机械设计课程设计-设计热处理车间零件情况传输设备该设备传动系有电机减速器主传送带

1、前 言 本书是根据学校课程安排，在学习了?机械设计根底?这门课的根底上，为了完成作业编写而成。书内主要设计的是两级圆柱齿轮减速器，适用于机械加工过程中使用，可供机械加工人员参考。减速器设计书系列是由2007级交通运输专业全体学生在老师的指导下编写，本书是此系列之一，可比照其他减速器设计书一起使用。本书是按设计的进程，编写了电机的选择，带传动的设计，齿轮的设计，轴的设计，箱体的设计和减速器附件的设计等。对各局部的尺寸和结构选择均有详细的说明并加有设计图。同时，为使机械设计根底课程能够与现代计算机技术结合起来，本书的编写设计过程应用了机械CAD、画图工具等软件技术。本书参考的资料有：?机械设计根底

2、(高等教育出版社)?第六版，?机械设计课程设计东北大学出版社?，?机械设计师手册机械工程出版?等。承蒙韩旭东老师审阅书稿，提出了许多珍贵建议，在此谨致谢意。谨请读者对书中不妥之处提出珍贵意见。编者2021年1月5号目 录第一项、电机的选择 4第二项、传动装置的运动和动力参数计算 5第三项、V带的设计并选择8第四项、直齿轮设计和强度校核 12第五项、高速轴的结构设计和强度计算 20第六项、中间轴设计计算和强度计算 24第七项、低速轴的结构设计和强度计算 29第八项、减速器附件 33第九项、后记44设计任务书低 速 级：直齿轮 高 速 级：直齿轮 设计条件：设计热处理车间零件情况传输设备，该设备传

3、动系有电机，减速器，主传送带。两班工作制，工作期限八年。 设计参数：题号工程 1 2 3 4 5 6鼓轮直径mm 300 330 350 350 380 300传送带运转速度m/s传送带从动轴所要扭矩Nm 700 670 650 950 1050 900 本组选用第一组数据。 传动装置简图：工程计算过程备注第一项电机的选择确定电动机的转速(1)选择电动机系列：按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y系列。(2)确定选择电动机功率：卷筒所需有效功率：P=FV/1000=2TV/1000D=KW=KW传动装置的总功率：=皮带传动效率：齿轮啮合效率：齿轮精度为八级滚动轴承

4、效率：=0.99 球轴承联轴器效率： 齿式联轴器滚筒效率： 那么传动总功率：50.96=0.825所需电机功率：P=KW=KW?机械设计课程设计?9工程计算过程备注第二项传动装置的运动和动力参数计算选Y系列三相异步电动机Y112M-6型，额定功率P=KW。(3) 确定电动机的转速： 滚筒轴转速 n=r/min电动机数据及总传动比方案号电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/r/min电动机质量/kg总传动比1Y112M-6100094045由表4.12-2查得电动机中心高H=112mm,外伸轴段DE=28mm60mm.(4)分配传动比 i=24依次取i列表如下：i3ii13i

5、2其中：减速器的传动比为i=据工程计算过程备注两级齿轮减速器高速级的传动比 i1= 低速级的传动比：i2=(5)传动装置的运动和动力参数计算 0 轴：0轴即电动机轴P0=Pr=kw n0=940r/minT0N=N I轴：I轴即减速器高速轴 P1=p001=p0带=kw n1=3r/min T N=N轴：轴即减速器中间轴 p=p=p=2.071= kw n= r/min = r/min工程计算过程备注TN=N轴：轴即减速器低速轴： p=p=p= kw = kw n= r/min = r/min；T N= N轴：轴即传滚筒轴：p=p=p= kw = kw n=n=r/min ； T N= N将上

6、述结果汇总列于下表：轴序号功率P/Kw转速n/(rmin)转矩T/(Nm)传动形式传动比效率0940带传动3齿轮传动齿轮传动联轴器工程计算过程备注第三项V带的设计并选择条件：Y112M-6 型电动机 满载n=940 r/min i=3，从动轴 r/min 1计算功率 P K P=KP=1.2 kW =kW2选取V带型号 根据P=KW和小带轮转速n1=940r/min，由图8-10可知，工作点处于A、Z 型相邻区间之间，A型和Z型分别计算d类型123456A7590100106125140Z505663717580由机械设计根底138页可取11; d=106mm那么大轮的基准直径： d=(1-)

7、d=(1-)=313.取d=315mm。查表83 工况系数高等教育出版社?机械设计根底?第六版 P136P133表82a工程计算过程备注从动轮实际转速 n= n (1-)d/ d r/min转速误差=0.056%5%适宜验算带速 V= = =5.2175m/s120满足8 单根V带 n=940 r/min d=106mm利用插值法 P=kw9 单根V带 B型V带 小带轮 n=940 r/min i=3 查得 10 V带根数 K K=0.83 Z= 取Z=3根 采用V带A-94011 作用在轴上的张紧力 查得 q=0.10kg/m P133表8-2 aP134表8-2b表8-5 , 8-2bP1

