機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

項(xiàng)目一內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果一、 選擇電動(dòng)機(jī)1、 選擇電動(dòng)機(jī)類型2、 選擇電動(dòng)機(jī)容量二、 分配傳動(dòng)比1、 帶傳動(dòng)比2、 總傳動(dòng)比3、 減速器傳動(dòng)比4、 高速級(jí)傳動(dòng)比5、 低速級(jí)傳動(dòng)比按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。查手冊(cè)取機(jī)械效率：V帶傳動(dòng)效率耳=0.96，滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）耳=120.99，閉式齒輪傳動(dòng)效率耳=0.97，聯(lián)軸器效率耳=3 40.99，傳動(dòng)滾筒效率耳=0.965耳=0.96x0.994x0.972x0.99x0.96=0.825工作機(jī)所需功率為：Pd=Fv=1600x1.5KW=2.91kwd1000n 1000x0.825因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率P略大于Pd即ed d可。由第六章，Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率p為3kwed滾筒軸工作轉(zhuǎn)速n=60x1000v-60x1000x1.5=57.30r/minwnx500 nx500因?yàn)橐阎妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為nm=1420r/min,所以根據(jù)Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y100L2-4型。n 1420總傳動(dòng)比：ia=役— =24.78an 57.30w取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i01—2.75，i= =9i01.?取減速機(jī)的傳動(dòng)比i為9兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比：【12=J1.4i=yl1.4x9=3.55低速級(jí)的傳動(dòng)比：I23=i=9=2.543i 3.5512查手冊(cè)，根據(jù)性價(jià)比選擇同步轉(zhuǎn) 速 為1500r/min電動(dòng)機(jī)，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y型，額定功率3kwn=57.30r/minwi=2.7501i=24.78ai=9i=3.5512i=2.5423

三、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0軸（電動(dòng)機(jī)軸）P0=Pd=2.91kw0dn=n=1420r/min0mP 291T0=9550f=9550x =19.6N.m0 n 142001軸（高速軸）P1=P三、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0軸（電動(dòng)機(jī)軸）P0=Pd=2.91kw0dn=n=1420r/min0mP 291T0=9550f=9550x =19.6N.m0 n 142001軸（高速軸）P1=P0ni=2.91X0.96=2.79kwni0114202.75=516.4r/minT1=9550p=9550X■27^=51.6N.mn 516.412軸（中間軸）p2=p1n12=p1n2n3=2.79x0.99x0.97=2.68kwnn2=_T=i12516.4 /.=145.5r/min3.55PT2=9550r=9550n22.68x 145.5175.9N.m3軸（低速軸）p3=p2n23=p2n2n3=2.68x0.99x0.97=2.57kwni23145.52.54=57.28r/minP 257T3=9550r=9550x =428.5N.m3 n 57.2834軸（滾筒軸）p4=p3n34=p3n2n4=2.57x0.99x0.99=2.52KWn57.283457.28r/minn=516.4r/min1n=145.5r/min2n=57.28r/min3n=57.28r/min4T二51.6N-m1T二175.9N-m2T二428.5N-m3T二420.1N-m4P 252T4=9550P=9550x=420.1N.mn 57.284（1）求計(jì)算功率p:四帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)c四帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)查表13-8得KA=1.1故P=KxP=1.1x2.91=3.20kwcAd

選V帶型號(hào)，選用普通V帶根據(jù)條件，可以選用普通V帶，根據(jù)Pc=3.20kw，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm=1420r/min，由圖13-15查出此坐標(biāo)點(diǎn)位于A和Z型交界處，選用A型進(jìn)行計(jì)算。求大、小帶輪基準(zhǔn)直徑d、d21由表13-9可知，d]應(yīng)不小于75，先取d]=80mm,由公式(13-9)得d2=件d1(1-￡)=1420X80X(1-0.02)n 516.362=215.6mm由表13-9取d2=224mm(雖使n2略有減小，但其誤差小于5%，故允許)。驗(yàn)算帶速“nnd nx80x1420 /V= — -5.95m/s60x1000 60x1000帶速在5~25m/s范圍，合適。求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L和中心距ad初步選取中心距a0=1.5(d1+d2)=1.5X(80+224)=456mm取a0=450mm,符合0.7(d]+d2)va0v2(d]+d2)由式(13-2)得帶長(zhǎng)：L0=2a0+n(d1+d2)+°2-d1)22 4a0=2X450+n(80+224)+(224-80)22 4x450=1377.6mm查表13-2對(duì)A型帶選用Ld=1400mm,在由式(13-16)計(jì)算實(shí)際中心距：?+L—L450|1400-1377.6a?a0+ l=450+ 022=461.2mm;(6)驗(yàn)算小帶輪包角a1由式(13-1)得d=80mm1d=224mm2v=5.95m/sa=461.2mm

