机械设计的课程设计.doc

《机械设计课程设计》说明书

目 录

一、 传动方案的拟定和运动简图……………………………………………
二、 电动机的选择 …………………………………………………………
三、 传动比的计算及分配……………………………………………………
四、 V带传动的设计计算……………………………………………………
五、 直齿圆柱齿轮传动的设计计算…………………………………………
六、 齿轮上作用力的计算……………………………………………………
七、 高速轴的设计计算（含轴承、键的选择与校核）……………………
八、 低速轴的设计计算（含轴承、键、联轴器的选择与校核）…………
九、 润滑、密封的选择及说明………………………………………………
十、 箱体及其他附件的设计计算说明…………………………………
十一、 小结……………………………………………………………
十二、 参考资料……………………………………………………………
1、工作情况：用于带式运输机的传动装置。两班工作制，连续单向运转，载荷平稳；输送带速度容许误差±5%；滚筒效率η=0.96。室内工作， 使用年限8年（每年工作日以300天计算），4年一次大修。
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
拉力
1.6
1.8
2.0
2.2
1.7
3.0
2.5
1.5
带速度
2.0
2.2
1.8
2.0
2.3
1.5
2
2.5
卷筒直径
450
350
300
300
350
360
400
400
计算项目
计算及说明
计算结果
1.选择电动机
⑴工作装置所需的功率
式中，，卷筒及轴承的效率，代入上式得：

V带传动的效率，滚动轴承效率，8级精度齿轮传动效率，联轴器效率，则电动机至滚筒的总效率

故
查表选得电动机的额定功率
⑵卷筒作为工作轴其转速为：

V带传动比范围，单机圆柱齿轮传动比范围，则总传动比范围应为，可见电动机转速的可选范围为：

考虑到价格和重量的原因选用同步转速为
的Y系列电动机Y132S-4，其满载转速。
选用额定功率同步转速为
满载转速的Y系列Y132M-4电动机
2.确定和分配传动比
传动装置总传动比

由所以取，则

3.计算传动装置的运动和动力参数
⑴由传动比可知各轴的转速
I 轴
II 轴
工作轴
⑵各轴的输入功率
I 轴
II 轴
工作轴
⑶各轴输入转矩
I 轴
II 轴
工作轴
电动机
将以上算得的运动和动力参数列表如下：

参数
轴名

电动机轴

I 轴

II 轴

工作轴
转速

1440
576
127.4
127.4
功率

5.08
4.88
4.7
4.58
转矩T
（）
33.7
80.9
352.3
343.3
传动比
3.00
5.02
1.00
效 率 η
0.96
0.966
0.974

4.带传动设计
(1) 确定计算功率
由表8.21得 由 得

=7.02 kW
(2) 选取普通V带型号
根据=6.096 kW =1440 r/min
由图8.12选用B型普通V带
B型普通V带
(3) 确定带轮基准直径
根据表8.6和表8.3选取
且
大带轮基准直径为

根据表8.3选取标准值=315 mm
=125 mm
=355 mm
(4) 验算带速

带速在5~25 m/s范围内

4.带传动设计
(5) 初定中心距
由得
故取500 mm

(6) 确定带的基准长度和实际中心距
由得

= 1709 mm
由表8.4 选取基准长度
由 得

中心距的变化范围为

=1800mm
=490.2 mm

(7) 校验小带轮包角
由 得

4.带传动设计
(8) 确定V带根数
由
根据=125 mm =1440 r/min
查表，根据插入法可得

查表得=0.45
查表 得 查图8.11 得

带圆整得

(9) 求初拉力及带轮轴上的压力
由表得 B型普通V带每米质量q=0.19 kg/m
根据得
由得

4.带传动设计
(10) 设计结果
选用3根 B—1800 GB/T1154—1997 的V带
中心距=599.5 mm，带轮直径 =125 mm
=315 mm，轴上拉力=1139.2 N，带轮按本章进行设计设计过程及结果详见零件图

5.齿轮传动设计

5. 齿轮传动设计

5.齿轮传动设计
(1)选择齿轮材料及精度等级
小齿轮采用 45 钢调质，硬度为 250 HBS；大齿轮采用 45 钢 正火，硬度为 210 HBS。因为是普通减速器，由表 选8级精度，要求齿面精度

(2)按齿面接触疲劳强度设计
因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式（10.22）求出 值。
确定有关参数和系数：
1）转矩
2）载荷系数
查表 10.11 取
3）齿数 和齿宽系数
小齿轮齿数 取为30，则大齿轮齿数。
则输出实际转速

在±5%内为允许值。
因为单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面
由表 10.20 选取
4）许用接触应力
由图 10.24 查得

