机械设计课程设计设计计算说明书.doc

设计计算说明书 设计题目： 蜂窝煤成型机 目 录一 课程设计的任务3二 电动机的选择4三 传动装置的总传动比和分配各级传动比5四 传动装置的运动和动力参数的计算5五 传动零件的设计计算6六 轴的设计、校核19七 滚动轴承的选择和计算33八 键连接的选择和计算37九 联轴器的选择38十 润滑和密封的选择38十一 设计总结40十二 参考资料41一、 课程设计的任务1设计目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。2设计题目： 执行机构方案设计、传动装置总体设计及机构运动简图已经在机械原理课程设计中完成（详见机械原理课程设计资料，在此略），现将对传动装置进行具体设计。设计题目：蜂窝煤成型机原始数据：方 案工作机输入功率（KW）生产率（块/min）91.5040 型煤尺寸：h=100mm75mm粉煤高度与型煤高度之比（压缩比）：21，即工作盘高度H=2h=150mm工作条件：载荷有轻微冲击，一班制使用期限：十年，大修期为三年生产批量：小批量生产（少于十台）转速允许误差：5%分配轴 ：与减速器输出轴(联轴器处)相连接，即输入轴。工作机输入功率、生产率为输入轴的参数。 3、设计任务1）总体设计计算(1)选择电动型号计算所需电机功率，确定电机转速，选定电机型号；(2)计算传动装置的运动、动力参数；a.确定总传动比i，分配各级传动比；b.计算各轴转速n、转矩T；c.传动零件设计计算； d.校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度； 2）绘制减速器装配图（草图和正式图各一张)； 3）绘制零件工作图：减速器中大齿轮和中间轴零件工作图；（注：当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）； 4）编写设计计算说明书。 4、传动装置部分简图二、电动机的选择1电动机类型的选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。2 确定电动机输出功率Pd电动机所需的输出功率Pd=Pw/ 其中：Pw-工作机分配轴的输入功率-由电动机至分配轴的传动总效率总效率 =带4轴承2齿轮联轴器 查表可得：带 =0.96， 轴承=0.99，齿轮=0.98， 联轴器=0.99，则 = 0.960.9940.9820.99=0.88电动机所需的功率：Pd = Pw/=1.72 KW3确定电动机转速工作机转速nw= 40 r/min确定电动机转速可选范围:V带传动常用传动比范围为: i带=34，双级圆柱齿轮传动比范围为i减=1418，则电动机转速可选范围为:nd=nw i总=(34)( 1418) nw =(4272) 25 = 1680 3280 r/min其中： i总= i带 i减=(34) (1418) =4272i减减速器传动比符合这一转速范围的同步转速有 3000 r/min，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。（建议：在考虑保证减速器传动比i减14时，来确定电机同步转速）。4.确定电动机型号根据所需效率、转速，由机械设计手册 或指导书选定电动机： Y90L-2 型号（Y系列）数据如下: 额定功率P： 2.2 kw 满载转速：nm = 2840 r/min （nm电动机满载转速）同步转速： 3000 r/min电动机轴径: 24 mm三、传动装置的总传动比和分配各级传动比1传动装置的总传动比i总= i带 i减= nm/ nw = 2840/40= 71nw工作机分配轴转速2分配各级传动比为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取i带=3左右 则： i减=i总/i带=71/4=17.76减速器传动比分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。 i减=i高*i低i高高速级传动比i低低速级传动比建议取： i高=（1.21.3)i低则： i减=（1.21.3)i2低 i高=4.8 i减=3.7四、传动装置的运动和动力参数的计算1计算各轴的转速轴（高速级小齿轮轴）：n=nm/i带=710 r/min轴（中间轴）： n=n/i高=147.9 r/min轴（低速级大齿轮轴）：n=n/i低=40 r/min轴（与轴通过联轴器相连的轴）: nW= n=40 r/min2计算各轴的输入功率和输出功率轴： P入=Pd带=1.720.96 = 1.64 kwP出= P入轴承 = 1.640.99 = 1.63 kw轴： P入= P出齿轮 = 1.630.98 = 1.59 kwP出= P入轴承 = 1.590.99 = 1.58 kw轴： P入= P出齿轮 = 1.580.98 = 1.55 kwP出= P入轴承 = 1.550.99 = 1.53 kw轴（分配轴）: P入= P出联轴器 = 1.530.99 =1.52 kwPW=P出= P入轴承= 1.520.99 = 1.50 kw3.