五、各級(jí)傳動(dòng)零件參數(shù)計(jì)算1、咼速級(jí)齒輪的有關(guān)計(jì)算(1)選擇材料及確定需用應(yīng)力a1=180o-d2-diX57.3。a=180o-224-80x573。=162.1。＞125合適461.2求V帶輪根數(shù)z由式(13-15)得Pz= c (P+△P)KK0 0aL今n=1420r/min,d1=80mm,查表13-3得m 1 7P0=1.07KW由式(13-9)得傳動(dòng)比? d 224i— 2 = =2.85d(1-￡) 80x(1-0.02)1查表13-5得： △P0=0.17KW由a1=164.04o查表13-7得K=0.96，查表13-2得Kl=0.96,由此可得z= 3.20z= =2.80(1.07+0.17)x0.96x0.96取3根A型帶。求作用在帶輪軸上得壓力FQ查表13-1得q-0.1kg/m,故由式(13-17)得單根 V 帶的初拉力：500P2.5 500x3.20 2.5F= c( -1)+qv2= x( -1)Q zv K 3x5.95 0.96a+0.1x5.952=147.3N作用在軸上的壓力：FQ=2zF0sin行=2X3X147.3Xsin162.1o=873NQ022(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力，因要求結(jié)構(gòu)緊湊故采用硬齒面組合。小齒輪用20CrMnTi鋼，表面淬火，齒面硬度為56?62HRC,o —1500MPab—850MpaHlim FE大齒輪用20Cr鋼，表面淬火，齒面硬度為56~62HRC ， o —1500MPaHlim取3根普通A帶F—873NQ

（2）按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算b=850MPaFE取S=1.25,S=1；取Z=2.5,Z=188F H HE\b]=ln L盼=850=680MPaF1 F2 S 1.25F\b ]=ln L—=1500=1500MPaH1 H2 S 1H（2）按齒輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪按8級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.2（表載荷系K）齒寬系數(shù)?=0.5（表齒寬系數(shù)?）d d小齒輪上得轉(zhuǎn)矩T=5.2x104N-mm 初選螺旋角p=15。齒數(shù)Z=20，則Z=3.35x25?67 取z2=67。頭際傳12動(dòng)比1=3.35。齒形系數(shù)20 67Z= 沁22 Z= u74v1cos315。 v2 cos315。查圖11-8外齒輪得齒形系數(shù)Y得Fa1=2.88,Y=2.27Fa1 Fa2由圖11-9外齒輪齒根修正系數(shù)Y得Sa1=1.57Y=1.74Sa1 Sa2中YY 2.88x1.57因十“1旳1= =0.0066b] 680F1YY 2.27x1.74> Fa2Sa2= u0.0058b] 680F2故應(yīng)對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。法向模數(shù),'2KTYY 門m>J 1嚴(yán)1許cos2pn\?Z2b」d1 F112x1.2x5.2x104=屮 x0.0066xcos215。1 0.5x20221.57mm根據(jù)指定模數(shù)取m=2mmnz=201z=672m=2mmnd=41.4mm1d=138.6mm2a=90mm

