项目一内容设计计算依据和过程计算结果一、 选择电动机1、 选择电动机类型2、 选择电动机容量二、 分配传动比1、 带传动比2、 总传动比3、 减速器传动比4、 高速级传动比5、 低速级传动比按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步 电动机，电压380V查手册取机械效率：V带传动效率耳=0.96，滚动轴承效率（一对）耳=1 20.99，闭式齿轮传动效率耳=0.97，联轴器效率耳=3 40.99，传动滚筒效率耳=0.965耳=0.96 x 0.99 4 x 0.97 2 x 0.99 x 0.96 = 0.825 工 作 机所需功率为：Pd= Fv = 1600 x 1.5 KW=2.91kwd 1000n 1000 x 0.825因载荷平稳，电动机额定功率P略大于Pd即 ed d可由第六章，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率p为3kwed滚筒轴工作转速n = 60 x 1000 v - 60 x 1000 x 1.5 =57.30r/minwn x 500 n x 500因为已知电动机的转速为nm=1420r/min,所以根 据Y系列电动机技术数据，选电动机的型号为 Y100L2-4 型。
n 1420总传动比：ia=役— =24.78a n 57.30w取V带传动的传动比i01—2.75，i = = 9i 01.•取减速机的传动比i为9 两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比： 【12=J1.4i =yl 1.4 x 9= 3.55低速级的传动比：I23= i = 9 = 2.543 i 3.5512查手册，根据性 价比选择同步 转 速 为1500r/min 电动 机，选定电动机 型号为Y型，额 定功率3kwn = 57.30r/minwi = 2.7501i = 24.78ai = 9i = 3.5512i = 2.5423三、运动和动力参 数计算0轴（电动机轴）P0=Pd=2.91kw0 dn=n =1420r/min0 mP 2 91T0=9550f = 9550 x = 19.6 N.m0 n 142001轴（高速轴）P1=P0n i=2.91 X0.96=2.79kwni0114202.75=516.4r/minT1=9550 p = 9550X ■27^=51.6N.mn 516.412轴（中间轴）p2=p1 n 12=p1 n 2 n 3=2.79 x 0.99 x0.97=2.68kwnn2=_T =i12516.4 / .=145 .5 r/min3.55PT2=9550r = 9550n22.68x 145 .5175.9N.m3轴（低速轴）p3=p2 n 23=p2 n 2 n 3=2.68 x 0.99 x0.97=2.57kwni23145 .52.54=57 .28 r/minP 2 57T3=9550 r = 9550 x = 428 .5 N.m3 n 57.2834轴（滚筒轴）p4=p3 n 34=p3 n 2 n 4=2.57 x 0.99 x0.99=2.52KWn 57.283457.28r/minn = 5 16 .4 r / min1n = 1 45 .5 r / min2n = 57 .28 r / min3n = 57 .28 r / min4T 二 51 .6N - m1T 二 175.9 N - m2T 二 428 .5 N - m3T 二 420 .1N - m4P 2 52T4=9550 P = 9550 x = 420.1N.mn 57.284（1）求计算功率p :四带传动设计c查表13-8得KA=1.1故P =K xP =1.1x2.91=3.20kwc A d(2) 选V带型号，选用普通V带根据条件，可以选用普通V带，根据 Pc=3.20kw，电动机转速 nm=1420r/min，由图 13-15查出此坐标点位于A 和Z型交界处，选 用A型进行计算。
3) 求大、小带轮基准直径d、d2 1由表13-9可知，d]应不小于75，先取 d]=80m m,由公式(13-9 )得d2=件 d1(1- £ )= 1420 X 80 X ( 1-0.02 ) n 516 .362=215.6mm由表13-9取d2=224mm (虽使n2略有减小，但 其误差小于5%，故允许)4) 验算带速“ n n d n x 80 x 1420 /V= — - 5.95 m/s60 x1000 60 x1000带速在5~25m/s范围，合适5) 求V带基准长度L和中心距ad初步选取中心距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 )得带长：L0=2a0+n (d1+d2)+ ° 2 - d 1)22 4 a0=2X450+n (80+224) +(224 - 80)22 4 x 450=1377.6mm查表13-2对A型带选用Ld=1400mm,在由式 (13-16)计算实际中心距：〜+ L — L 450| 1400 - 1377 .6a 〜a0+ l =450+ 0 2 2=461.2mm;(6)验算小带轮包角a1由式(13-1 )得d =80mm1d = 224mm2v =5.95m/sa =461.2mm五、各级传动零件参 数计算1、咼速级齿轮的有关计 算(1)选择材料及确定需 用应力a 1=180o - d 2 - di X57.3。
a=180o - 224 - 80 x 57 3162.1＞125 合适461 .2(7) 求V带轮根数z由式(13-15)得Pz= c (P + △ P ) K K0 0 a L今 n =1420r/min , d1 =80mm,查表 13-3 得m 1 7P0=1.07KW由式(13-9 )得传动比• d 224i— 2 = = 2.85d (1 -£ ) 80 x (1 - 0.02)1查表 13-5 得： △P0=0.17KW由a 1=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) x 0.96 x 0.96取3根A型带8) 求作用在带轮轴上得压力FQ查表13-1得q-0.1kg/m,故由式(13-17)得单 根 V 带 的 初 拉 力：500 P 2.5 500 x 3.20 2.5F = c ( - 1) + qv 2 = x ( -1)Q zv K 3 x 5.95 0.96a+ 0.1 x 5.95 2 = 147 .3N作用在轴上的压力：FQ=2zF0sin 行=2X3X 147.3 X sin162.1 o =873NQ 0 2 2(1)选择材料及确定许用应力，因要求结构紧凑故采用 硬齿面组合。
小齿轮用20CrMnTi钢，表面淬火，齿面硬度为56〜62HRC,o —1500MPa b —850MpaH lim FE大齿轮用20Cr钢，表面淬火，齿面硬度为56~62HRC ， o —1500MPaH lim取3根普通A带F —873NQ（2）按齿轮弯曲强度设 计计算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 = 1500MPaH 1 H 2 S 1H（2）按齿轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.2（表载荷系K）齿宽系数© =0.5 （表齿宽系数© ）d d小齿轮上得转矩T =5.2 x 10 4 N - mm 初选螺旋角 p = 15齿数Z = 20，则Z = 3.35 x 25 » 67 取 z2=67头际传1 2动比 1 = 3.35齿形系数20 67Z = 沁 22 Z = u 74v1 cos 315 v 2 cos 3 15查图11-8外齿轮得齿形系数Y得Fa 1Y =2.88, Y =2.27Fa 1 Fa 2由图11-9外齿轮齿根修正系数Y得Sa 1Y =1.57 Y =1.74Sa 1 Sa 2中 Y Y 2.88 x 1.57因十“1 旳1 = = 0.0066b ] 680F1Y Y 2.27 x 1.74> Fa2 Sa2 = u 0.0058b ] 680F 2故应对小齿轮进行弯曲强度计算。
法向模数,'2 KT Y Y 门m > J 1 严1 许 cos2 pn \ © Z 2 b 」d 1 F112 x 1.2 x 5.2 x 10 4=屮 x 0.0066 x cos 2151 0.5 x 20 22 1.57mm根据指定模数 取m =2mmnz = 201z = 672m = 2mmnd = 41.4 mm1d = 138 .6mm2a=90mm（3） 验算齿面接触强度（4） 齿轮的圆周速度2、低速级齿轮的有关计 算（1）选择材料及确定许 用应力中 心 距m（Z + Z ） 2 x（20 + 67 ） “ 丽a= —n 1 l = mm =90mm 取2 cos B 2 x cos 15 oa=90mm确 定 螺 旋 角” m（Z + Z ） 2x（20 + 67）B = arccos n 1 2 = arccos = 14.8°2a 2x90齿轮分度圆直径m Z 2 x 20d = n 1 = = 41.4 mm1 cos B cos 14 .80齿宽 b=Q d = 0.5 x 41 = 20.5mmd 1取 b = 21 mm b = 29 mm2 1（3）验算齿面接触强度…7 I2KT u+1 = 188 x 2.5 xPcos14.8。
