《机械基础》课程综合实训设计任务书

1、机械基础课程综合实训设计任务书一、 设计题目 带式输送机传动装置设计1、电动机； 2、三角带传动； 3、减速器； 4、联轴器； 5、传动滚筒； 6、皮带运输机二、 已知条件1、 输送拉力 F = 2200 N；2、 输送带工作速度 V 1.8 m/s（允许输送带的工作速度误差为5%）；3、 滚筒直径 D 450 mm；4、 卷筒效率 0.96 （包括卷筒及轴承的效率）；5、 工作情况：每日工作24小时，连续单向运转、载荷平稳；6、 传动工作年限：5年（每年按300天计算）；7、 工作条件：室内、尘土较大、环境最高温度35；8、 动力来源：三相交流电源；9、 检修间隔期：四年一大修、两年一中修、

2、半年一小修；10、制造条件及生产批量：一般机械厂制造、小批量生产。三、 设计内容1、 电动机的选择及运动参数的计算；2、 三角带的传动设计；3、 齿轮传动的设计；4、 轴的设计；5、 滚动轴承的选择及验算（低速轴）；6、 键的选择计算及强度校核（低速轴）；7、 联轴器的选择；8、 润滑油及润滑方式的选择；9、 绘制零件的工作图和装配图（用AutoCAD绘制）（1） 减速器的装配图（2） 绘制零件的工作图注：装配图包括：尺寸标注、技术要求及特性、零件编号、零件明细表、标题栏。零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。 10、编写设计说明书（1） 目录；（2） 设计任务书；（3） 设计计

3、算：详细的设计步骤及演算过程；（4） 对设计后的评价；（5） 参考文献资料。四、 设计工作量1、 绘制减速器装配图1张(A0或A1);2、 零件图12张(A3或A4）；3、 编写设计计算说明书1份。目录一、 传动方案分析1二、电动机的选择1三、传动装置的运动和动力参数2四、带传动设计3五、齿轮传动的设计计算6六、轴的设计和计算8七、轴承的设计13八、联轴器的选择13九、键联接的选择及校核计算14十、减速器附件的选择14十一、润滑与密封16设计小结17参考资料18附图19 计算及说明 结果一、传动方案分析设计任务书中给出两种方案。方案一：采用二级闭式齿轮传动，适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且

4、使用维护方便，但要求大起动力矩时，起动冲击大。方案二：选用V带传动和一级闭式齿轮传动，此方案的结构尺寸较大，V带传动也不适用于繁重工作要求和恶劣的工作环境，但V带传动布置于高速级，能发挥其的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点，可适应大起动转矩工况要求，成本低，结构简单，使用维护方便。根据以上分析比较，本设计选用方案二。二、电动机的选择已知卷筒直径D=450 mm，运输带的有效拉力F= 2100 N，运输带速度= 1.8 m/s，卷筒效率为0.96，每日工作时数为24小时，传动工作年限为5年。试选择合适的电动机1、选择的电动机类型： 选用Y型全封闭型三相异步电动机2、选择电动机的功率（容量）：（

5、1）传动装置的总效率（包括工作机效率）：=上式中、分别为带传动、齿轮传动、联州器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取=0.96、=0.99、=0.97、=0.97、=0.98、=0.96 = 0.80 所以 = F/1000= 4.95 kw3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速：nW =601000V/D=6010002/500 r/min=76.4r/min 按推荐的合理传动比范围，取V带传动比 i带=24，单级齿轮传动传动比i齿=35。，则合理总传动比取值范围为i=620。故电动机转速的可选范围nd=inW=（620）76.39=4581528r/min。符合这一范围的同步转速有750 r/m

6、in、1000 r/min、和1500r/min。再根据容量和转速，由表8.1方案电动机型号额定功率电动机转速传动装置的传动比/kw同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y132S-45.51500144018.853.55.3852Y132M2-65.5100096012.573.1443Y160M2-85.57507209.4233.14查出有三种适用的电动机型号，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选n=1000r/min合适。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M2-6。其主要性能：额定功率：5.5KW，

