机械设计基础课程设计.docx

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机械设计基础课程设计

机械设计基础

课程设计计算说明书

设计题目：

设计带式输送机中的传动装置

专业年级：

电气工程系15级

学号：

学生姓名：

宋

指导教师：

机械工程系

完成时间2017年7月7日

机械设计基础课程设计任务书

学生姓名：

专业：

电气工程系

任务起止时间：

2017年7月3日至2017年7月7日

设计题目：

设计带式输送机中的传动装置

一、

传动方案如图1所示：

1—电动机；2—V带传动；3—单级圆柱齿轮减速器

4—联轴器；5—带式输送机；6—鼓轮；7—滚动轴承

图1带式输送机减速装置方案图

二、原始数据

滚筒直径d/mm

400

传送带运行速度v/（m/s）

1.6

运输带上牵引力F/N

2100

每日工作时数T/h

24

传动工作年限

5

单向连续平稳转动，常温空载启动。

三、设计任务：

1.低速轴系结构图1张（A2图纸）；

2.设计说明书1份。

在1周内完成并通过答辩

参考资料：

《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》

《工程力学》《机械制图》

指导教师签字：

2017年7月7日

（一）电机的选择

1.选择电机的类型和结构形式：

依工作条件的要求，选择三相异步电机

封闭式结构

u=380v

Y型

2.电机容量的选择

工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000=3.36kW

V带效率：

0.96

滚动轴承效率：

0.99

齿轮传动效率（闭式）:

0.97x1（对）

联轴器效率：

0.99传动滚筒效率：

0.96

传输总效率

=0.859

则，电机功率

=3.91kW

3.电机转速确定

工作机主动轴转速n工作机=

=76.43r/min

V带传动比范围：

2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围：

3~6

总传动比范围：

6~24

∴电动机转速的可选范围为：

458.58~1834.32r/min

在此范围的电机的同步转速有：

1500r/min,1000r/min,750r/min

依课程设计指导书Y系列三相异步电机技术数据（JB3074-82）选择电机的型号为；Y132M1-6性能如下表：

电机型号

功率

KW

满载时

额定转矩

质量

kg

转速n

r/min

电压V

电流A

功率因数

Y132M1-6

4

960

380

9.4

0.8

2.0

75

（二）传动装置的运动和动力参数计算

所选电机满载时转速nm=960r/min

总传动比：

i总=

=12.56

1.分配传动比及计算各轴转速

i总=iD×i

带传动的传动比iD=3

一级圆柱齿轮减速器传动比i=4.19

则高速轴I轴转速n1=320r/min

则低速轴II轴的转速n2=76.37r/min

2.各轴输入功率，输出功率

P输出=

P输入，效率如前述。

则高速轴I轴的输入功率PI=3.75kW，

输出功率PI＇=3.71kW，

则低速轴II轴的输入功率PII=3.60kW，

输出功率PII＇=3.56kW。

3.各轴输入转矩:

小带轮输入转矩Td=38.9N?

m

I轴输入转矩TI=111.9N?

m

II轴输入转矩TII=450.2N?

