机械设计基础课程设计13734

1、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。2:课程设计方案选择。3:电动机的选择。4:计算总传动比和分配各级传动比。5:计算传动装置的运动和动力参数。6:减速器传动零件的设计与计算(1) V带的设计与计算。(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。OOOOOOOOOO2910:铸铁减速器箱体主要结构设计。303211:感想与参考文献。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F= 500

2、0N输送带工作速度V= 1.7m/s输送带滚筒直径d= 450mm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.计算及说明计算结果计算及说明电动机的选择 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

3、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1 .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nw6 104 Vw 6 104 1.7D45072.19 r/minnv 72.19因:0.94,则 pvFwVw1000 w5000 1.71000 0.949.04kwr/minpw 9.04设：y 1联轴器效率=0.98 （由表1-7）;Y 2闭式圆柱齿轮传动效率=0.97kw刀3V带传动效率=0.96刀4 对轴承效率=0.99刀一传动装置的总效率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 22=1 2 3 4 =0.96 0.97 0.9

4、8 0.99 =0.894= 0.894则工作机实际需要的电动机输出功率为P0 10.11P0 良 _91°£ 10.11 KWkw0.894计算结果计算及说明根据R选取电动机白额定功率Pm,使Pm 1-1.3 P。10.1113.14kw2 .电动机的转速6 104 Vw 6 104 1.7D45072.19 r/minnw 72.19因为V带传动比ib 24,齿轮传动比ig 35,则r/min4 inw ibignw (620报(433.141443.8kw由上述Pm, nm查表12-1得：选用Pm=11kw , nm=970 r/minY160L-6电动机的型号为：Y

5、160L-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nm970nw 72.1913.44n m：电动机的满载转速n w :工作机的转速分配各级传动比根据设计要求：ib<ig故取i b= 3.5 ,则i b= 3.5IgIIb13.443.53.84ig 3.84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I、n、田、iv轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计计算结果计算及说明算如下：I轴（电动机轴）n1 nm 970 r / minR Pm 11 kWP11Ti 9550 19550108.30 N mn1970II轴（减速器高速轴）n2 n1 970

6、 277.14 r /min ib3.5P2 P1 n3 11 0.96= 10.56 kWP210.56T2 9550 9550363.89 N mn2277.14田轴（减速器低速轴）n3 山 277.14 72.17 r / minig3.84P3P2 n 42 10.560.970.99= 10.14kWPa10.14T39550 9550-1341.79 Nmn372.17IV轴（输送机滚筒轴）n4 n3 72.17 r / minP4 P3 n4 1 10.14 0.99 0.98= 9.84 kWT4 9550 P 9550 -9史 1302.09N mn472.17将计算结果和传

7、动比及传动效率汇总如表1-1表1- 1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I轴n轴m轴IV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T0.960.970.98计算结果计算及说明减速器传动零件的设计与计算V带的设计与计算1 .计算功率P CPc kAP 1.2 11 13.2 kwKa：工况系数，查表的&=1.2P：电动机额定功率2 .选取V带型号根据 pc 13.2 kw和小带轮转速n1 970r / min ,由图

8、8-10可知，工作点处于B,C型相邻区域，取C型带。3 .小轮基准直径ddi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: 叫970 224 1dd2 -dd1 1 776.17mmn2277.14n1:I轴转速，n2 II轴转速由表8-4取d d2=800 mm 此时ib 2.我 3.57d d 1224i 13.44°”i g 3.76g ib 3.57Rdd1 1 n2 F则从动轮的实际转速为:970 224 0.99 268.884 r/min800转速误差：2"14.884 2.

9、98/ 5/,合适277.14计算结果计算及说明4 .验算带速ndd1970 224V 二 11.37 m/s<25 m/s , 合适60 100060 10005 .初定中心距因amax 2 dd1 dd2 2 224 800 2048 mm1 ,1amin - dd1 dd23h - 224 800 3 13.5 552.5 mm2 2取a0 1.2dd2 960 mm6 .初算带的基准长度L°2.dd 2 dd 12% dd1 dd2 24aO2 960 dd1 dd222800 2244 9603614.08mm由表 8-1 得，取 Ld=3550 mm7 .实际中心距

