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1、.错误！未找到目录项。第一章 $：电机的选取一数据及示意图输送带拉力 F2700N输送带速度 V1.5m/s滚筒直径 D450mm每日工作时数24h传动工作年限10 年;.二：选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y 系列。三：选取电动机功率卷筒所需功率Pw =FV/1000=2700*1.5/1000KW=4.05KW 。按表 2.2 取 v 带效率 1 =0.96，轴承效率 2=0.98 ，斜齿轮啮合效率 3=0.98 ，卷筒效率 4=0.96，V 带效率 5=0.97 。.传动装置的总效率 a 为a=1* 2 2* 3 *4* 5=0.96*0.
2、98 2*0.97*0.99*0.96=0.85。所以电动机所需功率为Pd=Pw/a=4.05/0.85KW=4.76KW。;.四：确定电动机的转速、卷筒轴转速nw=60V/D=60*1.5/( *0.4)r/min=63.8r/min。现以同步转速为1000r/min 及 1500r/min 两种方案进行比较， 由表 16-1 查得电动机数据，计算出总传动比如下所示：i 1=nm1/n w=960/63.8=15.05 。同理 i 2=22.6 。电动机轴转矩Td1=9550*Pd/n m1=9550*4.76/960=47.35N.m 。同理 Td2=31.57N.m。五：各轴输入功率轴：
3、 P =Pd*1=4.76KW。轴： P =P* 1=4.76*0.96KW=4.57KW。轴： P =P* 2* 3=4.57*0.98*0.97=4.34KW 。卷筒轴： P =P* 2* 4 =4.34*0.98*0.99=4.21KW 。六：选择方案以同步转速为 1000r/min 电机进行计算，初选皮带传动的传动比 i=3.76 ，齿轮传动比 i 齿=i 1/i=4 ，卷筒传动比为 1。七：各轴的转速轴： n =n /i0=960/1 r/min=960r/min 。m轴： n =n /i=960/3.76r/min=255.3r/min。轴： n=n /i齿=255.3/4 r/m
4、in=63.8r/min。;.卷筒轴： n=nw=63.8r/min 。八：各轴输入转矩电动机轴 Td=9550*Pd/nm=9550*4.76/960 N.m=47.35N.m。轴： T =Td=47.3N.m。轴： T =T*i* 1=47.35*3.76*0.96N.m=170.91N.m 。轴： T =T*i齿* 2* 3=170.91*4*0.98*0.97N.m=649.7N.m。卷筒轴： T =i 筒*T 42=649.7*0.99*0.98=630.3N.m 。轴号轴轴轴卷筒轴转速960255.363.863.8（r/min)功率 (kw)4.764.574.344.21转矩
5、(N.m)47.35170.91649.7630.3传动比3.7641第二章：普通 V 带的设计一：确定计算功率Pca由表 8-8 查得工作情况系数KA=1.6 ，故 Pca=KA*P=1.6*5.5kw=8.8kw 。二：选择 V 带的带型;.根据 Pca、n 由图 8-11 选用 B 型三：确定带轮的基准直径dd 并验算带速V1) 初选小带轮的基准直径 dd。由表 8-7 和表 8-9 ，取小带轮的基准直径 dd1=140mm。2) 验算带速 V。按式（ 8-13 ）验算带的速度V=dd1*n 1/(60*1000)=*140*960/(60*1000)m/s=7.04m/s因为 5m/s
6、V1200六：计算带的根数1) 计算单根 V 带的额定功率 P由 dd1=140mm和 n1=960r/min查表 8-4 得 P0=2.906kw。根据 n1=960r/min ， i=3.76 和 B 型带。查表 8-5 得P0=0.30kw 。查表 8-6 得 K=0.93 ，表 8-2 得 KL=1.05kw于是 Pr=( P0+P0)*K *KL=(2.026+0.30)*0.93*1.05kw=2.34kw 。2) 计算 V 带的根数 zZ=Pca/Pr=8.84/2.34=3.78。取 z=4七：计算单根 V 带的初拉力 F0由表 8-3 得 A 带的单位长度质量 q=0.170
7、kg/m 所以 F0=500*(2.5-K )* Pca/( K*z*v)+qv 2=500*(2.5-0.93)*8.8/(0.93*4*7.04)+0.170*7.042N;.=272.2N八：计算压轴力FpFp=2zF0*sin( 1/2)=2*4*272.2*sin(1520 /2)N=2112.9N九：主要设计结论选用 B 型普通带 4 根，带基准长度2870mm。带轮基准直径dd1=140mm，dd2=560mm，中心距控制在 a=817-946mm，单根带初拉力 F0=272.2N。第三章 ：斜齿圆柱齿轮传动设计一：选精度等级、材料及齿数1) 由表 10-1 ，选择小齿轮材料为