计算各轴的输入转矩和输出转矩 公式: T=9.55106P/n (Nmm)轴： T入=9.55106P入/ n= 22059 (Nmm) T出=9.55106P出/ n= 21925 (Nmm)轴： T入=9.55106P入/ n= 102667 (Nmm) T出=9.55106P出/ n= 102022 (Nmm)轴： T入=9.55106P入/ n= 370063 (Nmm) T出=9.55106P出/ n= 365288 (Nmm)轴： T入=9.55106P入/ n= 362900 (Nmm) TW=T出=9.55106P出/ n=358125 (Nmm)将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率P（kw）转矩T （Nmm）转速n（r/min）传动比i效率输入输出输入输出电机轴1.72578428404.00.96轴1.641.6322059219257104.80.97轴1.591.58102667102022147.93.70.97轴1.551.533700633652884010.97分配轴1.521.5036290035812540五、 传动零件的设计计算1 V带传动的设计计算计算项目计算内容结果定V带型号和带轮直径工作情况系数KA=1.3计算功率Pe= KAP=1.31.722.2KW选带型号Z型小带轮直径取D1=70mm计算项目计算内容结果大带轮直径=277.2取D2=280mm大带轮转速n2=702.9 r/min计算带长求DmDm =175mm求=105mm初取中心距a=600mm带长L=1767.9mm基准长度Ld=1800mm求中心距和包角中心距a=616.3mm小轮包角1=159.6求带根数带速v=10.4m/s传动比i=4带根数P0=0.5kW ka=0.95kl=1.18 P0=0.035kW计算项目计算内容结果取z=4根求轴上载荷张紧力q=0.06kg/mF0=49.6N轴上载荷FQ=390.5N带轮宽度BB=52mm2齿轮传动的设计计算高速级齿轮计算计算项目计算内容计算结果齿面接触疲劳强度计算1.初步计算计算项目计算内容计算结果2校核计算V=1.5m/s由表12.9由图12.9计算项目计算内容计算结果载荷系数K由表12.12由图12.16计算项目计算内容计算结果验算3.确定转动主要尺寸中心距aa=122mm中心距圆整取a=125实际分度圆直径法相模数=2齿数取有取整有齿数=21=21齿数齿数=i=214.8=100.8取整有=101=101端面模数=2.05分度圆螺旋角计算项目计算内容计算结果齿宽取齿根弯曲强度验算 齿形系数YFa由图 12.21YFa1=2.55YFa2=2.22应力修正系数YsaYsa1=1.62Ysa2=1.78重合度系数Y=1.69Y=螺旋角系数Y(当时，安计算)齿间载荷分配系数KF由表12.10注计算项目计算内容计算结果当前以求得KF=1.75齿向载荷分配系数KF由图12.14b/h=42/(2.252)=8.4KF=1.36载荷分配系数KK=4.28许用弯曲应力F验算低速级齿轮计算计算项目计算内容计算结果齿面接触疲劳强度计算1.初步计算计算项目计算内容计算结果取2校核计算由表12.9由图12.9计算项目计算内容计算结果载荷系数K由表12.12由图12.16计算项目计算内容计算结果验算3.确定转动主要尺寸实际分度圆直径因中心距不着圆整，故分度圆直径不会改变，即齿宽取齿根弯曲强度验算 齿形系数YFa由图 12.21YFa1=2.65YFa2=2.2应力修正系数Ysa由图 12.22Ysa1=1.58Ysa2=1.82重合度系数Y计算项目计算内容计算结果=1.68Y=螺旋角系数Y(当时，安计算)=0.9齿间载荷分配系数KF由表12.10注当前以求得KF=1.75故 I轴上的轴承6206在有效期限内安全计算项目计算内容计算结果2、II轴（中间轴）上的轴承由前面初选6307轴承，其寿命计算如下：预期寿命：h已知=147.9r/min，=25800N,轴承1上的径向载荷轴向载荷所以当量动载荷轴承2上的径向载荷轴向载荷所以当量动载荷危险轴承为2有h故 I轴上的轴承6307在有效期限内安全。=15000Nh故 I轴上的轴承6307在有效期限内安全计算项目计算内容计算结果3、轴（低速轴）上的轴承由前面初选6212轴承，其寿命计算如下：预期寿命：h已知=40r/min，=36800N,轴承1上的径向载荷轴向载荷所以当量动载荷轴承2上的径向载荷轴向载荷所以当量动载荷危险轴承为2有h故 I轴上的轴承6212在有效期限内安全。