机械设计基础课程设计28377

1、南京工业大学机械设计基础课程设计计算说明书设计题目 系（院）一班级设计者指导教师年月 日1：课程设计任务书。2：课程设计方案选择。3：电动机的选择。目录4：计算总传动比和分配各级传动比。5:计算传动装置的运动和动力参数。6：减速器传动零件的设计与计算1 ) V 带的设计与计算。2 ) 齿轮的设计与计算。133 ) 轴的设计与计算。177：键的选择与校核。268：联轴器的设计。289：润滑和密封。oooooooooo2910 ：铸铁减速器箱体主要结构设计。303211 ：感想与参考文献。一、设计任务书 设计条件设计带式输送机的传动系统， 采用带传动和一级圆柱出论减 速器 原始数据输送带有效拉力F

2、 = 5000N输送带工作速度 V = 1.7m/s输送带滚筒直径d = 450mm 工作条件两班制工作，空载起动载荷平稳，常温下连续（单向）运 转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为 380/220V 。 使用期限及检修间隔工作期限： 8 年，大修期限： 4 年。 二传功方案的选择带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图）带式输送机由电动机驱动。 电动机 1 将动力传到带传动 2 ，再由带传 动传入一级减速器 3，再经联轴器 4 将动力传至输送机滚筒 5 ，带动 输送带 6 工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器， 采用 直齿圆柱齿轮传动。三.计算及说明计算及说明计算结果电动机的选

3、择电动机类型与结构形式的选择对一般的机械运输，选用 Y系列三相异步电动机， 安装形式为卧式，机座带底脚，电压 380V。电动机型号的选择1. 电动机的功率根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率nw6 104 Vw 6 104 1.7D45072.19 r/minFwVw1000 w5000 1.71000 0.949.04kw设：n1联轴器效率=0.98 （由表1-7 ）；nw 72.19r/minpw 9.04n 闭式圆柱齿轮传动效率=0.97kw则工作机实际需要的电动机输出功率为P010.11叶3 V带传动效率=0.96n 对轴承效率=0.99n传动装置的总效率Pw 工作机所需输入功率由

4、电动机至运输带的传动总效率为=0.894=1 2 3 42=0.96 0.97 0.98 0.992= 0.894巴鬻10J1KWkw计算及说明计算结果根据P0选取电动机的额定功率Pm，使Pm 11.3 P0 10.1113.14kw2电动机的转速6 104 Vw 6 104 1.7 ” “nD45072.19 r/min1nv 72.19因为V带传动比ib 2 4 ,齿轮传动比ig 3 5，则r/mi nnm inw ibignw (620)iw (433.141443.8)kw由上述 Pm , nm查表12-1得：选用Pm=11kw , nm=970r/minY160L-6电动机的型号为：

5、Y160L-6型电动机Po计算总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比nmnw97072.1913.44ib= 3.5igiib13.443.53.84ig 3.84nm :电动机的满载转速nw :工作机的转速分配各级传动比根据设计要求：ibVig故取 ib= 3.5，则传动系统的运动和动力参数计算传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为I、H、皿、W轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计计算结果计算及说明算如下： I轴（电动机轴）门！ nm 970r / minR Pm 11 kWP11T,9550 19550 108.30 N mm970 H轴（减速器高速轴）n2niib970277.143

6、.5r /minP2n311 0.96= 10.56 kWT29550P2 9550 卫戲363.89 Nn2277.14（减速器低速轴）n3ig27空 72.173.84r / minR3n 4 2 10.56 0.970.99= 10.14kW1341.79 N9550P39550 1014n372.17IV（输送机滚筒轴）n372.17r / minP3n 4 110.14 0.990.98= 9.84kW1302.099550 P49550 -9戲n472.17将计算结果和传动比及传动效率汇总如表1 -1表1 - 1传动系统的运动和动力参数轴号电动机带传动圆柱齿轮传动工作机I轴H轴皿轴