（3） 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度（4） 齒輪的圓周速度2、低速級(jí)齒輪的有關(guān)計(jì)算（1）選擇材料及確定許用應(yīng)力中 心 距m（Z+Z） 2x（20+67） “ 麗a=—n 1 l= mm=90mm取2cosB 2xcos15oa=90mm。確 定 螺 旋 角” m（Z+Z） 2x（20+67）B=arccosn1 2=arccos =14.8°2a 2x90齒輪分度圓直徑mZ 2x20d=n1= =41.4mm1cosBcos14.80齒寬b=Qd=0.5x41=20.5mmd1取b=21mm b=29mm2 1（3）驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度…7I2KTu+1 =188x2.5xPcos14.8。g=zzzr 1H EHPVbd2 u1j」2x1.2x5.2x104 4.365 _980.3MPa <x￥ x MPa* 21x41.42 3.36Ig]=1500MPa 安全！H1（4 ） 齒 輪 圓 周 速度兀dn 兀x41x516.4v= 11 = =1.11m/s<10m/s60x1000 60x1000故選用8級(jí)制造精度時(shí)合適的。（1）米用軟齒面小齒輪用45鋼，表面調(diào)質(zhì)，齒面硬度為197?286HBSg =550~620Mpag=410~480MpaHlim FE1大齒輪用40Cr號(hào)鋼，表面調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217?286HBS ， g =650~750MPaHlimg =560?620MPaFE2由表11-5得：最安全系數(shù)SS參考取H FSi.25，S=1F HIg]=嗎時(shí)=型=600MpaH1 S 1HB=14.8ob=29mm1b=21mm2（2）按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)Z=189.8(表11-4)ELL嗎*=型=700MPaH2S 1Hb]=^-fei= =360MpaF1 S1.25FLyU=迪=480MPaF2 S1.25F(2)按齒輪齒接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪按8級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.2(表載荷系數(shù)K)m=2.5d=90mm3d=230mm4齒寬系數(shù)?=0.5（表齒寬系數(shù)?）d d小齒輪上得轉(zhuǎn)矩T=1.8x105N?mm=160mmb3=35mmb=27mm4=90mmZ=90mmZ3=36，Z4=36X2.54（3）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度92,故實(shí)際傳動(dòng)比i=2.55模數(shù)m=么=型=2.5mmz363所以取m=2.5mm齒寬b=?d=0.3x90=27mmd3取b3=35mmb4=27mm按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取m=2.5實(shí)際d3=zm=36x2.5=90mmd4=zm=92x2.5=230mm中d+d90+230心距a= = mm=160mm22取中心距a=160mm。(3)驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)Y=2.45Y=1.67,Fa1 Sa1Y=2.26Y=1.83Fa2 Sa22KTYY 2x1.2x1.8x105x2.45x1.67y= 1Fa1Sa1=F1 bm2Z 27x2.52x361=290.95MPa<In]=360MPaF1

YY 2.26xl.83O=QFa2Sa2=176.8XF2 F1YY2.45x1.67Fa1Sa1=178.7MPa<t]=480MPaF2???安全(4)齒輪的圓周速度(4(4)齒輪的圓周速度兀dn兀x90x145.5v=rn= =0.69m/s<10m/s60x1000 60x1000故選用8級(jí)制造精度時(shí)合適的。六、軸的設(shè)計(jì)及校核，三軸的材料選40Cr調(diào)質(zhì)，lr]=40~52MPa六、軸的設(shè)計(jì)及校核C=98?107 —，三軸的C=98二軸的材料選45鋼調(diào)質(zhì)，匸]=30~40MPaC=118~107二軸的C=1071、高速級(jí)l19.55x106d'>Ci279(1)高速軸d,>98x3 =17.201 A516.418mm'2.68(2)中間軸d2>107x3 =28.26V145.540mm257(3)低速軸d3>98x3 =34.76\57.2837.5mm高速級(jí)圓周力2x51.641x10-3=2517Nd=18mm1d=40mm2d3=37.5mm徑向力tan202517xtan20=944.4Ncoscos14.8ocos軸向力F=FxtanBo=2517xtan14.8o=665Na t中間級(jí)

