机械设计基础优秀课程设计.doc

机械设计基础
课程设计计算说明书

设计题目： 设计带式输送机中传动装置
专业年级： 电气工程系15级
学 号：
学生姓名： 宋
指导老师：

机械工程系
完成时间 7 月 7 日

机械设计基础课程设计任务书
学生姓名： 学号：11 专业：电气工程系
任务起止时间： 7 月 3 日至 7 月 7 日
设计题目：设计带式输送机中传动装置
一、 传动方案图1所表示：

1—电动机；2—V带传动； 3—单级圆柱齿轮减速器
4—联轴器；5—带式输送机；6—鼓轮；7—滚动轴承
图1 带式输送机减速装置方案图
二、原始数据
滚筒直径d /mm
400
传送带运行速度v /(m/s)
1.6
运输带上牵引力F /N
2100
每日工作时数T /h
24
传动工作年限
5
单向连续平稳转动，常温空载开启。
三、设计任务：
1.低速轴系结构图1张（A2图纸）；
2.设计说明书1份。
在1周内完成并经过答辩
参考资料：
《机械设计》 《机械设计基础》 《课程设计指导书》 《机械设计手册》
《工程力学》 《机械制图》

指导老师签字：
7月7日

目 录

（一）电机选择 1
（二）传动装置运动和动力参数计算 2
（三）V带传动设计 3
（四）减速器（齿轮）参数确实定 5
（五）轴结构设计及验算 7
（六）轴承依据 11
（七）联轴器选择 12
（八）键连接选择和计算 12
（九） 心 得 体 会 14

（一）电机选择
1.选择电机类型和结构形式：
依工作条件要求，选择三相异步电机
封闭式结构
u=380v
Y型
2.电机容量选择
工作机功率P工作机=F牵*V运输带/1000= 3.36 kW
V带效率： 0.96
滚动轴承效率： 0.99
齿轮传动效率（闭式）: 0.97 x 1 (对)
联轴器效率： 0.99 传动滚筒效率： 0.96
传输总效率= 0.859
则，电机功率= 3.91 kW
3.电机转速确定
工作机主动轴转速n工作机== 76.43 r/min
V带传动比范围：2~4 一级圆柱齿轮减速器传动比范围：3~6
总传动比范围：6~24
∴电动机转速可选范围为： 458.58 ~ 1834.32 r/min
在此范围电机同时转速有： 1500r/min,1000r/min,750r/min
依课程设计指导书Y系列三相异步电机技术数据（JB30 74-82）选择电机型号为； Y132M1-6 性能以下表：
电机型号
功率
KW
满载时
额定转矩

质量
kg
转速n
r/min
电压V
电流A
功率因数
Y132M1-6
4
960
380
9.4
0.8
2.0
75
（二）传动装置运动和动力参数计算
所选电机满载时转速nm= 960 r/min
总传动比：i总== 12.56
1.分配传动比及计算各轴转速

