机械设计基础-课程设计

1、HUNANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY课程设计说明书课程名称：机械设计基础设计题目：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动专业：冶金技术班级:冶金14014学生姓名:孙凯学号导教师：朱颍湖南工业大学教务处制年月日-10 -题目名称：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动:工作条件二：技术数据工作年限8工作班制2工作环境常温环境载荷性质较平稳生产批量中批量生产滚筒效率0.96（电机转速为600900r/min）滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)漆筒直径D/mm18001.5400三：设计任务1、设计计算说明书一份，内容包括：传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比

2、及分配、传动装置的运动及动力参数计算、V带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。2、A1装配图1张四：课程设计工作进度计划:序号 起迄日期工作内容2016.6.62016.6.92016.6.102016.6.11分配课程设计任务，发设计任务书 分析机构运动简图3 2016.6.122016.6.134 2016.6.142016.6.175 2016.6.182016.6.20带传动/齿轮传动设计计算装配图及零件图绘制汇总主指导教师签名朱颖日期:五：主要参考资料:1刘扬、王洪

3、等，机械设计基础（第1版），北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2010年8月2王洪、刘扬，机械设计课程设计，北京，北京交通大学出版社，2010年3月3闻邦椿，机械设计手册1（第5版），北京，机械工业出版社，2010年1月4闻邦椿，机械设计手册2（第5版），北京，机械工业出版社，2010年1月一、拟定传动方案5二、选择电动机6三、传动装置总传动比及其分配7四、传动装置的运动及动力参数计算8五、V带传动设计10六、轴的设计13七、键连接的选择和校核14八、齿轮的设计15九、课程设计总结和参考文献16、拟定传动方案传动方案的分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递

4、原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长,是现代机器中应用最为广

5、泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。传动方案拟定：F=2200NV=1.5m/s题目：带式运输机传动装置的设计1.工作条件：1班制，使用年限15年，载荷有轻微冲击，小批量生产,滚筒效率为0.96。2.原始数据：滚筒圆周力F=2200N带速V=1.5m/s；滚筒直径D=280mmD=280mm长度L=400mm电机车$速为600900r/min。L=400mm1V带传动s-嬲岫轮解4-mS电动机6一卷筒二:选择电动机1:电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。2:确定电动机的功率：传动装置的总效率：刀总二"带X42轴承Xq齿轮X4联轴器X4

6、滚筒.查设计P18表3-3:4带=0.95,42轴承=0.99*0.99,刀齿轮=0.97,4联轴器=0.99,“滚筒=0.96带入上式可得：“总二"带X刀A2轴承X4齿轮X4联轴器Xn滚筒=0.8584.产0.8584 Pd=3.844 kw Pe=4Kw电机所需的工作功：Pd=FV/1000Tl总=2200X1.5/1000X0.8584=3.844kw满足Pe>=Pd条件的Y系三项交流异步电动机额定功率Pe应取为4Kw.查设计P112表12-1.选型号为Y160M1-8的电动机。电动机型号额定功率满载转速电流额定转矩最大转矩额定电流Y160M1-84.07159.9122

7、6nm= 715r/minnw=102.37r/min3:确定电动机转速：由上表可知电动机的满载转速nm=715r/min,工作转速nw=60000v/兀D=60000*1.5/3.14*280=102.37r/min.三：传动装置总传动比合理地分配各级传动比，是传动装置总体设计中的一个重要问题,它将直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。分配传动比主要考虑下列诸因素。1 .各级传动比一般应在常用的范围内，知常用传动机构的主要特性及适用范围。2 .各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称，避免传动零件之间发生相互干涉或安装不便。3 .在两级或多级齿轮减速器中，应使各级传动大齿轮的浸油深度大致

8、相等，以便于实现统一的浸油润滑。4 .尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。根据电动机满载转速nm=715r/min和工作机转速nw=102.37r/min，可得传动装置所要求的总传动比i a =6.98ia=nm/nw=715/102.37=6.98分配各级传动比由传动方案知，传动装置的总传动比等于各级传动比的乘积，即ia丸1i2i3-ina.查设计P19表3-4取i带=3.N2=238.33r/minN=102.29r/minN4=102.29r/minPl=3.844k wP2=3.65kWP3=3.51kWP4=3.44kWP工作机=3.30kW四：传动装置的运动及动力参数计算

