机械零件课程设计任务书

1、 机械设计基础 课程设计(论文)设计（论文）题目 皮带运输机械传动设计 学院名称 核技术及自动化工程学院 专业名称 工业工程 学生姓名 学生学号 任课教师 设计（论文）成绩 教务处 制2015年 7 月 5 日目录第一章机械零件课程设计任务书3第二章系统总体法案设计42.1 传动系统工作条件42.2传动方案简图4第三章电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算53.1电动机的选择53.2计算传动装置的总传动比及分配各级传动比73.3计算各轴的转速，功率和转矩7第四章.传动零件的设计84.1皮带轮传动设计84.2齿轮传动的设计计算10第五章.轴的设计115.1主动轴的设计115.2输出轴的结构设

2、计125.3轴的校核13第一章机械零件课程设计任务书设计题目皮带运输机械传动装置学生姓名陈雪潇所在院系核技术与自动化工程学院专业.年级.班级012级工业工程（3）班设计要求：两班制工作，有轻度振动，小批量生产，单向传动，轴承寿命2年，减速器使用年限5年，运输带允许误差+5%,运输带卷筒转速为130r/min，减速箱输出轴功率为4.5（马力）设计内容：1.设计一级圆柱齿轮减速器，计算传动。 2.绘制齿轮减速器装配图一张，齿轮及轴零件工作图各一张。 3.设计计算说明书一分.设计进度安排：1设计准备，传动装置总体设计。 1.5天2装配图设计。 7天3零件工作图设计。 1天4编写设计计算说明书。 1.

3、5天参考文献：机械设计课程设计指导书，机械设计课程设计手册，机械设计基础。第二章系统总体法案设计2.1 传动系统工作条件两班制工作，有轻度振动，小批量生产，单向传动，轴承寿命2年，减速器使用年限为5年，运输带允许误差+5%,运输带卷筒转速为130r/min，减速箱输出轴功率为4.5（马力）2.2传动方案简图第三章电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算3.1电动机的选择（1）电动机类型的选择根据已知工作条件和要求选择：Y系列三相异步电动机。（2）电动机的容量（a）传动装置总效率带=0.96 齿轮=0.97 滚=0.99总=带×齿×滚2=0.96×0.97

4、5;0.992=0.913（b）电动机所需工作功率 P减速器输出马力=马力值×0.735kw=4.5×0.735=3.3075kw Pd=P减速器输出马力÷总=3.3075÷0.913=3.623kw（3）电动机转速范围的确定卷筒轴的工作转速nw=130r/min查表得出合理传动比范围，取V带传动比Iv=24，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=36，则合理总传动比i的范围为i=624，故而电动机的转速范围可取nd=i×nw=（624）×130=7803120r/min复合这一范围的有1000r/min，1500 r/min，3000r/mi

5、n。根据容量和转速，由手册查出三种适用的电动机机型号，如下表方案电动机型号额定功率Ped（kw）电动机转速（r/min）电动机重量（kg）参考比价传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器 1Y112M-2430002890452.2619.933.85.22Y112M-4415001440432.2211.082.34.33Y132M1-641000960 733.486.622.13.15注：比价为以4极（同步转速1500r/min），功率0.55kw的电动机价格为1计算，价格为相对值。（4）选择电动机的型号根据电动机和传动装置的尺寸，重量，价格和带传动，减速器的传动比，选择方案

6、2比较适合，因此选Y132S-4合适，其性能如下表：型号额定功率（kw）满载时转速（r/min）额定转矩最大转矩Y132S-4414402.22.33.2计算传动装置的总传动比及分配各级传动比总传动比：i总=n电动/nw=1440÷145=11.08分配各级传动比根据指导书，取iv=2.3ic=i总/iv=11.08÷2.3=4.83.3计算各轴的转速，功率和转矩1）各轴转速n0=n电机=1440r/minn=n0/iv=1440÷2.3=626.1r/minn= n/ic=626.1÷4.8=130.43r/minn卷筒=nw= n=145.6r/mi

7、nnw=n0÷i总=1440÷11.08=129.96 r/min验算误差：n= （nw - nw）/ nw×100%=（130.43-129.96）÷129.96×100%=0.36%2）各轴功率各轴输入功率轴 p=pd×带=3.82×0.96=3.67kw轴 p=p×滚×齿=3.67×0.99×0.97=3.52kw卷筒轴 p=p×滚×联轴器=3.52×0.99×0.99=3.45kw各轴输出功率p= p×滚=3.67×0

