机械设计基础课程设计作业ZDD-2
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=170.40>1200（适用）
（5）确定带的根数
根据课本P128表（6-5）P1=0.97KW
根据课本P129表（6-6）△P1=0.10KW
根据课本P129表（6-7）Kα=0.98
根据课本P120表（6-2）KL=0.96
由课本P129式（6-20）得
Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL
1.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
1.7(100+180)≤a0≤2×(100+180)
所以有：196mm≤a0≤560mm
由课本P127式（6-16）得：
L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0
=2×500+1.57(100+180)+(180-100)2/4×500
（2）确定轴的各段直径和长度
初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
σFlim=0.7HBS+275
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×120mm=300mm
齿宽：b=φdd1=0.9×50mm=45mm
取b=45mmb1=50mm
(7)许用弯曲应力[σF]
[σF]= σFlim /SF
σFlim1=290Mpa σFlim2 =210Mpa
（2）确定轴各段直径和长度
工段：d1=22mm长度取L1=50mm
∵h=2cc=1.5mm
段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm
∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,
宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故 段长：
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm.长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(3)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=50mm
②求转矩：已知T2=49980.6N·mm
③求圆周力：Ft
Ft=2T2/d2=50021.8/50=999.612N
=533r/min
转速误差为：n2-n2’/n2=515.9-533/515.9
=-0.033<0.05(允许)
带速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×100×960/60×1000
=5.03m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3）确定带长和中心矩
根据课本P127式（6-15）得初选中心距
σF2=σF1Yns2/Yst1=11.6Mpa<[σF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(8)计算齿轮传动的中心矩a
a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm
(9)计算齿轮的圆周速度V
六、轴的设计计算
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据课本P157（7-2）式，并查表7-4，取c=115
则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）
FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×141.28sin170.4/2
=1126.3N
2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P59表3-1选7级精度。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。
三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/85.99=11.16
2、分配各级传动比
（1）将中传动比分配到各级传动中，使满足i=i1*i2..in取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥[ZEZH/[σH] H) 2×kT1(i+1)/φdi[σH]2]1/3
由式（6-15）
确定有关参数如下：传动比i齿=6
取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=6×20=120
实际传动比I0=120/20=6
传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5%可用
设计者：
指导教师：
年月日
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
（1）工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。
（2）原始数据：滚筒圆周力F=900N；带速V=2.5m/s；
滚筒直径D=400mm；滚筒长度L=600mm。
二、电动机选择
1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机
（2）确定带轮基准直径，并验算带速
由课本图6-13得，推荐的小带轮基准直径为
80~100mm
则取dd1=100mm>dmin=80
dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm
由课本P121表6-3，取dd2=180mm
实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/180
机械设计课程设计计算说明书
**(科学出版社出版的<机械设计基础课程设计>的作业ZDD-2)**
一、传动方案拟定.
二、电动机的选择
三、计算总传动比及分配各级的传动比
四、运动参数及动力参数计算
五、传动零件的设计计算
六、轴的设计计算
七、滚动轴承的选择及校核计算
设计题目：胶带输送机传动装置的设计
工程技术学院：
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[σF]1=σFlim1 Yns1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa
=408.32Mpa
[σF]2=σFlim2Yns2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa
=302.4Mpa
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=(2kT1/bm2)Yfa1=77.2Mpa< [σF]1
=47986.1N·mm
T =9.55×106P /n =9.55×106×2.438/85.9
=270763N·mm
五、传动零件的设计计算
1、皮带轮传动的设计计算
（1）选择普通V带截型
由课本P125表6-4且每日两班制，所以得：kA=1.2
PC=KAP=1.2×3=3.6KW
由课本P126图6-13得：选用A型V带
P =P工作=2.7KW
P =P ×η带=2.7×0.96=2.304KW
P =P ×η轴承×η齿轮=2.592×0.98×0.96
=2.438KW
3、计算各轴扭矩（N·mm）
T =9.55×106P /n =9.55×106×2.4/960
=23875N·mm
T =9.55×106P /n
=9.55×106×2.592/458.2
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N·m
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413
=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。
(3)绘制水平面弯矩图（如图c）
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
[σH]1=524.4Mpa
[σH]2= 343Mpa
故得：
d1≥[ZEZH/[σH] H) 2×kT1(i+1)/φdi[σH]2]1/3
=49.68mm
模数：m=d1/Z1=49.68/20=2.48mm
根据课本P61表3-2取标准模数：m=2.5mm
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
根据课本P132（6-48）式
齿数比：u=i=6
单级传动，齿轮相对轴承对称布置，
由课本P75表3-7取
模度系数φd=0.9
(3)转矩T1
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/515.9
=49980.6N·mm
(4)载荷系数工作平稳
取k=1
(5)许用接触应力[σH]
[σH]= 0.87HBS+380由课本P70 ,3-4查得：