10、中心距a可调整,aa。3550 3614.08 927.96 mm28 .小带轮包角180dd2 dd2 a 800 22457.357.3927.96144.4 >120合适9 .单根V带所能传递的功率 根据n1 970r /min和dd1=224mm查表8-2a ,用插值法计算结果计算及说明求得：p0 5.70 kw10 .单根V带传递功率的增量P0传动比 ib 3.57, n1 970r/min ,查表 8-2b 得:p0 0.81 kw11 .计算V带的根数ZpcP0P0 K Kl由表8-5可查得K =0.90 ,由表8-6可查得Kl=0.99,则13.25.70 0.810.9

11、 0.992.28取Z=3根，所用的V带为C-3550X312 .作用在带轮轴上的力单根V带的张紧力F。赞言1储查表 8-8 得 q=0.30 kg/m,故F。500 13.2 咨 13 11.37 0.900.3 11.372 382.77 N所以作用在轴上的力为：144 4F2ZF0 sin 2 3 382.77 sin 2186.7 N2213.带轮结构设计i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D dd1 224mm 300mm ,故选腹板轮V带轮尺寸如下：d1 1.8d0 1.8 42 75.6mmL 2d0 2 42 84mmB Z 1 e 2f

12、3 125.5 2 17 85S 0.25B 0.25 85 21.25mmSi 1.5S 31.875S2 0.5S 10.625ii大带轮的结构设计由dd2 800mm 400mm,米用椭圆辐轮d0 40mm , dd2 800mm , B 85mmd1 1.8d0 72mm , L 1.6d0 64 mmh 2903 ；-p290 3.'10.56 61.48mm n A . 277.14 4% 0.8hi 0.8 61.48 49.2mmS 0.3B 25.5mm, a1 0.4% 24.6mm ,计算及说明计算结果a2 0.8阚 19.7mmS1 1.5S 38.25mm ,

13、 S2 0.5S 12.75mmf1 0.2h1 12.3mm , f2 0.2% 9.84mm齿轮的设计与计算1.齿面接触强度计算：i确定作用在小齿轮上的转矩Tipi Pm 3 11 0.96 10.56 kwHinm ib9703.57271.7 r/min4 p14 10.565T1 955 10 955 10 3.7 10 N mmn1271.7计算及说明ii选择齿轮材料确定许用接触应力为 h ,根据工作要求, 采用齿面硬度W 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计算结果由表9-5的公式，可确定许用接触应力h ,小齿轮

14、：H 1 380 0.7HBS 380 0.7 260 526 MPa大齿轮：h 2 380 0.7HBS 380 0.7 220 534 MPaiii选择齿宽系数a 0.4iv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=1.35V计算中心距aa 48 ig 1gKT3ig a48 3.76 1 3 1.35 3.7 吗3.76 0.4 5342240.4mmvi选取齿数并确定模数取乙 28, Z2 igZi 3.76 28 105.28 取 106,则2a2 240.4 o “m 3.59mmZ1 Z228 106计算结果计算及说明查表得9-1 ,取标准模数m 4mmvii齿

15、轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d1 mZ1 4 28 112mmdd1 d1 2m 112 2 4 120mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：d2 mZ2 4 106 424mmdd2 d2 2m 424 2 4 432mm中心距：adid2112 424268mm大齿轮宽度：b2a a 0.4 268 107.2mm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B应比b2宽些，取：b1 b2 5 107.2 5 112.2mm而确定齿轮的精度等级，齿轮圆周速度d1nl112 970,V 5.69 m/s6000060000根据工作要求和圆周

16、速度，由表 9-3选用7级精度。2.齿轮弯曲强度验算i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F 1 140 0.2HBS 140 0.2 260192 MPaF 2 140 0.2HBS 140 0.2 220184 MPaii查齿形系数Yf，比较Yf/ f小齿轮乙28 ,由表9-6查得:YF1 2.56大齿轮Z2 106 ,由表9-6查得：Yf2 2.20YF12.56；夜0.013, 0篙 0Q12因乂 上二，则需要验算小齿轮F 1 F 2iii验算弯曲压力计算时应以齿宽b2代入，则2KT1YF1F1一2"bZ1m2 1.35 3.7 105 2.56107.228

