机械设计基础课程实践设计说明书

1、20152015 年年 9 9 月月 2626 日日设计说明书设计说明书课程名称课程名称: :机械基础设计实践机械基础设计实践学学 院院: : 学院学院 班班 号号: : 姓姓 名名: : 学学 号号: : * 指导老师指导老师: : 目录目录机械课程设计任务书机械课程设计任务书.1 1一、系统运动方案设计一、系统运动方案设计.2 2二、选择电动机二、选择电动机.2 2三、总传动比及各级传动比分配三、总传动比及各级传动比分配.3 3四、装置的运动和动力参数计算四、装置的运动和动力参数计算.3 3五、传动零件的设计计算五、传动零件的设计计算.3 3（一）V 带传动.3（二）齿轮传动.4（三）联轴

2、器的选择.5六、轴的设计计算六、轴的设计计算.5 5（一）高速轴的设计.6（二）低速轴的设计.8七、箱体及附件的设计计算七、箱体及附件的设计计算.1010八、润滑和密封八、润滑和密封.1111设计小结设计小结.1212参考文献参考文献.13131机械课程设计任务书机械课程设计任务书一、设计题目设计带式运输机传动装置，传动示意图如下： 二、已知条件1）鼓轮直径 D=350mm2）鼓轮上的圆周力 F=1.5kN3）运输带速度 V=1.5m/s三、技术条件1）传动装置的使用寿命预定为 8 年，单班制；2）工作机的载荷性质平稳，启动过载不大于 5%，单向回转；3）电动机的电源为三相交流电，电压为 38

3、0/220 伏；4）允许鼓轮的速度误差为5%；5）工作环境：室内。四、设计要求1）减速器装配图一张；2）零件图 2 张（由指导老师指定） ；3）设计说明书一份，按指导书的要求书写。计算及说明2一、系统运动方案设计一、系统运动方案设计根据已知条件：1）鼓轮直径 D=350mm2）鼓轮上的圆周力 F=1.5kN3）运输带速度 V=1.5m/s4）传动装置的使用寿命预定为 8 年，单班制；6）工作机的载荷性质平稳，启动过载不大于 5%，单向回转；7）电动机的电源为三相交流电，电压为 380/220 伏；8）允许鼓轮的速度误差为5%；9）工作环境：室内。宜选用带-圆柱齿轮传动。其中减速器外传动选择 V

4、 带传动，减速器选择一级圆柱齿轮减速器。二、选择电动机二、选择电动机1.电动机类型选择：Y 系列三相交流异步电机。2.电动机功率选择：Pd=Pw/Pw=FV=2.25kW=br2gc查表得：V 带传动效率 b=0.96球轴承传动效率 r=0.998 级精度齿轮传动效率 g=0.97齿式联轴器传动效率 c=0.99所以，=0.960.9920.970.99 =0.9035Pd=2.25/0.9035=2.49kW3.电动机转速选择：鼓轮转速 nw=100060v/(D)=81.85r/min计算及说明3V 带传动的传动比 i1=24，一级圆柱齿轮的传动比 i2=35，所以总传动比 i=620，n

5、d=4921640。符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速器传动比，1000r/min 的同步转速比较合适。所以选择 Y132S-6 电动机，额定功率 3kW，满载转速 960r/min。三、总传动比及各级传动比分配三、总传动比及各级传动比分配1.总传动比：i=nd/nw=11.7282.各级传动比：V 带传动比取 i1=3（V 带传动比的常用值为 24） ；i2=i/i1=3.9四、装置的运动和动力参数计算四、装置的运动和动力参数计算1.计算各轴功率：P1=Pdb=2.39kWP2=P1rg=2.2

6、955kWPw= P2c=2.27kW2.计算各轴转速：n1=nd/i1=320r/minnw=n2=n1/i2=82.05r/minnw的误差小于 5%，符合要求。3.计算各轴转矩：T1= 9550P1/ n1=71.3NmT2= 9550P2/ n2=267.2NmTw= 9550Pw/ nw=264.2Nm五、传动零件的设计计算五、传动零件的设计计算 （一）V 带传动1.确定计算功率：Pc=KAP，查表得 KA=1.0，故 Pc=P=3kW。计算及说明4根据 Pc、nd查图得：选用 A 型 V 带。2.确定带轮的基准直径 D1、D2：查表得：D1min=75mm，参照基准直径系列值取 D

