中南大学机械设计实践课程设计说明书概要

1、 机械设计 课程设计说明书 机械设计根底 设计题目 电动绞车传动装置的设计 _ 2 中南大学 目录 一、 设计任务书 . 1 二、 机械传动装置的总体设计 . 4 1 电机的选择 . 4 2传动装置的总传动比和分配各级传动比 . 5 3传动装置的运动学和动力学计算. 6 三、 传动装置主要零件的设计、润滑选择 . 7 1 闭式齿轮传动 . 7 2 开式齿轮传动 . 9 3开式齿轮传动 . 11 4 轴的设计 . 12 5 轴承的选择 . 16 6 键的选择 . 18 7联轴器的选择 . 19 8 附件选择 . 19 9润滑与密封 . 21 10箱体各局部的尺寸 . 21 四、 设计总结 . 2

2、3 3 五、 参考文献 . 244 1题目 电动绞车传动装置的设计 2传动简图 3原始数据: 表一原始数据 工程 数据 运输带曳引力F (KN) 30 运输带速度v(m/s) 0.25 滚筒直径D (mm 350 4设计目的 (1)培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机 械设计课程和其他相关课程的根底理论并结合生产实际进 行分析和解决工程实际问题的能力，稳固、深化和扩展了 相关机械设计方面的知识； (2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计， 使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工 程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创设计计算及说明 一、 设计

3、任务书 结果及依据 5 新能力； (3)另外培养了我们查阅和使用标准、标准、手册、图册及相 关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助 设计方面的能力。 5设计内容 (1)传动装置的总体设计； (2)传动装置主要零件的设计、润滑选择; (3)减速器装配图的设计； (4)零件工作图的设计； (5)设计计算说明书的编写。 机械传动装置的总体设计 1电机的选择 1.1 电机类型的选择 选才 Y系列三相异步电动机。 1.2 额定功率确实定 电动机所需功率为 _ R, Pd w KW d Pw：工作机构所需功率； L 从电动机到工作机的传动总效率； F:工作机牵引力，30kN; V:工作机的线速

4、度，0.25m/s； 、， 3 、， 、， 2 、， 4二联Xq 轴承Xq闭式齿轮X T开式齿轮 X T滚筒 =0.992 X 0.99 3X 0.97 X 0.95 2X 0.98 =0.826 从课程设计书p7表2-4查得联轴器、轴承、齿轮、链和滚筒的效率 值。那么Pw Fv 1000 = 7.5KW Pw =7.5KW 课程设计 6 额定功率值Ped . Pd 1.3 电动机转速确实定 三相异步电动机常用的同步转速有 3000、1500、1000、750r/min 1.4 标准型号确定 Pd=9.082KW 可选择转速1500和1000r/min两种，考虑选 用转速小的。因此，可选用的电

5、机型号为Y160L-6,其参数值如下表： 表二电机参数 电机额定功率 R=11KW Pd=9.082KW 故可以选用 2传动装置的总传动比和分配各级传动比 2.1 总传动比 60 1000v 二 D =13.6r / min电机的满载转速 皮带轮转速 nm=970r/min , Pd 7.5 一 9.082KW 0.826 Pd J9.082KW 课程设计 表 20-1 电动机型号: Y160L-6 电动机型号 额定功率 (Kvy 满载转速 (r/min ) 质量(Kg) Y160L-6 11 970 147 7 总传动比i=71.324 8 i =nm =71.324 n 2.2 传动比分配

6、 i闭=4 圆柱齿轮的传动比取36,取圆柱齿轮的传动比 i 闭=4, 那么链的传动比 i开=4.233 :i i 开=一 =4.233 , w闭 3传动装置的运动学和动力学计算 3.1各轴转速 no = ni = nm =970r / min ni _ _ n2 女 242.5r/ min i闭 n2 _ 八 ，. n3 =；之 57.424r/min i开 n3 n4 =: %13.598r / min i开 3.2 各轴的功率 P0 = Ped =11KW P =Po1 =10.912KW P2 =叫工=10.479KW P3 = P2n2n4 =9.855KW P4 =P32 =9.75

