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1、1 前言一、课程设计目的课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。课程设计的基本目的是：1：综合运用机械设计基础和其他选修课程的知识。分析和解决机械设计问题，进一步稳固、加深和扩展所学的知识。2：通过设计实践，逐步树立真确的设计思想，增强创新意识和竞争意见， 熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。3：通过设计计算、绘图以及运用技术标准、范围、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基础技能的训练。二、课程设计内容课程设计的内容主要包括：分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图设计；编写设计计算说明
2、书。课程设计中要求完成以下工作：1.减速器装配图1 张A1 图纸 ；2.减速器零件图2 张A3 图纸 ；3.设计计算说明书1 份。三、设计题目：带式运输机传动装置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 19 页2 四、传动方案：五、设置参数：原始数据1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 运输带拉力FN2500 2300 2200 2100 2100 2000 2200 2600 2450 2400 运输带速度 Vm/s滚筒直径Dmm300 330 340 350 360 380 380 300 360 320 精选学习资料
3、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 19 页3 六、设计者具体计算条件1、运输带拉力2200N。2、运输带速度2.4m/s。3、滚筒直径 340mm。4、滚筒效率 0.96。5、工作情况：两班制8 小时 /班 ，连续单向运行，载荷较平稳；6. 使用期限： 10 年，每年按 300 天计算；7. 工作环境：室内，最高温度35，灰尘较大；8. 电力来源：三相交流，电压380/220V；9. 维修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；10. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。七、课程设计工作量1. 减速器装配图 1 张
4、A0 或A1 ；2. 零件图 2 张高速级小齿轮，低速级齿轮轴；3. 设计计算说明书1 份约 50007000 字 。设计时间： 2011 年 5 月 25 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 19 页4 设计过程一、电动机的选择计算说明和计算过程计算结果1. 选择电动机的类型和结构，因为装置的载荷比较平稳，因此可以选用Y 系列三相异步电动机，它具有国际互换性，有防止粉尘铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B 级绝缘，工作环境也能满足要求。而且结构简单价格低廉。查机械设计课程设计手册可知，V 带的传动效率为带=0.96，轴承
5、的效率为轴承=0.99润滑正常齿轮的效率为齿轮=0.97，联轴器效率为 2，滚筒的效率总效率 =带齿轮轴承2联筒92=69 工作机所需的功率 Pw=FV1000wkw=22002.41000kw=kw Pw= 5.28kw 所需电动机功 率Pd= 6.08kw 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 19 页5 二、传动比的分配和各轴的转速计算说明和计算过程计算结果总的传动比为： i=nmnw=970134.881= 其中，nm r/min为电动机满载转速， nwr/min为工作机转速。根据V 带和齿轮的传动比范围结合各级传动比
6、的分配原则及i=i 齿轮 i 带， V 带的传动比为 i 带，齿轮的传动比为i 齿轮=3。1、各轴转速0 轴转速： n0=nm=970r/min 1 轴转速： n1=n0i带=r/min=404r/min 总的传动比为 i= i 带=2.4 i 齿轮=3 电动机的所需功率Pd=Pwkw=kw=8kw 工作机转速为n=60*1000VDr/min=1r/min 查机械设计手册知V 带和齿轮的转动比范围分别为 2-4,3-5。电动机可选的转动范围为：Nd=i 带i 齿轮 n=2-4 3-5n =8102700r/min 查标准 JB 307482 选用型号为 Y160M-6 的三相异步电动机额定功
7、率为7.5kw，满载转速为970r/min。电机为Y160M-6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 19 页6 2轴转速：n2=n1n齿轮=404/3r/min=134.72r/min 2、各轴输入功率P1=P0带 =760.96kw=3kw P2=P1齿轮 =30.97kw=kw 3、各轴转矩T0=9550p0n0Nm=Nm T1=9550p1n2Nm=Nm T2=T1i 齿轮齿轮 =Nm 运动和动力参数整理如下表三、 V带传动的设计计算1、求计算功率查机械设计手册知KAPc=KA3kw=kw 轴名功率 P/kw 转矩
8、T/Nm 转速r/min 传动比效率输入输出输入输出0 轴 76 6 970 1 轴3 7 13 404 2.4 6 2 轴0 39 135 3 7 滚轴1 9 3 37 135 92 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 19 页7 式中 Pc为计算功率， KA为工作情况系数2、选 V 带型号选择普通 V 带，根据 Pc=kw，nm=970r/min 查普通 V 带选型图次坐标点位于B 型处。3、求大小带轮的直径d2，d1查表 V 带轮最小基准直径d1应该不小于125mm，现取d1=140mm， 由 d2=n0n1d1(1-
9、 )=(970/404) 140 1-0.02=329mm。查表取 d2=315mm 。其中为带的滑动率。4、验算带速 V 带V 带=d1n0606000140970/(601m/s 带速在 5-25)m/s 范围内，合适5、求 V 带基准长度 Ld和中心距a0=1.5d1+d2 140+315mm=mm 取 a0=700mm，符合 0.7d1+d2a02d1+d2带长 L0=2a0+2(d1+d2)+(d1+d2)24a0=2126mm 查机械设计手册，对 B 型带选 Ld=2240m，实际中心距a=a0+Ld-L02=757mm. 6、验算小带轮包角1=180-57.3d2-d1/a=16
