机械工程基础课程设计皮带+一级减速箱14年

1、 已知工作机皮带轮的工作数据，试选用电机，并设计已知工作机皮带轮的工作数据，试选用电机，并设计皮带轮传动、单级减速装置满足工作机的需要。要求设计皮带轮传动、单级减速装置满足工作机的需要。要求设计数据结构合理，价格合理。数据结构合理，价格合理。设计带式运输机传动装置设计带式运输机传动装置电机减速箱带式运输机联轴器此处应加皮带轮传动此处应加皮带轮传动已知工作机皮带轮的工作数据，试选用电机，并设计皮带轮传动、已知工作机皮带轮的工作数据，试选用电机，并设计皮带轮传动、单级减速装置满足工作机的需要。要求设计数据结构合理，价格合单级减速装置满足工作机的需要。要求设计数据结构合理，价格合理。理。工作条件：原

2、动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时工作条件：原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间间10年，每年按年，每年按300天计，单班工作（每班天计，单班工作（每班8小时）。小批量生产运小时）。小批量生产运输带允许误差输带允许误差5%。，数据分组12345678910运输带工作拉力F（kN）2.12.22.32.42.52.62.71.81.92.0运输带工作速度v(m.s-1)1.61 1.62 1.63 1.64 1.551.56 1.571.581.59 1.60卷筒直经D/mm350350 350300300300250250250240原始数据（按学号尾数各选一组数据）

3、原始数据（按学号尾数各选一组数据）设计带式运输机传动装置设计带式运输机传动装置带式运输机传动装置结构实体电机减速箱带式运输机联轴器此处应加皮带轮传动此处应加皮带轮传动一级齿轮减速箱一级齿轮减速箱带传动带传动带式运输机传动示意图带式运输机传动示意图电机电机带传动带传动单级齿轮减速器单级齿轮减速器链传动链传动运输带运输带I 轴轴II 轴轴F VD联轴器联轴器滚筒滚筒设计的内容n1.传动方案的分析与拟定n2.电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算n3.传动件（如齿轮传动、带传动的设计）n4.轴的设计n5.轴承及其组合部件的设计n6.键联接和联轴器的选择与校核n7.箱体、机架及附件的设计n8.装配

4、图和零件图的设计与绘制n9.设计计算说明书的编写1 1、选择电动机、选择电动机2 2、传动比分配、传动比分配3 3、计算各轴的转速、计算各轴的转速4 4、计算各轴的转矩、计算各轴的转矩6 6、齿轮传动设计、齿轮传动设计9 9、绘制装配图和零件图、绘制装配图和零件图7 7、轴及轴类零件的设计与选择、轴及轴类零件的设计与选择1010、设计计算说明书的编写、设计计算说明书的编写5 5、带传动设计、带传动设计8.8.键联接的选择及校核计算键联接的选择及校核计算1 1、选择电动机、选择电动机（1）确定工作机功率kwFVP0 . 3100075. 040001000工作(2) 原动机功率总总工工作作电电机

5、机 PP电机（原动机）电机（原动机）带传动带传动单级齿轮单级齿轮减速器减速器链传链传动动运输带（工作机）运输带（工作机）I 轴轴II 轴轴F VD联轴器联轴器滚筒滚筒总总 电机到工作机之间的总效率滚筒联轴器齿轮轴承带总296. 094. 0带带 995. 098. 0轴轴承承 99. 096. 0齿齿轮轮 96. 0滚滚筒筒 联联轴轴器器 根据课程设计指导书或设计手册选取，一般取根据课程设计指导书或设计手册选取，一般取中间值中间值。99. 0联轴器滚筒滚筒总总电动机电动机nin 齿轮带总iii42 带带i普通V带5 .1263齿轮i单级齿轮减速器min 78.4730075. 01000601

6、00060rDvn滚筒246)63()42(总ir/min 7 .11467 .286电动机n滚滚筒筒电电动动机机总总总总传传动动比比nni :根据电动机的功率和转速范围选择合适的电动机。根据电动机的功率和转速范围选择合适的电动机。(3) 确定电动机转速电机（原动机）电机（原动机）带传动带传动单级齿轮单级齿轮减速器减速器链传链传动动运输带（工作机）运输带（工作机）I 轴轴II 轴轴F VD联轴器联轴器滚筒滚筒2 2、传动比分配、传动比分配齿轮带ii原则：原则： 各级传动比应在合理的范围内： 各级传动尺寸协调，传动比应满足：42 带带i63 齿轮齿轮i48. 71 .48360滚筒电动机总nni