8、.99=3.63kwp= p×滚=3.52×0.99=3.48 kwp= p×滚=3.45×0.99=3.41 kw3）各轴转矩电动机轴输出转矩：Td=9550=9550×3.82/1440=25.33N.m其余各轴的输入转矩轴 T= Td×iv×带=25.33×2.3×0.96=55.94 N.m轴 T= T1×ic×滚×齿=55.94×4.3×0.99×0.97=230.98 N.m卷筒轴 T= T×滚×联轴器=230.9

9、8×0.99×0.99=226.38 N.m各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.99，下表为运动和动力参数计算结果：轴名效率 P kw转矩 T N.m转速nr/min输入输出输入输出电动机轴3.8225.331440轴3.673.6355.9455.38626.1轴3.523.48230.98228.7130.43卷筒轴3.453.41226.38224.1129.96第四章.传动零件的设计4.1皮带轮传动设计1）确定计算功率由课本可查得KA=1.2故此 Pc=KA×Ped×带=1.2×4×0.96=4.6kw2）选用V带

10、的型号根据Pc=4.6kw, n0=n电机=1440r/min查表选择A型3）确定带轮基准直径并验算带速选择了A型v带，按要求d1> dmin=80mm,选取d1=100mm查公式d2=×d1(1-)=1440/626.1×112×（1-0.02）=225.4mm 查表取d2=224mm（运输带允许误差小于5%）带速验证：v1=d1n0/60×1000=7.54m/s 带速在525m/s范围内，合适。4）求v带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距 a0=1.5（d1+d2）=1.5×（100+224）=486mm由于0.7（d1+d2）&

11、lt;a0<2（d1+d2）即 226.8< a0<648选取a0=486mm由书中公式得带长 L0=2a0+（d1+d2）/2+（d2d1）2/4a0=2×486+2100+224+（224-100）24×486=1488.85mm查表选取Ld=1550mm按课本公式算出实际中心距a=a0+=516.5mm5）验算小带轮包角11=180。×57.3º=180º0.255×57.3。=166.26º>120。，合适6）求v带根数z由公式得 z=今n0=n电机=1440r/min，d1=100mm，查表

12、可得=1.32kw由公式得传动比i=d2/d1（1）=224/100×（1-0.02）=2.3查表得=0.17kw由1=166.3º，查表得，Ka=0.95，KL=0.98由此可得z=3.32取4根。合适7）求作用在带轮轴上的压力FQ查表得q=0.1kg/m，故有公式得到单根v带的初拉力F0=（-1）+qv2=×（-1）+0.1×7.54×7.54=130.79N8）作用在轴上的压力FQ=2zF0sin=2×4×130.79×sin=1038.81N4.2齿轮传动的设计计算1）齿轮材料的选择和热处理方式，以及确定许

13、用应力。考虑到减速器传递效率不大，故设为闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，选择价格便宜便于制造的材料。小齿轮：选用45号钢，调质处理，齿面硬度217255HBS。Hlim1=580Mpa，FE1=250Mpa。大齿轮：选用45号钢，正火处理，齿面硬度167217HBS。Hlim2=400Mpa，FE2=150Mpa。查表可得SH=1.0，SF=1.35。H1= =580MpaH2=400 MpaF1=185.19MpaF2=111.11Mpa2）按齿面接触强度设计按要求，选择8级精度制造。取载荷系数K=1.4，d=1,小齿轮上的转矩:T1=9.55×106×=9.55×

14、106×=5.3×104N.mm 取ZE=188，ZH=2.5d1= =63.21mm计算齿数比：u=i总=4.37，满足齿数取z1=28>17,则z2=4.3×28=120,故实际传动比=4.29模数 m=2.74mm齿宽 b=d×d1=1×63.21=63.29mm，故取b2=65mm，b1=70mm，查表取m=3mm，实际的d1=z1×m=23×3=69mm,d2=99×3=297mm中心距 a=183mm3）验算齿轮弯曲强度查表：齿形系数YFa1=2.55 YSa1=1.61，YFa2=2.16，YS

15、a2=1.81由公式得F1=54MpaF1=360Mpa，安全。F2=F1=58×=52MpaF2=240Mpa，安全。4）齿轮的圆周速度：v=2.1m/s6m/s查表对照可知选用8级精度是合宜的。5）验算齿轮传动比的相对误差：i=（i理想-i实际）/ i理想×100%=（4.3-4.29）÷4.3×100%=0.2%第五章.轴的设计材料的选择，热处理的选择以及许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理，硬度217255HBS，查表得：B=650Mpa,s=360Mpa，-1=275Mpa5.1主动轴的设计1）进行初步估算，按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定最

