机械设计课程设计说明书31933

1、机械工程基础课程设计设计题目：传送带用减速机班级设计者学号指导教师年月日目录精品一、课程设计任务书二、传动装置的总体设计2.1 传动方案说明2.2 电动机的选择2.3 总传动比的确定及各级传动比的分配2.4 动力运动参数计算三、传动装置的设计计算3.1 V带传动设计3.2齿轮材料和热处理的选择3.3齿轮几何尺寸的设计计算3.4齿轮的结构设计四、轴的设计计算4.1轴的材料和热处理的选择4.2轴几何尺寸的设计计算五、轴承、键和联轴器的选择5.1轴承的选择及校核5.2键的选择计算及校核5.3联轴器的选择六、减速器的润滑与密封及箱体主要结构尺寸的计算6.1润滑的选择确定6.2密圭寸的选择确定6.3减速

2、器附件的选择确定6.4箱体主要结构尺寸计算七、个人小结一、课程设计任务书本课程设计主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识 。课程设计是机械设计基础课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学 生第一次较为全面的机械设计训练，其目的为：1 综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步 巩固、加深和拓宽所学的知识。2 通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，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、规范、

3、设计手册等有关设计资料，进行全 面的机械设计基本技能的训练。其内容为：1. 根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案。2. 选用电动机的型号，计算传动装置的运动和动力参数。3. 传动零件及轴的设计计算。4. 轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算。5. 机体结构及附件的设计，绘制零件图及装配图。6. 编写设计计算说明书，进行总结与答辩。设计时的注意事项：1. 坚持正确的设计指导思想和工作态度。2. 贯彻“三边”的设计方法。（边计算、边绘图、边修改）3. 随时整理计算结果。二、传动装置的总体设计传动方案：采用带轮和一级减速器减速传动设计参数：传送带曳引力F/N输送带速度v/(m/s)输送带滚

4、筒直径 D/mm15002.05002.1传动方案说明输送机的转矩大、转速低，故不能直接通过电机带动，因此要通过减速器(选用一级直 齿圆柱齿轮)来增大转矩和降低转速，考虑到总的传动比较大，需增加一个带传动来降速。 2.2电动机选择按已知的工作要求和条件，选用 丫型三相异步电机动。321电动机的功率PwPw=FV/1000=1500X 2/1000/0.98/0.79 kw=3.87 kw总功率总2总=! 2345 =0.96 X 0.97 X 0.92 X 0.99 X 0.99 X 0.94=0.791 -V带传动效率2 闭式齿轮传动效率3 开式齿轮传动效率4 滚动轴承传动效率5 滑动轴承传

5、动效率电动机额定功率PdPdPw / 总=3.87/0.79kw=4.90 kw2.3传动比分配工作机转速nw=60X 1000X V/( n D)=60 x 1000X 2/3.14/500 r/min=76.39 r/min总传动比根据手册，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围，v带传动比i 1=23,取闭式齿轮传动比i 2=35,取开式齿轮传动比i 3= 46则总传动比理论范围为：i =2490故电动机转速的可选范围为：nd i anw=（24 90） x 76.39 r/min=1833.366875.1 r/mi n综合考虑：选取 Y100L-2三向异步电动机。n满=2840 r/mi

6、ni总=n满 / nw =2840/76.39=37计算及说明取 i 2=3, i 2=5则i 1=i总/i 2i 2=37/3/5=2.4处于23之间，符合要求2.4动力运动参数计算各级轴的转速电动机：n0 =门满=2840 r/mi n高速级：山=n0 / i带=1183.33 r/min低速级：nn =ni / i 2 =394.44 r/min滚 筒：n皿=n/i 3=78.89 r/min各级轴的输入功率电动机：P0 Pd 3.87 kw高速级：P P0 带=2.36 X 0.96 kw =3.72 kw低速级：P2 P 齿轮轴承 2 =2.27 X 0.98 X 0.99 2 kw

7、 =3.57 kw滚筒：P3 P,联轴器轴承=2.18 X 0.99 X 0.99 kw =3.25 kw各级轴的转矩电动机：T09550 P0 / n0 =9550X 2.36/1420 N m=13.01 N m高速级：T1 T。带 i带=15.87 X 0.96 X 3 N m=30.02 N m低速级：T2 T1 齿轮轴承 i 齿=45 .71 X 0 .98 X 0.99 2 X 4. 02 N m =86.44N m滚筒：T3 T2 联轴器轴承i齿带=176.50 X 0.99 X 0.99 X 3X 4.02 N m=393.43 N m三、传动装置的设计计算3.1 V带传动设计