8、40Cr（调质）齿面硬度 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），齿面硬度为 240HBS。2) 带式输送机为一般工作机器，参考表10-6 ，选用 7 级精度。;.3) 选小齿轮齿数 z1=24，大齿轮齿数 z2=96。4) 初选螺旋角 =140。5) 压力角 =200 ，齿数比 u=z2/z 1=4， d=1。二：按齿面接触疲劳强度设计1) 由式（ 10-24 ）试算小齿轮分度圆直径，即d1t 2KHt * (u+1)* （ZH*ZE*Z*Z）2/ d* u* （H） 2 1/3试选载荷系数KHt =1.3由图（ 10-20 ）查取区域系数ZH=2.433由式（ 10-21 ）计算接触
9、疲劳强度用重合系数Z1=arctan(tan n/cos )=arctan(tan20 0/cos14 0)=20.562 0 at1 =arccosz 1cos/(z 1+2h* an*cos )= arccos 24* cos 20.5620/(24+2*1*cos14 0)=29.9740 at2 =arccosz 2 cos1/(z 2+2h* an*cos )=arccos96*cos 20.5620/(96+2*1*cos14 0)0=23.402 =z 1(tan at1 -tan 1)+z 2(tan at2 -tan 1) / 2=24* (tan29.9740-tan20.
10、562 0)+96*(tan23.402 0-tan20.562 0/2 =1.652=d*z1*tan/=1*24*tan(14 0)/ =1.905;.Z = 4(1 )= 4 1.652 11.905 1.905 =0.667331.652由式（ 10-23) 可得螺旋角系数Z= cos=0.985由表 10-5 查得材料的弹性影响系数1/2ZE=189.8 Mpa计算接触疲劳许用应力 H由图 10-25d 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 Hlim1 =600Mpa、Hlim2 =550Mpa由式（ 10-15 ）计算应力循环系数N1=60*n1j*Lh=60*255.3*1*(
11、3*8*320*10)=1.176442109N2=N1/u=1.1764224109/(96/24)=2.94105109由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数K HN1 =0.96 、KHN2 =1.08取失效概率为 1、安全系数 s=1，由式 (10-14) 得 H1=KHN1 * Hlim1 /s= 0.96*600/1Mpa=576Mpa H2=KHN2 * Hlim2 =1.08*550/1Mpa=594Mpa取 H1和 H2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 H= H2=576Mpa。计算小齿轮传递的转矩T1=9.55 106p/n1=1.7091 105N.m2) 计
12、算小齿轮分度圆直径;.d1t 32KHt * T 1 * u 1 * ( ZH * ZE * Z* Z )2du H = 32* 1.3* 1.7091* 10* 10* 10* 10* 10 (96 / 24)1(2.431* 189.8* 0.667* 0.985)21(96 / 24)576=53.583mm(2) 调整小齿轮分度圆直径1) 计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 VV= d1t * n1 =* 53.583 * 255.3 m/s=0.716m/s60 * 10001000 * 60齿宽 bb= d* d1t =1*53.583mm=53.583mm2) 计算实际载荷系数
13、 KH由表 10-2 查得使用系数 KA=1根据 V=2.62m/s、7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 KV=1.02齿轮的圆周力Ft1 =2T1/d1t =2*1.7091 105/53.583N=6.379 103NKAFt1 /b=1*6.379 103/53.583N/mm=119.04N/mm100N/mm 查表 10-3 得齿间载荷分配系数 KH =1.2由表 10-4 用插值法查得7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， KH=1.419 ，则载荷系数为KH=KA* KV*KH * KH =1*1.02*1.2*1.420=1.7383) 由式（ 10-12）可得按实际载
14、荷系数算得的分度圆直径;.d1=d1tKH =53.583*1.738mm=59.028mmKHt1.3及相应的齿轮模数mn=d1cos/z1 =59.028*cos14 0/24mm=2.386mm。三：按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由式（ 10-20 ）试算齿轮模数，即nt 32KFt * T 1 * Y Y * cos * cosYF* Ysamdz1 * z1()F 1) 确定公式中各参数值试选载荷系数 KFt =1.3由式（ 10-18 ），可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数Y b=arctan(tan cos 1)=arctan(tan14 0cos20.562 0)=13.14 0