17、 4253.25MPa> f 1安全3.结构设计因为 da1 120mm 200mm,故选做为实心结构齿轮df1d1 2.5m 1122.5 4 102mmd1 112mm, d055mmda1 120mm, b1112.2mm因为 da2 432mm 500mm故选腹板结构的齿轮80mm, d1 1.6d1.680 128mm , B107.2mm1.2d96mm ,d12.5m 128 2.54 118mm4m16mm ,0.3B32.16mm , n0.5m 2mmD0 0.5 D1 d1260mm, r 5mm计算结果计算及说明轴的设计与核算L减速器高速轴的设计i选择材料与热处理

18、选用45钢，调质，由表12-1得毛坯直径W 200mm,硬度217-255 HBS抗拉强度b 700MPa屈服弓5度s 500MPa弯曲疲劳极限i 300MPaii初算轴的最小直径叫并进行初步结构设计由表12-2查得C 107118P10.56 一dmin C3107118 336.0 39.7 mm n277.14取dmin 37mm,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，在此处开一键梢d 1.03 37 38.11mm,取 d 40mmiii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d 40mmb : V带轮

19、定位轴肩高H 2.5mm,故d1 45mmC :安装两滚动轴承处的轴颈直径同为d2 50mmd :齿轮轮 与轴配合处直径d3 55mm计算及说明计算结果e :轴环直径 d4 60mmiv选择轴承类型由上述一系列直径，查表6-1得轴承代号为6310v轴承盖的设计带有密封件的轴承盖，因为轴承外径 D 110mm故 d3 10mm , d0 11mmD0 D 2.5d3 110 2.5 10 135mmD2 D0 2.5d3 130 2.5 10 160mme 1.2d3 12mm, e em由结构确定D4 D 10-15 98mmD5 D0 3d3 105mmD6 D 2-4107mm计算结果计算

20、及说明密封件的选择：轴径：d 45mmD d 25 70mmD1 d 16 61mmd1 d 1 44 mmH 12mmvi轴各段的长度设计箱盖壁厚：1 0.02a 1 0.02 268 1 6.36 8取 1 8mm箱体内壁与齿轮端面应留有空隙21故取2 12mm小齿轮宽度b1 112.2mm,故取 l3 110mm轴环宽度 l4 10mm , l5 39mm轴承宽度 b 27mm, l2 51mmV带轮宽度b 85mm,取l 82mmvii挡油环：d n 50 277.14 13857mm?r / min选用脂润滑：3 10mmvni螺栓选用M10的螺栓，故1i 80mm计算结果计算及说明

21、2.减速器低速轴的设计i选择材料与热处理选用45钢，调质，由表12-1得毛坯直径W 200mm,硬度217-255 HBS抗拉强度 b 700MPa屈服弓5度s 500 MPa弯曲疲劳极限 i 300 MPaii初算轴的最小直径dmin ,并进行初步结构设计 由表12-2查得 C 107118dmin C3 P>m107-118 3 10.14 55.661.3mm nm.72.17取dmin 57mm ,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 此处开一键梢。d 1.03 57 58.71mm,取 d 60mmiii确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端

22、至中央的顺序确定。a :外伸端（与联轴器相配）取最小直径 d 60mmb:联轴器定位轴肩高H 3.5mm,故d1 65mmC：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d2 75mmd:齿轮轮 与轴配合处直径d3 80mme：轴环直径d4 90mm计算及说明计算结果iv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：d 75mm, D 160 mm, B 37mm安装尺寸：da 87mm, Da 148mm, ras 2.1mm基本额定动载荷Cr 112 kN,基本额定静载荷C°r 76.8kNV轴承盖的设计带有密封件的轴承盖 D 160mm,故d3 13mm贝U d0

23、14mm, D0 D 2.5d3 160 2.5 13 192.5mmD2 D0 2.5d3 192.5 2.5 13 225mme 1.2d3 15.6mme1 em由结构确定D4 D 1015145mmD5 D0 3d3 192.5 3 13 153.5mmD6 D 2 4156mm密封件的选择：轴径 d 70mmD d 25 95mmD1 d 16 86mmd1 d 1 69mmH 12mmvi挡油环的设计计算及说明计算结果_ _ _._5_.d n 75 72.17 5412.75mm?r/ min 2 10mm?r/min选用脂润滑Vii轴的各段长度初步设计与齿轮相配的轴长为：105

24、 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：待定而校核轴的强度a :作用在轴上的载荷圆周力：Fta318 6.33 kNd2424径向力：FrFt tan6.33 tan 20 2.3 kNl 49 12.5 105 63.5 37 193mmb:决定支点反作用力及弯矩力矩：水平面内：Fha Fhb F" 2 3.165 kNMhc Fha?- 3.165 96.5 305.4 Nm 2垂直面内：Fva Fvb Fr2 1.15 KNMVC Fva?- 1.15 96.5 110.

