机械设计课程设计
计算说明书
机械设计课程设计任务书
目 录
一、电机的选择 ................................................................................ 1 二、传动装置的运动和动力参数计算 ............................................ 2 三、V带传动设计 ............................................................................ 3 四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮） ............................ 5 五、轴的结构设计计算 .................................................................... 6 六、校核轴承寿命 .......................................................................... 11 七、键连接的选择和计算 .............................................................. 11 八、箱体的设计 .............................................................................. 11 九、心得体会 .................................................................................. 12
一、电机的选择
1.1 选择电机的类型和结构形式：
依工作条件的要求，选择三相异步电机： 封闭式结构 U=380 V Y型
1.2 电机容量的选择
工作机所需的功率PW=FvV带效率η1： 0.95
滚动轴承效率（一对）η2： 0.98 闭式齿轮传动效率（一对）η3联轴器效率η4： 0.99
工作机（滚筒）效率η5(ηw)：传输总效率η=η1﹒η23﹒η3﹒η4﹒η5 则，电动机所需的输出功率PW=Pd/η1.3 电机转速确定
卷筒轴的工作转速nW=
60⨯1000v
= r/min πD
V带传动比的合理范围为2~4，一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为3~7，则总传动比的合理范围为i'=6~28，故电动机转速的可选范围为：
nd=i'⋅nW=r/min
在此范围的电机的同步转速有： 750r/min、1000 r/min、1500 r/min 依课程设计指导书表18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机
型 号： Y112M-4 额定功率Ped： 4kW 同步转速n： 1500r/min 满载转速nm： 1440r/min
二、传动装置的运动和动力参数计算
总传动比：i总=
nm
= nW
2.1 分配传动比及计算各轴转速
取V带传动的传动比i0= 3 则减速器传动比i=i/i0=2.2 传动装置的运动和动力参数计算
0轴（电动机轴）P0=Pd= n0=nm= r/min
T0=9550
P0
=N⋅m n0
1轴（高速轴） P= kW 1=P0⋅η1
n1=
n0
= r/min i0
P1
= N⋅m n1
T1=9550
2轴（低速轴） P2=P1⋅η⋅2η=3 kW
n2=
n1
= r/min i
P2
=N⋅m n2
T2=9550
3轴（滚筒轴） P3=P2⋅η⋅2η=4 kW
n3=n2= r/min
T3=9550
P3
= N⋅m n3
以上功率和转矩为各轴的输入值，1~3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：
表2-1 各轴运动和动力参数
三、V带传动设计
3.1 确定计算功率
根据已知条件结合教材《 机械设计基础 》由图/表 13-9 得到工作情况系数KA，故Pca=KA⋅Pd= kW。
3.2 选择普通V带型号
已知Pca，nm，结合教材《 机械设计基础 》由图/表 13-15 确定所使用的V带为
3.3 确定带轮基准直径并验算带速
(1) 结合教材《/表 ，初选小带轮直径dd1mm。
(2) 验算带速：v=
πdd1nm
=，满足5m/s
60⨯1000
(3) 计算大带轮的基准直径dd2=i0⋅dd1=。
3.4 确定V带中心距和基础长度
(1) 根据0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)，初定中心距a0。 (2) 计算所需的带长
dd1-dd2)2(π
Ld0≈2a0+(dd1+dd2)+mm。 24a0
由图/表 13-2 ，对 A 型带进行基准长度Ldmm。 (3) 实际中心距a≈a0+
Ld-Ld0
=mm 2
⎧amin=a-0.015Ld
中心距的变化范围⎨⇒ mm。
a=a+0.03Ld⎩max
