机械设计基础课程设计.docx

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机械设计基础课程设计计算说明书设计题目系（院）班级设计者指导教师年月日目录 1：课程设计任务书。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2：课程设计方案选择。。。。。。。。。。。。。。。。2 3：电动机的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 4：计算总传动比和分配各级传动比。。。。。。。。。。4 5:计算传动装置的运动和动力参数。。。。。。。。。。。5 6：减速器传动零件的设计与计算（1） V带的设计与计算。。。。。。。。。。。。。。8 （2）齿轮的设计与计算。。。。。。。。。。。。。。13 （3）轴的设计与计算。。。。。。。。。。。。。。。17 7：键的选择与校核。。。。。。。。。。。。。。。。。26 8：联轴器的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 9：润滑和密封。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 10：铸铁减速器箱体主要结构设计。。。。。。。。。。。30 11：感想与参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。32 一、设计任务书 ①设计条件设计带式输送机的传动系统，采用带传动和一级圆柱出论减速器 ②原始数据输送带有效拉力F＝5000N 输送带工作速度V＝m/s 输送带滚筒直径d＝450mm ③ 工作条件两班制工作，空载起动载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380/220V。 ④ 使用期限及检修间隔工作期限：8年，大修期限：4年。二．传功方案的选择带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图）带式输送机由电动机驱动。电动机1将动力传到带传动2，再由带传动传入一级减速器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。三．计算及说明计算及说明计算结果 ⑴电动机的选择 ①电动机类型与结构形式的选择对一般的机械运输，选用Y系列三相异步电动机，安装形式为卧式，机座带底脚，电压380V。 ②电动机型号的选择 ⒈电动机的功率根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率 r/min 因:，则kw r/min 设：η1－联轴器效率＝0.98（由表1-7）； ηkw η η η－传动装置的总效率 Pw－工作机所需输入功率由电动机至运输带的传动总效率为则工作机实际需要的电动机输出功率为 kw 计算及说明计算结果根据P0选取电动机的额定功率Pm ，使 kw ⒉电动机的转速 r/min 因为V带传动比，齿轮传动比，则 r/min kw 由上述 Pm，nm 查表12-1得：选用 Pm=11kw ，nm=970 r/min Y160L-6 电动机的型号为：Y160L-6 型电动机 ⑵计算总传动比和分配各级传动比 ① 传动装置的总传动比 nm ：电动机的满载转速 nw ：工作机的转速 ② 分配各级传动比根据设计要求：ib<ig 故取 ib= 3.5 ，则ib= ⑶传动系统的运动和动力参数计算传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计计算及说明计算结果算如下： ① Ⅰ轴（电动机轴） ② Ⅱ轴（减速器高速轴） ③ Ⅲ 轴（减速器低速轴） ④Ⅳ 轴（输送机滚筒轴）将计算结果和传动比及传动效率汇总如表1－1 表1－1 传动系统的运动和动力参数轴号电动机带传动圆柱齿轮传动工作机 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ 轴 Ⅳ 轴转速 n r/min 970 功率 p kw 11 转矩 T nm 传动比i 1 传动效率η 计算及说明计算结果 ⑷ 减速器传动零件的设计与计算 ① V带的设计与计算 ⒈ 计算功率 PC kw KA：工况系数，查表的KA= P：电动机额定功率 ⒉选取V带型号根据 kw 和小带轮转速，由图8-10可知，工作点处于B,C型相邻区域，取 C型带。 ⒊小轮基准直径dd1和大轮基准直径dd2 希望结构紧凑，由表8-4并参考表8-2a，取 dd1=224mm，选取ε=0.01，则大轮的基准直径： mm n1: Ⅰ轴转速，n2Ⅱ轴转速由表8-4取 dd2=800 mm，此时则从动轮的实际转速为： r/min 转速误差：，合适计算及说明计算结果 ⒋验算带速 m/s<25 m/s，合适 ⒌初定中心距因 mm mm 取 mm ⒍初算带的基准长度L0 mm 由表8-1得，取 Ld=3550 mm ⒎实际中心距中心距a可调整，则 mm ⒏小带轮包角 > 合适 ⒐单根V带所能传递的功率根据和dd1=224mm，查表8-2a，用插值法计算及说明计算结果求得： kw ⒑单根V带传递功率的增量传动比，，查表8-2b得： kw ⒒计算V带的根数由表8-5可查得=，由表8-6可查得, 则取Z=3根，所用的V带为C-3550×3 ⒓作用在带轮轴上的力单根V带的张紧力查表8-8得q=0.30 ㎏/m,故 N 所以作用在轴上的力为： N ⒔带轮结构设计 ⅰ 小带轮的结构设计由表12-3得，d0=42 mm 计算及说明计算结果由，故选腹板轮 V带轮尺寸如下： ⅱ大带轮的结构设计由，采用椭圆辐轮，，，，，计算及说明计算结果，， ② 齿轮的设计与计算 ⒈齿面接触强度计算： ⅰ确定作用在小齿轮上的转矩T1 kw r /min N·mm 计算及说明计算结果 ⅱ选择齿轮材料确定许用接触应力为，根据工作要求，采用齿面硬度≤350 HBS 。小齿轮选用45钢，调质，硬度为 260 HBS 大齿轮选用45钢，调质，硬度为 220 HBS 由表9-5的公式，可确定许用接触应力，小齿轮： MPa 大齿轮： MPa ⅲ选择齿宽系数 ⅳ 确定载荷系数K 因齿轮相对轴承对称布置，且载荷较平稳，故 ⅴ计算中心距a ⅵ选取齿数并确定模数取，取106，则计算及说明计算结果查表得9-1，取标准模数 ⅶ齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：中心距：大齿轮宽度：小齿轮宽度：因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮齿面上造成压痕，一般应比宽些，取： ⅷ确定齿轮的精度等级，齿轮圆周速度 m/s 根据工作要求和圆周速度，由表9-3选用7级精度。 ⒉齿轮弯曲强度验算 ⅰ确定许用弯曲应力根据表9-7可查得计算及说明计算结果 MPa MPa ⅱ查齿形系数，比较小齿轮，由表9-6查得：大齿轮，由表9-6查得：，因>,则需要验算小齿轮 ⅲ 验算弯曲压力计算时应以齿宽代入，则 MPa> 安全 ⒊结构设计因为，故选做为实心结构齿轮，，因为，故选腹板结构的齿轮，，，，，，计算及说明计算结果 ③ 轴的设计与核算 ⒈减速器高速轴的设计 ⅰ选择材料与热处理选用45 钢，调质，由表12-1得毛坯直径≤200㎜，硬度217-255 HBS 抗拉强度MPa,屈服强度MPa 弯曲疲劳极限MPa ⅱ初算轴的最小直径，并进行初步结构设计由表12-2查得取，最小直径还要符合相配零件的孔径（这里是V带轮）标准尺寸，在此处开一键槽。，取 ⅲ确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。 a：外伸端（与V带轮相连）取最小直径 b：V带轮定位轴肩高，故 c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d：齿轮轮与轴配合处直径计算及说明计算结果 e：轴环直径 ⅳ选择轴承类型由上述一系列直径，查表6-1得轴承代号为 6310 ⅴ轴承盖的设计带有密封件的轴承盖，因为轴承外径故，， m由结构确定计算及说明计算结果密封件的选择：轴径： ⅵ轴各段的长度设计箱盖壁厚：取箱体内壁与齿轮端面应留有空隙故取小齿轮宽度，故取轴环宽度，轴承宽度， V带轮宽度，取 ⅶ 挡油环：选用脂润滑： ⅷ 螺栓选用的螺栓，故计算及说明计算结果 ⒉减速器低速轴的设计 ⅰ选择材料与热处理选用45 钢，调质，由表12-1得毛坯直径≤200㎜，硬度217-255 HBS 抗拉强度MPa,屈服强度MPa 弯曲疲劳极限MPa ⅱ初算轴的最小直径，并进行初步结构设计由表12-2查得取，最小直径还要符合相配零件的孔径（这里是联轴器）标准尺寸，在此处开一键槽。，取 ⅲ 确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。 a：外伸端（与联轴器相配）取最小直径 b：联轴器定位轴肩高，故 c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d：齿轮轮与轴配合处直径 e：轴环直径计算及说明计算结果 ⅳ 选择轴承类型由上述一系列直径，查表6-1得轴承代号为 6315 基本尺寸：安装尺寸：基本额定动载荷 kN，基本额定静载荷 kN ⅴ 轴承盖的设计带有密封件的轴承盖，故则， m由结构确定密封件的选择：轴径 ⅵ 挡油环的设计计算及说明计算结果选用脂润滑 ⅶ 轴的各段长度初步设计与齿轮相配的轴长为：105 mm 轴环的长度为：12.5 mm 左端轴承相配合轴长：49 mm 右端轴承相配合轴长：63.5 mm 与轴承盖相配的轴长：75 mm 与联轴器相配的轴长：待定 ⅷ 校核轴的强度 a：作用在轴上的载荷圆周力： kN 