SF=340 0、90/1 、25Mpa =244Mpa F2=Flim2 YN2/SF =310 0 、92/1 、25Mpa =228Mpa 将求得的各参数代入式(6-49) F1=mbdYYKT112YFa1YSa1=2x2、16x114341、8x0 、67x0 、87x2 、53x1 、62/(85x84x3、0)Mpa =55 、1 Mpa F1F2= F1 YFa2 YSa2/YFa1YSa1=55 、1x2 、16x1 、78/2 、53x1 、62Mpa =51 、

19、7 Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够轴六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用 45# 调质 ,硬度 217255HBS 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计取 c=110 dcmmnP2 .254.436225.511033考虑有键槽 ,将直径增大5%, 则d=25 、2(1+7%)mm=26、97mm=27mm 选 d=32mm 2、轴的结构设计(1) 轴上零件的定位,固定与装配单级减速器中可

20、将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩与大筒定位,则采用过渡配合固定(2) 确定轴各段直径工段:d1=32mm 初选用 7208AC型角接触球轴承 ,其内径为 40mm, 宽度为 18mm、(3) 按弯矩复合强度计算求分度圆直径 : 已知 d1=84mm 求转矩 : 已知 T2=50021、8N mm 求圆周力 : Ft=2T2/d2=2x114341、8/84=2868N 求径向力 Fr Fr=Ft tan /cos=2868 tan200/cos150=1080、7N Fa= Ft tan=2868xta

21、n150=768 、48N因为该轴两轴承对称,所以:LA=LB=72mm=L (1) 绘制轴受力简图(如图 a) （3 ）绘制垂直面弯矩图( 如图 b) 轴承支反力 : FY=FAY=FBY=Fr/2=1434N FZ=FAZ=FBZ=Ft/2=540N F支=NFZ1532F22Y由两边对称 ,知截面 C 的弯矩也对称。MC= F支?L=1532x72=110304N mm (5) 绘制扭矩图 (如图 e) 转矩 :T=114341、8N mm (6) 绘制当量弯矩图(如图 f) 转矩产生的扭剪按脉动循环变化,取 = 0、6, 截面 C 处的当量弯矩 : Mec=MC2+( T)21/2=1

22、103042+(0 、6114341、8)21/2=131877、4N mm (7) 校核危险截面C 的强度由式 (6-3) e=Mec/0、1d33=99 、6/0 、1413精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计=40 、246 MPa -1b=60MPa 该轴强度足够。输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用 45# 调质钢 ,硬度 (217255HBS) 取 c=110 dc333nP=c (P3/n3)1/3=

23、110(4、9/136)1/3=36 、3mm d=36 、3(1+7%)mm= 38、8mm 取 d=42mm 2、轴的结构设计(1) 轴的零件定位 ,固定与装配单级减速器中 ,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键与过渡配合,两轴承分别以轴承肩与套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状 ,左轴承从左面装入,齿轮套筒 ,右轴承与皮带轮依次从右面装入。(2) 确定轴的各段直径与长度初选 7211AC型角接球轴承 ,其内径为 55mm,宽度为 21mm 。(3) 按弯扭复合强度计算求分度圆直径 : 已知 d2=270mm 求

24、转矩 : 已知 T3=345183、3N mm 根据作用力与反作用力得圆周力 : Ft=2868N 求径向力Fr =1080、7N 轴向力Fa=768、48N 两轴承对称LA=LB=72mm (1) 求支反力 FAX、FBY、FAZ、FBZ FY=FAY=FBY=Fr/2=1434N FZ=FAZ=FBZ=Ft/2=540N F支=NFZ1532F22Y(2) 由两边对称 ,书籍截 C 的弯矩也对称MC= F支?L=1532x72=110304N mm (5) = 0、6 Mec=MC2+( T)21/2=1103042+(0 、6345183、3)21/2=234598、9N mm (6)

25、校核危险截面C 的强度由式 (10-3) e=Mec/(0 、1d3)=234598、9/(0 、 1423) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计=31 、7Mpa -1b=60Mpa 此轴强度足够轴承七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件 ,轴承预计寿命16300 8=38400小时1、计算输入轴承(1) 已知 n=436、4r/min 两轴承径向反力 :FR1=FR2=1532N 初先两轴承为角接触球轴承72

26、08AC型得轴承内部轴向力FS=0 、68FR则 FS1=FS2=0 、68FR1=1042N (2) Fa=768N 故任意取一端为压紧端,现取 1 端为压紧端FA1=FS1+ Fa =1810N FA2=FS2=1042N (3) 求系数 x、y FA1/FR1=1810N/1532N=1、18 FA2/FR2=1042N/1532N=0、68 根据课本 P263 表(11-8)得 e=0 、68 FA1/FR1e x1=0 、41 FA2/FR2P2(5) 轴承寿命计算故取 P=3304N 角接触球轴承 =3根据手册得 7208AC型的 Cr=35200N LH=hhPCnr384004

27、6224)330435200(4.4366010)(6010.366预期寿命足够2、计算输出轴承因为 Cr输入3/n入=35 、23/436 、4=100Cr输出3/n出=50 、53/136=947 由公式 LH =)(60106PCnr可知预期寿命足够八、键联接的选择及校核计算1、输入轴与V 带轮的键轴径 d1=32mm 查手册得 ,选用 A 型平键 ,得: 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计键 A bxhxL

28、1 =10 x8x50 l=L1-b=50-10=40mm T2=114341、8N mm h=8mm p=4T2/dhl=2x114341、8/32x8x40 =22 、33 Mpa R(110Mpa) 2、输入轴与齿轮1 联接采用平键联接轴径 d3=45mm L3=70mm T=114341、8N m 选 A 型平键bxhxl=14x9x70 l=L3-b=70-14=56mm h=9mm p=4T/dhl=4114341、8/45 956 =20 、17Mp a p(110Mpa) 3、输出轴与齿轮2 联接用平键联接轴径 d2=62mm L2=63mm T=345183、3N mm 选用

29、 A 型平键键 bxhxL2=18x11x63 l=L2-b=63-18=45mm h=11mm p=4T/dhl=4345183、3/62 1145=44、99 Mpa p 4、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径 d2=42mm L2=70mm T=345183、3N mm 选用 C 型平键键 bxhxL2=12x8x70 l=L2-b=70-12=58mm h=8mm p=4T/dhl=4345183、3/42 858=70、85 Mpa p 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - - -