武汉工程大学机械设计课程设计
表1. 各轴的运动和动力参数 转速轴号 （r/min） 电动机输1420 出轴0 高速轴I 中间轴II 低速轴III 568 137.86 43.49 功 率（kW） 转 矩传动比i （N·m） 2.5 4.12 3.17 2.2 14.8 2.112 2.028 1.947 35.51 140.49 427.54 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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六 传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择 1. 减速器外部传动——V带传动的设计计算 （1）、确定计算功率Pc 两班制工作，即每天工作16h，查表8-8得工况系数KA=1.2，故 Pc = KAP = 1.2×2.2 kW =2.64 kW （2）、选择普通V带的型号 根据Pc=2.641 kW、n1=1420 r/min，选用A型带。 （3）、选取带轮基准直径dd1和dd2 取dd1=90 mm，并取ε=0.02，则 dd2?i?dd1?2.5?90?225mm （4）、验算带速v 带轮基准直径： dd1=90 mm dd2=225 mm 安装中心距： a=372 mm 带的基准长度： Ld=1250 mm v??dd1n160?1000?3.14?90?1420m/s?6.69m/s60?1000 因v在5~25 m/s 范围内，故带速合适。 （5）、确定中心距a和带的基准长度Ld 初定中心距a0的取值范围为 220.5mm?a0?630mm 初选中心距a0=400 mm。 由此计算所需带长为 Ld0(dd2?dd1)2?2a0?(dd1?dd2)?24a0?3.14(225?90)2?[2?400??(90?225)?]mm24?400 ?1306mm 查表8-2，选择基准长度Ld=1250mm。由此计算实际中心距得 a?a0?(Ld?Ld0)/2?[400?(1250?1306)/2]mm?372mm（6）、验算小带轮包角α1 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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小带轮包角： α1=159.2° （7）、确定带的根数 已知dd1=90 mm，i=2.5，v=6.69 m/s，查文献2表8-4得P0=1.05 kW，查文献2 表8-5得ΔP0=0.17 kW；因α=159.2°，查文献2表8-6得Kα=0.946；因Ld=1250 mm， 查文献2表8-2得KL=0.93，因此 PcPc z??[P0](P0??P0)K?KL 2.64??2.46 (1.05?0.17)?0.946?0.93 带的根数： d?dd1?1?180?-d2?57.3?a225?90?180?-?57.3??159.2??120?(合适)372 取z=3根。 （8）、确定初拉力F0 单根普通V带的初拉力为 (2.5?K?)PcF0?500??qv2K?zv(2.5?0.946)?2.64?0.105?6.692]N0.946?3?6.69?112.74N ?[500?（9）、计算压轴力FQ FQ?2zF0sin?12159.2?]N2 ?[2?3?112.74?sin?665.33N（10）、带轮的结构设计 A、小带轮的结构设计 由于dd1=90mm≤300mm, 所以带轮采用腹板式结构，其顶圆直径da1=95.5mm，轮毂长度L1=45mm，故小带轮1的结构设计合理。 B、大带轮的结构设计 由于dd2=225mm≤300mm，所以带轮采用腹板式结构，其顶圆直径da2=230.5mm，轮毂长度L2=60mm。 Z=3 初拉力： F0=170.7N 压轴力： FQ=665.33N 小带轮： 顶圆直径： da1=90.5mm 轮毂长度： L1=45mm 大带轮： 顶圆直径： da2=230.5mm 轮毂长度： L2=60mm 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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2．高速级传动齿轮的设计计算 高速级主动轮输入功率2.112 kW，转速569 r/min，转矩T1=35.51 N·m，齿数比u=i2=4.12，单向运转，载荷平稳，每天工作16小时，预期寿命8年，电动机驱动。 （1）、选择齿轮的材料及热处理方式 小齿轮:40Cr,调质处理，齿面硬度280HBS; 大齿轮:45钢,调质处理，齿面硬度240HBS。 （2）、确定许用应力 A. 确定极限应力σHlim和σFlim 许用接触应力ζHlim1=548MPa，ζHlim2=585.33MPa； 许用弯曲应力ζFlim1=500MPa，ζFlim2=380MPa。 B. 计算应力循环次数N，确定寿命系数ZN，YN 小齿轮1齿数： Z1=27 大齿轮2齿数： Z2=112 变位系数： N1?60nIjLh?60?1?568?（8?300?16）?1.309?109N11.309?109N2???3.176?108i24.12 查文献2图10--23和图10-22得， KHN1?0.96，KHN2?0.98，KFN1?0.96，KFN2?0.98. C. 计算许用应力 '安全系数：S?1.0，S?1.4，则： ??H1??KHN1?Hlim10.96?585.33?561.92MpaS1??H2??KHN2?Hlim2?0.98?548?537.04MpaS1 KFN1??lim10.96?500??F1????342.86Mpa'1.4S??F2??KFN2?'?lim2?0.98?500?266.00Mpa1.4S?（3）、初步确定齿轮基本参数和主要尺寸 A. 选择齿轮类型 选用较平稳、噪声小、承载能力较强的斜齿圆柱齿轮传动。 B. 选用7级精度 C. 初选参数 初选参数：??15，Z1?27，Z２＝Z１u=30×4.17=112，1数?d?0.8。 D. 初步计算齿轮主要尺寸 ?????0122 , 齿宽系齿宽系数： ????0 ?d?0.8 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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由于载荷平稳，取载荷系数K=1.1,根据螺旋角查得节点区域系数ZH?2.425;弹性系数ZE?189.8MPa;取重合度系数Z??0.8;螺旋角系数为： 法面模数： mn=1.5 mm 中心距： a=130 mm 螺旋角： ??13.584? Z??cos??cos15??0.983；ζ=??H? =537.04MPa，因此，有： H2d1?3?32KT1u?1?ZHZ?Z?ZE??????du???22?1.3?35514.12?1?2.425?0.983?0.8?189.8?????mm0.84.12?537.04? 2?46.156mm 故： mn?d1cos?46.156?cos15??mm?1.783mmZ127 取标准模数mn=2 mm，则中心距 a?mn(Z1?Z2)2?(27?112）?mm?143.903mm2cos?2?cos15? 圆整后取a=143 mm。 调整螺旋角： mn(z1?z2)2a2?(27?112)?arccos2?143?13.584? ??arccos 分度圆直径： d1=55.55mm； d2=230.45mm 圆周速度： v=1.704 m/s 计算分度圆直径： d1?mnZ1/cos???55.55mmd2?mnZ2/cos???230.45mm计算圆周速度： 2?27mmcos13.584? 2?112mmcos13.584? v??d1n1/(60?1000)??1.704m/s 3.14?55.55?58660000 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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