i总=iD×i
带传动传动比iD= 3
一级圆柱齿轮减速器传动比i= 4.19
则高速轴I轴转速n1= 320r/min
则低速轴II轴转速n2= 76.37r/min
2.各轴输入功率，输出功率
P输出=P输入，效率如前述。
则高速轴I轴输入功率PI= 3.75 kW ，
输出功率PI＇= 3.71 kW，
则低速轴II轴输入功率PII= 3.60 kW，
输出功率PII＇= 3.56 kW。
3.各轴输入转矩:
小带轮输入转矩Td= 38.9N•m
I轴输入转矩TI= 111.9N•m
II轴输入转矩TII= 450.2N•m
（三）V带传动设计
1. 确定计算功率Pc
已知电机输出功率，依教材《机械设计基础》表 13-9 ，取KA=1.2,故Pc= 4.7kW 。
2. 选择一般V带型号
已知Pc，nm，结合教材《机械设计基础》，由图 13-15 确定所使用V带为 A 型。
3. 确定大小带轮基准直径d1，d2。
由《机械设计基础》表 13-10取d1= 125mm，带传动比iD已知，则d2=iD·d1= 375mm ，取d2= 375mm
4.验算带速v 6.3m/s
5.求V带基准长度和中心距（L0，a）
初定中心距=1.5（d1+d2)= 750mm ,选a0= 800mm
带长 = 2405mm
由表 13-2 ，对 A 型带进行选择，Ld= 2480mm
则实际中心距： 837.5mm
6.验算小带轮包角
163°>120°合格。
7.求V带根数Z
已知n1，d1 ，查表 13-4 ，得P0= 1.37kW
已知传动比iD，查表 13-6 ， 得ΔP0= 0.11kW
已知1，查表 13-8 得K= 0.96 ，查表 13.2 得KL= 1.09
则V带根数Z= 3.03 ，
取 4 根 。
8.求作用在带轮上压力FQ
由《机械设计基础》表 13-1 ，可知 A 型带每米质量q= 0.105kg/m
单根V带拉力F0=2= 155N
作用在轴上压力FQ=2ZF0 sin= 1226N
（四）减速器（齿轮）参数确实定
1. 选择材料及确定许用应力
由《机械设计基础》表 11-1 得：
小齿轮用： 40MnB ，热处理方法：调质，齿面硬度为 241~286HBS
大齿轮用： ZG35SiMn ，热处理方法：调质，齿面硬度为 241~269HBS
由表 11-5 ，取安全系数SH= 1.0 ，SF= 1.25 。
则许用应力为：
[σH1]=σHlim1/SH= 720MPa . [σH2]= σHlim2/SH= 615Mpa
[σF1]=σFE1/SF= 476MPa . [σF2[= σFE2/SF= 408MPa
2. 按齿面接触强度设计
设齿轮按 9 级精度制造，按齿面接触强度设计。
由表 11-3 得载荷系数K= 1.5 ，由表 11-6 得齿宽系数Φd= 0.8 。
小齿轮输入功率P= 3.75kW ，
转矩T1=9.55××= 1.12×105N•mm ，
由表 11-4 可得弹性系数ZE= 188.9
则小齿轮直径d1≥
齿数取Z1= 24 ，Z2=iZ1= 101 模数m=d1/z1= 2.81
按表 4-1 ，标准模数m= 3 ，实际传动比i=Z2/Z1= 4.21
传动比误差 0.02 ，是 符合要求 。d2=m Z2=303mm,
齿根顶圆直径d2a=d2+2ha=309mm,齿根圆直径d2f=d2-2hf=295.5mm。
实际标准中心距离a= 187.5mm
齿宽 56mm （圆整）
为赔偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b+5= 60mm
3.验算轮齿弯曲强度
由图 11-8 ，取齿形系数YFa1= 2.76 , YFa2= 2.24 .
由图 11-9 ，取外齿轮齿根修正系数YSa1= 1.59 ，YSa2= 1.82
判定： 122MPa ≦[σF1]
判定： 113MPa ≦ [σF2]
满足条件 适宜
4.齿轮圆周速度
1.2m/s
对照表 11-2 可知，选着 9 级精度是适宜。

（五）轴结构设计及验算
1.高速轴及低速轴材料选择
依据表 14-1得，高速轴材料为： 45钢 ，热处理方法： 调质
低速轴材料为： 45钢 ，热处理方法： 调质
高速轴极限强度[σB1]= 650MPa ，低速轴极限强度[σB2]= 650MPa
依据表 14-3 得，高速轴许用弯曲应力[σ-1b]= 60MPa
低速轴许用弯曲应力[σ-1b]= 60MPa
2．轴颈初估
初选小轮轴颈，依据扭转强度计算初估轴颈。由表 14-2 得常数C110
= 24.9mm ，结合大带轮轮毂内径，圆整后暂取d1= 25mm
大轮轴颈= 39.7mm ，结合联轴器内径，圆整后暂取d2= 40 mm
3.轴径向尺寸设计
依据轴及轴上零部件固定，定位，安装要求，初步确定轴径向尺寸。

高速轴：（带尺寸草图）

各尺寸确定依据：
（有键槽加大3%）,取d1=28mm。
d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=36mm。
d3=d2+2mm=38mm,取标准值d3=40mm。
d4=d3+2mm=42mm。
d5=d4+2h, 轴肩高h=2C1=4mm,则d5=50mm。
取d6=32mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。
d7=d3=40mm.