8、44表8-8工程计算过程备注F=N取带的基准长度L=1400mm满足选带要求由V带设计可知，选取的是3根A型带再根据经验公式推出结构尺寸dhSSSBdd106412186502040结构图形如下列图所示 高等教育出版社?机械设计根底?第六版P142工程计算过程备注第四项直齿轮设计和强度校核齿轮齿面接触强度计算：(1)确定作用在小齿轮上的转矩T，根据前面的计算可知T N.mm(2)选择齿轮材料，确定许用接触应力 ，根据工作要求，采用齿面硬度350HBS 小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS.大齿轮选用45钢质.硬度为220HBS可确定许用接触应力 小齿轮260=562MPa大齿轮=380+

9、0.7HBS=380+0.7220=534MPa(3)选用齿宽系数 =(4)确定载荷系数K， 因齿轮相对轴承不对称布置,故取K=(5)计算中心距a(6)选择齿数并确定模数.取Z=26.那么， Z=26=由?机械设计根底高等教育出版?P195表9-5工程计算过程备注取标准模数m=(7)齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d=mZ=65mm da=d+2m=70mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d=mZ=210m da=d+2m=215m 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,防止工作时在大齿轮面上造成压痕,一般b应比b宽些取b=b+5=59mm(8)确定齿轮

10、的精度等级 齿轮圆周速度。.根据工作要求和圆周速度,选用9级精度由?机械设计根底高等教育出版?P175表9-1工程计算过程备注2 轮齿弯曲强度验算(1)确定许用弯曲应力,=140+0.2HBS=192MPa=140+0.2HBS =184MPa(2)查齿形系数Y 比拟Y/小齿轮Z=26 查得Y=大齿轮Z=84 用插入法得Y= ,所以应验算小齿轮(3)验算弯曲应力 计算时应以齿宽b代入.那么,平安 3 结构设计尺寸小的齿轮制成实心齿轮，尺寸大的齿轮制成有腹板的单个齿轮。 小齿轮设计图如下列图：由?机械设计根底高等教育出版?P184表9-3工程计算过程备注工程计算过程备注 齿轮齿面接触强度计算：(

11、1)确定作用在小齿轮上的转矩T，根据前面的计算可知T19.7 N.mm (2)选择齿轮材料，确定许用接触应力 ，根据工作要求，采用齿面硬度350HBS 小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS.大齿轮选用45钢质.硬度为220HBS可确定许用接触应力 小齿轮260=562MPa大齿轮220=534MPa(3)选用齿宽系数 =(4)确定载荷系数K， 因齿轮相对轴承不对称布置,故取K=(5)计算中心距a(6)选择齿数并确定模数.取Z=26.那么， Z=26=62由?机械设计根底高等教育出版?P195表9-5工程计算过程备注 取标准模数m=4(7)齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d=

12、mZ=104mm da=d+2m=112mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径:d=mZ=248m da=d+2m=256m 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,防止工作时在大齿轮面上造成压痕,一般b应比b宽些取b=b+5=mm(8)确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速度.根据工作要求和圆周速度,选用9级精度由?机械设计根底高等教育出版?P175表9-1工程计算过程备注2 轮齿弯曲强度验算(1)确定许用弯曲应力,=140+0.2HBS=192MPa=140+0.2HBS =184MPa(2)查齿形系数Y 比拟Y/小齿轮Z=26 查得Y=大齿轮Z=62 用插入法得Y= ,所以应

13、验算小齿轮(3)验算弯曲应力 计算时应以齿宽b代入.那么,平安 3 结构设计直径不大的齿轮制成实心齿轮，尺寸大的齿轮制成有腹板的单个齿轮。 小齿轮设计图如下列图：由?机械设计根底高等教育出版?P184表9-3工程计算过程备注 工程计算过程备注第五项高速轴的结构设计和强度计算。d 根据结构要求取20mmd= d+4 =24mmd= 25mmd=30mm d= d=25mm长度计算 &=8 l、l、 l分别为 1 、2、 3齿轮厚。 为2。3。齿轮间距 箱体内壁轴向距离L=+l+1/2l+1/2l+=4为油润滑 d=30为1轴承厚 b=48.2为1轴承盖厚 -30 为轴承盖至带轮距离 第一轴长L

14、=L+2+2d+a-t=312mm;?机械设计根底高等教育出版社?P143e由轴承盖确定。.P162 ?课程设计?e取10mm.由轴承定，课本P401工程计算过程备注高速轴弯矩图和结构设计图：工程计算过程备注1. 按弯矩、转矩合成强度计算决定作用在轴上的载荷圆周力 F=N=1N径向力 F=Ftan=tan20=N决定支点反作用力及弯曲力矩水平面上力的计算：支承反力： F=NF=N截面II弯曲力矩(水平)：M= Fb=N垂直面上力的计算： 支承反力： F= =F= 截面II，IIII弯曲力矩(垂直)： M= Fb=xN工程计算过程备注 Mmm 合成弯矩： 轴上的转矩： 画出轴的当量弯矩图，如下图