8、已知：V带传递的功率为5.5KW 小带轮转速为1440r/min，两班工作制。1、确定计算功率Pca查表的 KA 1.2;所以 Pca KA P 1.2 5.5 6.6KW2、选择带型：选用A型带。3确定带轮基准直径和验算带速 选取小带轮的直径为ddi140mm.验算带速：v_叭1_3.14_1440_14010/s60d100060 1000带速合适 大带轮直径:所以取dd2dd2 iodd12.5355mm4、确定中心距和基准长 度中心距取a0600mm140 350mmLd0 2a0 2(dd2 dd1)2 6002所以选取Ld实际中心距：(140 355)2000mm5、Ld02小带轮

9、的包角a。Ld600180 (dd2符合要求6带的根数确定查表的：P0Pr (P。带的根数Z PcaPr取3根。7、计算初拉力F0500 Pca (2.5vz Ka6.650010.55 3183Nddj24a 0(355 140)21996.4mm 4 600(dd22000 19964600mmdd1)57.3180(355a2.274KW; Po 0.17KW;Pc)?Ka ?Kl (2.274 0.17)6.62.3792.771) qv2(0囂 1) 0.1 10552140)5600 159Ka 0.945, Kl 1.030.945 1.03 2.379KW8、计算压轴力Fp“1

10、59Fp 2zF0sin 12 3 183 sin 1080N229、大小带轮材料为HT150,为简便加工工艺小带 轮采用实心式结构，大 带轮采用空板式结构3.2齿轮材料和热处理的选择小齿轮的材料为45Cr,调质处理，齿面硬度为280HBS大齿轮选用45号钢，正火处 理，齿面硬度为240HBS齿轮精度选7级3.3齿轮几何尺寸的设计计算1、初选齿轮齿数初选小齿轮齿数为Z1=24，u=i齿=4.02 ;大齿轮齿数Z2Z1 u =24X 4.02=96.48，取乙=97。2、按齿面接触强度计算计算小齿轮分度圆直径2. 32、duKT u 1 Ed U(1)确定公式内各数值1) 试选载荷系数：Kt =

11、1.32) 小齿轮传递的转矩=4.57104 N mm3) 查文献1表10-7，选取齿宽系数 d=104) 查文献1表10-6，得材料的弹性影响系数Ze =189.8 MPa5) 查文献1图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 (THlim1 600MPa ;大齿轮的接触疲劳强度极限(Th lim 2 550MPa。6) 计算应力循环次数N1=60n1jL h=60X 473.33 X 1 X (3 X 4X 300X 10)=1.02 109N22.54 1087) 由教材图10-19取接触疲劳寿命系数KhN1 =0.90 ;KhN2 =0.958) 计算接触疲劳许用应力取失效

12、概率为1%安全系数S=1斗岁540MPa 汽皿 522.5MPa(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径d1t，代入h较小值。d1t 2. 32印=2.32.3571044. 0214. 022189. 8522. 5=34.76mm2)计算圆周速度V。du n1v=0.86m/s60 10003)4)5)6)计算齿宽b。b= d x d1t =34.76mm计算齿宽与齿高之比b/h模数 md1t/Z1=34.76/24=1.45mm齿高 h=2.25 m =2.25 x 1.45=3.26mmb/h=34.76/3.26=10.66计算载荷系数根据v=0.86m/s,7级精度，由文献1查得动载荷系

13、数Kv=1.05 ;直齿轮，Kh =&a=1；由文献1表10-2查的使用系数Ka=1;由文献1表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,Kh =1.42 ；由 b/h=10.66 ,屉=1.42 查文献1图 10-13 得 Kf =1.35 ;故载荷系数 K=KaKvKh Kh =1x 1.05 x 1X 1.42=1.49按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径d1 =d1t 3 dlt=34.76 x 翠149 =36.37mm1.37）计算模数m=di / Zi =36.37/24=1.52mm3、按齿根弯曲强度计算m2KTi2 d Z1YFaYsa1）确定公式内各数值1