15、v=/cos 2b=1.562/cos13.14 0=1.742Y=0.25+0.75/ v=0.25+0.75/1.742=0.681由式（ 10-19), 可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数YY=1-* /120 0=1-1.905*14 0/120 0=0.778计算 YFa * Ysa F 由当量齿数 Zv1 =z1/cos 3=24/cos 3140=26.27Zv2=z2/cos 3=96/cos 3140=105.09查图 10-17 ，得齿形系数 YFa1=2.61 ，YFa2=2.19查图 10-18 ，得应力修正系数Ysa1=1.6,Y sa2=1.8YFa 1 * Ysa1
16、 =2.61*1.6/314.28=0.0133 F1;.YFa 2 * Ysa2 =2.19*1.8/244.29=0.0161 F 2因为大齿轮的 YFa * Ysa 大于小齿轮，所以取 F YFa * Ysa = YFa 2 * Ysa2 =0.0161 F F 22) 试算齿轮模数m32KFt * T 1* Y Y * cos * cos(YF* Ysa)nt dz * zF11=32 * 1.3 * 1.7091* 10 * 10 * 10* 10 * 10 * 0.681* 0.778* cos14* cos14 * 0.01611* 24 * 24=1.837mm(2) 调整齿轮
17、模数1) 计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 Vd1=mnt*z 1 /cos =1.837*24/cos14 0mm=45.438mmV=d1n1/60*1000= *45.438*960/60*1000 m/s=0.61m/s齿宽 bb=d*d 1=1*45.438mm=45.438mm。齿高 h 及齿高比 b/hh=(2 h* an+c* n)* mnt =(2*1+0.25)*1.837mm=4.133mm。b/h=45.438/4.133=10.99。2) 计算实际载荷系数 KF根据 V=0.610m/s，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 KV=1.03 。;.由 Ft1
18、=2T1/d 1=2*1.7091 105/45.438=7.523 103由 Ft1 /b=1*7.523 103/45.438N/mm=165.56N/mm100N/mm查表 10-3 得齿间载荷分配系数KF=1.2由表 10-4 用插值法查得 KH=1.418, 结合 b/h=11.00 ，查图 10-13 ，得 KF=1.35, 则载荷系数为K F=KA* KV*KF* KF=1*1.03*1.2*1.35=1.669。3) 由式（ 10-13 ），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数n= nt* 3 KF=1.837* 3 1.669 mm=1.997 mmm m1.3KFt对比计算结果
19、， 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn 大于由齿根弯曲强度计算的法面模数。 从满足弯曲疲劳强度出发， 从标准中就近取 mn=2mm；为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1 =59.028mm，来计算小齿轮的齿数，即z1=d1cos/ mn=59.028*cos14 0/2=28.637取 z1=29，则 z2=u*z 1=4*29=116取 z2=117，z1 与 z2 互为质数四：几何尺寸计算（1）计算中心距a= mn(z 1+z2)/2cos =2(29+117)/2cos14 0 mm=150.47mm考虑模数从 1.997mm增大圆整至 2mm，为此将中心距
20、减小圆整为 150mm （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 =arccos mn ( Z1Z 2 ) =arccos 2 * ( 29 117) =13.27 02a2* 150(3) 计算大、小齿轮的分度圆直径;.d1= Z1mn =29*2/cos13.27 0mm=59.59mmcosd2= Z 2 * mn =117*2/cos13.27 0=240.42mmcos(4) 计算齿轮宽度b= d*d 1=1*59.59 mm=59.59mm取 b2=60mm，b1=65mm五：圆整中心距后的强度校核齿轮副的中心距在圆整之后，KH、Z、和 KF、Y、 Y等均产生变化，应重新校核齿轮强度，以明
21、确齿轮的工作能力。（ 1）齿面接触疲劳强度校核按前述类似方法，先计算式（ 10-22 ）中各参数1）计算校核参数 KH由表 10-2 查得使用系数 KA =1，根据 V=0.82m/s，7 级精度，由图10-8 查得动载系数 KV=1.05齿轮的圆周力 Ft1 =2T1 /d 1t =2*1.709105/59.59 N=5.736 103KA*Ft1 /b=1*5.736 103/59.59 N/mm=96.26N/mm100N/mm查表 10-3 得齿间载荷分配系数KH=1.4由表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，KH=1.421KH=KA*KV*KH*KH