g = z z z r 1H E H P V bd 2 u1j」2 x 1 .2 x 5.2 x 10 4 4.3 6 5 _980.3MPa
3)验算齿轮弯曲强度齿形系数 Y =2.45 Y =1.67,Fa 1 Sa 1Y =2.26 Y =1.83Fa 2 Sa 22KTY Y 2 x 1.2 x 1.8 x 105 x 2.45 x 1.67y = 1 Fa 1 Sa 1 =F1 bm 2Z 27 x 2.52 x 361=290.95MPa < In ]= 360 MPaF 1Y Y 2.26 xl.83O =Q Fa 2 Sa 2 = 176.8 XF 2 F1 Y Y2.45 x1.67Fa 1 Sa 1=178.7MPa < t]=480 MPaF 2•••安全(4)齿轮的圆周速度(4)齿轮圆周速度兀 d n 兀 x 90 x 145 .5v = rn = = 0.69 m / s < 10 m / s60 x1000 60 x1000故选用8级制造精度时合适的六、轴的设计及校 核，三轴的材料选40Cr调质，lr]= 40 ~ 52MPaC=98〜107 —，三轴的 C=98二轴的材料选45钢调质，匸]=30 ~ 40MPaC=118~107 二轴的 C=1071、高速级l19.55 x 106d '> Ci 2 79(1)高速轴 d, > 98 x 3 = 17.201 A 516 .418mm'2.68(2)中间轴 d 2 > 107 x 3 = 28.26V145 .540mm2 57(3)低速轴 d3 > 98 x 3 = 34.76\ 57.2837.5mm高速级圆周力2 x 51.641 x 10 - 3=2517 Nd =18mm1d =40mm2d 3=37.5mm径向力tan202517 x tan 20=944 .4Ncoscos 14.8o轴向力F = F x tan B o = 2517 x tan 14 .8o = 665 Na t中间级3、低速级圆周力2T 2 2 x 175.9F = 一2 = = 2549 .3 Nt d 138 x 10 -32径向力F tan 20 ° 2549 .3 x tan 20。
F = t = = 956 .6Nr cos B cos 14.8 °轴向力F = F x tan B ° = 2549 .3 x tan 14 .8° = 673 .6N a t圆周力2T 2 x 175 .9F = 2 = = 3518 N( d 100 x 10 -32径向力F = F x tan a = 3518 x tan 20 ° = 1280 .45 Nr t法向力F 3518F = —l = = 3743 .78 Nn cos a cos 20 °低速级圆周力2T 2 x 428 .5F = ―r = = 3296 .15 Nt d 260 x 10 -33径向力F = F x tan a = 3296 .15 x tan 20 ° = 1199 .70 N r t法向力F 3296 .15F = —l = = 3507 .69 Nn cos a cos 20 °弯矩图扭矩图见附图1、求垂直面的支撑反力齿轮分度圆直径d =260mm1带轮上外力Fq=1600Nl =50mm, l =90mm, l =140mm, k=91mm1 2dFl — F -r 2 a 2=765.45NF = F — F = 425 .252 v r 1V2、求水平面的支撑反力FlF = r = 1170 .20 N1H lF = 2118 .95 N2 H3、F力在支点产生的反力F - K 1600 x 91F “ = = = 1040 N1 L 140F 2 F = F + F 1F = 1600 + 1040 = 2640 N4、绘垂直面的弯矩图M = F lav 2 v 1M ' = F lav 1 v 2=21 .26 N - m=68 .89 N - m5、绘水平面的弯矩图=105 .32 N - m6、 F力产生的弯矩图M “ = F - K = 145 .6 N - m2 FLM 匚=F = 1040 x 0.07 = 72.8N - m aF 1F 27、 求合成弯矩图，考虑到最不利情况M = 2 + M 2 + M F = 180 .24 N • m' v aH aM ' = M '2 + M 2 + M 匚=198 .65 N • ma * av aH aF8、 求轴传递的转矩dT = F = 3296 .15 x 130 /1000 = 428 .5N t 29、 求危险截面a-a的当量弯矩认为轴的切应力是脉动循环应力，取折合系数a =0.6七、滚动轴承的选择高速轴轴承校核中速轴轴承的校核M = \M 2 + (a T )2 = 313.99 N - me a10、计算危险截面a-a处轴的直径轴的材料选用40Cr钢，调质处理，由表14-1查得 b = 750 MPa，由表 14-3 查得In ]= 75 MPa ，B -1 b则，‘ Md > J r e i = 34 .7 mm帀 0.1L ]-1b考虑到键对轴的削弱作用，将d值加大5%d = 1.05 x 34 .7 a 36 .44 v37.5mm满足条件由于是按10年，一年300天，单班制工作，共24000 小时。