由表 10.10 差得
=60

查图 10.27 得 ；
由式 （10.13）可得

故

由表 10.3 取标准模 。

(3)计算主要尺寸

取。

(4)按齿根弯曲疲劳强度校核
由式（10.24）得出，如则校核合格。
确定有关参数和系数：
1）齿形系数
查表 10.13 得 ；插入法得。
2）应力修正系数
查表 10.14 得 ；插入法得 。
3）许用弯曲应力
由图10.25查得 ，
查表 10.10 得 。
由图10.26查得 ；
由式（10.24）可得

齿根弯曲疲劳强度校核合格。

(5)验算齿轮的圆周速度

由表10.22可知，选8级精度是合适的。

5.齿轮传动设计
(6)计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图

6.验算中心高
(1)小带轮
已知电动机的中心高
小带轮直径半径

所以小带轮不会影响电动机
（2） 大带轮
箱体中心高

大带轮直径半径

故 中心高度合格。

7.设计结果
带传动选用4根 B—1800 GB/T1154—1997 的V带
中心距，带轮直径
，轴上拉力
齿轮传动选用
的8级精度圆柱直齿齿轮

8.轴的设计

1.选择轴的材料，确定许用应力
已知减速器传递的属于中小功率，对材料无特殊要求，故采用45钢经调质处理。由表14.7查得强度极限，由表14.2查得许用弯曲应力。

2.按钮转强度估算轴颈
由表14.1得 ，由式得
因为最小直径处要安放带轮，会有键槽故直径应放大为，选取直径。

3.设计轴的结构并绘制结构草图
因小齿轮较小，所以采用齿轮轴，由于是单级齿轮传递可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称布置在齿轮两侧，轴的外伸端安装带轮及联轴器。
1）确定轴上的位置和固定方式
采用齿轮轴（如上图所示），其装配比较简单，封油环轴承等应分别从两端装入且轴承应对称安装在齿轮两侧，轴向用轴肩定位，周向采用过盈配合固定右端安装带轮，轴向有轴肩定位，周向用平键连接。
2） 确定各段直径
如下图所示轴段a 直径在最小，；带轮装在轴a上要轴向定位，所以轴段b上应有轴肩，轴段b上又装有轴承所以轴段b必须取为标准直，故；两端轴承为了拆卸方便，差得6207轴承的安装尺寸为42mm，所以取。
3）确定各轴段的长度
齿轮宽度为65mm，为保证轴承安装在轴承座中并考虑到轴承的润滑和密封圈及挡油环，取齿轮端面距箱体内壁的距离为15mm，取轴承端面距箱体内壁的距离为8mm，所以轴承支点的距离，挡油环要伸出箱体内壁，取轴段c d的长度为13mm，根据箱体结构及带轮距轴承盖应有一定距离要求，取，根据带轮的轮毂长度，取；在轴段a 上加工出键槽，键槽长度应比轮毂长度小约。
4）选定轴的结构和细节，如圆角 倒角 退刀槽等。
按照设计结果绘制吃轴的结构草图（下图a）。

4按弯扭合成强度校核轴颈
1） 画出轴的受力图（下图b），已知轴及齿轮传递的转矩所以齿轮所受到的圆周力
径向力
1） 做平面受力分析根据电动机的减速箱的中心高求得带轮处轴上拉力与x轴夹角，分解得，根据平衡得

求得两轴承处的支防力，求弯矩
求得
画出平面内的弯矩图（下图c）
2） 做平面受力分析，根据平衡得
求得，
求弯矩
求得
画出平面弯矩图（见下图d）
3） 合成弯矩
根据得
A截面

C截面
（弯矩图见下图e）
5) 已知I轴输入转矩
（转矩图见下图f）
6)求当量弯矩
转矩为脉动循环取修正系数。
A截面
C截面
当量弯矩图如下图g所示
7） 确定危险截面
由当量弯矩图可知C截面所受的当量弯矩最大，所以C截面可能为危险截面，A截面虽所受的当量弯矩较小，但其轴颈较小，故也应对A截面进行校核。
A截面
C截面
查表14.2得，满足的条件，所以设计的轴强度足够且有一定裕量。

5. 修改轴的设计
因所设计的轴强度裕度不是很大，所以不需再做修改。

6. 绘制轴的零件图
略

小结

参考文献
[1] 陈秀宁. 机械设计课程设计. 杭州：浙江大学出版社，1995
[2] 石固欧. 机械设计基础. 北京：高等教育出版社，2003
[3] 张春宜, 郝广平, 刘敏.j减速器设计实例精解. 北京：机械工业出版社，2010