7、满载转速960r/min。三、计算传动装置的运动和动力参数1、计算各轴转速（r/min）轴 r/min=305.73 r/min轴 r/min=76.43 r/min卷筒轴 =76.43 r/min2、 计算各轴的功率（KW）轴 P= =4.752 kw轴 P= P=4.51 kw卷筒轴 P= P=4.24 kw3、 计算各轴输入转矩（Nm） T=9550/N= 49.24 Nm轴 T= T= T =146.94 Nm轴 T= T= T = 553.02 Nm卷筒轴 T= T= 520.28 Nm运动和动力参数的计算结果列下表轴名参数电动机轴I轴II轴卷筒轴转速N/（r/min）960305.

8、73 76.43 76.43 输入功率P/kw4.954.752 4.51 4.24 输入转矩T（N*m）49.24146.94 553.02 520.28 传动比3.14441效率 四、带传动设计1、带传动的设计计算（1）选择普通V带类型由以上可知电动机的额定功率P= 5.5 kw，转速N=960 r/min，从动轴转速N= 305.73 r/min，中心距约为 500 mm，每天工作24小时。（2）确定计算功率P 由表8.1查得K=1.3，依公式得 P= KP= 5.51.3=7.15 kw（3）选取普通V带型号 根据P= 7.15 kw，N= 960 r/min，选用 A 型普通V带（4

9、）确定带轮基准直径d、d 根据表11-8和图11-6选取d= 100 mm，且d=130d= 80 mm大带轮基准直径为 d= 300 mm按表11-8选取标准值d=300 mm （5）验算带速 = 5.024 m/s带速在525 m/s范围内。（6）确定带的基准长度L和实际中心距a按结构设计要求初步定中心距a=500 mm。由式（8.15）得 L=2 a+（d+ d）/2+（d+ d）/（4a） = 1630 mm由表11-2选取基准长度L= 1600 mm。由式（8.16）得实际中心距为 a a+（L+ L）/2= 485 mm中心距a的变动范围为 a=a-0.015 L= 483.5 m

10、m a=a+0.03 L= 488 mm（7）校验小带轮包角由式（8。17）得 =180-（d-d）57.3/ a=156.37120(8)确定V带根数z由式(8.18)得 ZP/ （P+P）KK根据d=100 mm，N=960 r/min，查表11-3用内插法得 P= 0.97 kw所以取P= 0.97 kw P= 0.97 kw根据传动比=3.14，查表11-3得 P= 0.11 kw 由表11-6查得带长度修正系数K=0.99，由图11-5查得包角系数K=0.93，得普通V带根数 Z= 7.19 根圆整的z= 8 根。（9）求初拉力F及带轮上的压力F由表11-1查得A型普通V带的每米长度

11、质量q=0.1kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力为 F= 154.42 N由式（8.20）可得作用在轴上的压力F为 F=2 Fzsin= 2418 N(10)带轮的结构设计图(附录) （11）设计结果选用 8根V 带，中心距a= 500 mm，带轮直径d= 100 mm，d= 300 mm，轴压力F= 2418 N。五、齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级选择直齿圆柱齿轮，则选择材料为45号钢，软齿齿轮组合，大齿轮用合金刚 ，硬度为 170210 HBS，小齿轮用合金钢 45号钢 ，硬度为 220250 HBS，选择齿轮精度为8级。2、按齿根弯曲疲劳强度设计确定有关参数和系