输出轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P157页式（7-2），表（7-4）取c=115
d≥c(P3/n3)1/3=115(2.438/85.97)1/3=35.06mm
取d=35mm
2、轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位wenku.baidu.com周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
=3.6/(0.97+0.1) ×0.96×0.96
=3.57
(6)计算轴上压力
由课本P119表6-1查得q=0.1kg/m，由式（6-21）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2
=[500×3.6/4×5.03×(2.5/0.98-1)+0.1×5.032]N
=141.2N
=60×1000×2.0/π×50
=76.43r/min
初定各级传动的传动比i，由课本表11-3取V带传动的初定传动比i=0.5，闭式齿轮的传动比i=3则
i= I’1.*I’2=2.5*3=7.5
计算所需电机的转速
n’d=I’× n筒=7.5*85.98=645
4、确定电动机型号
根据电动机的额定功率Ped>=Pd及同步转速，以及工作情况查附表11-1选定电动机型号为Y132S-6。
④求径向力Fr
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm
(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m
L2=（2+20+16+55）=93mm
段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm
=1443mm
根据课本P120表（6-2）取Ld=1400mm
根据课本P127式（6-17）得：
a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1443/2
=500-21
=479mm
(4)验算小带轮包角
α1=1800-dd2-dd1/a×57.30
=1800-180-100/479×57.30
=1800-9.50
（2）∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=11.16/6=1.861
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
n =nI/i带=960/1.861=515.9(r/min)
n =n /i齿轮=515.9/6=85.97(r/min)
2、计算各轴的功率（KW）
2、电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.7KW
3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
d≥115 (2.592/515.9)1/3mm=19.7mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=19.7×(1+5%)mm=20.69
∴选d=22mm
2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
（5）确定带的根数
根据课本P128表（6-5）P1=0.97KW
根据课本P129表（6-6）△P1=0.10KW
根据课本P129表（6-7）Kα=0.98
根据课本P120表（6-2）KL=0.96
由课本P129式（6-20）得
Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL
1.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
1.7(100+180)≤a0≤2×(100+180)
所以有：196mm≤a0≤560mm
由课本P127式（6-16）得：
L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0
=2×500+1.57(100+180)+(180-100)2/4×500
（2）确定轴的各段直径和长度
初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
σFlim=0.7HBS+275
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×120mm=300mm
齿宽：b=φdd1=0.9×50mm=45mm
取b=45mmb1=50mm
(7)许用弯曲应力[σF]
[σF]= σFlim /SF
σFlim1=290Mpa σFlim2 =210Mpa
（2）确定轴各段直径和长度
工段：d1=22mm长度取L1=50mm
∵h=2cc=1.5mm
段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm
∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,
宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故 段长：
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm
Ⅴ段直径d5=30mm.长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm
(3)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=50mm
②求转矩：已知T2=49980.6N·mm
③求圆周力：Ft
Ft=2T2/d2=50021.8/50=999.612N
=533r/min
转速误差为：n2-n2’/n2=515.9-533/515.9
=-0.033<0.05(允许)
带速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×100×960/60×1000
=5.03m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3）确定带长和中心矩
根据课本P127式（6-15）得初选中心距
σF2=σF1Yns2/Yst1=11.6Mpa<[σF]2
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(8)计算齿轮传动的中心矩a
a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm
(9)计算齿轮的圆周速度V
六、轴的设计计算
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据课本P157（7-2）式，并查表7-4，取c=115
则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）
FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×141.28sin170.4/2
=1126.3N
2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P59表3-1选7级精度。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。
三、计算总传动比及分配各级的伟动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/85.99=11.16
2、分配各级传动比
（1）将中传动比分配到各级传动中，使满足i=i1*i2..in取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥[ZEZH/[σH] H) 2×kT1(i+1)/φdi[σH]2]1/3
由式（6-15）
确定有关参数如下：传动比i齿=6
取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=6×20=120
实际传动比I0=120/20=6
传动比误差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5%可用
设计者：
指导教师：
年月日
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动
（1）工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。
（2）原始数据：滚筒圆周力F=900N；带速V=2.5m/s；
滚筒直径D=400mm；滚筒长度L=600mm。
二、电动机选择
1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机
（2）确定带轮基准直径，并验算带速
由课本图6-13得，推荐的小带轮基准直径为
80~100mm
则取dd1=100mm>dmin=80
dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm
由课本P121表6-3，取dd2=180mm
实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/180
机械设计课程设计计算说明书
**(科学出版社出版的<机械设计基础课程设计>的作业ZDD-2)**
一、传动方案拟定.