9、在选定电动机型号、分配传动比之后，可计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速、功率和转矩。计算各轴转速(r/min):n=nm/i°式中，nm电动机的满载转速；io电动机轴至I轴的传动比同理，nn=n"i1=n/(i0xi1)nm=nn/i2=nm(i/i1Mi2)其余类推，得电动机满载：nm=715r/min2轴：E=nm/i带=715/3=238.33r/min3轴：nn=n"i齿轮"nm/(i0xi1)=715/3/2.33=102.29r/min4轴:n=nn/i2=nm/(i/i/i2)=715/3/2.33/1=102.29r/min式中i

10、带一一电动机轴至I轴的传动比(带传动)i齿轮I轴至H轴的传动比(齿轮传动)i2II轴至田轴的传动比计算各轴的功率(kW:P1=Pd=3.844kwP2=Pdk4带=3.65kWP3=PI父"轴承X刀齿轮=3.65M0.99父0.97kW=3.51kWF4=PII父“轴承X”联轴器=3.51M0.99M0.99kW=3.44kW工作机轴功率P工作机=PmX"w=3.44x0.96kW=3.30kW计算各轴转矩:电动机的输出转轴Td=9550Pd/nm=95503.844/715Nm=51.34NmT2=Tdx4带xi带=51.34M3黑0.95Nm=146.32NmT3=TI

11、xi带父”轴承><刀113.64Nm=320.64Nm齿轮=0.95X0.99X3XT4=TIIxi2M”轴承父"联轴器=320.64X1X0.99X0.99Nm=314.26Nm工作机输出转矩T工作机=T”“w=314.26X0.96Nm=301.69NmTd=51.34NmT2=146.32NmT3=320.64NmT4=314.26-10-Ka =1.1P=3.844kWPc=4.23k cWB带型验证带速:dd1=140mm五:V带传动设计带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳破坏。因此，带传动的设计准则为：在保证带不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。确定

12、设计功率Pc(kw：由课本P151表10-7得：kA=1.1P=3.84KWPC=KAP=1.1X3.844=4.23KW选择普通V带截型：据PC=4.23KW和n：=238.33r/min由课本P152图10-8得：选用B型V带确定带轮的基准直径dd并验证带速：初选小带轮的基准直径查课本P152表10-8.取小带轮的基准直径dd1=132mm嗝=125mm-17 -v=5.24m/sdd2=425m mv=(二dd1nm)/(601000)=(3.14132715)/(601000)m/s=4.94m/s因v<5m/s,带速不合适，故选取dd1=140mm>min=125mmv=

13、(二dd1nm)/(601000)=(3.14140715)/(601000)m/s=5.24m/s因5m/s<v<25m/s,带速合适计算大带轮的基准直径：dd2=i带xdd1=3X140=420mm查课本P152表10-8取dd2=425mm确定V带的中心距a和基准长度Ld:根据0.7(dd1+dd2)Ma0£2(dd1+dd2),初定中心距a。=450mmao=450mmLd0=2a0+冗(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0计算带所需的基准长度Ld0=2x450+3.14(140+425)/2+(425-140)2/(4m450)1832.175(m

14、m)查课本P141表10-2选带的基准长度Ld=1800mm按a%a0+(Ld-Ld0)/2式计算实际中心距：aM450+(1800-1832.175)/2mm=433.91mm考虑安装，调整和补偿张紧的需要，中心距应有一定的变化范围，即amin=a-0.015Ld=(433.91-0.015父1800)mm406.91mmamax=a+0.03Ld=(433.91+0.03x1800)mm487.91mm验算小带轮上的包角5:a1=180"-(dd2-dd1)X57.3*/a=1803(424-140)"57.31/433.91电142.49%120=包角支1合适计算带的