14、）2)3)由文献1图10-20c查得：小齿轮弯曲疲劳强度极限：大齿轮弯曲疲劳强度极限： 由文献1图10-18取弯曲疲劳寿命系数&N = 0.9,K FN2=1.0 ；计算弯曲疲劳许用应力FEi=500MPaFEi=380MPa取弯曲疲劳安全系数S=1.4F1 T=9 X 500/14=32143MPaS=1.0 X 380/1.4=271.43MPa4）计算载荷系数K=KAKvKf Kf11.05 11. 351.425）查取应齿形系数由文献1表 10-5 查得 YFa1=2.65 ； YFa2=2.185 ；6）查取应力校正系数由文献1表 10-5 查得 Ysa1=1.58 ; YSa2=1

15、.785 ;7） 计算大小齿轮的YSaYFa并比较FYSa1YFa1=0.013026YSa2丫Fa2 =0.014369F 2大齿轮的数值大。（2）设计计算0. 0143962 1.42 45. 71103d Z1FI1 242=1.48mm4、综合考虑，确定最终结果对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面解除 疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取有弯 曲强度算得的模数 1.48并就近圆整为标准值 m=2按接触强度算得的分度圆直径 di=36.37mm算出小

16、齿轮的齿数：zidi m 36. 37 218. 1920大齿轮齿数：z2z1 i 齿 20 4.0280.481这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根接触疲劳强度, 并做到了结构紧凑，避免浪费。5、几何尺寸计算(1)计算分度圆直径d1z1 m 20240mmd2 z2 m 812162mm(2)计算中心距ad1 d2 240162 2101mm(3)计算齿轮宽度bd d114040mm取 B240mm, B145mm3.4齿轮的结构设计大齿轮结构设计因齿轮顶圆直径大于160mm而小于500mm故以选用腹板式结构为宜。参考文 献1图10-39推荐使用的结构尺寸设计：da2m

17、z222 812166mmD0Da2 12m16612 2142mmD450mmD31.6D480mmD1D0 D3 2142 80 2111mmD20.3 DoD30.3 142 8018.6mm计算及说明C 0.25 B2 =0.25 X 50=10mm门1 0.5m=1r 5mm齿轮的零件图如下:ml0HZ Q-Qgg342小齿轮结构设计因小齿轮分度圆直径为 40mm参考文献 表15-22,小齿轮设计成齿轮轴。具 体设计过程如下1、第三部分已求出：Pi2. 27kw，Ti45. 71N ? m ， ni 473. 33 r minm2,乙20 ,d140mm， B145mm取标准齿轮20

18、2、齿轮上的作用力：Ft12T1245. 711032285. 5Nd140Fr1Ft1 tan2285.5 tan200831.85N计算及说明3、初步确定轴的最小直径：轴的材料选用45钢，调质处理，取 A=120 （查表15-3）dmin代3 Pl120M 2.2720.2mm0趴73.33dmin即安装联轴器到轴的d-，选Ka1.3TeaKATi1. 3 45.7159.42N?mTea应小于联轴器的公称转矩查文献 表,选用LT4型号联轴器，其公称转矩：63N ?m，孔径d120mm,取di-n20mm,长度L=52mm半联轴器与轴配合的轮毂孔的长度 L1=38mm4、轴的结构设计(1)

19、 装配方案选用文献1图15-22a(2) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，1- U轴段右端需要一轴肩，故取U -川段的直径d 口 -皿=26mm左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=30mm半联轴器与轴配合的毂孔长度L1 =38mm为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴 端面上，所以I -U段的长度应该比L1略短一些，现取1 “ =35mm2) 初步选择滚动轴承。初选 0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承 6206,尺寸为dx DX B=30mm 62mm 0.07d，取h=4mm则轴环处直径dv-刑=42mm轴环宽度b 1.4h，取1 v

20、-刑=6mm4) 轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器和轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端 盖的装拆及便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖外端面与半联轴器右端面的距离为 30mm 故取 l 口 一 皿=50mm5) 取齿轮距箱体内壁之距离 a=16m(文献1图15-21 )，取 s=8mm 已知 B=16mm计算及说明l 皿一即B s a(45-43) =42mml 刑-町as - l V18 mm(3) 轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位应采取平键连接。半联轴器与轴的连接，选用平键H -为bx hx l=6mnX 6mnX 28mm配合为 一7。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合 k 6

