机械设计基础课程设计.doc

_南京工业大学机械设计基础课程设计计算说明书设计题目 系 （院） 班 级 设 计 者 指导教师 年 月 日目录1：课程设计任务书。12：课程设计方案选择。23：电动机的选择。34：计算总传动比和分配各级传动比。45:计算传动装置的运动和动力参数。56：减速器传动零件的设计与计算（1） V带的设计与计算。8（2） 齿轮的设计与计算。13（3） 轴的设计与计算。177：键的选择与校核。268：联轴器的设计。289：润滑和密封。2910：铸铁减速器箱体主要结构设计。3011：感想与参考文献。32一、设计任务书设计条件设计带式输送机的传动系统，采用带传动和一级圆柱出论减速器原始数据输送带有效拉力F5000N输送带工作速度V1.7m/s输送带滚筒直径d450mm 工作条件两班制工作，空载起动载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380/220V。 使用期限及检修间隔工作期限：8年，大修期限：4年。二传功方案的选择带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图）带式输送机由电动机驱动。电动机1将动力传到带传动2，再由带传动传入一级减速器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。三计算及说明计算及说明 计算结果电动机的选择电动机类型与结构形式的选择对一般的机械运输，选用Y系列三相异步电动机，安装形式为卧式，机座带底脚，电压380V。电动机型号的选择电动机的功率根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率 r/min 因: ，则kw r/min 设：1联轴器效率0.98（由表1-7）； 2闭式圆柱齿轮传动效率0.97kw 3V带传动效率0.96 4一对轴承效率0.99 传动装置的总效率 Pw工作机所需输入功率 由电动机至运输带的传动总效率为 则工作机实际需要的电动机输出功率为 kw计算及说明计算结果根据P0选取电动机的额定功率Pm ，使kw电动机的转速 r/min 因为V带传动比，齿轮传动比，则 r/min kw由上述 Pm，nm 查表12-1得：选用Pm=11kw ，nm=970 r/min Y160L-6 电动机的型号为：Y160L-6 型电动机计算总传动比和分配各级传动比 传动装置的总传动比 nm ：电动机的满载转速 nw ：工作机的转速 分配各级传动比 根据设计要求：ibig 故取 ib= 3.5 ，则ib= 3.5 传动系统的运动和动力参数计算传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为、轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计 计算及说明计算结果算如下： 轴（电动机轴） 轴 （减速器高速轴） 轴 （减速器低速轴） 轴 （输送机滚筒轴） 将计算结果和传动比及传动效率汇总如表11表11 传动系统的运动和动力参数轴号电动机带传动圆柱齿轮传动工作机轴轴 轴 轴转速 nr/min970277.1472.1772.17功率 pkw1110.5610.149.84转矩 Tnm108.30363.891341.791302.09传动比i3.53.841传动效率0.960.970.98计算及说明 计算结果 减速器传动零件的设计与计算 V带的设计与计算 计算功率 PC kwKA：工况系数，查表的KA=1.2P：电动机额定功率选取V带型号根据 kw 和小带轮转速，由图8-10可知，工作点处于B,C型相邻区域，取C型带。小轮基准直径dd1和大轮基准直径dd2 希望结构紧凑，由表8-4并参考表8-2a，取dd1=224mm，选取=0.01，则大轮的基准直径：mmn1: 轴转速，n2 轴转速由表8-4取 dd2=800 mm，此时 则从动轮的实际转速为： r/min转速误差：，合适计算及说明计算结果验算带速 m/s 合适单根V带所能传递的功率根据和dd1=224mm，查表8-2a，用插值法计算及说明计算结果 求得： kw单根V带传递功率的增量传动比 ，查表8-2b得： kw计算V带的根数 由表8-5可查得=0.90，由表8-6可查得=0.99, 则取Z=3根，所用的V带为C-35503作用在带轮轴上的力 单根V带的张紧力 查表8-8得q=0.30 /m,故 N 所以作用在轴上的力为： N带轮结构设计 小带轮的结构设计 由表12-3得，d0=42 mm计算及说明计算结果 由，故选腹板轮 V带轮尺寸如下： 大带轮的结构设计 由 ，采用椭圆辐轮 ， ，计算及说明计算结果 ， ， 齿轮的设计与计算齿面接触强度计算：确定作用在小齿轮上的转矩T1 kw r/min Nmm计算及说明 计算结果 选择齿轮材料确定许用接触应力为，根据工作要求，采用齿面硬度350 HBS 。 