《机械设计基础》课程设计设计步骤（课程设计计算说明书的内容提纲）一、分析传动装置的设计方案对本设计题目的传动方案进行相应的分析，并陈述其结构、性能和经济性等的特点。

二、选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数 （一）选择电动机（A ）类型和结构选择（选择依据参见《机械设计基础课程指导书》（以下简称《指导书》）P7）建议选用Y 系列三相异步电动机，技术数据及结构见（《指导书》 附表8.1-8.5） （B ）电动机功率的确定1.工作机所需功率P W ( KW) 滚筒转速：6060 1.170.06/min 0.3w v n r D ππ⨯===⨯ 电动机所需的功率为：/5000 1.1/0.94 5.85w w P FV kw η==⨯= 其中F （KN ）、V(m/s)、ηw 工作效率（一般取ηw =0.94） 2.电动机所需的输出功率P 0=P W /η KW总效率η=η轴承2 η联轴器η圆柱齿轮η带传动 各效率值见《指导书》表2.3η轴承=0.99 η联轴器=0.993 η圆柱齿轮=0.97 η带传动0.98220.990.9930.970.980.92⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=带传动轴承联轴器圆柱齿轮η=ηηηη折算到电动机的功率为:0 5.856.360.92wP P KW η=== 3.确定电动机额定功率P m 。

P m =（1~1.3）P O 并应符合电动机功率系列 参见《指导书》附表8.1-8.5P m =1.1P 0=6.996kw 选取额定功率为7.5KW （C ）电动机转速n m 的确定电动机转速选择低了，电机磁极对数多，电机就贵；而选择转速太高，机构的总传动比又会很大，会使机构庞大，总体造价增大，从而提高成本，要从经济和效率两方选择电机按《指导书》附表8.1-8.5,选用同步转速为1000r/min,满载转速=970/min m n r ,电动机的额定功率P m =7.5kw.电动机型号Y160M-6（二）总传动比的计算及分配 （A ）总传动比的计算 i=电动机满载转速n m /工作机转速n w 其中：n w =60x1000v/πD v(m/s)、D （mm ）97013.8570.06m w n i n === （B ）传动比分配12=i i i 实其中：i 1……皮带传动比，i 2……一级圆柱齿轮传动比(参见P6表达式2.2取值)。

12 3.54i i == =3.54=14i ⨯实（C ）验算传动比误差传动比误差=i i -⨯实际（）/i 100%1413.85/14 1.07=⨯=-=实传动比误差（i-i ）/i 100%% 在允许范围:±5%之内。

（三）计算各轴的转速、功率、转矩 参见(《指导书》2.4 P10） (A) 计算各轴的转速(r/min)减速器的输入转速：n 1= n m / i 1 =970/3.5=277.14r/min 减速器的输出转速：n 2= n 1/ i 2 i=277.14/4=69.29r/min (B) 计算各轴的功率(KW)减速器高速轴的输入功率：P 1=P m η带传动= 7.5x0.98=7.35kw减速器低速轴的输入功率：P 2= P 1η圆柱齿轮η轴承=7.35x0.97x0.99=7.06kw (C) 计算各轴的转距(Nmm)减速器高速轴的转距: T 1=9.55x106P 1/n 1=9.55x106x7.35/277.14 =253274.52Nmm减速器低速轴的转距: T 2=9.55x106P 2/n 2=9.55x106x7.06/69.29 =973055.27Nmm三、相关传动零部的设计计算：A.齿轮的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（2）运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择8级精度。

