1、- 2 -设计计算及说明 电动机的选择1电动机类型选择按工作要求及条件，选用一般用途的 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。2选择电动机容量（1）电动机功率给定为 ：27KW(2)计算电动机输出功率 Pd按常用机械传动效率简表确定各部分效率为V 带传动效率 1=0.96，滚动轴承效率 2=0.99，圆锥齿轮传动效率3=0.95，弹性联轴器效率 4=0.99，卷筒轴滑动效率 5=0.96，卷筒效率 6=0.88。传动装置总效率为 =1223456 =0.960. 9920.950.990.960.88=0.748得出电动机输出功率 Pd=27KW0.74820.20KW（3）确定电动机的转
2、速输送机卷筒转速 nw= = 120.96r/minDv106309.1一般可选用同步转速 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机。通常，V 带传动常用的传动比范围 i1=24, 单级缘锥齿轮的传动比范围i2=23，则电动机转速可选范围为nd=nw i1 i2=120.96(2243)=483.841451.52r/min符合这一同步转速范围的有 750r/min,1000r/min,1500r/min。选用750r/min 同步转速电机，则电机重量大、价格昂贵；1000r/min,1500r/min 电机从重量、价格及传动比等方面考虑，选用Y160M-6 型电动机。其
3、相关参数如下：结 果 Pw=27KW =0.748Pd20.20KWnw120.96r/min型号 额定功率 满载转速 额 定 转 矩起 动 转 矩 额 定 转 矩最 大 转 矩 轴径 中心 高Y160M-6 7.5KW 970r/min 2.0 2.0 42mm 160mm- 3 -计算行动装置总传动比及分配各级传动比1.计算传动装置总传动比i 总 = = =8.019wmn96.12072.分配各级传动比0 轴电动机轴 P 0=Pd=6.10KWn0=nm=970r/minT0=9550 =9550 60.06Nm0971.61 轴高速轴 P 1=P0 01=5.856KWn1= = 32
4、3.33r/mini3T1=9550 =9550 172.97Nm1P3.28562 轴低速轴 P 2=P112=5.5860.990.955.508KWn2= = 120.96r/mini673.T2= = 434.87Nm2950P96.10853 轴卷筒轴 P 3=P223=5.5080.990.96=5.234KWn3= nw=120.96r/minT3= = 413.23Nm395096.120345V 带传动设计1.确定计算功率查表得 KA=1.4，则PC=KAP=1.47.5=10.50KW2.确定 V 带型号按照任务书得要求，选择普通 V 带。根据 PC=10.50KW 及 n
5、1=970r/min，查图确定选用 B 型普通 V 带。3.确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为125140mm，选择dd1=140mm。i 总 = 8.019P0=6.10KWn0=970r/minT060.06NmP1=5.856KWn1323.33r/minT1172.97NmP25.508KWn2120.96r/minT2434.87NmP3=5.234KWn3=120.96r/minT3=413.23NmPC=10.50KW- 4 -选用 B 型普通 V 带dd1=140mm（2）验算带速v = = =7.11m/s106nd609745m/sv25m
6、/s,带速合适。（3）计算大带轮直径dd2= i dd1（ 1-）=3140 （1-0.02）=411.6 mm根据 GB/T 13575.1-9 规定，选取 dd2=400mm4.确定带长及中心距（1）初取中心距 a02127.0dd得 378a 01080， 根据总体布局，取 ao=800 mm(2) 确定带长 Ld：根据几何关系计算带长得 021210 42adaddo = =2469.36mm8082根据标准手册，取 Ld =2500mm。 (3)计算实际中心距= =815.32mm2-Ld00a2469.3-5085.验算包角： 3.571812ad= =161.73120，包角合适
7、。 4006.确定 V 带根数 ZZ LcKP)(00根据 dd1=140mm 及n1=970r/min，查表得P0=2.11KW,P 0=0.364KWv =7.11m/s,带速合适dd2=400mm取 ao=800 mm取 Ld =2500mm- 5 -中心距 a=815.32mm包角 =161.73包角合适K = =0.956)51(2.18073.6KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024则 Z =4.34，取 Z=5024.196.)34.0.(7.确定粗拉力 F0F0=500 2)5.2(qvKvZPc查表得 q = 0.17/m,则F0=500 =247.11N
8、21.7.0)1956.0(1.7 8.计算带轮轴所受压力 QQ=2ZF0sin =25247.11sin =2439.76N2123.6直齿圆锥齿轮传动设计1.齿轮得材料及热处理方法小齿轮选用 40Cr，调质处理，齿面硬度为 260HBS。大齿轮选用 45钢，调质处理，齿面硬度 220HBS，HBS 1-HBS2=260-220=40,合适。查得 Flim1=240Mpa, Flim2=240Mpa,SF=1.3故 F1= FS1lim7.0=129Mpa3.24F2= FS2lim7.0=195Mpa3.195粗选 8 级精度取小齿轮齿数Z1=17，则大齿轮Z2=172.673=45.44