7、7KW9 3.3 各轴的转矩 9550P0 T0 0 =108.299N m n。 Ti =T。1 =107.433N m T2 =丁产2%1 闭=412.67N m T3 nTzZ/开=1639.015N m T4 =丁34开=6852.343N m 三 传动装置主要零件的设计、润滑选择 1闭式齿轮传动 1.1 齿轮材料的选择 因为减速器传递功率不大， 所以齿轮采用软齿面。 由教材 p166 表11-1 ,小齿轮选用45MnB调质，齿面硬度为 241286HBs 仃Him1 =720MPa,而且仃尸曰=595MPa ,大齿轮选用45钢，调质，齿 面硬度 197286HBs 0Hlim2 =5

8、85MPa,FE2 =445MPa。 1.2 齿轮的设计 (1)确定许用应力 由教材 p171 表 11-5,取 S=1.1 , SF=1.25, 卜 H1 I- Hlim1 = 654.54MPa SH !H2 1 JHlim2 =531.82MPa SH 上F1 .1 - FE1 =476MPa SF 上F2 I - , FE2 =356MPa SF 10 (2) 按齿面接触强度设计?机械设计基 础?教材 表 11-1 ?机械设计基 础?教材 ?机械设计基 11 根据课本p168表11-2暂时选择8级精度，根据p169表11-3选 择载荷系数K=1.3,根据p175表11-6选择齿宽系数d

9、 = 0.8 , 小齿轮上的转矩 T1=108300N mm 根据教材p171表11-4取ZE=188,那么 d1 -3 空U+HZEZ 2 2x1.3x108300 4 + 1 门88区2.5) 0.8 4 531.82 ) =70.04mm 齿数取Z1=21,那么Z2=21*4=84，实际传动比i=4 ,模数 m =d1 7 .04mm = 3.34mm 21 齿宽 b=6 ddi = 56.03mm, b2 = 60mm, b1 = 65mm, 按照p57表4-1选择m=4mm d1 = z1 m = 84mm,d2 = z2 m = 336mm 中心距 d1 d2 a 二 - 二 21

10、0mm , (3)验算齿轮弯曲强度 根据教材 p173 图 11-8 选择 YFa1=2.87, YFa2=2.24 ,根据 p174 图 11-9 选择 Ysa1=1.56 , Ysa2=1.76 ,贝U 二 F1 2KYFa1Ysa1 二 F2 二；二 1_2 bm z1 YFa2YSa2 = 89.69MPa !=F1 L 476MPa F1 YFaYsa1 = 78.98MPa -七一 F2 L 356MPa 础?教材 表 11-2 表 11-3 ?机械设计基 础?教材 表 11-6 ?机械设计基 础?教材 表 11-4 ?机械设计基 础?教材 表4-1 d 二84mm d2 =336

11、mm ?机械设计基 础?教材 图 11-8 图 11-9 弯曲疲劳强度 12 足够 (4)齿轮的圆周速度 r：d1n1 v - L1 = 3.557m/s 60 1000 对照p168表11-2知选用8级精度是适宜的。 1.3齿轮结构设计： 齿顶圆直径: 齿全高: 齿厚: 齿根高: 齿顶高: 齿根圆直径: 由于小齿轮，采用实心式圆柱齿轮；大齿轮因为分度圆半径较大 采用锻造毛坯的腹板式结构 2 开式齿轮传动传动 2.1齿轮材料的选择 开式齿轮选用：斜齿圆柱硬齿面齿轮 小齿轮：40Cr外表淬火硬度4855HBe (rH lim1 =1150 1210MPa , bFE1 = 700 740MPa

12、大齿轮：40Cr外表淬火硬度4855HBe g limi = 1150 1210MPa , (TFE1 = 700 740Mp 2.2齿轮的设计 (1)确定许用应力 仃Hiim1 =%1而2 = 1180MPa,而且仃尸曰=。FE2 = 720MPa , 由教材 p171 表 11-5,取 SH=1.0 ,浮=1.25, v _3.557m / s ?机械设计基 础?教材 表 11-2 ?课程设计? 表9-2 ?机械设计基 础?教材 表 11-1 13 上H1 L bH2 L - Hlm1 =1180MPa SH 卜1 I 一 F2 I - llEL =576MPa SF (2)按齿面弯曲强度