7、(设选定电机为360r/min) 4 . 3 , 2 . 2 齿轮带可取ii3 3、计算各轴的转速、计算各轴的转速I轴n I=min/ rin带电动机II轴n II=min/ riin齿轮带电动机注意：注意： II轴设计输出转速与所要求的转速不符，但误差在轴设计输出转速与所要求的转速不符，但误差在以内即可满足工程要求。以内即可满足工程要求。电机（原动机）电机（原动机）带传动带传动单级齿轮单级齿轮减速器减速器链传链传动动运输带（工作机）运输带（工作机）I 轴轴II 轴轴F VD联轴器联轴器滚筒滚筒计算公式：计算公式：Nm 9550iiinpT 各轴功率：各轴功率：kwp 7763. 带电动机 I

8、kwp 6453. 齿轮轴承带电动机 II注意：注意：电机的额定功率为电机的额定功率为4kw，而工作时输出的功率为，而工作时输出的功率为3.95kw,则在计算转矩时应按则在计算转矩时应按3.95kw。电机电机带传动带传动单级齿轮单级齿轮减速器减速器链传链传动动运输带运输带I 轴轴II 轴轴F VD联轴器联轴器滚筒滚筒4 4、计算各轴的转矩、计算各轴的转矩5、带传动设计、带传动设计 参照课本或设计手册进行，可选择普通V带或窄V带。应注意的问题：1、选定大、小带轮后，、选定大、小带轮后，i 带带可能与分配值不同，应采用新值。可能与分配值不同，应采用新值。2、带轮的中心距在、带轮的中心距在40050

9、0之间选取。之间选取。3、带的根数可以向上圆整，或向下圆整，但保证误差在、带的根数可以向上圆整，或向下圆整，但保证误差在5%以内以内。4，各种参数在合理范围，各种参数在合理范围 设计内容：1.整体设计：带轮传动形式，传动比，中心距，张紧装置2.带型号（带型，带长，带根数）3轮的各部分结构尺寸，绘制大小轮结构示意零件图普通普通V带的型号和基本尺寸带的型号和基本尺寸普通普通V带分为带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号七种型号寿命：寿命：107108次次V带轮结构带轮结构带轮组成带轮组成: 轮缘轮缘轮毂轮毂轮辐或腹轮辐或腹板板6 6、齿轮传动设计、齿轮传动设计已知小齿轮轴的输入功率，小齿轮转速，

10、传动比，设计一对标准直齿圆柱齿轮传动。轻载、工作平稳。设计确定： 齿轮的精度、Z Z1 1 、 Z Z2 2 、 a 、m、 d d1 1 、 d d1 1 、 d da1 a1 、 d da2 a2 、 d df 1 f 1 、 d df 2 f 2 、 b b1 1 、 b b2 2 。7 7、轴及轴类零件的设计与选择、轴及轴类零件的设计与选择 要求设计第I 、II根轴，根据两轴的转矩初估轴径。再根据减速器的结构要求设计轴的结构。要注意： 第I 根轴是否设计成齿轮轴，作用到II轴上的压轴力按所给定的值计算。 轴承的选择：同一根轴上的两个轴承型号相同，根据轴径选择合适的键，进行强度校核。3n

11、pAd将常用材料的将常用材料的A值做成表值做成表11-1轴的材料轴的材料AQ235-A，20Q255，3545160-135135-118118-110110-10040Cr考虑了弯曲影响而降低的许用剪应力。362.01055.9A令Mp12202030304040521.既传递扭转又承受弯曲轴的直径既传递扭转又承受弯曲轴的直径336 2 . 01055. 9npd只受扭矩时只受扭矩时也可用此公式也可用此公式A取小值取小值7.1 轴的结构设计估算直径轴受弯曲强度时的强度条件为轴受弯曲强度时的强度条件为ZWM对实心轴对实心轴1 . 03dM得到得到33 1 . 0MBMd式中式中3 1 . 01

12、BB仅与材料有关可做成表仅与材料有关可做成表2.按弯曲强度估算轴的直径按弯曲强度估算轴的直径轴转轴转轴不转轴不转Q235-A450.6300.5230.5670.472将常用材料的将常用材料的B值做成表值做成表轴的材料轴的材料转轴转轴传动轴传动轴齿轮齿轮联轴器联轴器箱体内壁箱体内壁1.假设计算得到轴的最小直径假设计算得到轴的最小直径d=30， （与联轴器配合段的直径）（与联轴器配合段的直径）齿轮厚齿轮厚B=40,联轴器厚联轴器厚557.1 轴的结构设计轴的结构设计联轴器与联轴器与箱体外壁距离箱体外壁距离可查表可查表齿轮与与齿轮与与箱体内壁距离箱体内壁距离可查表（可查表（510）2.初定各段直径