=15000Nh故 I轴上的轴承6212在有效期限内安全八 键连接的选择和计算计算项目计算内容计算结果1、I轴（高速轴)上的键（1）键的选择由前面，带轮与轴用键6644联接。（2）键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由参考资料1中的表6-2查得许用挤压应力为=100-120MPa，取=110MPa。查表有键与轮毂键槽接触高度键与轴接触高度t=3.5可得 故此键能安全工作。2、II轴（中间轴）上的键（1）键的选择由前面，齿轮3与轴用键12870联接。（2）键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由参考资料1中的表6-2查得许用挤压应力为=100-120MPa，取=110MPa。可得齿轮3上的键故此键能安全工作。计算项目计算内容计算结果3、 III轴（低速轴）上的键（1）键的选择由前面，已选齿轮4与轴用键201250联接，半联轴器与轴用键14970联接。（2）键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由参考资料1中的表6-2查得许用挤压应力为=100-120MPa，取=110MPa。1）齿轮4上的键键与轮毂键槽接触高度键与轴接触高度t=7.5可得 故此键能安全工作。2）半联轴器上的键键与轮毂键槽接触高度键与轴接触高度t=5.5可得 故此键能安全工作。九 联轴器的选择由前面轴的设计计算中已选定TL8型弹性套柱销联轴器。十、 润滑和密封的选择1减速器的润滑（1） 齿轮的润滑：除少数低速（v0.5m/s）小型减速器采用脂润滑外，绝大多数减速器的齿轮都采用油润滑。本设计高速级圆周速度v12m/s，采用浸油润滑。为避免浸油润滑的搅油功耗太大及保证轮赤啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油齿高为适度，但不应小于10mm。浸油润滑的油池应保持一定的深度和贮油量。油池太浅易激起箱底沉查和油污。一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于3050mm。为有利于散热，每传递1KW功率的需油量约为0.350.7L。齿轮减速器的润滑油黏度可按高速级齿轮的圆周速度V选取：V2.5可选用中极压齿轮油N320。 （2）轴承的润滑因为是中等负荷，与水无接触，所以选钠基润滑脂2号 2减速器的密封轴伸出处的密封：选用粘圈式密封，粘圈式密封简单，价廉，主要用于脂润滑以及密封处轴颈圆周速度较低的油润滑。箱盖与箱座接合面的密封：在箱盖与箱座结合面上涂密封胶密封最为普遍，效果最好。其他部位的密封：检查孔盖板、排油螺塞、油标与箱体的接合面均需加纸封油垫或皮封油圈。十一 设计总结机械设计课程设计是机械课程中一个重要的环节通过了几个周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现问题，如：在选择计算标准间是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。课程设计运用到了很多知识，例如将理论力学，材料力学，机械设计，机械原理，互换性与测量技术等，是我对以前学习的知识有了更深刻的体会。通过可程设计，基本掌握了运用绘图软件制图的方法与思路，对计算机绘图方法有了进一步的加深，基本能绘制一些工程上的图。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在这些过程中我也深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。总之，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！十二 参考资料1 邱宣怀主编.机械设计.第4版. 北京：高等教育出版社2 申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社.19993 吴宗泽等主编. 机械设计课程设计手册.第3版. 北京：高等教育出版社4 王昆等主编.机械设计（机械设计基础）课程设计. 高等教育出版社,2011. 5濮良贵，纪名刚. 机械设计. 第八版. 北京：高等教育出版社，2009. 6王大康，卢颂峰. 机械设计课程设计. 第2版. 北京工业大学出版社，2009. 7骆素君. 机械设计课程设计实例与禁忌. 北京：化学工业出版社，2009. 8闻帮椿. 机械设计手册. 第5版. 北京：机械工业出版社，2010.