13、设计 根据课本p168表11-2暂时选择9级精度，根据p169表11-3选 择载荷系数K=1.5,根据p175表11-6选择齿宽系数Gd=0.8, 小齿轮上的转矩 T2=412680N mm =4.223 乙取 32, Z2=135.136,取 Z2=136 实际传动比i=4.24 根据教材 p173 图 11-8 选择 YFa1=2.74 , YFa2=2.21 ,根据 p174 图 11-9 选择 Ysa1=1.63, Ysa2=1.81 , 由于：YFa1Ysa； =7.75*10，YFa2%：2 =6.95*10， 匕F1 - F2 故：对小齿轮进行弯曲强度计算 mn 之 3等1 区上

14、小aS =2.65, 取 m=2.75 ZI2! d 二 ZI m =88mm,d2 = Z2 m = 374mm 中心距 a = d1 +d2 =231mm 2 b = 9ddi = 44mm , 取 b2 = 45mm , b1 = 50mm , (3)验算齿轮接触强度 % = ZEZH iKT1 u1 =985Mpa W bH = 1180Mpa b2dl u (4)齿轮的圆周速度?机械设计基 础?教材 表 11-5 ?机械设计基 础?教材 表 11-2 表 11-3 ?机械设计基 础?教材 图 11-8 14 3 开式齿轮传动 3.1 齿轮材料的选择 开式齿轮选用：斜齿圆柱硬齿面齿轮

15、小齿轮：40Cr外表淬火硬度4855HBe bHiim1 =1150 1210MPa , bFE1 =700 740MPa 大齿轮：40Cr外表淬火硬度4855HBe (THIim1 =1150 1210MPa , bFE1 =700 740Mp 3.2 齿轮的设计 (1)确定许用应力 仃 H lim 1 =仃 H lim 2 _1180MPa,而且仃 FE1 = FE 2 720MPa , 由教材 p171 表 11-5,取 SH=1.0 ,容=1.25, tH1 I - t-H2 I-二Hlim1- =1180MPa SH tF1 I - t-F2 I - , FE1 = 576MPa S

16、F (2)按齿面弯曲强度设计 根据课本p168表11-2暂时选择9级精度，根据p169表11-3选 择载荷系数K=1.5,根据p175表11-6选择齿宽系数Gd=0.8, 小齿轮上的转矩 T3=1638950N mm =4.223 乙取 32, Z2=135.136,取 Z2=136二 di 电 v 二 - 60 1000 = 1.12m/s 对照p168表11-2知 符合9级制造精度 接触疲劳强 度足够 V=1.12m/s ? 机械设 计基 础?教材 表 11-2 ?机械设计基 础?教材 表 11-1 ?机械设计基 础?教材 表 11-5 ?机械设计基 础?教材 表 11-2 表 11-3

17、15 实际传动比i=4.24 根据教材 p173 图 11-8 选择 YFai=2.74 , YFa2=2.21 ,根据 p174 图 11-9 选择 Ysa1=1.63, Ysa2=1.81 , 故：对小齿轮进行弯曲强度计算 mn X312KT1M YFa1YSa1 4.207,取 m=4.5 3 Z12!、/ d1 = z1 m = 144mm, d2 = z2 m= 612mm 中心距 a = d1 +d2 = 378mm 2 b =6 ddi = 72mm , 取 b2=75mm, b1=80mm, (3)验算齿轮接触强度 1.03*25.095=25.847mm 考虑与电动机的轴直径