7、V轴转速 n970277.1472.1772.17r/mi n功率Pkw1110.5610.149.84转矩Tnm108.30363.891341.791302.09传动比i3.53.841传动效率n0.960.970.98计算结果计算及说明减速器传动零件的设计与计算V带的设计与计算1. 计算功率PcPc kAp 1.2 1113.2 kwKa:工况系数，查表的Ka=1.2P:电动机额定功率2. 选取V带型号根据 Pc 13.2 kw 和小带轮转速ni 970r/min ,由图8-10可知，工作点处于B,C型相邻区域，取 C型带。3.小轮基准直径d di和大轮基准直径d d2希望结构紧凑，由表

8、8-4并参考表8-2a，取ddi =224mm，选取£=0.01，则大轮的基准直径:dd2dd1 1n2970 224 1776.17mm 277.14ni： I轴转速，n2 H轴转速由表8-4取dd2=800 mm ，此时d d 2800ibdd1224i13.443.57i g3.76ib3.57则从动轮的实际转速为:转速误差：277.1247721T884 2-85,合适mdd1 1n2 d d2970 2240.99800268.884 r/min计算及说明计算结果4.验算带速n1dd1970 224V 111.37m/s<25 m/s ，合适60 1000 60 10

9、005.初定中心距因amax 2 dd1 dd22 224 800 2048 mmamin2dd1 dd23h 1224 8003 13.5 552.5 mm2取 a。1.2dd2 960 mm6.初算带的基准长度LoLo2 a0dd1 dd222dd2 dd14ao2 960 ddi dd222800 2244 9603614.08mm由表 8-1 得，取 Ld=3550 mm7. 实际中心距中心距a可调整，则aa0LdL09603550 3614.082927.96 mm8. 小带轮包角1 180dd2 dd2 57.3a180800 22457.3927.96144.4 >120

10、合适9. 单根V带所能传递的功率根据m 970r /min和dd1 =224mm，查表8-2a，用插值法计算及说明|计算结果求得：P0 5.70 kw10. 单根V带传递功率的增量P0传动比 ib 3.57 , m 970r/min，查表 8-2b 得：P0 0.81 kw11. 计算V带的根数Z PcP0P0 K Kl由表8-5可查得K =0.90 ,由表8-6可查得 心=0.99, 则13.25.70 0.810.9 0.992.28取Z=3根，所用的V带为C-3550 X312.作用在带轮轴上的力单根V带的张紧力F。500PcZVqV2查表 8-8 得 q=0.30 kg /m,故F。竺

11、竺空13 11.370.900.3 11.372382.77 N所以作用在轴上的力为：144 4F2ZF0sin-2 2 3 382.77 sin2186.7 N2 213带轮结构设计i小带轮的结构设计由表 12-3 得，do=42 mm计算及说明由D ddi 224mm 300mm，故选腹板轮V带轮尺寸如下：计算结果d11.8d01.8 4275.6mmL 2d02 42 84mmB Z 1 e 2f 3 125.5 2 1785S 0.25B0.258521.25mm51 1.5S31.87552 0.5S10.625ii大带轮的结构设计由dd2 800mm 400mm,采用椭圆辐轮d0

12、40mm， dd2 800mm， B 85mmd!1.8d0 72mm ， L 1.6d064 mm,/10.56h 2903290 3 61.48mm n A. 277.14 4h>0.80.8 61.4849.2mmS 0.3B 25.5mm， a10.4h|24.6mm，计算结果计算及说明a2 Og 19.7mmE 1.5S38.25mm, S20.5S12.75mmf10.2012.3mm ,f20.2hi 9.84mm齿轮的设计与计算1. 齿面接触强度计算：i确定作用在小齿轮上的转矩Tip1 pm 3 11 0.96 10.56 kwninmib970271.7 r3.57/m