3.5 验算小带轮包角
α1≈180o-
dd2-dd1
⨯57.3o≈>120°合格。 a
3.6 计算V带根数Z
由nm，dd1结合教材《 机械设计基础 》查图/表 13-4 得P0。
由nm，i0， A 型带，查图/表 13-6 得∆P0= kW。 已知α1查表 13-8 得KαLd查表 13-2得KL
则V带根数z=
Pca
= z= 。
(P0+∆P0)KαKL
四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）
4.1齿轮传动设计计算
(1) 选择材料及确定许用应力
由教材《 机械设计基础 》表 11-1 确定以下参数：
由表 11-5 ，取安全系数SH，SF 则许用应力为：
[σH1]=
σHlim1
SH
=MPa [σH2]=
σHlim2
SH
=MPa
[σF1]=
σFE1
SF
= [σF2]=
σFE2
SF
=(2)
按齿面接触强度设计
设齿轮按 9 级精度制造，由教材《 机械设计基础 》表 11-3 得载荷系数K= 1.0 ，由表 11-6 得齿宽系数Φd，由表 11-4 可得弹性系数ZEMPa。
小齿轮传递的（输入）转矩：T1N⋅mm (注意单位换算) 小齿轮分度圆直径：
d1t≥2.32=mm。 12
齿数取z1z2=iz1≈ 132 ，故实际传动比i1=z2/ z1= 齿宽b=φd⋅d1t=mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2mm。模数m=d1t/z1= ，按表，取标准模数m，实际分度圆直径中心距a=d1=z1⨯m=，d2=mm， (3) 齿轮的圆周速度
v=
πd1n1
= m/s。
60⨯1000
d1+d2
=。 2
对照表 11-2 可知，选 9 级精度是合适的。
4.2 传动齿轮的主要参数
表4-2 传动齿轮的主要参数
五、轴的结构设计计算
5.1 高速轴的计算（1轴）
根据表 14-1 得，高速轴材料为： 45钢 ，热处理方式：
调制 ，许用弯曲应力[σ-1b]。 (1) 初估轴径
初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数A0
= 110
d1≥A= 21.0 mm 考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 21.63 mm，圆整后暂取d1mm。 (2) 轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：
表5-1 高速轴径向尺寸确定
(3) 轴的轴向尺寸设计
轴的结构图如下：
经验值的计算与选取：
轴承端盖至箱外传动件间的距离L'= δ
联接螺栓至外箱壁的距离C1= ；至凸缘边距离C2= 轴承座宽度L=C1+C2+δ齿轮至机体内壁的距离∆2大齿轮齿轮端面的距离∆3
轴承内侧至箱体内壁的距离∆438页图5-12）
表5-2 高速轴轴向尺寸确定
8
5.2 低速轴的计算（2轴）
根据表 14-1 得，低速轴材料为： 45Cr合金钢 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力[σ-1b]MPa。 (1) 初估轴径
初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数A0
= 100
d1≥A= 34.94 mm 考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 35.99 mm，圆整后暂取d1。 (2) 轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：
表5-5 低速轴径向尺寸确定
9
表5-6 所选用联轴器的主要参数
(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下：
经验值的计算与选取：
轴承端盖至箱外传动件间的距离L'= 33 箱座壁厚δ= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= ；至凸缘边距离C2= 轴承座宽度L=C1+C2+δ齿轮至机体内壁的距离∆2大齿轮齿轮端面的距离∆3轴承内侧至箱体内壁的距离∆4表5-7 低速轴轴向尺寸确定
10
六、校核轴承寿命
表7-1 所选用的轴承主要参数
轴承设计要求寿命L'h=h
七、键连接的选择和计算
本设计减速器共需键：3 个。
表8-1 键的主要参数
八、箱体的设计
表9-1 铸铁减速器箱体的主要结构尺寸（mm） 11
九、心得体会
在这次课程设计中，我感触最深的当属查阅了各种设计书和指导书，有时为了选择一个合适的轴承，需要查阅大量的资料，从材料到加工工艺，需要考虑许多
12
因素。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必
要的，同时也是必不可少的。设计每种零件都要先从标准件考虑，然后向标准件靠拢，所设计的每个尺寸都要进行仔细而严谨的考虑，凭空猜想只能是浪费时间。另外，也要感谢刘老师在这次课程设计中给予我们的支持与帮助。
13