15、根数z:单根V带传递的额定功率.据dd1和m,查课本P149表10-4得P1=0.68KWiwl时单根V带的额定功率增量.据带型及i查P150表10-5得P1=0KWgP150表10-6,得Ka=0.89;查P141表10-2得KL=0.95Z=FC/(P1+AP1)KaKL=4.23/(0.68+0)X0.89X0.95=2.43故去Z=3计算单根V带的初拉力F。：查课本P141表10-1.得：B型带的单位长度质量q=0.17kg/mF0=500丈(2.5-Ka)Pc/(Kazv)+qv2=500丈(2.5-L d 0 =1832.175mmLd =1800mma 433.91mmamin

16、=406.91mm91mm一：1 =142.4o9P1=0.68KW P1 =0KWK a =0.89Kl=0.95Z=3q=0.17kg/ mF 0 =248.050.89)*4.23/(0.89父3M5.24)+0.17父5.242=248.05N计算压轴力Fq：Fq2zF0sin(二1/2)=23248.05sin(142.49/2)N=1409.27N带轮设计：对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通V带接触的槽面应光洁，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内应力要小。带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘,装在轴上的筒形部分称为轮毂，中间部分

17、称为轮幅。Fq 1409.27NV带轮的结构带轮结构形式按直径大小常用的有S型实心带轮（用于尺寸较小的带轮）、P型腹板带轮（用于中小尺寸的带轮）、H型孔板带轮（用于尺寸较大的带轮）及E型椭圆轮幅带轮（用于大尺寸的带轮）。根据d=140mm故小轮选取P型腹板带轮大轮取H型孔板带轮材料HT200轮缘部分的轮槽尺寸按V带型号查设计P219ft21-2。查得，小轮缘宽度B=63mm孔径D1=42mm轮毂长L=50mmfc轮轮缘宽度B=63mm孔径D2=60mm由于普通V带两侧面间的夹角是40°,为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形，楔角减小，故规定普通V带轮槽角f为34。P型腹板带轮 材 料H

18、T200B=63mmD1=42mmD2=60mmL=50mmf 为 34°bd=14mm查课本P144表10-3槽宽bd=14mm45钢，正火处理 硬度170217HBS六：轴的设计：选择轴的材料选轴的材料为45钢，正火处理，查1(P291表16-1),硬度170217HBs按扭转强度估算轴的最小直径轴径d的设计计算公式为d之A3匹A=118ndi=40mm查1(P291表16-2),取A=118,代入上面公式，有d>=38.34mm考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准，查课本P292表16-3,则取最细白轴径d1=40mm轴的结构设计：轴上零件的定位，固定和装配：单级减速器中可

19、将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定.确定轴各段直径和长度：d1=40mm,考虑前面所述决定径向尺寸的各种因素，其他各段直径可确定为：d2=47mm考虑在d2处联轴器用轴肩实现轴向定位，所以，d2=d1+2(0.070.1)d1=45.648mm取d2=47mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2,所以，d3=50mmd3=dz+(13)=4850mm取d3=50mmd7=50mm满足齿轮定位的同时，还应满足右侧轴承的安装要求，根据选定

20、轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同，取d7=50mmd6=60mmd6与d7用轴肩实现轴向定位，齿轮在左端用轴环定位”由环直径d6,所以取d6=60mmL1=65mm确定各轴的长度：工段：d1=40mm轮缘宽度B=63mm长度取L=65mm选用6210型深沟球轴承，其内径为d=50mm,范度B=20mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应后一定距离。6210选择轴承型号：BW0mmdamin=57m由于d7和d3两处都安装轴承，初选深沟球轴承，查设计P149m表15-4,可知，轴承代号为6210,轴承宽度B=20mm安装尺寸为damin=57mm.七：键连接的选择和校核：轴径d1=40mm,L1=65mm查课本P231表13-10得，选用A型平键，得：键16X10GB1096-79l=L1-b=65-16=49mmT=146.32N?;mh=10mm根据课本P234(13-22)式得(Tp=4T/dh=4X146320/4010>49=29.86Mpa<6R5060Mpa)故该键合适