二、电动机的选择
三、计算总传动比及分配各级的传动比
四、运动参数及动力参数计算
五、传动零件的设计计算
六、轴的设计计算
七、滚动轴承的选择及校核计算
设计题目：胶带输送机传动装置的设计
工程技术学院：
按一般可靠度选取安全系数SF=1.25
计算两轮的许用弯曲应力
[σF]1=σFlim1 Yns1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa
=408.32Mpa
[σF]2=σFlim2Yns2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa
=302.4Mpa
将求得的各参数代入式（6-49）
σF1=(2kT1/bm2)Yfa1=77.2Mpa< [σF]1
=47986.1N·mm
T =9.55×106P /n =9.55×106×2.438/85.9
=270763N·mm
五、传动零件的设计计算
1、皮带轮传动的设计计算
（1）选择普通V带截型
由课本P125表6-4且每日两班制，所以得：kA=1.2
PC=KAP=1.2×3=3.6KW
由课本P126图6-13得：选用A型V带
P =P工作=2.7KW
P =P ×η带=2.7×0.96=2.304KW
P =P ×η轴承×η齿轮=2.592×0.98×0.96
=2.438KW
3、计算各轴扭矩（N·mm）
T =9.55×106P /n =9.55×106×2.4/960
=23875N·mm
T =9.55×106P /n
=9.55×106×2.592/458.2
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N·m
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413
=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa
∴该轴强度足够。
(3)绘制水平面弯矩图（如图c）
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
[σH]1=524.4Mpa
[σH]2= 343Mpa
故得：
d1≥[ZEZH/[σH] H) 2×kT1(i+1)/φdi[σH]2]1/3
=49.68mm
模数：m=d1/Z1=49.68/20=2.48mm
根据课本P61表3-2取标准模数：m=2.5mm
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
根据课本P132（6-48）式
齿数比：u=i=6
单级传动，齿轮相对轴承对称布置，
由课本P75表3-7取
模度系数φd=0.9
(3)转矩T1
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/515.9
=49980.6N·mm
(4)载荷系数工作平稳
取k=1
(5)许用接触应力[σH]
[σH]= 0.87HBS+380由课本P70 ,3-4查得：
输出轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P157页式（7-2），表（7-4）取c=115
d≥c(P3/n3)1/3=115(2.438/85.97)1/3=35.06mm
取d=35mm
2、轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位wenku.baidu.com周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
=3.6/(0.97+0.1) ×0.96×0.96
=3.57
(6)计算轴上压力
由课本P119表6-1查得q=0.1kg/m，由式（6-21）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2
=[500×3.6/4×5.03×(2.5/0.98-1)+0.1×5.032]N
=141.2N
=60×1000×2.0/π×50
=76.43r/min
初定各级传动的传动比i，由课本表11-3取V带传动的初定传动比i=0.5，闭式齿轮的传动比i=3则
i= I’1.*I’2=2.5*3=7.5
计算所需电机的转速
n’d=I’× n筒=7.5*85.98=645
4、确定电动机型号
根据电动机的额定功率Ped>=Pd及同步转速，以及工作情况查附表11-1选定电动机型号为Y132S-6。
④求径向力Fr
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm
(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m
L2=（2+20+16+55）=93mm
段直径d3=35mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm
d4=d3+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm
=1443mm
根据课本P120表（6-2）取Ld=1400mm
根据课本P127式（6-17）得：
a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1443/2
=500-21
=479mm
(4)验算小带轮包角
α1=1800-dd2-dd1/a×57.30
=1800-180-100/479×57.30
=1800-9.50
（2）∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=11.16/6=1.861
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
n =nI/i带=960/1.861=515.9(r/min)
n =n /i齿轮=515.9/6=85.97(r/min)
2、计算各轴的功率（KW）
2、电动机功率选择：
（1）传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
(2)电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.7KW
3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
d≥115 (2.592/515.9)1/3mm=19.7mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=19.7×(1+5%)mm=20.69
∴选d=22mm
2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定