低速轴：（带尺寸草图）

各尺寸确定依据：
（有键槽加大3%）,取d1=42mm
d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=50mm。
d3=d2+2mm=52mm,取标准值d3=55mm。
d4=d3+2mm=57mm。
d5=d4+2h, 轴肩高h=2C1=4mm,则d5=65mm。
取d6=47mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。
d7=d3=55mm。

5.轴轴向尺寸设计
依据轴及轴上零部件固定，定位，安装要求，初步确定轴轴向尺寸。
高速轴：（带尺寸草图）

各尺寸确定依据：
l 1=2f+3e-3mm,其中A型带f=9mm,e=15mm，则l 1=60mm。
l4=b-2mm=58mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。
l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。
l7=B+挡油环宽度-4mm=18+19-4=33mm。
,C, e,K:取H=10mm, =15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+10mm,取C1=22mm,C2=20mm, δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到轴承盖距离取K=20mm。
l2=K+e+(C--B)=57mm， l3=B++H+2mm=45mm。
取l6=4mm。
低速轴：（带尺寸草图）

各尺寸确定依据：
l 1=112-2=110mm,轴段长度应比联轴器轴孔长度短1-2mm。
l4=b-2mm=54mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。
l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。
l7=B+挡油环宽度-4mm=21+19-4=36mm。
,C, e,K:取H=10mm, =15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+5mm,取C1=22mm,C2=20mm, δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到道轴承盖距离取K=20mm。
l2=K+e+(C--B)=54mm， l3=B++H+2mm=48mm。
取 l6=4mm。
（六）轴承选择
高速轴承关键参数
轴承代号
轴承内径mm
轴承外径mm
轴承宽度mm
径向基础额定动载荷Cr
6208
40
80
18
29.5
低速轴承关键参数
轴承代号
轴承内径mm
轴承外径mm
轴承宽度mm
径向基础额定动载荷Cr
6211
55
100
21
43.2
（七）联轴器选择
依据轴孔直径d2= 42mm 输出转矩T= 445N•m 依据《课程设计指导书》，选定联轴器型号： TL7
联轴器选择表
公称扭矩
/N•m
许用转数
/(r/min)
D
/mm
D1
/mm
D2
/mm
转动惯量
/kg•m2
质量
/kg
500
3600
190

42
0.06
15.6
（八）键连接选择和计算

轴名
安装直径 d / mm
类型
h / mm
b /mm
轮毂长度

键长L /mm
高速轴
28
A
7
8
63
55
42
A
8
12
60
50
低速轴
42
A
8
12
112
90
57
A
10
16
56
45

附 表 1 机 体 各 部 分 尺 寸 （mm）
名称
符号
尺寸
机座壁厚
δ
8
机盖壁厚
δ1
8
机座凸缘厚度
b
12.5
机盖凸缘厚度
b1
12.5
机座底凸缘厚度
b2
20
地脚螺钉直径
df
20
地脚螺钉数目
n
4
轴承旁联接螺栓直径
d1
16
盖和座联接螺栓直径
d2
12
连接螺栓d2间距
l
180
轴承端盖螺钉直径
d3
8
窥视孔盖螺钉直径
d4
8
定位销直径
d
10
df,d1,d2至外机壁距离
c1
26,22,18
df,d2至土元边缘距离
c2
24,16
轴承旁凸台半径
R1
20
凸台高度
h
35
外机壁和轴承座端面距离
l1
47
大齿轮端面圆和内机壁距离
△1
10
齿轮端面和内机壁距离
△2
9
机盖，机座筋厚
m1,m
8,8
轴承端盖外径
D2
120,140
轴承旁联接螺栓距离
s

附 表 2 减 速 器 整 体 最 大 几 何 尺寸及特征尺寸 (mm)
长度方向最大尺寸
宽度方向最大尺寸
高度方向最大尺寸
特征尺寸

参考文件：
1 机械设计基础课程设计指导书，哈尔滨理工大学机械基础工程系编制；
2 机械设计基础 第2版， 胡家秀主编
（九） 心 得 体 会
为时一周课程设计最终结束了，脑力和精力消耗很多，身心俱疲，但看到在自己手中完成说明书和图纸，一切付出全部不算什么了。
第一天老师对相关知识讲解完成后，课程设计便正式开始了。首先是零件参数确实定和选择，第一遍时我很快完成相关计算，但它远远不是我想象中那样简单。在以后和同组同学查对中，我和同伴发觉了很多错误，前面任何一个数据差误，全部会造成以后计算连环错误。我们一点修正，数次查对，前后数据算了很多遍。以后在画图过程中，我们又发觉有些范围性数据取并不合理，又再次对相关数据进行更换。最终结果来之不易，可能仍有不足之处，但不留遗憾。
这次课程设计应该是我第一次进行如此完整设计过程，我收获很多。头一次那么大规模计算极大锻炼了我耐心和毅力，很多学过知识得到了利用。此次课程设计对我以后学习来说有很大参考借鉴价值，开拓了我眼界。在以后学习中我将更严格约束自己，争取更大进步。

总 成 绩：

指导老师签字：
年 月 日