13、inT1 955 104 型 955 104° 3.7 105 N mm m271.7计算结果计算及说明ii选择齿轮材料确定许用接触应力为 h ,根据工作要求，采用齿面硬度W 350 HBS。小齿轮选用45钢，调质，硬度为260 HBS大齿轮选用45钢，调质，硬度为220 HBS由表9-5的公式，可确定许用接触应力h，小齿轮：H 1 380 0.7HBS 380 0.7 260 526 MPa大齿轮：H 2 380 0.7HBS 380 0.7 220 534 MPaiii选择齿宽系数0.4iv确定载荷系数K因齿轮相对轴承对称布置，且载荷较平稳，故取K=1.35v计算中心距aa 48

14、 ig 148 3.76KT1a H3 1.35 3.7 1053.76 0.4 5342240.4mmvi选取齿数并确定模数取乙 28 , Z2 igZ13.76 28 105.28 取 106，则2am -乙Z22 240.428 1063.59mm计算结果计算及说明查表得9-1，取标准模数m 4mmvii齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：d1 mZ14 28112mmdd1 d1 2m 112 2 4120mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：d2 mZ24 106424mmdd2 d2 2m 424 2 4432mmd d?112 424中心距：a -268mm2 2大齿轮宽度

15、：b2a a 0.4 268 107.2mm小齿轮宽度：因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误 差，避免工作时在大齿轮齿面上造成压痕，一 般b1应比b2宽些，取：b1 b25 107.2 5112.2mm诡确定齿轮的精度等级，齿轮圆周速度. d1n1112 970 "/V 口5.69 m/s6000060000根据工作要求和圆周速度，由表 9-3选用7级精度。2. 齿轮弯曲强度验算i确定许用弯曲应力根据表9-7可查得计算及说明计算结果140 0.2HBS 140 0.2 260 192 MPa140 0.2HBS 140 0.2 220 184 MPaii查齿形系数Yf，比较Yf / f小

16、齿轮乙28，由表9-6查得：Yf1 2.56大齿轮Z2 106，由表9-6查得：Yf2 2.20丘遁0.013,皂竺0.012f 1192f °184因£ 邑，则需要验算小齿轮F 1F 2iii验算弯曲压力计算时应以齿宽b2代入，则2KTYF1F12-b乙m2 依 37 105 256 53.25MPa> f 1107.228 42安全3. 结构设计df1 d12.5m1122.5 4102mmd1112mm,do55mmda1 120mm,b1112.2mm因为da2432mm500mm，故选腹板结构的齿轮d 80mm, d11.6d1.680128mm , B10

17、7.2mml 1.2d96mm ,d f 2d12.5m128 2.54118mm0 4m16mm ,C 0.3B32.16mm , n0.5m 2mmD。0.5 D1a260mm, r 5mm,故选做为实心结构齿轮因为 da1 120mm200mm计算及说明计算结果轴的设计与核算1.减速器高速轴的设计i选择材料与热处理选用45钢，调质，由表12-1得毛坯直径W 200 mm,硬度217-255 HBS抗拉强度b 700MPa,屈服强度s 500MPa弯曲疲劳极限i 300 MPaii初算轴的最小直径dm.，并进行初步结构设计查得 C 107118107 118 3 10.5636.0 39.

18、7 mmV 277.1437 mm，最小直径还要符合相配零由表12-2Pd min C 3期n取 dmin件的孔径（这里是V带轮）标准尺寸，在此处 开一键槽。d 1.03 37 38.11mm，取 d 40mmiii确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。a:外伸端（与V带轮相连）取最小直径d 40mmb : V带轮定位轴肩高H 2.5mm,故d1 45mmC :安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d2 50mmd :齿轮轮与轴配合处直径 d3 55mm计算及说明计算结果e :轴环直径d4 60mmiv选择轴承类型由上述一系列直径，查表6-1得感谢下载载轴承代号为631