22、=1*1.05*1.4*1.421=2.09同理，其它各参数d1=59.59 mm，T1 =1.7091 105N.mm1/2d=1， u=4， ZH=2.45 ， ZE=189.8Mpa，Z=0.627 ，;.Z=0.987 。将它们代入式（ 10-22 ）得H=2KH * T1*u*ZH*ZE* Z *Z1 * d 1* d1 * d1u1= 2 * 2.09* 1.7091* 10 * 10 * 10 * * 10 * 10 * 41 *2.45*189.8*0.627*0.987Mpa1* 59.59* 59.59 * 59.594=538.55 Mpa H满足齿面接触疲劳强度条件。（
23、1）齿根弯曲疲劳强度校核查表 10-2得 K， 查图10-8得V=1.05.A=1K查表 10-3得 KF=1.4 ，由表 10-4 ，图 10-13 得 KF=1.38 ，因此 K =KA*KV*KF* K =1*1.05*1.4*1.38=2.03 。FFT =Td1=1.7091 105N.m。因为 Zv1 =Z1/cos 3=29/cos 313.27 0=31.45.Zv2 =Z2/cos 3=117/cos 313.27 0=126.90.由图 10-17知 YFa1=1.63,Y Fa2=2.14.由图 10-18知 Ysa1=1.63,Y sa2=1.81.a0/cos13.2
24、7 0)=20.491 0t=arctan(tann/ )=arctan(tan20t1 =arccosZ1cost/(Z1+2h* an*cos )=arccos29cos20.4910/(29+2*1*cos13.270)=32.156t2 =arccosZ2cost/(Z2+2h* an*cos );.=arccos117cos20.4910/(117+2*1*cos13.270)=23.2200 = Z 1(tan t1 -tan t )+Z 2(tan t2 -tan t )/2 =29(tan32.1560-tan20.491 0)+117(tan23.2200-tan20.491
25、 0)/2 =1.962 = d*Z 1*tan / =1*22*tan11.78 0/ = 1.46b=arctan(tan*ccos t)=arctan(tan13.270*cos20.491 0)= 12.460 v= /cos 2b=1.962/cos 212.46 0=2.05Y=0.25+0.75/ v=0.25+0.75/2.05=0.624Y =1-*/120 0=1-1.46*12.46 0/120 0=0.79 =13.27 0, d=1,mn=2mm,Z=29将它们代入式（ 10-17 ），得到 F1=2KF*T1*YFa1*YSa1*Y*Y*cos 2/ d/Mn3/Z
26、 1 2=2*1.669*1.7091*10 5*2.55*1.63*0.624*0.79*cos213.27 0/8/29/29=153MPa F1 F2=2KF*T1*YFa2*YSa2*Y*Y *cos 2/ d/Mn3/Z 12= 2*1.669*1.7091 105*2.14*1.81*0.0.624*0.79*cos2 13.27 0/8/29/29=142.8F2;.齿根弯曲疲劳强度满足要求 , 并且小齿轮抵抗弯曲疲劳强度破坏的能力大于大齿轮六: 主要设计结论齿数 Z1=29,Z2=117, 模数 m=2, 压力角 =200, 螺旋角 =13.27 0, 变位系数 x1=x2=0
27、, 中心距 a=150mm,齿宽 b1=60mm,b2=65mm小.齿轮选用 40Cr( 调质 ), 大齿轮选用 45 钢( 调质 ). 齿轮按 7 级精度设计 .第四章 : 轴的计算一: 求输出轴上的功率P3, 转速 n3 和转矩 T3P3=P* =5.04Kw,n3=86r/min,T3=575N.m二: 求作用在齿轮上的力;.d2=mt *Z2=2*71mm=142mm, Fr=Ft*tan n/cos =2984NFa=Ft*tan =1138N圆周力 Ft, 径向力 Fr, 轴向力 Fa 的方向如下图所示 :三: 初步确定轴的最小直径先按式 (15-2) 初步估算轴的最小直径 . 选
28、取轴的材料为45 钢, 调质处理 . 根据表 15-3, 取 A0=112,于是得 dmin=A0* 3 P3 =112* 3 5.04 mm=43.5mmn386输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 d- , 为了使所选轴直径 d - 与联轴器的孔径相适应 , 故需同时选取联轴器型号 . 联轴器的计算转矩 Tca=Ka*T3,查表 14-1 考虑转矩变化较小 , 取 Ka=1.3,则 Tca=1.3*575N.m=747.5N.m, 按照计算转矩 Tca 应小于联轴器公称转矩的条件 , 查手册 , 选用 LX3型弹性柱销联轴器 , 其公称转矩为;.1250N.m.半联轴器的孔径为d =