21、来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6.(4) 确定轴上圆角和倒角尺寸参考文献1表15-2，取轴端倒角为2X45，各轴肩处的圆角半径见图。5、求轴上载荷L2L354. 52109mm已知：T45. 71N? mFt2285. 5NFr831.85NFnv0,FNV1F NV2Fr0Fnh0,FNH1F NH2F0M10，54.5Fr109)F NV1054.5Ft109Fnh20FnviFnv2514. 925nF NH1FNH21142.75N Mh =1142.75 X 54.5=62.28N mMV =415.92 X 54.5=22.67N m&按弯曲合成应力校核取=0.64033W=

22、6283.2 mm32ca、m2 ( tj2=19.55MPaW前已选定轴的材料为ca 1，故安全45号调质钢，由文献1表15-1查得1 =60MPa,因此计算及说明 W4ni (OJJ-l ;Orn寸001 11L別斗3g04.2轴几何尺寸的设计计算421按照扭转强度初步设计轴的最小直径1、第二部分已经求出：P22. 18kw，T2176.50N?m，n?117. 74 r/min，m 2, z281 , d2162mm， B240mm 取标准齿轮20。2、齿轮上的作用力：l2T22 176. 50 103K1Ft222179.01Nd2162Fr2Ft2 tan2179. 01 tan 2

23、00793. 09N3、初步确定轴的最小直径：轴的材料选用45钢，调质处理，取 A=120 （查表15-3）Pr 2.18dA32120331 75mmn2V117. 74dmin即安装联轴器到轴的dz. ，选Ka 1.3TeaKAT21. 3176. 50229. 45N ? mTca应小于联轴器的公称转矩查文献 表,选用LT6型号联轴器，其公称转矩：250N ? m,孔径d?32mm取di-n32mm,长度L=82mm半联轴器与轴配合的轮毂孔的长度 J=60mm4.2.2轴的结构设计1、装配方案选用文献1图15-22a2、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定

24、位要求，1- U轴段右端需要一轴肩，故取U -川段的直径d 口 -皿=40mm左端用轴端挡计算及说明圈定位，取挡圈直径 D=45mm半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1 =60mm为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，所以I -U段的长度应该比L1略短一些，现取1 i-n=58mm2）初步选择滚动轴承。初选0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承 6209,尺寸为dx DX B=45mm 85mrK 19mm 所以取 d 皿一即d 町麵=45mm 而丨町 =19mm右端轴承米用轴肩定位，参考文献5取h=3mm因此d 刑 _ 町=45+2X 3=51mm3）取安装齿轮处的轴段d十=50mm左

25、端与轴承米用套筒定位，已知齿轮的齿宽为B2 =40mm取 1 叩-v =38mm右端采用轴肩定位 h0.07 d-v =0.07 X 50=3.5，故取 h=4mm则轴环处的直径d v 刑=50+4X 2=58mm 轴环宽度 b 1.4h=5.6mm,所以取 I v 刑=10mm4）轴承端盖的总宽度为20mm根据轴承端盖的装拆及便于对轴添加润滑脂的要求，取 端盖外端面与半联轴器右端面的距离为 30mm故取I 口一皿=50mm5）取齿轮距箱体内壁之距离 a=16m（教材图15-21）,取s=8mm已知B=19mm则：I 皿一即=19+8+16+2=45mm I 刑一町=16+8-10=14mm3

26、、轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位应采取平键连接。按d叩-v由文献11表6-1查得平键截面bx h=14mrH 9mn键槽用键槽铣刀加工，长为32mm同时为了保证齿轮与轴有好的 对中性，所以选择齿轮轮毂与轴的配合为H7 ；同样半联轴器与轴的连接，选用平键为门6H、bx h x I=10mnX 8mnX 50mm配合为一-。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保k 6证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6.4、确定轴上圆角和倒角尺寸参考文献1表15-2，取轴端倒角为2X45，各轴肩处的圆角半径见图。轴的强度校核1、求轴上载荷计算及说明L2 L353. 52107mm已知：T176.