12、数1） 转矩T T=9.5510= 4120 Nm2）载荷系数K查表 取K= 1.1 。3） 齿数z和齿宽系数因为是软齿面传动，取z= 25 ，则 z=z=100 4） 许用弯曲应力按图 12-26 查得=240Mpa，小齿轮按45号钢，硬度为220250 HBS，大齿轮用合金刚 45号钢 ，硬度为 170210 HBS，得=240 Mpa，= 180 Mpa。由表 12-5 查得S= 1.3 。由式（10.14）得= 138 Mpa= 185 Mpa 由式（10.38）得因软齿面m选大些。由表10.3取标准模数值m=3 5）确定中心距a及螺旋角 a= 187.5 mm所以取a= 187.5

13、mm。 =3.171） 分度圆直径 d= 75 mm d= 300 mm2） 齿宽 b= 75 mm所以取b= 77 mm，b= 80 mm。3）齿数比 =i=44)许用接触应力由图 查得= 680 Mpa，= 540 Mpa。由表 查得= 1.0 。由式 = 680 Mpa = 540 Mpa(4)验算齿轮圆周速度u U= 3.768 m/s由表 12-2 知选8级精度是合格的.(5)几何尺寸计算及绘制齿轮工作图附图：见附录1六、轴的设计和计算1、择轴的材料，确定许用应力已知传动效率P= 4.51KW，从动齿轮的转速n= 305.73r/min ，圆周力F= 8840 ，分度圆的直径d= 1

14、00 ，圆周力，径向力 =3209N ，轴向力。2、扭转强度估算轴径查表14.1得C=107110。又由式（14.2）得 d C= 26.2326.97mm 考虑到轴的最小值处要安装联轴器,会有键槽存在,故将估算直径加大3%，取为( 26.23 26.97 ) mm。由设计手册取标准直径d= 35mm 。3、计轴的结构并绘制结构草图（1）上零件的位置和、固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考机械设计基础图14.8，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装齿轮的两

15、侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。（2）确定各轴段的直径 如图14.21所示，轴段直径最小，d= 35mm ；考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位，轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径d为 45mm ；用同样的方法确定轴段、的直径d=45mm、d= 50mm、d=55mm、d=50mm、d=45mm ；为了便于拆卸左轴承，可查出 深沟球 型滚动轴承 。（3）确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为 110 mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为 100 mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留一定的间距，取该间距为 95 m

16、m；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为 10 mm，所以轴段的长度为70 mm，轴承支点距离J= 14 mm；根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取J= 81 mm；查阅有关的联轴器手册取J=75 mm；在轴段、上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小（510） mm，键槽的宽度按轴段直径手册得到。4、定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。（1）已知条件：大齿轮分度圆直径： d=100mm传递转矩： （2）求圆周力Ft根据课本公式得Ft=2T/d=2/100=13750N求径向力Fr根据课本公

17、式得 Fr=Fttan=13750tan20=5004.59N因为两轴承对称，所以：LA=LB=59.5mm (3)绘制轴受力简图并求未知约束反力（如图） FrFtD A FAX C B FBX T2 FAY FBY轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=5004.59/2=2502.30NFAX=FBX=Ft/2=13750/2=6875N（4）绘制垂直面弯矩图（如图）由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MVC=FByL/1000=2502.3059.5/1000=148.89NmMV148.89DACB (5)绘制水平面弯矩图（如图）MHC=FBXL/1000=687559

18、.5/1000=115.55NmMHDACB 115.55（6）作合成弯矩图MC=Mc 188.47 D A C B（7）作扭矩图T=T2=687.5NmTDACB（8）绘制当量弯矩图（如图）转矩产生的扭矩按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：Mec =Mc2+(T)21/2=188.472+(0.6687.5)21/2=412.5NmMecD ACB（9）按弯扭合成进行强度计算mm该轴强度足够。5、修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大,此轴不必再作修改。6、绘制轴的零件图七.轴承的设计由于已知减速箱的传动装置中,根据工作条件决定采用一对深沟球轴承,并初选定轴承型号为6010深沟球轴