（3）材料选择 小齿轮采用45刚调质，硬度为220-250HBS 大齿轮采用45正火，硬度为170-210HBS （4）选小齿轮的齿数Z 1=20； 则大齿轮齿数Z 2= 1i ⋅Z 1=4×20=80，去Z 2=80 2、按齿面接触疲劳强度设计 （1）确定公式内的各计算数据 1)、试选K=1；2)、1T 253274.52Nmm =；3)、由表10.11选取Фd =1；5）由图10.24按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限lim1580H MPa σ= 大齿轮的解除疲劳强度极限lim2530H MPa σ= 由表10.10：1H S =811h N 60n jL 60277.141(283005) 3.9910==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯87122 3.9910N 9.98104N i ⨯===⨯7）由课本图10.27取接触疲劳寿命系数Z NH1=1.05，Z NH2=1.2 8）计算接触疲劳许用应力 由课本式（10.13）得1lim11[] 1.05580609NH H H H K MPa S σσ⋅==⨯=2lim22[] 1.2530636NH H H HK MPa S σσ⋅==⨯=（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径d 1t142.128t d mm ≥==2)、计算圆周速度 V=100060n d 1t 1⨯π=60.287313.3601000π⨯⨯⨯=0.989m/s3)、计算齿宽1160.28760.287b t b d mm φ=⋅=⨯= 4）计算齿宽和齿高的比bh模数1160.287/23 2.61tt d m mm z ===齿高h=2.25t m =5.898mmbh=60.287/5.898=10.22 5)计算载荷系数根据v=1.01m/s ，8级精度，由课本图10-8查得动载荷系数K V =1.10直齿轮1H F K K αα==由课本表10-2查得使用系数1A K =由课本表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时 1.1349H K β= 由10.22bh=， 1.1349H K β=查得 1.30F K β= 故载荷系数1 1.101 1.349 1.484A V H H K K K K K αβ==⨯⨯⨯=6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a ）得1160.28763.007t d d === 7）计算模数1163.007 2.7423d m mm z === 3、按齿根弯曲强度设计由课本式（10-5）得弯曲强度计算公式m ≥（1）确定公式内的各个计算数值1）由课本图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FE MPa σ= 大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380FE MPa σ=2）由课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数10.88FN K =, 20.92FN K = 3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由课本式（10-12）得1110.88500[]314.291.4FN FE F K MPa S σσ⨯===2220.92380[]249.711.4FN FE F K MPa S σσ⨯===4)计算载荷系数K1 1.101 1.3 1.43A V F F K K K K K αβ==⨯⨯⨯=5)查取齿形系数由表10-5查得 1 2.69Fa Y =，2 2.204Fa Y = 6）查取应力校正系数由表10-5查得 1 1.575Sa Y =,2 1.778Sa Y = 7)计算大、小齿轮的[]Fa SaF Y Y σ 111 2.69 1.5750.01348[]314.29Fa Sa F Y Y σ⨯== 222 2.204 1.7780.01569[]249.71Fa Sa F Y Y σ⨯== 大齿轮的数值大 （2）设计计算1.33m ≥== 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模式m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大少主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模数）与齿轮的乘积有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.90并就近圆整为标准值m=2mm ，按接触疲劳强度计算分度圆直径1d =63.007mm ，算出小齿轮齿数1163.00731.52d z m ===，取1z =32 大齿轮齿数：221 3.5632114z i z ==⨯≈这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。

4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径1132264d z m mm ==⨯=2121142228d z m mm ==⨯= （2）计算中心距126422814622d d a mm ++=== （3）计算齿宽116464b b d mm φ==⨯= 取265B mm =，170B mm =建议： 1、根据d 1=mz 1先取小齿轮齿数1Z =20～30,再确定m (查标准值) 2、齿轮精度等级取8 GB/T10095.1 其公差项目及值：±f pt 、F p 、F α、F β参照《互换性与技术测量》P200-208查取, Esns 、Esni 进行相应的计算。

3、计算并在齿轮图上注出：固定弦齿厚及弦齿高(见教材 P106 (6-10))，4、大小齿轮材料均选45号钢小齿轮调质，大齿轮正火； 按软齿面进行强度设计，求出d 、a 、b 、df 、da 等重要尺寸，另需求出Ft 、Fr 以用于轴的强度计算及轴承计算。

Ft 、Fr 计算公式见教材P120 (6-23、24)式。

5、齿轮传动的具体设计方法和步骤参见教材P128表6.10（B ）减速器的润滑（a ）齿轮润滑（整体思路参见教材P142和《指导书》P131-135） 1、润滑方式选择……建议：浸油润滑2、润滑剂的选择……参见《指导书》P131用工业闭式齿轮油L-CKC100 当采用浸油润滑时，应写出浸油深度（以大齿轮全齿高浸入为准），以确定减速器中润滑油面位置。

（b ）轴承的润滑（整体思路参见教材P234和《指导书》P131-135） 1、润滑方式的选择 2、润滑剂的选择按教材P235算出dn 值（d 为轴承内径mm ，n 为轴承转速r/min ）＜1.5～2.0×105，确定用润滑脂润滑，否则用润滑油润滑。

若用润滑油润滑，即飞溅润滑时，此时应开润滑油沟，当采用飞溅润滑时，润滑剂与齿轮的相同。

（二）轴的设计校核计算（A）轴的初算(参阅教材P201例9-1)建议：1、主动轴与齿轮材料相同。

45号钢调质2、从动轴材料按教材P193表9-1取45号钢正火（a）主动轴初算按d（b）从动轴初算（方法同上）（B）初选轴承建议：《指导书》P116表13-1选择（推荐使用深沟球轴承）主动轴轴承：61**，从动轴轴承：61**并记录下：d B D备绘图用，记录下：Cr、Co 、e备轴承寿命计算时用。