27、50N ? mFt2179. 01NFr793. 09NFnv0 , FNV1F NV2Fr0Fnh0, FNH1F NH2F0M10，53.5F r107 F NV1053.5Ft107FNH20-F NV1F NV2396. 55NF NH1FNH21089. 51N Mh =1089.51 x 53.5=58.29N mMv =396.55 x 53.5=21.22N m7、按弯曲合成应力校核取=0.6W=5 =12271.85 mn3ca =( TJ =9.85MPa32W前已选定轴的材料为45号调质钢，由文献1表15-1查得!=60MPa因此ca 1，故安全计算及说明13581-5Q

28、 _LT-一0:0计算及说明五、轴承、键和联轴器的选择5.1轴承的选择及校核根据条件，轴承预计寿命Lh =10X 300X 3X 4=36000h低速轴轴承初选的轴承的型号为6209查文献 表9-1可知：d=45mm外径D=85mm宽度B=19mm基本额定动载荷cr =25.6kN。 已知 n2=117.74r/min , Fr =793.09N根据减速箱的工作情况可知，两轴承只受径向力的作用，载荷系数取fp=1。P=fPf r =793.09N深沟球轴承& =3,取温度系数ft =1.预期寿命足够参考文献1L=10660n10660117.74125.6103793. 09=4760770h

29、36000h高速轴轴承初选的轴承的型号为：6206查文献 表9-1可知:d=30mm外径D=62mm宽度B=116mm,基本额定动载荷 5=15.2KN,已知 n!=473.33r/min ,=831.85N根据减速箱的工作情况可知，两轴承只受径向力的作用，载荷系数取fp=1P=fpfr =831.85N4 T 参考深沟球轴承今文献1 L=3,取温度系数ft =1。106 ftCr =10660n P60473.115. 210低速轴输出轴与齿轮2联接用平键联接此段轴径 d=50mm, T2=176.50Nm故选用键 14X 9(GB1096-79) , bX hx L=14X 9X 32,选

30、材 45钢，其许用挤压应力 p =100MPa所以：l=18mm, h=9mmP4T hld 4000 176.5 9 18 5087. 16MPaPP所以强度足够，合格。 低速轴外伸端此段轴径 d=32mm, T2=176.50Nm故选用键 10X 8(GB1096-79) , bX hx L=10X 8X 50,选材 45钢，其许用挤压应力 p =100MPa所以：l=40mm, h=8mmp4T hld 4000 176.5 8 40 3268. 95MPaPP所以强度足够，合格。 高速轴外伸端此段轴径 d=20mm, T2=45.71Nm故选用键 6X 6(GB1096-79) , b

31、 X h X L=6X 6 X 28，选材 45钢，其许用挤压应力 p =100MPa所以：l=22mm, h=6mmP4T hid 4000 45. 71 6 22 20 69. 26MPa 333831.85=214823h36000h预期寿命足够5.2键的选择计算及校核计算及说明PP所以强度足够，合格。5.3联轴器的选择1、低速轴：选用LT6型号联轴器，其公称转矩：250N ?m，孔径d?32mm,取d-口32mm长度L=82mm半联轴器与轴配合的轮毂孔的长度 L! =60mm2、高速轴:选用LT4型号联轴器，其公称转矩：63N ? m,孔径d!20mm,取d“20mm,长度L=52mm

32、半联轴器与轴配合的轮毂孔的长度 L!=38mm计算及说明六、减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算6.1润滑的选择确定1、 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度vv 12m/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。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的 距离H不应小于30-50mm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V）=0.35-0.7m 3。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表面完全分开的一层薄膜。6.2密

33、圭寸的选择确定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， 达到密封的目的。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。6.3减速器附件的选择确定1、通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18X 1.52、指示器:用游标尺M123、起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳.4、放油螺塞：选用外六角油塞及垫片 M18X 1.55、起盖螺钉型号：GB/T5780 M18X 30,材料 Q2356、高速轴轴承盖上的螺钉：GB5783- 86 M8X12,材料 Q23

34、57、低速轴轴承盖上的螺钉：GB5783- 86 M8X 20,材料 Q235&螺栓：GB5782- 86 M14X 100,材料 Q2356.4箱体主要结构尺寸计算 计算及说明(1) 箱座壁厚=0.025a+1=0.025 X 101+ 仁3.525mn取 =8(2) 箱盖壁厚1=0.02a+1=0.02 X 101+仁3.02mm 取 1=8箱盖凸缘厚度b11. 5 11.5812 mm(4)箱座凸缘厚度b1.51.5812 mm(5)箱座底凸缘厚度b22.52.5820 mm(6)地脚螺钉直径df0.036a 120.036 1011215.64mn(取 16)(7) 地脚螺钉数目n=4 (因为 a250)(8) 轴承旁连接螺栓直径d10.75df0.75 1612mm 取 12)(9) 盖与座连接螺栓直径d20. 50.6df0