7、1=100mm。D2=i=380=300。3.验算带的线速度：v=D1nd/(601000)=5m/s满足 5m/sv30m/s，故合适。4.确定中心距及带的基准长度：根据 0.7(D1+ D2) a02(D1+ D2)得：280mma0800mm初定中心距 a=700mm。Ld2 a0+(D1+ D2)/2+( D2- D1)2/(4 a) =2042.6mm从普通 V 带基准长度表中选取 Ld=2000mm。实际中心距 aa0+(Ld -Ld)/2=679mm。5.验算小带轮包角：1=180-（D2- D1）/a57.3=163120所以小带轮包角合适。6.确定 V 带跟数：查表得：P0=

8、0.95kW，P0=0.11kW，K=0.96，KL =0.95。z=Pc/( P0+P0) KKL=3.1取 z=4.7.确定初拉力查表得：q=0.10kg/mF0=500 Pc(2.5/K-1)/(zv)+qv2=122.8N8.计算作用在轴上的压力：FQ=2z F0sin(1/2)=971.6N （二）齿轮传动1.选择齿轮材料及确定许用应力：计算及说明5小齿轮用 40Cr 调质，硬度取 260HBS；大齿轮用 45 调质，硬度取225HBS，小齿轮硬度与大齿轮硬度差为 35HBS 较合适。查图表得：Hlim1=700MPa，Hlim2=540MPa，SH=1.1；Flim1=240MPa

9、，Flim2=180MPa，SF=1.3 故H1= Hlim1/SH=636MPaH2= Hlim2/SH=491MPaF1= Flim1/SF=185MPaF2= Flim2/SF=138MPa2.按齿面接触强度设计：取载荷因数 K=1.1，齿宽因数 a=0.4。已知小齿轮上转矩 T1=71.3Nm =7.13104Nmm，u=i2=3.9，则取齿数 z1=31，则 z2=i2 z1=121，故实际传动比 i2=121/31=3.903，模数m=2a/( z1+ z2)=1.84mm，故取 m=2mm。确定中心距 a=m(z1+ z2)/2=152mm齿宽 b=aa=60.8mm取 b2=6

10、0mm，b1=65mm。3.验算齿轮弯曲强度：查表得：齿形因数 YF1=2.58，YF2=2.15。所以，F1=2KT1YF1/(bm2z1)=54.4MPaF1F2=F1 (YF2/ YF1)=45.3MPaF2，安全。4.齿轮的圆周速度：v=mz1n1/(601000)=1.04m/s，查表可知，选用 8 级精度是合适的。 （三）联轴器的选择减速器输出轴与工作机轴之间常选用具有较大补偿两轴线偏移作用的联轴器，如齿式联轴器。所以选用计算及说明6六、轴的设计计算六、轴的设计计算（一）高速轴的设计1.选择轴的材料及热处理方式：由于高速轴为齿轮轴，可选 45Cr，调制。查表得：b=750MPa，s

11、=550MPa，-1b=69MPa。2.最小轴径估算式中 P1=2.39kW，n1=320r/min，C=100，所以，输入轴的最小轴径为dmin=19.5mm，考虑到有一个键槽，轴径扩大 5%，经圆整，取最小轴径d1=1.05dmin=25mm。3.轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案，如图2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）由于小齿轮的直径较小，因此做成齿轮轴的结构。其齿根圆的直径df1=59mm。（2）因为带轮毂宽度 H=(1.52)dmin=37.550mm，取 H=48mm，轴段1 安装带轮部分应略小于毂孔宽度，故 L1=45mm。该处轴周转速度小于计算及说明73m/

12、s，可选用毡圈油封，轴承内径暂定 25mm。（3）轴段 3 和 7 的设计。此段安装轴承。因轴承不受轴向力，故选用深沟球轴承。由轴承产品目录中初步选取轴承 6007，其尺寸为dDB=35mm62mm14mm，故 d3=35mm，该轴承采用脂润滑，考虑到需要安装封油盘，取 L3=25mm。因为两个轴承相同，则d7=35mm，L7=25mm。（4） 轴段 2 的长度设计。箱座壁厚=0.025a+18mm，0.025a+1=4.8mm，取 =8mm，箱盖壁厚1=0.02a+18mm，0.02a+1=4.04mm，取 1=8mm；由指导书表 5-4 公式可确定：箱座凸缘厚度 b=12mm箱盖凸缘厚度

13、b1=12mm箱座低凸缘厚度 b2=20mm地脚螺钉直径 df=18mm地脚螺钉数目 n=4轴承旁边连接螺栓直径 d1=12mm箱盖与箱座连接螺栓直径 d2=10mm轴承端盖螺钉直径 d3=8mm窥视孔盖螺钉直径 d4=6mm定位销直径 d=6mmdf、d1、d2至外箱壁距离 c1=22mmdf、d1、d2至凸缘边缘距离 c2=20mm轴承旁凸台半径 R1=20mm凸台高度 h=45mm外箱壁至轴承座端面距离 l1=50mm大齿轮顶圆与内箱壁距离 1=12mm齿轮端面与内箱壁距离 2=11mm箱盖肋厚 m1=7mm箱壁肋厚 m=7mm计算及说明8轴承端盖外径 D2=102mm轴承端盖凸缘厚度