13、和长度初定各段直径和长度d1、d2、L轴承厚轴承厚18内径内径d1=35齿轮内径齿轮内径D2=40d= 30 轴应设计成两头细，中间粗的阶梯状，轴径按轴应设计成两头细，中间粗的阶梯状，轴径按装配顺序依次变化，轴的前段直径适当小于后段装配顺序依次变化，轴的前段直径适当小于后段直径，当零件往轴上装配时就不致损坏配合面既直径，当零件往轴上装配时就不致损坏配合面既保证强度要求又使装拆大为方便保证强度要求又使装拆大为方便齿轮与箱体齿轮与箱体内壁距离内壁距离7轴的径向尺寸确定轴的径向尺寸确定7.1 轴的结构设计轴的结构设计1.箱体内壁位置的确定箱体内壁位置的确定H=1015mmA=b+2HA应圆整应圆整轴

14、的轴向尺寸确定轴的轴向尺寸确定2.轴承座端面位置的确定轴承座端面位置的确定C=+C1+C2+(510)mm-箱体壁厚箱体壁厚C1、C2-螺栓螺栓扳手空间扳手空间B=A+2CB应圆整应圆整3.轴承在轴承座孔中位置的确定轴承在轴承座孔中位置的确定 值尽量小值尽量小减小支点距离减小支点距离油润滑时油润滑时= (38)mm脂润滑时脂润滑时= (1015)mm4.轴的外伸长度的确定轴的外伸长度的确定(1)当轴端安装弹性当轴端安装弹性套柱销联轴器时套柱销联轴器时K值由联轴器的型值由联轴器的型号确定号确定(2)当使用凸缘式轴当使用凸缘式轴承盖时承盖时K值由连接值由连接 螺栓长螺栓长度确定度确定(3)当轴承盖

15、与轴端当轴承盖与轴端零件都不需拆卸时零件都不需拆卸时,一般取一般取K=5mm8mm1安装齿轮安装齿轮 2安装轴套安装轴套 3安装轴承安装轴承4安装端盖安装端盖及密封及密封5安装安装联轴器联轴器5.拟定轴上零件的装配顺序拟定轴上零件的装配顺序高速轴结构及定位L支座反力计算距离两齿轮对正两齿轮对正小齿轮略宽小齿轮略宽减速箱内壁减速箱内壁对齐对齐两对轴承两对轴承大致一致大致一致转轴转轴弯矩转矩弯矩转矩按弯扭合成强度计算按弯扭合成强度计算 由由 Tb合成弯矩合成弯矩22VHMMM(1).受力分析：受力分析：M + T7.2 轴轴 的的 强强 度度 计计 算算22)( TMMca当量弯矩当量弯矩ca：根

16、据转矩性质而定的折合系数根据转矩性质而定的折合系数将扭转切应将扭转切应力转换成与弯曲应力变化特性相同的扭转切应力。力转换成与弯曲应力变化特性相同的扭转切应力。 (2).转轴的强度计算转轴的强度计算1） 按弯扭合成强度计算按弯扭合成强度计算7.2 轴轴 的的 强强 度度 计计 算算3 . 0,11bb对于不变的转矩6 . 0,01bb当转矩脉动变化时11,1bb对于频繁正反转的轴强度条件（第三强度理论、当量应力）强度条件（第三强度理论、当量应力）13221 . 0)(dTMWMcaca 3122311 . 0)(1 . 0 TMMdca危险截面计算应力：危险截面计算应力：mm -1许用弯曲应力，

17、按材料查表许用弯曲应力，按材料查表(15-1) Mpa危险截面所需直径：危险截面所需直径： 危险截面的确定：危险截面的确定： 综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面综合轴上弯扭矩和轴直径选择一两个截面二、按弯扭合成强度计算二、按弯扭合成强度计算强度条件（第三强度理论、当量应力）强度条件（第三强度理论、当量应力）2214()ebb根据转矩性质而定的折合系数3 . 0,11bb对于不变的转矩6 . 0,01bb当转矩脉动变化时11,1bb对于频繁正反转的轴在计算截面上在计算截面上弯曲应力弯曲应力b=M/W 扭转剪应力扭转剪应力=T/WTSSSSSSca22mamaKSKS11 2） 按疲劳强度条件精