10、7120 合适。7、求 V 带根数 Z Z=Pc(P0+P0)KKl式中 Pc为计算功率， P0为功率增量，K为包角修正系数， Kl为带长修正系数， P0为 V 带的传递精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页8 功率。令 n0=970r/min,d1=140mm,查机械设计手册P0=kw。V 带的传动比为i=d2d1(1-)=135/(1400.08)=2.3 查机械设计手册 P=0.30kw，K=0.97,Kl=1 z=92= 取 4 根。8、求作用在带轮轮轴上的压力FQ单根 V 带的初拉力 F0=500Pczv(2
11、.5K-1)+qv2 =203N 作用在轴上的压力FQ=2zF0sin2=23268sin1682=1614N 四、齿轮传动的设计计算1、选择材料及许用应力小齿轮采用 45 钢调质，齿面硬度197-286HBS，接触疲劳极限Hlim1=600MPa，弯曲疲劳极限FE1=450MPa。大齿轮采用45 钢正火，接触疲劳极限Hlim2=380MPa，弯曲疲劳极限FE2=320MPa 查表的最小安全系数SH=1.0，SFH1=Hlim1SHMPa=6001MPa=600MPa H2=Hlim2SHMPa=3801MPa=380MPa F1=FE1SFMPa=4501.25MPa=360MPa 精选学习
12、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页9 F2=FE2SFMPa=3201.25MPa=256MPa 2、按齿轮面接触强度设计设齿轮按 8 级精度制造，去载荷系数K=1.2，齿宽系数 d=1 传动功率 P=P0带轴承 =0.99kw=kw 小齿轮上的转矩T1106pn11065.78485=1,38100000Nmm取 ZE=188 d1=32KT1du+1u(ZEZHH )2 =8mm 齿数取 Z1=34，则 Z2=343=102，实际传动比为i=102/34=3 模数 m=d1/Z1=3，齿宽 b=dd1=1mm=mm 取
13、 b2=90mm， b1=95mm。 查表取 m=3， 实际 d1=Zm=343=102mm d2=1023=306mm，中心距 a=d1+d22=(102+306)/2=204mm 3、验算齿轮的弯曲强度54机械设计第五版图11-9 ，YFa2=2.212 F1=2KT1YFa1YSa1bm2Z1=51MPaF1=360MPa F2=F1YFa2YSa2YFa1YSa1=49MPaF2=256MPa 安全。4、齿轮的圆周速度v=n1d1601000=4 404)/(6 1000)m/s=m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9
14、页，共 19 页10 对照机械设计第五版表11-2 可知选用 8 级精度是合宜的。五、减速箱体的主要尺寸/mm 名称符号减速器尺寸箱座壁厚8 箱盖壁厚18 箱盖凸缘厚度b112 箱座凸缘厚度b 12 箱座底凸缘厚度b220 地脚螺钉直径df20 地脚螺钉数目n 4 轴承旁连接螺栓直径d114 盖与座连接螺栓直径d212 连接螺栓 d2 的间距l 180 轴承端盖螺钉直径d38 视孔盖螺钉直径d46 定位销直径d 8 df,d1,d2 至外箱壁距离C126 20 18 df,d2 至凸缘边缘的距离C224 16 轴承旁凸台半径R124 16 凸台高度h 以扳手操作外箱壁至轴承座断面距离l150
15、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页11 六、低速轴的设计与校核1、选轴的材料，确定需用应力减速器的传递功率属于中心功率，对材料无特殊要求，选45 钢并调质处理，查机械设计手册得强度极限B=650MPa，需用弯曲应力 -1b=60MPa。2、按扭转强度估算直径P2=P0带齿轮轴承=6kw n2=n=135r/min 大齿轮从动轮分度圆直径：d=mZ=3115mm=345mm，圆周力 Ft=2T1d1=2589N，径向力 Fr=Fttan=942N 估算直径 d=c3P2/n2 =(107-118)35.61135=
16、5mm 最小直径处需要安装联轴器有键槽，将估算直径加大3%-5%即1-42.89mm 查机械设计手册取标准d1=40mm 3、设计轴的结构，并绘制结构草图铸造过度尺寸x,y 3/15 大齿轮顶圆与内箱壁距离1 齿轮断面与内箱壁距离2 8 箱盖、箱座肋厚m1,m2 轴承端盖外径D2125129 轴承旁连接螺栓距离s 尽量靠近精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页12 单级减速器可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮的两侧，轴的外伸端安装半联轴器(1)确定轴上零件的位置和固定方式（2）确定轴段的直径轴段 1 的
17、最小直径为d1=40mm，轴段 2 上应有轴肩 对安装在轴段 1 上的联轴器进行定位为顺利地在轴段2 上安装轴承，轴段 2 必须满足轴承内径为标准取轴段2 的直径为 d2=45mm， 轴段 3 上安装齿轮取d3=50mm，轴段 4d4=55mm。查滚动轴承 6209型，取 d5=52mm 轴 6d6=d2=45mm 3确定的各段的长度齿轮 2 的宽度为 90mm，取轴段 3 的长度为 91mm，为保证齿轮断面与箱体四壁不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应留一定的间距，取间距为15mm，为保证轴承安装在箱体轴承孔，轴承宽为 B=19mm，考虑润滑，取轴承端面与箱体内壁距离为5mm。轴承支点距离为90+
18、54+19=163mm， 根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定的距离要求，取轴承段2 的长度为 75mm，查阅有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页13 关的联轴器手册，取轴段1 的长度的为 70mm 在轴段 1,3 上分别加工出键槽， 两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮瀫宽度小5-10mm，键的宽度按轴段直径手册得到。4选轴的结构细节，如圆角，倒角，推到槽等尺寸。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页14 (5)按弯扭合