18、不能差太多，选用 TL7联轴器 选择标准直径： 2计算d2 3计算 4计算 5计算 6计算 7各阶梯轴直径列表如下 名称 选 ?机械设计基 础?教材 表 14-1 ?机械设计基 础?教材 表 14 2 18 直径/mm 40 50 55 60 70 55 ?机械设计基 础?教材 表 14-1 ?机械设计基 础?教材 表 14 2 长度/mm 104 60 36 64 8 26 4.3 II轴的尺寸设计 1 II轴的材料和热处理的选择 选才? 45钢调质。硬度到达197286HBs 2初步计算各轴段直径 计算di,按卜列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率 P和扭 矩T R =10.479KW,

19、 T1 =412.433N m 最小直径计算查?机械设计根底?教材表 14-2取c=110 考虑键槽：d1.03*32.333=33.303mm 选择标准直径： 2计算d2 3计算 4计算 5计算 6计算 7各阶梯轴直径列表如下 名称 选 19 直径/mm 35 40 45 50 60 45 长度/mm 52 50 38 68 8 28 （3） II轴的强度校核 1计算齿轮受力大齿轮采用锻造毛坯的腹板式 圆周力： 径向力： 是直齿轮，故 轴向力：Fa = 0N 2按许用应力校核轴的弯曲强度 轴的受力简 图A L=113mm 求支反力： 水平闻支反力： 垂直面支反力： 作弯矩图： 水平弯矩：图B

20、 垂直弯矩：图C 求合成弯矩，做出弯矩图图 E 作扭矩图：图D C点左 C点右 作危险截面当量弯矩图图E 该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取 口 =0.59 校核危险截面轴径 ：45号优质碳素钢调质处理时，查?机械设计根底?教材 141 仃b =650Mp 仃s =360Mp 仃e =280Mp 20 Ic 1 I - 60MPa b C剖面的轴径 故：强度足够 n轴受力简图校核分析: 5轴承的选择 5.1滚动轴承的选择与校核 因为闭式齿轮选择直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径 向力，主动轴承和从动轴承均选用深沟球轴承。 (1)主动轴承： 根据轴径值查?课程设计?教材P

21、145表15-3 深沟球轴承各局部尺寸，选择 6211 (GB276-89)型深沟球轴承2个。 各局部尺寸如下表： _ 轴承代号 尺寸/mm d D B 6211 55 100 21 4 1 68 01 才 3 2B ?机械设计基 础?教材 表 14-1 II 轴的强度 足够 52 RHfl 受力常用水平聊 90 21 计算轴承寿命： 当量动载荷 温度系数ft =1载荷系数fp=1.5 对球轴承寿命系数名=3 要求轴承寿命：(十年两股制工作，按每年工作 300天，每班工作16 个小时) L=10 300 16 =48000h 所以轴承寿命合格 计算轴承寿命： 当量动载荷 温度系数ft =1载荷

22、系数fp=1.5 对球轴承寿命系数E=3 p 要求轴承寿命：(十年两股制工作，按每年工作 300天，每班工作16 个小时) L=10 300 16 =48000h 所以轴承寿命合格 6键的选择 选择45号钢，由于键的工作面是侧面，选用平键。 6.1 主动轴 (1)主动轴外伸端，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了， 且联轴器轴长度=42mm应选择C12X 80GB1096-791键。 键的工作长度： 45钢许用挤压力为：?课程设计? 表 15-3 选择 6211 (GB276-89) 型深沟球轴 承 轴承代号 尺寸/mm d D B 6309 45 100 25 ?机械设计基 础?教材 表

23、16-11 轴承寿命合格 ?课程设计? 表 15-3 选择 6309 GB276-89) 型深沟球轴 承 ?机械 设计基 础?教材 表 16-11 (2)从动轴承：根据轴径值查?机械制图?教材P 145表15-3 深沟球轴承各局部尺寸，选择 6309 (GB276-89)型深沟球轴承2个。 各局部尺寸如下表： 22 所以强度足够，合格 (2)主动轴上与齿轮连接处，考虑键槽在轴中部安装，故两键 在同一母线上。选用18*50 GB1096-79型键 键的工作长度： 45钢许用挤压力为： 所以强度足够，合格 6.3 从动轴 1)从动轴外伸端，选择C10X 32GB1096-7斓键。 键的工作长度：