14、t=10mm综合考虑到箱体尺寸，L2+ l1+t-L3=43mm，考虑到调整垫片厚度，及带轮毂与箱体之间的间隙，取 L2=55mm。4.键连接：采用普通平键连接，选择 GB/T 1096 键 8740。5.轴上受力分析：按第三强度理论校核，其中，W=df13/32。轴的强度符合要求。6.轴承寿命校核：查表得，C=16.2kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，=3；P=XFr+YFa=430NLh=106/(60n)(ftC)/( fpP)=2092475h23360h=8 年所以轴承寿命符合要求。（二）低速轴的设计1.选择轴的材料及热处理方式：由于减速器的轴为一般用途轴，可选 45 钢

15、，调制。查表得：计算及说明9b=650MPa，s=360MPa，-1b=54MPa。2.最小轴径估算式中 P2=2.2955kW，n2=82r/min，C=90，所以，输入轴的最小轴径为dmin=27.3mm，考虑到有两个键槽，轴径扩大 10%，经圆整，取最小轴径d2=1.1dmin=30mm。3.轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案，如图2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）由于所选联轴器宽度为 82mm，轴段 1 长度应略小于联轴器宽度，所以取 L1=80mm。（2）考虑到箱体尺寸及大小齿轮的啮合关系，取 L2=55mm。（3）轴段 3 和 6 的设计。此段安装轴承。因轴承不

16、受轴向力，故选用深沟球轴承。由轴承产品目录中初步选取轴承 6008，其尺寸为dDB=40mm68mm15mm，故 d3=40mm，该轴承采用脂润滑，考虑到需要安装封油盘，取 L3=27mm。因为两个轴承相同，所以d6=40mm，L6=27mm。考虑到箱体尺寸，取 L6=40mm。（4）考虑到轴段 5 需要安装齿轮，结合齿轮尺寸，取 D5=50mm 比较合适。4.键连接：计算及说明10轴与联轴器间采用普通平键连接，选择 GB/T 1096 键 8740；轴与大齿轮间采用普通平键连接，选择 GB/T 1096 键 14950。5.轴上受力分析：弯矩图、扭矩图与高速轴类似，Mmax=52Nm，T2=

17、267.2 Nm，其中，W=D53/32。轴的强度符合要求。6.轴承寿命校核：查表得，C=17.0kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，=3；P=XFr+YFa=430NLh=106/(60n)(ftC)/( fpP)=9436224h23360h=8 年所以轴承寿命符合要求。七、箱体及附件的设计计算七、箱体及附件的设计计算1.箱体参数：（高速轴计算时已给出）箱座凸缘厚度 b=12mm箱盖凸缘厚度 b1=12mm箱座低凸缘厚度 b2=20mm地脚螺钉直径 df=18mm地脚螺钉数目 n=4轴承旁边连接螺栓直径 d1=12mm箱盖与箱座连接螺栓直径 d2=10mm轴承端盖螺钉直径 d3=

18、8mm窥视孔盖螺钉直径 d4=6mm定位销直径 d=6mmdf、d1、d2至外箱壁距离 c1=22mmdf、d1、d2至凸缘边缘距离 c2=20mm轴承旁凸台半径 R1=20mm凸台高度 h=45mm外箱壁至轴承座端面距离 l1=50mm计算及说明11大齿轮顶圆与内箱壁距离 1=12mm齿轮端面与内箱壁距离 2=11mm箱盖肋厚 m1=7mm箱壁肋厚 m=7mm轴承端盖外径 D2=102mm轴承端盖凸缘厚度 t=10mm2.附件选择：通气器：由于在室内使用，选简易式通气器，采用 M121.25；油面指示器：选用游标尺 M12；起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳；放油螺塞：选用外六角油塞及封油垫圈 M141.5；箱盖与箱座连接螺栓 GB/T 5782-2000 M1035，材料 Q235A；轴承旁连接螺栓 GB/T 5782-2000 M12110，材料 Q235A；轴承端盖螺钉 GB/T 5783-2000 M820，材料 Q235A；窥视孔盖螺钉 GB/T 5782-2000 M616，材料 Q235A；定位销 635，材料 35 钢。八、润滑和密封八、润滑和密封 1.齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度 1