19、成强度校核轴径1、画出水平面的受力图2、作水平面的的弯矩图，支点反力为Fha=Fhb=Ft2/2=1295N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页15 截面处的弯矩为Mh=1295163/2Nmm=105542Nmm 截面处的弯矩为Mh=1295Nmm=56333Nmm 3、作垂直面内的弯矩图，支点反力为Fva=Fvb=Fr/2=942/2=471Nmm 截面处的弯矩为Mv=Fva/2=38386mm 截面处的弯矩为Mv=Fvb=20489mm 合成弯矩图截面 M=2Mh2+Mv 2 =50866Nmm 截面 M=
20、2Mh2+Mv 2 =36118Nmm 4、作扭矩图T2106P2/n2=396148Nmm 求当量弯矩因减速器单向运转，故可以认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数 =0.6，由公式当量弯矩Me=M2+( T)2 求得：截面： Me=90757Nmm 截面： Me=Nmm 确定危险截面及校核强度由图可知截面，所受转矩相同，但弯矩截面大于截面，截面可能是危险截面，但由于轴径 d3d2,所以也应对截面进行校核。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页16 截面：e=MeW=3251847.20.1 50MPa=20
21、.40MPa 截面：e=MeW=336121.30.1 50MPa=MPa -1b=60MPa,满足e-1b故设计合理。七、高速轴结构设计选用轴的材料为45 钢调质处理， 强度极限为 650MPa，许用弯曲应力 -1b=60MPa， 采用低速轴估算直径同样的方法估算高速轴的直径得d 的范围为 -mm，由于需要安装键槽将估算直径加大 3%-5% 即28.02-31.5mm，取直径 d=30mm，确定轴的最小直径d1=30mm，依据低速轴的设计原理给出d2=35mm,d3=45mm,d4=50,d5=35+23.5=42mm。确定各段的长度，轴段 3 的长度为 88mm，根据轴承内径为35mm 查
22、表选择轴承代号为 6208，轴承宽度为18mm 由低速轴的设计原理给出轴承支撑点距： 95+54+19=168mm，轴段 1 跟 V 带轮相连，根据 V带轮各尺寸之间的关系L1=2d1=230mm=60mm。八、输出滚动轴承的设计1初步计算当量动载荷P 因 该 轴 承 在此 工 作 条 件 下 只 受 到 Fr 径 向力 作 用 ， 所 以P=Fr=942N 2求轴承应有的径向基本额定载荷值精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页17 Cr=fpPft(60n106Lh)1N=8657N 3选择轴承型号查课本表 11-
23、5，选择 6209 轴承Cr=31500KN 8657N 此轴承合格九、联轴器的选择1类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。2型号选择根据 TC，轴径 d，轴的转速 n， 查标准 GB/T 50142003，选用lt7 型弹性套柱销联轴器，其额定转矩T=500Nm, 许用转速n=3600r/m , 轴孔直径为 40-48mm，轴孔长度为84mm，故符合要求。十、键的选择1、轴段 1 上的键：轴径d1=40mm，查表得键的公称尺寸bh=128，L=51mm。选择 A 型平键。挤压强度p=4T2dhl=90MPap=100-120MPa 2、轴段 3
24、 上的键：d3=50mm， 查表得键的公称尺寸bh=149，L=49mm 。选择 A 型平键。挤压强度p=4T2dhl=7MPap=100-120MPa 符合要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 19 页18 十、密封和润滑的设计由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，到达密封的目的。 毛毡具有天然弹性， 呈松孔海绵状， 可储存润滑油和遮挡灰尘。 轴旋转时， 毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2 润滑1对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12
25、m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了防止油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H 不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动 ,每传递 1KW 需油量 V0m3。2对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动外表完全分开的一层薄膜。十一、设计总结机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练， 是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(1) 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有
26、关先修课程的理论，结合生产实际知识， 培养分析和精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页19 解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步稳固、深化和扩展。(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料 手册、图册、标准和标准等 以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。十二、参考资料1、机械设计基础 第五版 杨可桢、程光蕴、 李仲生主编，高等教育出版社。2、机械设计课程设计手册第三版高等教育出版社精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页