24、45钢许用挤压力为： 所以强度足够，合格 (2)从动轴上与齿轮连接处，考虑键槽在轴中部安装，故两键 在同一母线上。选用14*48 GB1096-79型键 键的工作长度： 45钢许用挤压力为： 所以强度足够，合格 7联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济 问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 k=1.3 选用TL7 40*112型(GB4323-84弹性套柱销联轴器，根据主动轴 连接联轴器处，将各种参数列表如下：?课程设计? 表 14-1 选择C12X 80GB1096-79 型键。 ?课程设计? 表 14-1 选用 18*50 GB1096-79 型键

25、 ?课程设计? 表 14-1 选择C10X 32GB1096-79 型键 23 型 号 公称 转矩T 许用 转数n 轴孔直 径d 轴孔长 度L 外径D 材料 轴孔 回 ?课程设计? 表 14-1 选用 14*48 GB1096-79 型TL7 500 2800 40 112 190 HT 150 丫型 24 8附件选择 8.1 窥视孔和视孔盖 窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置， 具大小以手 能伸进箱体进行检查操作为宜。窥视孔出应设计凸台以便于加工。视 孔盖可用螺钉紧固在凸台上，并应考虑密封。应选择 A=100mmj视孔 盖。 8.2 通气器 通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。 较完善

26、的通气器内部支撑一 定曲路，并设置金属网。通气器规格尺寸应与减速器大小相适应，故 选择的通气螺塞。 8.3 油面指示器 油面指示器应设置在便于观察且油面较稳定的部位，如低速轴附 近。常用的油面指示器有圆形油标、长形油标、管状油标、油标尺等 形式，但油标尺结构简单，我们采用 M20 (20)的油标尺。油标尺安 装位置不能太低，以防止油溢出油标尺座孔。 8.4 放油孔和螺塞 键 ?课程设计? 表 17-3 TL7 40*112 型 (GB4323-84 )弹性套柱销 联轴器 选择 A=100mm 的视孔盖 25 起盖螺钉设置在箱盖联结凸缘上，其螺纹有效长度应大于箱盖凸 缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘

27、联结螺钉相同，螺钉端部制成圆柱形 并光滑倒角获支撑半球形。 9润滑及密封 9.1润滑方式： (1)齿轮v=5.557m/s 8mm 8 机盖壁厚 61 (0.80.85 )每 8mm 8 机座凸缘厚度 b 1.5 6 12 机盖凸缘厚度 b1 1.5 6 12 机座底凸缘厚度 P 2.5 6 20 地脚螺钉直径 df 0.036a+12mm 201 地脚螺钉数目 n a 1.2 5 10 齿轮端面与内机壁的 距离 2 6 10 机盖、机座肋厚 m1、m m = 0.85 5 1, nm 0.85 6.8 轴承端盖外径 D2 轴承座孔直往 +(55.5) d 3 140/ 140 轴承端盖凸缘厚

28、度 e (11.2) d 3 9.6 轴承旁连接螺栓距离 s 尽量靠近，以Md和Md 不发生干预为准 表2连接螺栓扳手空间ci、C2值和沉头座直径 螺栓直径 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 Cmin 1 13 16 18 22 26 34 40 Cmin 2 11 14 16 20 24 28 34 沉头座直往 18 22 26 33 40 48 61 四设计总结 课程设计是机械设计当中的非常重要的一环， 本次课程设计时间 只有两周，略显得仓促一些。但是通过本次每天都过得很充实的课程 设计，从中得到的收获还是挺多的。 这次课程设标所选的题目是设计电动绞布传动装置， 由于理论 29 知识的缺乏，再加上平时没有什么设计经验，最初拿到题目的时候有 些迷茫，不知从何入手。通过老师一上午的讲解及课后对?机械设计 课程设计?一书的仔细阅读，终于对此次的课程设计有了一定感性的 认知。 开始三天是对自己所选的题目做一些参数的计算。在我所选的 电动绞车装置中，有一个电动机，一个联轴器，一个单级齿轮减速器， 两个开式齿轮和一个卷筒