16、细端轴径,由于是外伸轴，故取较小的A=110.dminA=110×=19.75输入轴的最小端为安装带轮出，取d1=22mm 带轮宽度为B=3e+2f=3×15+2×9=63所以 l1=63mm2）带轮左端由轴肩定位，取d2=35mm，l1=30mm3)初步选择滚动轴承，初选深沟球轴承6208型 尺寸为d×D×B=40mm×80mm×18mmd3=d6=40mml3=l6=18mm轴承左端用轴肩定位， 查手册表6-1取d4=47mm 宽度b1.4h=1.4×3.5=4.9 取d4=6mm4）取安装齿轮的轴取d5=42

17、mm 已知齿轮轮毂的宽度为70mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，轴的长度应略长于轮毂宽度 ，取l5=74mm5.2输出轴的结构设计1)初步估算轴的最小直径由轴的材料为45钢，调质处理，查表的C=110得dmin=C3Pn=110×33.34145.6=31.24mm输出轴的最小直径应是接联轴器处，为使所取最小轴径与联轴器尺寸相适应，应先选联轴器。2)选择联轴器联轴器的计算转矩,查表，选工况系数为1.3，则规定计算转矩应小于联轴器的公称转矩，查阅手册选用LX2弹性柱销联轴器，公称转矩为560000N·mm.半联轴器的孔位d=32mm，长底L=82mm3）根据轴向定位要求确定

18、各段的直径和长度 a)取d1=32mm b)为了满足半联轴器的轴定向位要求，右端需用轴肩故取d2=38mml2=30mm c)初选滚动轴承，查手册，选用深沟球轴承6029型尺寸为45×85×19mm故取d3=45mml3=l6=19mm d)取安装齿轮处的直径d4=50mm已知齿轮轮毂宽度为65mm取l4=70mm e)由轴承6209 查手册，取d5=6mm输出轴点长度L=224mm查表得轴端倒角1.2×45º5.3轴的校核输入轴：1， 求轴上的载荷计算力：作用在齿轮上的力：Ft=2Td1=2×52.510691522NFr=Fttanxn=1

19、522×tan20º=553.96NFa=Ft×tan0º=Ft=1522N带轮上的力：Ft'=2Td'=2×52510224=468.84NL1=9+39=48mmL2=35+6+9=50mmL3=9=30+31.5=70.5mm Ft+Ft=FNH1+FNH2 1522+468.84=FNH1+FNH2Ft×L1+Ft'L1+L2+L3=FNH2(L2+L3) 1522×48+468.84×168.5=FNH2×120.5FNH1=728.97NFNH2=1261.87N B=

20、FNH1×L1=728.97×480=34990.56 c=FNH1×L1-Ft×L2=728.97×98-1522×50=-4660.94N·mm铅锤：Fr=FNv1+FNv2=553.96 Fr·L1=FNv2×L1+L2=553.96×48=FNv2×98 FNv1=272.43NFNv2=261.53N BV=FNv1×L1=272.43.48=13076.64N·mm 弯矩合成：B=BH2+BV2=34990.562+13076.642=37357.03N

21、·mm c=cH=-4660.94N·mm 2. 按弯扭合成应力校核的强度 进行校核时，只需校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度 取，轴的计算应力：选定轴的材料为45钢，调质处理，由于查手册得，所以，故满足要求。3.精确校核轴的疲劳强度 3.1判断危险截面截面A、CD只受扭矩作用，虽轴肩及过度配合引起应力集中将削弱轴的疲劳强度，但轴的最小直径处是按扭强度较为宽裕所确定，故无需校核从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面，处过度配合引起的应力集中最为严重，从受载情况来看，截面B的应力最大，由于截面受扭矩，而截面不受扭矩，需校核，而截面B虽应力最大，但应力集中并不大，应力集中

22、均在两端，因而只需校核截面 3.2截面左侧抗弯截面系数抗扭截面系数弯矩M=6724.27mm3扭矩弯曲应力扭转应力轴的材料为45钢，调质处理，由手册查得截面上由轴肩而形成的理论应力集中系数由查表得：又由手册可得轴的材料敏性系数故有效应力集中系数为：由手册得尺寸系数，得扭转尺寸系数轴按磨销加工，由手册的表面质量系数则综合系数查表得碳钢的特征系数为于是安全系数:设轴在截面右侧的强度也是足够的4输出轴 4.1、求轴上的载荷作用在齿轮上的力：Ft=2Td2=2×216.810297=1460NFr=Ft×tan20°=525.6N Fa=Ft=1460N L1=40+30