29、45mm,故取 d- =45mm,半联轴器长度 L=112mm,半联轴器与轴配合的觳孔长度 L1=84mm.四 : 轴的结构设计(1) 拟定轴上零件装配方案选用图 15-22a 所示的装配方案(2) 根据轴上定位的要求确定轴的各段直径和长度1) 为了满足半联轴器的轴上定位要求 , - 轴段右端需制出一轴肩 ,故取 - 段的直径 d- =52mm;左端用轴端挡圈定位 , 按轴端直径取挡圈直径 D=55mm半.联轴器与轴配合的觳孔长度L1=84mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上, 故 - 段长度应比 L1 略短一些 , 现取 L- =82mm,2) 初步选择滚动轴承 . 因轴
30、承同时承受径向力和轴向力的作用, 故选用单列圆锥滚子轴承 . 参照工作要求并根据d- =52mm,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组 , 标准精度级的单列圆锥滚子轴承30311,其尺寸为 dDT=55mm120mm31.5mm.故 d- =d - =55mm;而 L - =31.5mm,右端滚动轴承采用轴肩进行轴肩定位, 由手册查得30311 型轴承的定位轴肩高度h=6mm,因此 , 取 d - =67mm.3) 取安装齿轮处的轴段 - 的直径 d - =60mm,齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位 , 已知齿轮轮觳的宽度为 80mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮 , 此轴段应略短于轮觳
31、宽度 , 故取 L- =76mm,齿轮右端采用轴肩定位 , 轴肩高度 h=(23)R, 由轴径 d=60mm,轴环宽度 b=1.4h,取 L - =10mm.;.4) 轴承端盖的总宽度为 20mm,(由减速器及轴承端盖的结构设计而定 ),根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加韵滑脂的要求，取端盖的外端面与联轴器右端面的距离L=30mm，故取 L- =50mm.5) 取齿轮距箱体内壁之距离=16mm，锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离C=20mm，考虑箱体的铸造误差，在确定滚动轴车位置时，应距箱体内壁一段距离 S，取 S=8mm，已知滚动轴承宽度T=31.5，大锥齿轮轮觳长 L=50mm，则L - =T+S
32、+(80-76)mm=59.5mmL - =L+C+S-L- mm=84mm(3) 轴向零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d - 由表 6-1查得平键截面 bh=1811mm,键槽用键槽冼刀加工，长为63mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮觳与轴的配合为 H7 ，同样，半联轴器与轴的连接选用平键16mm10mm70mm，n6半联轴器与轴的配合为H 7 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合k6保证的，此处的直径尺寸公差为m6(4) 确定轴向圆角和倒角尺寸参考表 15-2 ，取轴端倒角为C2,各轴肩初的圆角半径如下图所示：略;.五：求轴上的载荷首先根
33、据轴的结构图（图2），做出轴的计算简图（图1）。在确定轴承的支点位置时， 应从手册中查取值， 对于 30311 型圆锥滚子轴承由手册查得=29mm，因此作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3=67+135mm=202mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图，从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面，现将计算出的截面出的及的值列于下表载荷水平面 H垂直面 V支反力 FFNH1=5412N,F NH2=2686NFNV1=569N,FNV2=569N弯矩 MMH=362604N.mmMV1=38123N.mm,MV2=76815N.mm总弯矩M1=362604 * 36260438
34、123 * 38123 =364602N.mmM2=370651N.mm扭矩 TT3=575N.m六：按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据式（15-5 ）及上表中的数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =0.6 ，轴的计算应力ca =M 1* M 1 T 3* T 3 =364602 * 3646020.6* 575000 * 0.6 * 575000 MpaW0.1* 70* 70 * 70=14.6Mpa前已选定轴的材料为45 钢，调质处理，由表 15-1 查得 -1 =60Mpa，因此 ca -1 ，故安全。;.七：精确校核轴