m

（三）V带传动设计

1.确定计算功率Pc

已知电机输出功率，依教材《机械设计基础》表13-9，取KA=1.2,故Pc=4.7kW。

2.选择普通V带型号

已知Pc，nm，结合教材《机械设计基础》，由图13-15确定所使用的V带为A型。

3.确定大小带轮基准直径d1，d2。

由《机械设计基础》表13-10取d1=125mm，带传动比iD已知，则d2=iD·d1=375mm，取d2=375mm

4.验算带速v

6.3m/s

5.求V带基准长度和中心距（L0，a）

初定中心距

=1.5（d1+d2）=750mm,选a0=800mm

带长

=2405mm

由表13-2，对A型带进行选用，Ld=2480mm

则实际中心距：

837.5mm

6.验算小带轮包角

163°>120°合格。

7.求V带根数Z

已知n1，d1，查表13-4，得P0=1.37kW

已知传动比iD，查表13-6，得ΔP0=0.11kW

已知

1，查表13-8得K

=0.96，查表13.2得KL=1.09

则V带根数Z=

3.03，

取4根。

8.求作用在带轮上的压力FQ

由《机械设计基础》表13-1，可知A型带每米质量q=0.105kg/m

单根V带的拉力F0=

2=155N

作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin

=1226N

（四）减速器（齿轮）参数的确定

1.选择材料及确定许用应力

由《机械设计基础》表11-1得：

小齿轮用：

40MnB，热处理方式：

调质，齿面硬度为241~286HBS

大齿轮用：

ZG35SiMn，热处理方式：

调质，齿面硬度为241~269HBS

由表11-5，取安全系数SH=1.0，SF=1.25。

则许用应力为：

[σH1]=σHlim1/SH=720MPa.[σH2]=σHlim2/SH=615Mpa

[σF1]=σFE1/SF=476MPa.[σF2[=σFE2/SF=408MPa

2.按齿面接触强度设计

设齿轮按9级精度制造，按齿面接触强度设计。

由表11-3得载荷系数K=1.5，由表11-6得齿宽系数Φd=0.8。

小齿轮输入功率P=3.75kW，

转矩T1=9.55×

×

=1.12×105N?

mm，

由表11-4可得弹性系数ZE=188.9

则小齿轮直径d1≥

齿数取Z1=24，Z2=iZ1=101模数m=d1/z1=2.81

按表4-1，标准模数m=3，实际传动比i=Z2/Z1=4.21

传动比误差0.02，是符合要求。

d2=mZ2=303mm,

齿根顶圆直径d2a=d2+2ha=309mm,齿根圆直径d2f=d2-2hf=295.5mm。

实际标准中心距离a=187.5mm

齿宽

56mm（圆整）

为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b+5=60mm

3.验算轮齿弯曲强度

由图11-8，取齿形系数YFa1=2.76,YFa2=2.24.

由图11-9，取外齿轮齿根修正系数YSa1=1.59，YSa2=1.82

判断：

122MPa≦[σF1]

判断：

113MPa≦[σF2]

满足条件合适

4.齿轮的圆周速度

1.2m/s

对照表11-2可知，选着9级精度是合适的。

（五）轴的结构设计及验算

1.高速轴及低速轴的材料选择

根据表14-1得，高速轴材料为：

45钢，热处理方式：

调质

低速轴材料为：

45钢，热处理方式：

调质

高速轴极限强度[σB1]=650MPa，低速轴极限强度[σB2]=650MPa

根据表14-3得，高速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa

低速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa

2．轴颈初估

初选小轮轴颈，根据扭转强度计算初估轴颈。

由表14-2得常数C110

=24.9mm，结合大带轮轮毂内径，圆整后暂取d1=25mm

大轮轴颈

=39.7mm，结合联轴器内径，圆整后暂取d2=40mm

3.轴的径向尺寸设计

根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的径向尺寸。

高速轴：

（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

（有键槽加大3%）,取d1=28mm。

d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=36mm。

d3=d2+2mm=38mm,取标准值d3=40mm。

d4=d3+2mm=42mm。

d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=50mm。

取d6=32mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。

d7=d3=40mm.

低速轴：

（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

（有键槽加大3%）,取d1=42mm

d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=50mm。

d3=d2+2mm=52mm,取标准值d3=55mm。

d4=d3+2mm=57mm。

d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=65mm。

取d6=47mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。

d7=d3=55mm。

5.轴的轴向尺寸设计

根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的轴向尺寸。

高速轴：

（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

l1=2f+3e-3mm,其中A型带f=9mm,e=15mm，则l1=60mm。

l4=b-2mm=58mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。

l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。

l7=B+挡油环宽度-4mm=18+19-4=33mm。

C,e,K:

取H=10mm,

=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+10mm,取C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。

轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到轴承盖的距离取K=20mm。

l2=K+e+（C-

-B）=57mm，l3=B+

+H+2mm=45mm。

取l6=4mm。

低速轴：

（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

l1=112-2=110mm,轴段长度应比联轴器轴孔长度短1-2mm。

l4=b-2mm=54mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。

l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。

l7=B+挡油环宽度-4mm=21+19-4=36mm。

C,e,K:

取H=10mm,

=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+5mm,取C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。

轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到道轴承盖的距离取K=20mm。

l2=K+e+（C-

-B）=54mm，l3=B+

+H+2mm=48mm。

取l6=4mm。

（六）轴承的选择

高速轴承的主要参数

轴承代号

轴承内径mm

轴承外径mm

轴承宽度mm

径向基本额定动载荷Cr

6208

40

80

18

29.5

低速轴承的主要参数

轴承代号

轴承内径mm

轴承外径mm

轴承宽度mm

径向基本额定动载荷Cr

6211

55

100

21

43.2

（七）联轴器的选择

根据轴孔直径d2=42mm输出转矩T=445N?

m依据《课程设计指导书》，选定联轴器型号：

TL7

联轴器选择表

公称扭矩

/N?

m

许用转数

/（r/min）

D

/mm

D1

/mm

D2

/mm

转动惯量

/kg?

m2

质量

/kg

500

3600

190

42

0.06

15.6

（八）键连接的选择和计算

轴名

安装直径d/mm

类型

h/mm

b/mm

轮毂长度

键长L/mm

高速轴

28

A

7

8

63

55

42

A

8

12

60

50

低速轴

42

A

8

12

112

90

57

A

10

16

56

45

附表1机体各部分尺寸（mm）

名称

符号

尺寸

机座壁厚

δ

8

机盖壁厚

δ1

8

机座凸缘厚度

b

12.5

机盖凸缘厚度

b1

12.5

机座底凸缘厚度

b2

20

地脚螺钉直径

df

20

地脚螺钉数目

n

4

轴承旁联接螺栓直径

d1

16

盖与座联接螺栓直径

d2

12

连接螺栓d2的间距

l

180

轴承端盖螺钉直径

d3

8

窥视孔盖螺钉直径

d4

8

定位销直径

d

10

df,d1,d2至外机壁距离

c1

26,22,18

df,d2至土元边缘距离

c2

24,16

轴承旁凸台半径

R1

20

凸台高度

h

35

外机壁与轴承座端面距离

l1

47

大齿轮端面圆与内机壁距离

△1

10

齿轮端面与内机壁距离

△2

9

机盖，机座筋厚

m1,m

8,8

轴承端盖外径

D2

120,140

轴承旁联接螺栓距离

s

附表2减速器整体最大几何尺寸及特性尺寸（mm）

长度方向最大尺寸

宽度方向最大尺寸

高度方向最大尺寸

特性尺寸

参考文献：

1机械设计基础课程设计指导书，2009年哈尔滨理工大学机械基础工程系编制；

2机械设计基础第2版，胡家秀主编

（9）心得体会

为时一周的课程设计终于结束了，脑力与精力消耗很多，身心俱疲，但看到在自己手中完成的说明书与图纸，一切付出都不算什么了。

第一天老师对相关知识讲解完成后，课程设计便正式开始了。

首先是零件参数的确定与选择，第一遍时我很快完成有关计算，但它远远不是我想象中那样简单。

在之后与同组同学的核对中，我与同伴发现了很多错误，前面任何一个数据的差误，都会导致之后计算的连环错误。

我们一点修正，多次核对，前后数据算了很多遍。

之后在画图过程中，我们又发现有些范围性数据取的并不合理，又再次对相关数据进行更换。

最终的结果来之不易，也许仍有不足之处，但不留遗憾。

这次课程设计应该是我第一次进行如此完整的设计过程，我收获很多。

头一次那么大规模的计算极大锻炼了我的耐心与毅力，许多学过的知识得到了运用。

此次课程设计对我以后的学习来说有很大参考借鉴价值，开拓了我的眼界。

在以后的学习中我将更严格的约束自己，争取更大的进步。

总成绩：

指导教师签字：

年月日