小齿轮选用45钢，调质，硬度为 260 HBS 大齿轮选用45钢，调质，硬度为 220 HBS 由表9-5的公式，可确定许用接触应力，小齿轮： MPa大齿轮： MPa选择齿宽系数 确定载荷系数K 因齿轮相对轴承对称布置，且载荷较平稳，故 取K=1.35计算中心距a 选取齿数并确定模数 取， 取106，则计算及说明计算结果查表得9-1，取标准模数 齿轮几何尺寸计算 小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径： 大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径： 中心距： 大齿轮宽度 ：小齿轮宽度：因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮齿面上造成压痕，一般应比宽些，取：确定齿轮的精度等级，齿轮圆周速度 m/s 根据工作要求和圆周速度，由表9-3选用7级精度。齿轮弯曲强度验算 确定许用弯曲应力 根据表9-7可查得 计算及说明计算结果 MPa MPa 查齿形系数，比较 小齿轮，由表9-6查得： 大齿轮，由表9-6查得： ， 因,则需要验算小齿轮 验算弯曲压力 计算时应以齿宽代入，则MPa 安全结构设计因为，故选做为实心结构齿轮， 因为，故选腹板结构的齿轮 ， ， ， 计算及说明计算结果 轴的设计与核算减速器高速轴的设计选择材料与热处理 选用45 钢，调质，由表12-1得 毛坯直径200，硬度217-255 HBS抗拉强度MPa,屈服强度MPa弯曲疲劳极限 MPa 初算轴的最小直径 ，并进行初步结构设计 由表12-2查得 取，最小直径还要符合相配零件的孔径（这里是V带轮）标准尺寸，在此处开一键槽。 ，取 确定轴的各段直径 采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中 央的顺序确定。 a：外伸端（与V带轮相连）取最小直径 b：V带轮定位轴肩高，故 c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d：齿轮轮 与轴配合处直径 计算及说明计算结果 e：轴环直径 选择轴承类型 由上述一系列直径，查表6-1得轴承代号为 6310 轴承盖的设计 带有密封件的轴承盖，因为轴承外径 故 ， ， m由结构确定 计算及说明计算结果密封件的选择：轴径： 轴各段的长度设计 箱盖壁厚： 取 箱体内壁与齿轮端面应留有空隙 故取 小齿轮宽度，故取 轴环宽度 ， 轴承宽度 ， V带轮宽度 ，取 挡油环： 选用脂润滑： 螺栓选用的螺栓，故 计算及说明计算结果减速器低速轴的设计选择材料与热处理 选用45 钢，调质，由表12-1得 毛坯直径200，硬度217-255 HBS抗拉强度MPa,屈服强度MPa弯曲疲劳极限 MPa 初算轴的最小直径 ，并进行初步结构设计 由表12-2查得 取 ，最小直径还要符合相配零件的孔径（这里是联轴器）标准尺寸，在此处开一键槽。 ，取 确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中 央的顺序确定。 a：外伸端（与联轴器相配）取最小直径b：联轴器定位轴肩高，故c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为d：齿轮轮 与轴配合处直径 e：轴环直径 计算及说明计算结果 选择轴承类型 由上述一系列直径，查表6-1得轴承代号为 6315基本尺寸：安装尺寸： 基本额定动载荷 kN，基本额定静载荷 kN 轴承盖的设计 带有密封件的轴承盖，故 则， m由结构确定 密封件的选择：轴径 挡油环的设计 计算及说明计算结果 选用脂润滑 轴的各段长度初步设计 与齿轮相配的轴长为：105 mm 轴环的长度为：12.5 mm 左端轴承相配合轴长：49 mm 右端轴承相配合轴长：63.5 