19、0v轴承盖的设计带有密封件的轴承盖，因为轴承外径 D 110mm故d3 10mm , d0 11mmD0 D 2.5d3110 2.5 10135mmD2 D0 2.5d31302.5 10160mme 1.2d3 12mm， e em由结构确定D4 D 10 15 98mmD5 D0 3d3105mmD6 D 2 4107mm计算及说明计算结果密圭寸件的选择：轴径：d45mmDd2570mmD1d1661mmd1d144 mmH 12mmvi轴各段的长度设计箱盖壁厚：i 0.02a 1 0.02 268 1 6.36 8取 1 8mm箱体内壁与齿轮端面应留有空隙21故取2 12mm小齿轮宽度

20、d112.2mm，故取 l3 110mm轴环宽度1410mm ,l5 39mm轴承宽度b27mm,l2 51mmV带轮宽度b85mm,取 1 82mmvii扌当油环:d n 50 277.14 13857mm?r / min选用脂润滑：3 10mm诡螺栓选用M10的螺栓，故h 80mm计算及说明计算结果2.减速器低速轴的设计i选择材料与热处理选用45钢，调质，由表12-1得毛坯直径W 200 mm,硬度217-255 HBS抗拉强度b 700MPa,屈服强度s 500MPa弯曲疲劳极限i 300 MPaii初算轴的最小直径dm.，并进行初步结构设计由表12-2查得 C 107118idn da

21、dmin C3107118 355.661.3 mm皿.72.17取dmin 57mm，最小直径还要符合相配 零件的孔径（这里是联轴器）标准尺寸，在 此处开一键槽。d 1.03 57 58.71mm，取 d 60mmiii确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。a：外伸端（与联轴器相配）取最小直径 d 60mmb :联轴器定位轴肩高H 3.5mm，故d1 65mmC:安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d2 75mmd :齿轮轮与轴配合处直径d3 80mme：轴环直径d4 90mm计算及说明计算结果iv选择轴承类型由上述一系列直径，查表6-1得感谢下载载轴承代号为 63

22、15基本尺寸：d 75mm, D 160 mm, B 37mm安装尺寸：da 87mm, Da 148mm, ras 2.1mm基本额定动载荷Cr 112 kN ,基本额定静载荷Cor 76.8kNV轴承盖的设计带有密封件的轴承盖 D 160mm，故d3 13mm贝卩 d0 14mm， Do D 2.5d3 160 2.5 13 192.5mmD2 D0 2.5d3 192.5 2.5 13 225mme 1.2d315.6mm e em由结构确定D4 D 10 15145mmD5 D0 3d3192.5 3 13 153.5mmD6 D 2 4156mm密封件的选择：轴径 d 70mmD d

23、 25 95mmD1 d 16 86mmd1 d 1 69mmH 12mmvi挡油环的设计计算及说明计算结果d n 75 72.175412.75mm?r / min 2 105mm?r / min选用脂润滑vii轴的各段长度初步设计与齿轮相配的轴长为：105 mm轴环的长度为：12.5 mm左端轴承相配合轴长：49 mm右端轴承相配合轴长：63.5 mm与轴承盖相配的轴长：75 mm 与联轴器相配的轴长：待定诡校核轴的强度a：作用在轴上的载荷圆周力：Ft2T皿2 1341.86.33kNd2424径向力：FrFt tan6.33 tan 202.3 kNl 4912.5105 63.5371

24、93mmb:决定支点反作用力及弯矩力矩：水平面内：Fha FhbF, 2 3.165 kNMhcFha?丄 3.165 96.5 305.4 Nm2垂直面内：Fva Fvb Fr2 1.15 KNMvc Fa?1.15 96.5 110.975 Nm 2合成弯矩：Mc ,MHc mVc305.42 110.9752 324.94 Nm计算及说明计算结果合成系数：亠豊0.60b110感谢下载载当量弯矩：Mu324.9420.6 1341.79868.2 Nm3 859 103'、0.1 65计算危险截面C处的轴径50.94mm因为截面C处有一键槽，故将直径放大5%即： 50.94 1.0