3、低速級(jí)圓周力2T2 2x175.9F=一2= =2549.3Nt d 138x10-32徑向力Ftan20° 2549.3xtan20。F=t = =956.6Nr cosB cos14.8°軸向力F=FxtanB°=2549.3xtan14.8°=673.6Na t圓周力2T 2x175.9F= 2= =3518N( d 100x10-32徑向力F=Fxtana=3518xtan20°=1280.45Nr t法向力F 3518F=—l= =3743.78Nncosa cos20°低速級(jí)圓周力2T 2x428.5F=―r= =3296.15Nt d 260x10-33徑向力F=Fxtana=3296.15xtan20°=1199.70Nr t法向力F 3296.15F=—l= =3507.69Nncosa cos20°彎矩圖扭矩圖見附圖1、求垂直面的支撐反力齒輪分度圓直徑d=260mm1帶輪上外力Fq=1600Nl=50mm,l=90mm,l=140mm,k=91mm12dFl—F-r2 a2=765.45NF=F—F=425.252v r 1V2、求水平面的支撐反力FlF=r=1170.20N1HlF=2118.95N2H3、F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力F-K1600x91F“= = =1040N1L 140F2F=F+F1F=1600 +1040 =2640N4、繪垂直面的彎矩圖M=M=Flav 2v1M'=Flav 1v2=21.26N-m=68.89N-m5、繪水平面的彎矩圖5、繪水平面的彎矩圖=105.32N-m6、 F力產(chǎn)生的彎矩圖M“=F-K=145.6N-m2FLTOC\o"1-5"\h\zM匚=F=1040x0.07=72.8N-maF 1F27、 求合成彎矩圖，考慮到最不利情況M = 2 + M2 + MF = 180 .24 N ? m' v aH aM' =M'2 + M2 + M匚=198 .65 N ? ma * av aH aF8、 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩dT=F=3296.15x130/1000=428.5Nt29、 求危險(xiǎn)截面a-a的當(dāng)量彎矩認(rèn)為軸的切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取折合系數(shù)a=0.6

七、滾動(dòng)軸承的選擇高速軸軸承校核中速軸軸承的校核M=\M2+(aT)2=313.99N-me a10、計(jì)算危險(xiǎn)截面a-a處軸的直徑軸的材料選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表14-1查得b=750MPa，由表14-3查得In]=75MPa，B -1b則，‘Md>J rei=34.7mm帀0.1L]-1b考慮到鍵對(duì)軸的削弱作用，將d值加大5%d=1.05x34.7a36.44v37.5mm滿足條件由于是按10年，一年300天，單班制工作，共24000小時(shí)。F暫取f=0.056，則e取0.43C0rF 859.14 …因a= =0.85>e，則X=0.44,Y=1.30F1001.71rP=XF+YF=0.44x1001.71+1.3x859.14=1557r af=1-1;f=1，所以p tfPf60nC= Lrf1106h丿t1.1x1557.63f60x516.4 )3= x x24000 3=15522.9N1 1 106 丿選7206C軸承，其C=23000N>15522.9N；rC=15000N ， 故 7206C 軸承的orF 85914f- -0.057，與原估計(jì)相近，滿足要求C 15000or高速軸軸承7206C中間軸軸承7208C低速軸軸承.6209

低速軸軸承的校核直齒圓柱齒輪P=F=1280.45N1 r斜圓柱齒輪暫取.=0.029，則e低速軸軸承的校核直齒圓柱齒輪P=F=1280.45N1 r斜圓柱齒輪暫取.=0.029，則e取0.40C0rF822.64 …因~—= =0.86>e，貝【JXF959.15r=0.44,Y=1.40P=XF+YF=0.44x959.15+1.40x822.64=1573.72 r a由于P<P，則中速軸軸承應(yīng)以斜齒輪的徑向當(dāng)量載12荷為計(jì)算依據(jù)。f=1-1;f=1，所以p t/P60xn1Cr=p-( L)￡f106n11.1x1573.760x145.5 1= ( x24000)3=10281.5N1106選7208C軸承C=25800Nor其C=36800N>10281.5N；r，故7208C軸承的F 822.64~~= =0.031C 25800or與原估計(jì)相近，滿足要求P=F=1199.7Nf=1.1；fp t所以fP60xnCr=p(-f106n1061.1x1199.7(60X57,28x24000)3=5744.5106選6209軸承，其C=31500N>5962.35N，滿足r要求

八、聯(lián)軸器和鍵的選擇聯(lián)軸器的選擇鍵的選