F暂取f = 0.056，则 e 取 0.43C0 rF 859 .14 …因 a = = 0.85 > e，则 X = 0.44, Y = 1.30F 1001 .71rP = XF + YF = 0.44 x 1001 .71 + 1.3 x 859 .14 = 1557r af = 1-1; f = 1，所以p tf P f 60 nC = Lr f 1106 h 丿t1.1 x 1557 .63 f 60 x 516 .4 ) 3= x x 24000 3 = 15522 .9N1 1 106 丿选 7206C 轴承，其 C = 23000 N > 15522 .9N ；rC = 15000 N ， 故 7206C 轴承 的orF 859 14f - - 0.057，与原估计相近，满足要求C 15000or高速轴轴承7206C中间轴轴承7208C低速轴轴承.6209低速轴轴承的校核直齿圆柱齿轮P = F = 1280 .45 N1 r斜圆柱齿轮暂取.=0.029，则 e 取 0.40C0 rF 822.64 …因 ~— = = 0.86 > e，贝【J XF 959.15r=0.44, Y = 1.40P = XF + YF = 0.44 x 959 .15 + 1.40 x 822 .64 = 1573 .72 r a由于P
f = 1-1; f = 1，所以p t/ P 60 x n 1Cr = p- ( L ) £f 10 6 n11.1 x 1573.7 60 x 145 .5 1= ( x 24000 )3 = 10281 .5 N1 106选7208C轴承C = 25800 Nor其 C = 36800 N > 10281 .5N ；r， 故 7208C 轴承的F 822.64~~ = = 0.031C 25800or与原估计相近，满足要求P = F = 1199.7 Nf = 1.1；fp t所以f P 60 x n Cr = p (-f 10 6 n10 61.1x1199 .7(60 X57,28 x 24000 )3 = 5744 .5N选 6209 轴承，其 C = 31500 N > 5962 .35 N，满足r要求八、联轴器和键的选 择联轴器的选择键的选择高速轴带轮处中间轴斜圆柱齿轮与直 齿轮处低速轴联轴器与直齿轮 处键的校核故轴承高速轴7206C中间轴7208C低速轴6209由于低速轴最小直径为38,故采用标准联轴器根据公称转矩与许用转速壳米用GY5型联轴器主动端米用Y型轴孔长度为82mm从动端米用J型轴孔长度为60mm1轴孔采用H7/k6配合高速轴：带轮处直径d =18mm 键b=6mm h=6mm1倒角 c=2 长度 L=26mm t =3.5mmi中间轴：斜圆柱齿轮内径d =45mm 键b=14mm2h=9mm 倒角 c=2 长度 L=16 t =5.5mm1直齿圆柱齿轮内径 d 3 =50mm 键b=14mm h=9mm 长度 l=30mm t =5.5mm1低速轴联轴器直径d =38mm 键b=10mm h=8mm4倒角 c=2 长度 L=36mm t =5mm1直齿圆柱齿轮内径 d 5 =47mm 键b=14mm h=9mm 长度 l=23 t =5.5mm1由于材料是钢，所以L L 125 ~ 150 MpaP设载荷均布，可得键的连接的挤压强度条件4 T 4 x 51.6 x 10 3 「］l =—1 = = 76 .44 Mpa < L 」p dhl 18 x 6 x 25 P九、减速器箱体结构 尺寸104T 4 x 175.9 x 10 3=i = = 106 .2Mpadhl 46 x 9 x 164 T 4 x 175 .9 x 10 3i = = 37 Mpadhl 47 x 9 x 454T 4 x 428.5 x 1031 = = 94 Mpadhl 38 x 8 x 604T 4 x 428 .5 x 103=廿= =101 .3 Mpadhl 47 x 9 x 40故五个键都满足要求。
箱盖与箱座联接螺栓直径d 2 = (0.5 - 0.6)df2 J联接螺栓d2的间距1 = 150 - 200 窥视孔盖螺钉直径d4 = (0.3 - 0.4)df = 61 = c + c + (5 ~ 8) 内箱壁至轴承底端面距离112、 )取 1 = 371大齿轮顶圆与内壁距离A > 1.25 = 9.61齿轮面与内壁距离A >5 = 82。