mm 与轴承盖相配的轴长：75 mm 与联轴器相配的轴长：待定 校核轴的强度 a：作用在轴上的载荷 圆周力： kN 径向力：kN b:决定支点反作用力及弯矩力矩： 水平面内： kN Nm 垂直面内： KN Nm 合成弯矩： Nm计算及说明 计算结果 合成系数：当量弯矩： Nm计算危险截面C处的轴径 因为截面C处有一键槽，故将直径放大5% 即： 在结构草图中此处d=80 mm 53.5 mm 故 强度合适 低速轴的轴承校核：a：径向载荷： KNb:轴向力：c：当量动载荷：查相关手册可知，深沟球轴承6315的 KN KN 则 因 由表13-7得 KN d：计算必需的额定动载荷 计算及说明 计算结果 KN 强度合适e：求轴承寿命 符合要求 键的选择与校核 高速轴与带轮连接键：键的基本尺寸的设定 因为 查表7-2 选取 轴 ， 键长L取 1.5d ，则 参照键长度系列选 L=56 mm， ：键的强度校核： KN 键的挤压强度， MPa查表7-3得，不动的联接 45钢 载荷平稳 MPa， MPa 因为 ，符合条件计算及说明 计算结果 高速轴与小齿轮连接键 ：键的尺寸确定： 因为，选择，轴 ，取 ， ：键的强度校核： MPa MPa ， 低速轴与大齿轮处连接键 ：键的基本尺寸 MPa MPa ， 故符合要求低速轴与联轴器的连接键 因为 ，故选择：，轴 ，取键长：，取 ，计算及说明 计算结果 联轴器的设计 选择联轴器的类型 由于电动机和减速器两端安装时不易对中，以应用广泛的弹性套注销联轴器。计算转矩查表14-1，选工作情况系数K=1.4，代入 Nm 选取联轴器型号 查表8-5可知，由于轴径为 选择LT10型联轴器 联轴器校核 最大许用转矩 最大许用转矩 满足要求 故上述设计的联轴器长度可定为 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封，对保证轴承的正常工作 起着十分重要的作用。 由前面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。 ：齿轮润滑油的选用： 计算及说明 计算结果工业闭式齿轮油（GB5903-95）代号 运动黏度/（mm2/S） 倾点 闪点 主要用途 40/ 100/ 适用于煤炭，L-ckc220 198-242 - -8 200 水泥，冶金，工业部门大型闭式齿轮传动装置的润滑。通用锂基润滑脂（GB7324-87）代号 滴点不低于 工作锥入度（25，150g） 主要用途 有良好的耐水性 和耐热性，适用于温ZL-2 175 265-295 在-20-120范围内。 各种机械的滚动轴承 滑动轴承及其他摩 擦部分的润滑。计算及说明 计算结果：密封 轴承盖的密封 因为高速轴： 低速轴： 故 ，所以两者都选用丁型无骨架橡胶油封。油封油封槽轴轴径d1Dd1D1D0D2nH1高速轴4570446185100410低速轴70956986110125411项目铸铁减速器箱体主要结构设计名称符号计算过程计算结果箱座壁厚一级0.025+188箱盖壁厚1一级0.025+188箱盖凸缘厚度b11.5112箱座凸缘厚度b1.512箱座底凸缘厚度b22.520地脚螺钉直径df0.036a+1222地脚螺钉数目na=268250-5006轴承旁联接螺栓直径d10.75 df16d1至外箱壁距离C1Cmin2222轴承旁凸台半径R1C220凸台高度h外箱壁至轴承座端面距离l1C1+ C2+（5-10）50轴承端盖高速轴外径D2D+（5-5.5）d3215轴承端盖低速轴外径D2，165轴承旁联接螺栓距离（高）S220轴承旁联接螺栓距离（低）S，170轴承端盖高速轴螺钉直径d3（0.3-0.4）209轴承端盖低速轴螺钉直径d3，10视孔盖（）故，孔数n=4名称符号计算过程计算结果定位销直径d（0.7-0.8）d210盖与座联接螺栓直径d2（0.5-0.6）df12联接螺栓d2的间距C150-200160d2至外箱壁距离C122d2至凸缘边缘距离C220Df至外箱壁距离C122Df至凸缘边缘距离C220铸造过度尺寸X由表1-38得3Y15大齿轮顶圆与内箱壁距离11.216大齿轮顶圆与底座内壁距离1，30-5040齿轮端面与内壁距离（大）212齿轮端面与内壁距离（小）2，14.5箱盖，箱座助厚m10.8518m0.858课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成