径向力：kN b:决定支点反作用力及弯矩力矩：水平面内： kN Nm 垂直面内： KN Nm 合成弯矩： Nm 计算及说明计算结果合成系数：当量弯矩： Nm 计算危险截面C处的轴径因为截面C处有一键槽，故将直径放大5% 即：在结构草图中此处d=80 mm > 53.5 mm 故强度合适低速轴的轴承校核： a：径向载荷： KN b:轴向力： c：当量动载荷：查相关手册可知，深沟球轴承6315的 KN KN 则因由表13-7得 KN d：计算必需的额定动载荷计算及说明计算结果 KN 强度合适 e：求轴承寿命符合要求 ④ 键的选择与校核 ⒈ 高速轴与带轮连接键 ⅰ：键的基本尺寸的设定因为查表7-2 选取轴，键长L取 1.5d ，则参照键长度系列选 L=56 mm， ⅱ：键的强度校核： KN 键的挤压强度， MPa 查表7-3得，不动的联接 45钢载荷平稳 MPa， MPa 因为，符合条件计算及说明计算结果 ⒉高速轴与小齿轮连接键 ⅰ：键的尺寸确定：因为，选择，轴，，取， ⅱ：键的强度校核： MPa MPa ， ⒊低速轴与大齿轮处连接键 ⅰ：键的基本尺寸 MPa MPa ，故符合要求 ⒋低速轴与联轴器的连接键因为，故选择：，轴，取键长：，取，计算及说明计算结果 ④ 联轴器的设计 ⒈选择联轴器的类型由于电动机和减速器两端安装时不易对中，以应用广泛的弹性套注销联轴器。 ⒉计算转矩查表14-1，选工作情况系数K=1.4，代入 Nm ⒊选取联轴器型号查表8-5可知，由于轴径为选择LT10型联轴器 ⒋联轴器校核最大许用转矩最大许用转矩满足要求故上述设计的联轴器长度可定为 ⑤ 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封，对保证轴承的正常工作起着十分重要的作用。由前面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。 ⅰ：齿轮润滑油的选用：计算及说明计算结果工业闭式齿轮油（GB5903-95）代号运动黏度/（mm2/S）倾点闪点主要用途 40/℃100/℃≤℃≥℃ 适用于煤炭， L-ckc220 198-242 - -8 200 水泥，冶金，工业部门大型闭式齿轮传动装置的润滑。通用锂基润滑脂（GB7324-87）代号滴点不低于工作锥入度（25℃，150g）主要用途有良好的耐水性和耐热性，适用于温 ZL-2 175 265-295 在-20-120℃范围内。各种机械的滚动轴承滑动轴承及其他摩擦部分的润滑。计算及说明计算结果 ⅱ：密封轴承盖的密封因为高速轴：低速轴：故，所以两者都选用丁型无骨架橡胶油封。油封油封槽轴轴径d1 D d1 D1 D0 D2 n H1 高速轴 45 70 44 61 85 100 4 10 低速轴 70 95 69 86 110 125 4 11 项目铸铁减速器箱体主要结构设计名称符号计算过程计算结果箱座壁厚 δ 一级0.025+1≥8 8 箱盖壁厚 δ1 一级0.025+1≥8 8 箱盖凸缘厚度 b1 δ1 12 箱座凸缘厚度 b δ 12 箱座底凸缘厚度 b2 δ 20 地脚螺钉直径 df 0.036a+12 22 地脚螺钉数目 n a=268>250-500 6 轴承旁联接螺栓直径 d1 0.75 df 16 d1至外箱壁距离 C1 Cmin22 22 轴承旁凸台半径 R1 C2 20 凸台高度 h 外箱壁至轴承座端面距离 l1 C1+ C2+（5-10） 50 轴承端盖高速轴外径 D2 D+（5-5.5）d3 215 轴承端盖低速轴外径 D2， 165 轴承旁联接螺栓距离（高） S 220 轴承旁联接螺栓距离（低） S， 170 轴承端盖高速轴螺钉直径 d3 （0.3-0.4）×20 9 轴承端盖低速轴螺钉直径 d3， 10 视孔盖（）故，孔数n=4 名称符号计算过程计算结果定位销直径 d （0.7-0.8）d2 10 盖与座联接螺栓直径 d2 （0.5-0.6）df 12 联接螺栓d2的间距 C 150-200 160 d2至外箱壁距离 C1 22 d2至凸缘边缘距离 C2 20 Df至外箱壁距离 C1 22 Df至凸缘边缘距离 C2 20 铸造过度尺寸 X 由表1-38得 3 Y 15 大齿轮顶圆与内箱壁距离 Δ1 δ 16 大齿轮顶圆与底座内壁距离 Δ1， ≥30-50 40 齿轮端面与内壁距离（大） Δ2 ＞δ 12 齿轮端面与内壁距离（小） Δ2，＞δ 箱盖，箱座助厚 m1 ≈δ1 8 m ≈δ 8 课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。参考资料目录 [1]《机械设计基础课程设计》，高等教育出版社，陈立德主编，2004年7月第2版； [2] 《机械设计基础》，机械工业出版社胡家秀主编 2007年7月第1版

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