9、1，取 Z2=46，实际传动比 i = =2.706，与要1746求相差不大，可用。2.齿轮疲劳强度设计查表，取载荷系数 K=1.1，推荐齿宽系数 R=0.250.3,取 R=0.3。小齿轮上的转矩T1= =13095nP=1.7.2863297105Nmm- 6 -V 带根数 Z 取 5粗拉力 F0=247.11N带轮轴所受压力 Q=2439.76N粗选 8 级精度小齿轮齿数 Z1=17大齿轮齿数 Z2=46（1）计算分度圆锥角 1=arctan = arctan =69.7221Z4617 2=90- 1=90-69.72=20.28（2）计算当量齿数Zv1= 1cos= =18.1228
10、.0cs17Zv2= 2cos= =132.717.69cs4（3）计算模数查的 YF1=3.02, YF2=2.16因为= =0.0231F290.3， = =0.02FY56.11 ，故1F2将 代入计算。1FYmm 1)5.0(4223FRFZuYKT=- 7 -=3.4312973.0167.2).5(943 （4）计算大端模数m = = =4.04R5.013.04查表取 m=4.5（5）计算分度圆直径d1=mZ1=4.517=76.50mmd2=mZ2=4.546=207.00mm(6)计算外锥距R= = =109.16mm1uZm1673.5.42(6)计算齿宽b= RR=0.3
11、109.16=32.75mm取 b1=b2=35mm(7)计算齿轮的圆周速度齿宽中点处直径 dm1=d1(1- R)=76.50(1-0.50.3)=65.025mm分度圆锥角 1=69.72 2=20.28当量齿数Zv1=18.12Zv2=132.71模数 mm=3.43大端模数 m=4.5分度圆直径d1=76.50mmd2=207.00mm外锥距 R=109.16mm齿宽 b1=b2=35mm则圆周速度 v =106ndm3.25.=1.10m/s由表可知，选择 8级精度合适。3.验算轮齿弯曲疲劳强度F1= =12ZbmYKTF5.4302.39.2- 8 -=95.38MpaF1=129
12、Mpa, F1 F1，故安全。轴的结构设计1.低速轴的设计（1）确定轴上零件的定位和固定方式(如图)(2)按扭转强度估算轴的最小直径dmin30nPA查表取 A0=105，于是得 dmin =27.57mm 3.28561(3)确定轴各段直径和长度左起第一段，由于安装带轮，属于基孔制配合，因开有键槽，增大 7% 1并圆整，取轴径 35mm，长度 87mm，为了便于安装，轴端进行 245倒角。左起第二段直径取 42mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑 2脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度 34mm。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承， 取轴径 345mm，长度为 39mm。
13、左起第四段，仅为轴段的过渡,其直径略小于第三段轴，取 42mm，长 4度取 50mm。齿轮的圆周速度v =1.10m/s8 级精度合适轮齿弯曲疲劳强度F1 F1，安全估算轴的最小直径dmin=27.57mm左起第五段为滚 5动轴承段，则此段的直径为 45mm。由于还装有挡油环，长度取 52mm。左起第六段，对 6- 9 -轴承右端进行定位，取轴径 53mm。长度取 8mm。2.输出轴的设计（1）确定轴上零件的定位和固定方式(如图)(2)按扭转强度估算轴的最小直径dmin30nPA查表取 A0=105，于是得 dmin =36.86mm 396.1245(3)确定轴各段直径和长度左起第一段，由于
14、安装联轴器，因开有键槽，轴径扩大 7%并圆整，取 1轴径 40mm，长度 80mm，为了便于安装，轴端进行 245倒角。左起第二段直径取 46mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑 2脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度 46mm。左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承， 取轴径 350mm，长度为 46mm。左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用,其直径大于第三段轴，取 460mm。根据整体布局，长度取 90mm。左起第五段安装大圆锥齿轮，根据齿轮的孔径，此段的直径取 554mm，长度取 60mm。左起第六段，为轴承安装段，根据轴承的尺寸，取轴径 50mm。长度 6取 50mm。轴
15、的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。1.作轴的受力简图（a）估算轴的最小直径dmin=36.86mm2.作轴的垂直面受力图（d）3.绘制垂直面弯- 10 -矩图（1）求垂直面的支反力Rv1= = =1036.81N32LdFar1982076.5437.68Rv2= Rv1-Fr=1036.81-618.17=418.64N（2）求垂直面弯矩MVC1= -Rv2L2=-283.76143=-40577.68NmmMVC2= MVC1+Fa = -40577.68+1543.86 =119211.83Nmmd207(3)绘制弯矩图（e）4.作轴水平面受力简图（b）5.绘制水平