25、975 Nm 2合成弯矩：MC M；C MVC.305.42 110.9752 324.94 NmCHC VC合成系数：4/0,60b 110当量弯矩：M, 、M尸,324,9420.6 1341.79 2868.2 Nm计算危险截面C处的轴径,一M ,3 859 103d 3- 3. 50.94mm1.0.11b0.1 65因为截面C处有一键梢，故将直径放大5%即： 50.94 1.05 53.5mm在结构草图中止匕处 d=80 mm > 53.5 mm故强度合适低速轴的轴承校核：a：径向载荷：Fa FrB , 一.3.1652 1.152 3.37 KNb：轴向力：FoA FobC：

26、当量动载荷：查相关手册可知，深沟球轴承 6315的Cr 112 KN Cor 76.8 KN 贝U e 0.22因% 0 e 由表 13-7 得 X 1,Y 0, fp 1.1P fp XFr YFa1.1 1 3.37 3.707 KNd :计算必需的额定动载荷nm Lh16667C P16.18112 KN,72.17 4 16 3003.7073 16667强度合适e：求轴承寿命3,166671126,Lhb6.4 10 Lh72.173.707符合要求键的选择与校核I .高速轴与带轮连接键i ：键的基本尺寸的设定因为 d 40mm 查表7-2选取 b h 12 8轴 t 5.0mm ,

27、 t1 3.3mm键长 L 取 1.5d ，则 L 1.5 40 60mm参照键长度系列选L=56 mm, r b 6mm 2II :键的强度校核：Ft 2T *组 18.2 KN d 40键的挤压强度p 2-FtLs l 2R 44mmhLsp 2 18.2 103 103.4 MPap 8 44查表7-3得，不动的联接45钢载荷平稳p 125150 MPa, p120 MPa因为符合条件计算结果计算及说明2.高速轴与小齿轮连接键i :键的尺寸确定:因为 d 55mm,选择 b h 16 10,轴 t 6.0mmt1 4.3mm, L 1.5d 82.5mm,取 L 80mmb _R 8mm

28、 , Ls l 2R 64mm2 sii :键的强度校核：2FthLs22T 2 363.8920.7 MPadhLs 55 10 64TdbLs363.89 10255 16 646.46 MPapp )3 .低速轴与大齿轮处连接键i :键的基本尺寸2T 2 1341.79 10、P 55.9 MPadhLs80 12 50T- 134179 103 16.77 MPadbLs80 20 50pp ，故符合要求4 .低速轴与联轴器的连接键因为 d 65mm,故选择：b h 18 11,轴 t 7.0mmt1 4.4mm,取键长：L 1.5d 90mm,取 L 80mmbR 9mm , Ls

29、L 2R 62mm 2计算结果计算及说明联轴器的设计1 .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。2 .计算转矩查表14-1 ,选工作情况系数K=1.4,代入TcKTm 1.4 1341.79 1878.5 Nm3 .选取联轴器型号查表8-5可知，由于轴径为 d 65mm选择LT10型联轴器Y65 1424 .联轴器校核最大许用转矩 T 2000Nm Tc最大许用转矩 n 2300r/min 72.17r/min满足要求故上述设计的联轴器长度可定为L 142mm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

30、面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。i :齿轮润滑油的选用：计算结果计算及说明工业闭式齿轮油(GB5903-95代号运动黏度/ (mMs) 倾点 闪点主要用途>适用于煤炭，水泥，冶金，工业40/ C 100/ C <L-ckc220 198-242 -8200部门大型闭式齿 轮传动装置的润通用锂基润滑脂(GB7324-87)代号滴点不低于 工作锥入度(25C , 150g)主要用途有良好的耐水性和耐热性，适用于温ZL-2 175265-295在-20-120 C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。ii :密封计算及说明计算结果轴承盖的密封因为高速轴:、/,n4Vn60_ 32714 45 100.65m/s60低速轴:Vm60372.17 70 10 c” ， 0.26m /s60故 Vu V 5m/s , V迎 V 5m/s所以两者都选用丁型无骨架橡胶油封。油封油封梢轴轴径d1Dd1DD0D2nH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