25、5 53.5mm在结构草图中此处 d=80 mm > 53.5 mm故强度合适低速轴的轴承校核：a :径向载荷：FrA FrB、fHa F：3.1652 1.152 3.37 KNb：轴向力：Foa Fobc:当量动载荷：查相关手册可知，深沟球轴承 6315的Cr 112 KN Cor 76.8 KN 贝ye 0.22因 Fa f 0 e 由表 13-7 得 X 1,Y 0, fp 1.1P fp XFr YFa 1.1 1 3.37 3.707 KNd :计算必需的额定动载荷计算结果3 n皿 LhV166673.70772.17_4_16_3001666716.18 112 KN强度合

26、适e :求轴承寿命3166671126Lhb6.4 106 Lh72.173.707符合要求键的选择与校核1.高速轴与带轮连接键i：键的基本尺寸的设定因为 d 40mm 查表7-2选取b h 12 8车由 t 5.0mm , t13.3mm键长L取1.5d ，贝卩L 1.5 4060mm参照键长度系列选L=56 mm ,b 6mm2ii：键的强度校核：_ 2T dFt2 363.894018.2 KN键的挤压强度P hLs，Ls l2R44mm空1038 44103.4MPa查表7-3得，不动的联接45钢载荷平稳p 125150 MPa ,120 MPa因为符合条件计算及说明计算结果2高速轴与

27、小齿轮连接键i :键的尺寸确定:因为 d 55mm，选择 b h 16 10，车由 t 6.0mmt14.3mm , L1.5d82.5mm,取 L 80mm8mm ,Ls l 2R 64mmii：键的强度校核:2T2363.89220.7 MPadhLs5510 642Ft hLSTdbLS363.89 1026.4655 16 64MPapp 3.低速轴与大齿轮处连接键i：键的基本尺寸2TPdhL.TdbLSpp故符合要求4低速轴与联轴器的连接键因为 d 65mm,故选择：b h 18 11，轴 t 7.0mmt|4.4mm，取键长：L 1.5d 90mm, 取 L 80mm2 1341.

28、7980 12 5055.91341.79 10380 20 5016.77b- 2L 2R 62mm联轴器的设计MPaMPa1选择联轴器的类型由于电动机和减速器两端安装时不易对中，以应用广泛的弹性套注销联轴器。2计算转矩查表14-1 ,选工作情况系数K=1.4，代入Tc KT 皿 1.4 1341.791878.5 Nm3.选取联轴器型号查表8-5可知，由于轴径为 d 65mm选择LT10型联轴器Y65 1424联轴器校核最大许用转矩 T 2000Nm Tc最大许用转矩 n 2300r / min 72.17r/min满足要求故上述设计的联轴器长度可定为L 142mm滚动轴承的润滑和密封滚动

29、轴承的润滑和密封，对保证轴承的正常工作 起着十分重要的作用。由前面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。i：齿轮润滑油的选用：工业闭式齿轮油(GB5903-95 )代号运动黏度/ (mm 2/S)倾点<C闪点主要用途>C适用于煤炭，40/C100/CL-ckc220198-242-8200 水泥，冶金，工业部门大型闭式齿轮传动装置的润滑。通用锂基润滑脂(GB7324-87 )代号滴点不低于工作锥入度(25 C, 150g )主要用途有良好的耐水性 和耐热性，适用于温ZL-2175265-295在-20-120 C范围内。各种机械的滚动轴承 滑动轴承及其他摩 擦部分的润滑。计算结果计算及说明ii：密圭寸轴承盖的密封因为高速轴:n1d160277.14 45 10600.65m/s低速轴:n2d26072.17 70 10600.26m /s油封油封槽轴轴径d1Dd1D1DoD2nH1高速轴4570446185100410低速轴70956986110125411故 Vn V 5m/s , Vm V 5m/s所以两者都选用丁型无骨架橡胶油封。项目铸铁减速器箱体主要结构设计名称符号计算过程计算结果箱座壁厚5一级 0.025+i >88箱盖壁厚Si一级 0.0