23、+19/2=79.5mm L2=9.5+37.5=47mm L3=32.5+6+9.5=45mm水平：Ft=FNH1+FNH2Mb=0 Ft·L2=FNH2(L2+L3)FNH1=737.68NFNH2=722.32N Mch=FNH2·L3=722.32×48=34671.36N·mm 铅垂： Fr=FNV1+FNV2=525.6FNV1=265.57FNV2=260.03合成弯矩：4.2按弯扭合成应力校核的强度进行校核时，通常只需要校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度，州的计算应力，（截面C）取由已选轴为45钢，调制处理，查得，故安全4.3精确校核轴

24、的疲劳强度 截面A,B,，只受扭矩作用，虽轴肩，及过度配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，故A,B,，均无需校核从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中，从受载的情况来看，截面C的应力最大，截面V的应力影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做深度校核，截面C上虽应力最大，但应力集中不大，且轴的直径最大，故截面C也不必校核，故只需校核截面左右两侧即可4.4截面右侧抗弯截面系数抗扭截面系数弯矩M=1658.62N·mm3扭矩弯曲应力扭转应力轴的材料为45钢调质处理，查手册查得理论应力集中系

25、数轴的材料的敏性系数为：故有效应力集中系数按式为由手册得尺寸系数，得扭转尺寸系数轴按磨销加工，得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即则综合系数碳钢的特征系数为 4.5截面右侧抗弯截面系数抗扭截面系数弯矩M=1658.62N·mm3扭矩弯曲应力扭矩T：T=216810N·mm扭转切应力查手册得综合系数安全系数故设轴在截面右侧也是安全的轴承寿命计算初选的深沟球轴承6208型2个输入轴: 寿命计算公式： Ln=10660nft*cfb*p查手册 Cx=29.5kn ft=0.9 fp=1.1 Cq=18kn1, 两轴承受受到的径向载荷 Fr1v=Fr*L1-Fa*d1/2L1+L

26、2=553.96*48-1522*69/248+50=807.13N Fr2v=Fr-Fr1v=553.96-807.13=-253.17N Fr1H=L1L1+L2*Ft=48*1522/48+50=745.47N Fr2H=Ft-Fr1H=1522-745.47=776.53N Fr1=Fr1v2+Fr1H2=807.132+745.472=1098.72N Fr2=Fr2v2+Fr2H2=253.172+776.532=816.76N2. 计算轴向力Fa2和Fa1对于深沟球轴承查手册初选 e=0.4估算 Fd1=0.4*Fr1=0.4*1098.72=439.49N Fd2=0.4*Fr

27、2=0.4*816.76=326.70NFa1=Fa+Fd2=1522+326.7+1848.7N Fa2=Fd2=326.70NFa1=1848.718000=0.1.3Fa2=326.718000=0.018查手册得 e1=0.3 e2=0.21在计算 Fd1=e1*Fr1=0.3*1098.72=329.62N Fd2=e2*Fr2=0.21*816.76=171.52N Fa1=Fa+Fd2=1522+171.52=1693.52N Fa2=Fd2=171.52NFa1=1693.5218000=0.094Fa2=171.5218000=0.01两次计算Fa相差不大，确定e1=0.3

28、e2=0.21Fa1=1693.52N Fa2=171.52N3, 求轴承当量动载荷Fa1Fr1=1693.521098.72=1.54>e1Fa2Fr2=171.52816.76=0.21=e2查手册得径向轴向载荷系数为轴承1： X1=1056 Y1=1.52轴承2： X2=1 Y2=0则 p1=fp*(x1*Fr1+Y1*Fa1)=1.1*(0.56*1098.72+1.52*1693.52)=3508.38NP2=fp*(x2*Fr2+Y2*Fa2)=1.1*1*816.76=898.44N4，轴承寿命因为 p1>p2 所以按轴承1计算 Ln=10660*n*cp1=1066

29、0*626*5003508.383=18527.80h>h固满足寿命要求输出轴： 1，两轴承受到的径向载荷： Fr1v=Fv*L1-Fa*d2/2L1+L2=525.6*79.5-1460*297/279.5+47=-1383.60 Fr2v=Fr-Fr1v=525.6+1383.6=1909.2NFr1H=Ft*L1/(L1+L2)=1460*79.5/(47+79.5)=917.55NFr2v=Ft-Fr1H=1460-917.55=542.45NFr1=Fr1v2+Fr2H2=13832+917.552=1660.19NFr2=Fr2v2Fr2H2=1909.22542.452=1984.77N2, 计算轴向力 Fa1 Fa2 初选鹅0.4估算 Fd1=0.4*1660.19=664.08N Fd2=0.4*198.77N=793.9NFa1=Fa=Fd2=793.10+1460=2253.1NFa2=Fd2=793.10NFa1/c0=2253.1/20500=0.109Fa2/c0=793.