19、承.其功率p=5.5 kw, n=305.73 r/min,年限为5年,每天工作24小时。查手册得6010轴承的Cr=61800 N.取,则由式(15.5)得轴承的预期寿命为：Lh =530024=36000 1求当量动载荷P根据书P294页式15.2得P=fPFr由书P295页表15.12得fP= 1.5 ,所以 P=fPFttan200 =1.53815.1tan20 = 2082.87 N2计算所需的径向额定动载荷值 由书P296页式15.6得 = =6423.87 Lh= 36000 h由此可见轴承的寿命大于轴承的预期寿命，所以所选轴承型号合适。八、联轴器的选择 由上得扭矩 T 2=

20、nII= 查设计指导书附表9-4选用HL4联轴器主动端：Z型轴孔，C型键槽，dz=d1=35mm L1= 60mm 从动端：J型轴孔，B型键槽，dz= 40mm L1= 80mm九、键联接的选择及校核计算1、输出轴与连轴器连接用平建连接 轴径d1= 35 mm, l=95mm 查手册，选用双圆头平键，由课本表14-5查得： 键1为： bh=14 mm9 mm ,lj1= 60 mm T1=.0 Nmm h=9 mm lj1=lj1-b=49 mm jq1= MPajq=90 MPa 所以，键选用合格2、输出轴与齿轮联接用平键联接 轴径d=50mm,轴段的长度为70 mm，取lj2= 70 mm

21、 查手册，选用双圆头平键，由课本表14-5查得： 键2为：bh=10 mm 8 mm lj2=80 mm T2= Nmm h=10 mm lj2= lj2-0.5b=62 mm jq2= 80.6 MPajq= 90 MPa 所以，此键也选用合格十、减速器附件的选择：名称符号计算公式与尺寸参数（mm）箱座壁厚取8箱盖壁厚取8箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺钉直径16地脚螺钉数目，轴承旁连接螺栓直径盖与座连接螺栓直径8连接螺栓2的间距180轴承端盖螺钉直径检查孔盖螺钉直径定位销直径6、至外箱壁距离22、18、14、至凸缘边缘距离20、12轴承旁凸台半径11=2凸台高度24外箱壁至轴承

22、座端面距离取50齿轮端面与内箱壁间距离1取10齿轮端面与内箱壁间距离2取10箱盖、箱座肋厚、=6,=8轴承端盖外径取105轴承旁连接螺栓距离2十一、润滑与密封 根据齿轮的圆周速度,轴承可以用脂润滑和油润滑润滑,由于齿轮的转速根据以上所算是小于2m/s, 故轴承润滑采用脂润滑。为防止箱体内的侵入轴承与润滑脂配合，防止润滑脂润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，润滑脂的装填量不应超过轴承空隙体积的。在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度而定，由于V12m/s，所以采用油池润滑，齿轮浸入油池的深度至少为10mm，转速低时可浸深一些，但浸入过深则会增大运动阻力并使油温升高,所以要适度的浸入深度。箱体

23、内采用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。综合减速器的情况选用毡圈密封,毡圈的断面为矩形,使用时在端盖上开梯形,一般用于低速脂润滑处。 选方案二。Pd4.95KWnW =76.4r/min电动机型号Y132M2-6Pd=5.5KWnm =960r/minnI=305.73r/minnx=76.43r/minnw=76.43r/minP=4.752 kwP=4.51 kwP=4.24 kwT= 49.24NmT= 146.94NmT= 553.02 NmT= 520.28 Nm A型普通V带K= 1.3 P= 7.15 kwd= 100 mmd= 300 mm=5.024 m/sa=563mmL= 1630 mmL= 1600 mma= 485 mma= 483.5 mma= 488 mm=156.37P= 0.97kw P= 0.11 kwK= 0.99K= 0.93z=8根q= 0.1kg/mF= 154.42NF= 2418 NT1 =4120 N/mK= 1.1 z=25z= 100 =240Mpa=180MpaS=1.3 = 138 Mpa=185 Mpam= 3 a= 187.5 mmd=