16、弯矩图（1）求支反力RH1= RH2= = =2261.045N2Ft09.45（2）求水平弯矩MHC=RH2L2=2261.045143=323329.3625Nmm（3）绘制弯矩图（c）6.绘制合成弯矩图（1）计算合成弯矩MB= =02HBVMC1= = =325865.656Nmm1C 22365.9)68.457(MC2= = =344606.062Nmm22HV319(2)绘制弯矩图（f）7.绘制扭矩当量弯矩图（g）轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取 0.6，则当量弯矩为MT=T=0.6172.971000=103782Nmm8.绘制总当量弯矩图（h）（1）计算总当量弯矩Me
17、B= = =103782Nmm2TB210378MeC1= = =103782Nmm1C 221037865.- 11 -MeC2= = =359894.487Nmm21TC22103786.349.校核轴的强度轴的材料为 45 钢，调质处理， -1=60Mpa.从总当量弯矩图可以看出，截面 C 为危险截面。截面 C 为齿轮处，d C=54mm，则bC= = =22.856Mpa -1，轴的强度足够。eWM23541.0789 轴的强度足够，可用- 12 -轴承的选择及校核主动轴 32309 轴承两对，从动轴 32310 轴承两对。根据要求对从动轴上的轴承进行强度校核。查相关手册，32310
18、轴承的判断系数 e=0.35，当 e 时，P r=Fr；raF当 e 时，P r=0.4Fr+YFa,Y=1.7。轴承基本额定动载荷raFCr=168KN，轴承采用正装，要求寿命为 105120 小时。1.绘制轴承计算简图2.计算各轴承所受总径向力由轴的计算知：B、D 处水平支反力 RH1= RH2=2261.045N，B、D 处垂直面支反力 Rv1=1036.81N,RV2=418.64N。Fr1= = =2487.43N21HV2281.03645.6Fr2= = =2299.47N23.计算各轴承内部派生轴向力FS1=eFr1=0.352487.43=807.60NFS2=eFr2=0.
19、352299.47=804.81N4.判断放松、压紧端FS1+Fa=807.60+1543.86=2414.46NF S2故，轴承 2 压紧，轴承 1 放松。则 F a1=FS1=807.60N , Fa2=FS1+Fa=2414.46N5.计算当量动载荷对轴承 1 = =0.3499e, P 1=Fr1=2487.43N1ra43.28760对轴承 2 = =1.05e, P 2=0.4Fr2+1.7Fa2=5024.37N2raF.9因 P2P 1，故按轴承 2 的当量动载荷计算寿命，即取P=P1=5024.37N6.轴承寿命校核计算Lh= )(601PfCnprt= 3106 )7.52
20、4.168(9.20- 13 -=8.99105h105120h故，所选轴承符合要求。键的选择及校核高速轴与带轮连接选用键 A10870p= = =41.18MPa p=100MPadhlT460835197.2故，该键满足强度要求。输出轴与大齿轮连接选用键 A161050p= = =94.74MPa p=100MPadhlT4341057.故，该键满足强度要求。输出轴与联轴器连接选用键 A12870p= = =93.72MPa p=100MPadhlT45807.故，该键满足强度要求。联轴器的选择计算转矩Tca=KAT根据工作情况，查表得 KA=1.5，则 Tca=KAT=1.5434.87
21、=652.305Nm所以考虑选用弹性柱销联轴器 HL4 GB/T 5014-1985。其主要参840Y数如下：公称转矩：1250 Nm 轴孔直径：40mm质量：22Kg 转动惯量：3.4Kg/m 2减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤） ，采用M121.25油面指示器选用油标尺 M12起吊装置箱盖采用 M12吊环螺钉、箱座采用吊钩。放油螺塞轴承寿命Lh=8.99105hLhL h，轴承可用选用键 A10870满足强度要求选用键 A161050满足强度要求选用键 A12870满足强度要求选用弹性柱销联轴器- 14 -HL4 840YAGB/T 5014-1985选 M121.
22、25 通气器选用油标尺 M12箱盖采用 M12 吊环螺钉、箱座采用吊钩。选用外六角油塞及垫片 M141.5润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为 1.10m/s，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为 35mm。2.滚动轴承的润滑轴承采用开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 L-AN15 润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式轴承端盖，用螺钉固紧在轴承座孔的端面上，可准确调整轴承间隙。轴承端盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于初次设计，没有设计经验，且时间紧迫，所以设计存在许多缺点，比如齿轮等方面的计算不够精确等等缺陷。但是通过这次课程设计，我熟悉了机械设计的基本方法及流程，使得在以后的设计中避免很多不必要的工作，设计出结构更紧凑，传动更稳定、更精确的设备。选用外六角油塞及垫片 M141.5齿轮采用浸油润滑，浸油高度为 35mm。轴承采用开设油沟、飞溅润滑选用 L-AN15 润滑油- 15 -参考资料王云，潘玉安.机械设计案例教程M.北京：北京航空航天大学出版社 ,2006许瑛，机械设计课程设计M.北京：北京大学出版社，2008吴玮，任红英.机械设计教程M.北京：北京理工大学出版社， 2007龚溎义，机械设计课程设计图册M.北京：高等教育出版社，1989
