机械设计综合课程设计.docx

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机械设计综合课程设计

机械设计综合课程设计

——机械设计部分

设计计算说明书

设计题目：

开槽机

设计者：

学号：

专业班级：

机械工程及自动化三班

指导教师：

完成日期：

2016年6月24日

天津理工大学机械工程学院

一课程设计的任务……………………………………………………3

1．设计目的………………………………………………………3

2．设计题目………………………………………………………3

3．设计任务………………………………………………………3

二电动机的选择………………………………………………………4

1．电动机类型的选择……………………………………………4

2．确定电动机输出功率…………………………………………4

3．确定电动机转速………………………………………………4

4．确定电动机型号………………………………………………4

三传动装置的总传动比和分配各级传动比…………………………5

1．传动装置的总传动比…………………………………………5

2．分配各级传动比………………………………………………5

四传动装置的运动和动力参数的计算………………………………5

1．计算各轴的转速………………………………………………5

2．计算各轴的输入功率和输出功率……………………………5

3．计算各轴的输入转矩和输出转矩……………………………5

五传动零件的设计计算………………………………………………6

1．V带传动的设计计算…………………………………………6

2．齿轮传动的设计计算…………………………………………8

六轴的设计、校核……………………………………………………16

七滚动轴承的选择和计算……………………………………………18

八键连接的选择和计算………………………………………………19

九联轴器的选择………………………………………………………19

十润滑和密封的选择…………………………………………………20

十一设计总结…………………………………………………………22

十二参考资料…………………………………………………………22

谢词……………………………………………………………………22

一、课程设计的任务

1．设计目的

课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。

课程设计的主要目的是：

（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。

（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。

（3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（CAD）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。

2．设计题目：

（1）题目：

开槽机

（2）用途：

开槽机在印刷行业中是一种常见的机器。

（3）原始数据：

序号

执行机构输入转速n（r/s）.

执行机构输入功率（kw）

1

58

1.28

说明：

（1）工作条件：

2班制，工作环境良好，有轻微振动；

（2）使用期限十年，大修期三年；

（3）生产批量：

小批量生产（<20台）；采用Y型电动机驱动。

（4）传动装置部分简图

.3、设计任务

（1）总体设计计算

选择电动型号

计算所需电机功率，确定电机转速，选定电机型号；

计算传动装置的运动、动力参数；

a.确定总传动比i，分配各级传动比；

b.计算各轴转速n、转矩T、功率P；

c.传动零件设计计算；

d.校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度；

（2）绘制减速器装配图（草图和正式图各一张）；

（3）绘制零件工作图：

减速器中齿轮和中间轴零件工作图；

（注：

当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）；

（4）编写设计计算说明书。

二、电动机的选择

1．电动机类型的选择

按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。

2．确定电动机输出功率P0

电动机所需的输出功率P0=Pw/η

其中：

Pw----执行机构的输入功率

η---由电动机至分配轴的传动总效率

总效率η=η带·η3轴承·η2齿轮·η联轴器

查表可得：

η带=0.96，η轴承=0.99，

η齿轮=0.98，η联轴器=0.99，

则

η=0.96×0.993×0.982×0.99=0.89

电动机所需的功率：

P0=Pw/η=1.44KW

3．确定电动机转速

执行机构输入转速nw=58r/min

确定电动机转速可选范围:

V带传动常用传动比范围为:

i带=2～4，取2.8～3

双级圆柱齿轮传动比范围为i减=8～40，取14～18

则电动机转速可选范围为:

n0=nwi总=（2.8～3）×（14～18）nw

=（39.2～54）nw=2273.6～3132r/min

其中：

i总=i带×i减=（2.8～3）×（14～18）=39.2～54

电动机的同步转速有750、1000、1500、3000r/min，符合这一转速范围的是3000r/min，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。

4.确定电动机型号

根据所需效率、转速，由《机械设计手册》或指导书

选定电动机：

Y90S-2型号（Y系列）

数据如下:

额定功率P：

1.5kw（额定功率应大于计算功率）

满载转速：

nm=2840r/min（nm—电动机满载转速）

同步转速：

3000r/min

电动机输出轴径:

24mm

三、传动装置的总传动比和分配各级传动比

1．传动装置的总传动比

i总=i带×i减=n0/nw=2840/58=48.97

nw——执行机构轴转速

2．分配各级传动比

为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取i带=2.8～3左右

则：

i减=i总/i带=48.97/2.8=17.49

减速器传动比分配原则：

各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。

i减=i高*i低

i高——高速级传动比

i低——低速级传动比

建议取：

i高=（1.2～1.3）i低

则：

i减=（1.2～1.3）i2低

i高=4.58

i低=3.82

四、传动装置的运动和动力参数的计算

1．计算各轴的转速

Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）：

nⅠ=nm/i带=1014.29r/min

Ⅱ轴（中间轴）：

nⅡ=nⅠ/i高=221.46r/min

Ⅲ轴（低速级大齿轮轴）：

nⅢ=nⅡ/i低=57.97r/min

Ⅳ轴（与Ⅲ轴通过联轴器相连的轴）:

nW=nⅢ=57.97r/min

2．计算各轴的输入功率和输出功率

Ⅰ轴：

PⅠ=P0·η带=1.44×0.96=1.38kw

Ⅱ轴：

PⅡ=PⅠ·η轴承·η齿轮=1.38×0.99×0.98=1.34kw

Ⅲ轴：

PⅢ=PⅡ·η轴承·η齿轮=1.34×0.99×0.98=1.30kw

Ⅳ轴（分配轴）:

Pw=PⅢ·η轴承·η联轴器=1.30×0.99×0.99=1.27kw

3.计算各轴的输入转矩和输出转矩

公式:

T=9.55×106×P/n（N·mm）

Ⅰ轴：

TⅠ入=9.55×106×PⅠ入/nⅠ=1.299×104（N·mm）

TⅠ出=TⅠ入·η轴承=1.287×104（N·mm）

Ⅱ轴：

TⅡ入=9.55×106×PⅡ入/nⅡ=5.778×104（N·mm）

TⅡ出=TⅠ入·η轴承=5.720×104（N·mm）

Ⅲ轴：

TⅢ入=9.55×106×PⅢ入/nⅢ=21.416×104（N·mm）

TⅢ出=TⅠ入·η轴承=21.201×104（N·mm）

Ⅳ轴：

Tw=9.55×106×Pw/nⅢ=20.922×104（N·mm）

将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：

轴名

功率P（kw）

转矩T（N·mm）

转速n（r/min）

传动比i

效率η

输入

输出

电机轴

1.44

--

--

2840

2.8

0.96

Ⅰ轴

1.38

1.299×104

1.287×104

1014.29

4.58

0.97

Ⅱ轴

1.34

5.778×104

5.720×104

221.46

3.82

0.97

Ⅲ轴

1.30

21.416×104

21.201×104

57.97

1

0.98

IV轴

1.27

20.922×104

--

57.97

五、传动零件的设计计算

1．V带传动的设计计算

5.1.V带传动的设计计算

已知：

小带轮功率P（即电机输出功率P0）和转速n1（即电机满载转速nm）。

可初步取i带=2.8

设计带传动：

带的型号、根数、大小带轮直径、中心距等参数。

（1）确定计算功率

Pca=KA×P，查表得KA=1.2

则Pca=1.2×1.5=1.8KW

（2）选择V带的带型

n0=2840r/min,Pca=1.8KW,查设计手册选择Z型V带。

（3）计算带轮的基准直径dd并验算带速v

①ddmin=50mm，查表初选dd1=56mm,则大带轮dd2=i带.dd1=2.8×56=156.8mm

②验算带速：

v=5~25m/s

v===8.33m/s＜25m/s.

查表圆整：

=140mm.

（4）确定V带的中心距a和基准长度Ld

0.7（+）≤≤2（+）

150.2≤≤427

为了使结构紧凑，取偏低值，=250mm.

计算带长≈2+（+）+=846.11mm

查表取长度=780.

则实际中心距：

a=+=216.95mm

mm

mm

（5）验算小带轮上的包角α1

α1≈180°-（+）×57.3°/a=163.28＞120°

（6）计算带的根数z

z=,

查表得=0.332KW,=1.0，Kα=0.925

△p=（1-）=0.101,=0.2925×，=1.1373

z=≈2.96=3

（7）计算单根V带的初拉力F0

由表得q=0.060（kg/m）,F0=500×（-1）+qv2=500×+0.06×8.332=52.32N.

（8）计算压轴力Fp

Fp=2ZF0sin（α/2）=2×3×52.32×sin（152.28°/2）=302.12N

（9）带轮结构设计

查机械设计课程设计手册，确定带轮结构，并确定带轮轮毂孔径和长度。

3.1.2V带传动的设计参数结果

V带传动的设计参数表格（3-1）如下：

表3-1V带传动的设计参数表

V带型号

V带参数

序号

名称

数值

序号

名称

数值

1

小带轮基准直径dd1

60mm

6

小带轮包角α1

152.28°

2

大带轮基准直径dd2

140mm

7

实际传动比i

2.85

3

带速v

8.33m/s

8

V带根数z

3

4

V带基准长度Ld

203.25

9

带轮轮毂孔径d

25

5

中心距a

214.95

10

带轮轮毂长度l

40

2．齿轮传动的设计计算

1.高速级齿轮的设计

（1）选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数

选用8级精度，大齿轮45号钢，正火处理，硬度230HBS；小齿轮45号钢，调质