18、确校核计算按疲劳强度条件精确校核计算S许用安全系数许用安全系数 其值见其值见P366计算危险截面计算危险截面弯曲、扭转应力弯曲、扭转应力 计算危险截面疲劳强度的安全系数计算危险截面疲劳强度的安全系数 计算弯曲、扭转疲劳的计算弯曲、扭转疲劳的安全系数安全系数TWT WM危险截面：危险截面：载荷大直径小载荷大直径小有应力集中处有应力集中处简化成简支梁，简化成简支梁，力的作用点：弯矩、扭矩，简化在中点，力的作用点：弯矩、扭矩，简化在中点，支点：与轴承类型有关。支点：与轴承类型有关。(3). 轴的强度计算步骤轴的强度计算步骤1. 作轴的受力计算简图，求支反力作轴的受力计算简图，求支反力6. 强度计算强

19、度计算(转轴转轴) 弯扭合成强度校核弯扭合成强度校核(一般轴一般轴) 疲劳强度疲劳强度(安全系数安全系数)校核校核(重要轴重要轴)3.轴的强度计算步骤轴的强度计算步骤1. 作轴的受力计算简图，求支反力作轴的受力计算简图，求支反力2. 求作支反力及弯矩图（求作支反力及弯矩图（MH、MV图）图）3. 求作合成弯矩图（求作合成弯矩图（M图）图）4. 求作扭矩及扭矩图（求作扭矩及扭矩图（T图）图）5. 求作当量弯矩及当量弯矩图（求作当量弯矩及当量弯矩图（Me图）图）危险截面？危险截面？直径小当量弯矩大的截面直径小当量弯矩大的截面例题：例题： 1 .作计算简图，求轮齿上的作用力作计算简图，求轮齿上的作用

20、力 Ft=2T/d=21.83106/348=10500NNtg tgFFoontr39005112cos/2010500cos/ NtgtgFFota22805112105002 .求作支反力及弯矩图求作支反力及弯矩图 H面：RBH=FtC/(b+C)=10500180/(110+180) =6520NRCH=FtRBH=10500-6520=3980NM1H=RBHb=6520110=717000NmmcV面: RBV(b+C) FrCMa=0 RBV=(FrC+Fad/2)/(b+C)=3790N RCV=FrRBV=111N M1V=RBVb=3790110=416900Nmm M1V

21、=RCVC=111180=19980Nmm合成弯矩合成弯矩M：3.求作扭矩图：求作扭矩图：Nmm MMMVH82940012121 Nmm MMMVH71730012121 4.求作当量弯矩图：求作当量弯矩图：NmmTTMNmmMTMMNmmTMMBcacaca62512116221110098. 1)(10173. 7)(10376. 1)( 5 .求轴的直径：求轴的直径：-; -截面：截面：-截面截面: mmMdmmMdBcaca16.61)1 .0/(93.65)1 .0/(3123111 考虑有键槽，直径加大3，故取d1=75mm，d2=65mm危险截面？危险截面？B8.8.键联接的选

22、择及校核计算键联接的选择及校核计算输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手册P51 选用A型平键键1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mm据课本P243式（10-5）得p=4T/dhl=46100/511034=60.3Mpa9.9.绘制装配图和零件图绘制装配图和零件图1、手绘画出正式的高速轴、低速轴二轴的组合安装定、手绘画出正式的高速轴、低速轴二轴的组合安装定位图（俯视图），采用位图（俯视图），采用3号图纸。号图纸。 2.计算机绘制并用计算机绘制并用4号纸打印下列图：号纸打印下列图： 绘制大齿轮零件图一张，另外：

23、绘制大齿轮零件图一张，另外： 学号为单号者绘制一张高速齿轮轴，学号为单号者绘制一张高速齿轮轴， 学号为双号者绘制一张低速齿轮轴。学号为双号者绘制一张低速齿轮轴。绘图任务量10. 10. 设计说明书一份，不少于设计说明书一份，不少于2020页。页。绘制齿轮零件图绘制齿轮零件图一、齿轮轴(龆(tiao)轮轴)da二、实心式 d da a160160 三、腹板式d da a500400,400,铸钢或铸铁铸钢或铸铁d1.8dd1.8dS S ddSD0=0.5(D1+D2)d0=0.25(D2-D1)D2=da-10mnD1=1.6dSL=(1.21.5)dsdSdaD1D2D0d0bL1.选择电动机:选定电机型号（一般为Y型）、结构、功率、转速。2.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比。3.计算各轴转速、功率及转矩1. 皮带各零件尺寸计算带的类型、型号、大小轮直径、中心距、带的长度、根数、初拉力、和轴上的载荷。2.皮带传动装置简图，皮带轮零件图简图1.设计计算齿轮传动、蜗杆传动的主要参数和尺寸。2.齿轮传动传动总体设计，绘制设计简图。3.齿轮强度计算及结构设计，绘制设计简图。1.轴的强度计算及结构设计，绘制设计简图。2.轴承的设计定位及选型