15、。从图中可以判断截面II弯曲力矩最大，而截面IIII承受纯扭，故决定直径时，应该根据此两截面进行计算。 计算截面II，IIII的直径： 轴的材料= 为45钢，调质，其=600MPa；查表123得=600MPa，=55MPa。那么， 轴截面II处的当量弯矩： IIII处的当量弯矩： 故轴截面II处的直径： mm 满足强度要求 工程计算过程备注第六项中间轴设计计算和强度计算 因为在截面II处有键槽，所以轴的直径要增加3%，并考虑结构要求取d=30mm 轴截面IIII处的直径： 满足强度要求 取25 d=C=160=23mm 根据结构要求取30mmd=30+(46)=3436mm 取35mmd= 4

16、0mm (查表得)d4= d1=35mm长度计算箱体内壁轴向距离L=+l+1/2l+1/2l+=d=16为二轴承厚=4为油润滑第二轴长L=L+2+2d根据?机械设计根底?P407，取用的轴承为30307E35工程计算过程备注结构设计如下列图所示。按弯矩转矩合成强度计算轴(1) 决定作用在轴上的载荷：工程计算过程备注圆周力 F= N径向力 F= Ftan20=tan20= N圆周力 F=5N径向力 F= Ftan20=5tan201379 N (2) 决定支点反作用力及弯曲力矩水平面上力的计算：支承反力： F=2 NF=N截面II、IIII弯曲力矩(水平)：M= Fa=N工程计算过程备注M=Fc

17、=N垂直面上力的计算： 支承反力：F= =NF= N 截面II，IIII弯曲力矩(垂直)：M= Fa=NM=Fc=N 合成弯矩：工程计算过程备注 轴的材料为45钢，正火，其=600MPa；查表123得=55MPa，=95MPa。那么，轴截面处的当量弯矩：轴截面IIII处的当量弯矩： 轴截面处的直径35mm轴截面IIII处的直径：工程计算过程备注第七项低速轴的结构设计和强度计算。40mm根据受力分析计算验证，可得设计中选择尺寸合理二轴的径向尺寸的设计计算d=C=160=据结构要求取40mmd= d+(34 )=40+(34)x46mm 取45mmd=45+4=49 d=51 (查表131)d5由

18、轴的设计计算得出 d5=39.4 取50mmd6=d5=(34)c=d5=(34)X2=5658mm长度计算d=19为三轴承厚 b=46.6 轴承盖厚 =30为三轴承盖至联轴器的距离 a=70为联轴器厚 第三轴长L=L+2+2d+b+a=350mm ?机械设计课程设计东北大学出版社?P146取30314圆锥滚子轴承由联轴器决定，查表得出由轴承决定，查表得出e由轴承盖确定。P162 ?课程设计?e取15mm工程计算过程备注工程计算过程备注1 按弯矩，转矩合成计算强度圆周力 F=N径向力 F= Ftan=N ()水平面上力的计算：支承反力： F=N F=N截面II弯曲力矩：M= Fb=N垂直面上力

19、的计算：支承反力： F=NF=NF= 工程计算过程备注 F= 截面II弯曲力矩： M= Fb=N 轴上的转矩： 画出轴的当量弯矩图，如上图所示。从图中可以判断截面II弯曲力矩最大，而截面IIII承受纯扭，故决定直径时，应该根据此两截面进行计算。 计算截面II，IIII的直径： 轴的材料为45钢，正火，其=600MPa；查表123得=55MPa，=95MPa。 那么： 轴截面II处的当量弯矩： 工程计算过程备注第八项减速器附件 IIII处的当量弯矩： 故轴截面II处的直径： mm 因为在截面II处有键槽，所以轴的直径要增加3%，并考虑结构要求取d=50mm 轴截面IIII处的直径： 因为在轴截面

20、IIII处有键槽，所以轴的直径要稍微加大，根据标准取d=45mm1查孔与检查孔盖 根据视觉效果选取尺寸大小结果如下表，结构设计图如下列图。AAABBBdRh150210180125155140M652通气器 根据要求选取型号大小如下表，结构设计图如下列图：工程计算过程备注dDLladDSM2738341848273 轴承盖由结构要求，轴承盖分为两种，一种是闷盖和通盖，闷盖需要四个，有两个尺寸大小和要求一样的，另两个也是各不一样的标准，通盖需要两个，尺寸大小不同。具体如下闷盖 通盖工程计算过程备注轴承盖DddDDeemDDb通盖52676782124148428通盖858910512516378

21、1758闷盖52676782124148428闷盖62677792124058528闷盖62677792124058528闷盖8589105125163781758工程计算过程备注4 螺塞及封油垫由结构要求螺塞及封油垫尺寸如下表dDLlaDSDdHM2030281542221222结构及位置要求如图5起吊装置a.：箱盖上的吊耳d=b=(1.52.5) =(1220)取 d=16；R=(1.01.2)d=(1619.2) 取R=18E=(0.81.0)d=(9.616) 取E=14 结构如图工程计算过程备注b箱座上的钓钩b=(1.82.5) =(14.420) 取b20B=C+C=16+20=3

22、636= h=0.5H=136=9结构及位置图如下图工程计算过程备注6 键减速器结构中，有6处用到键，分别出现在V带轮与轴的联接键1齿轮1与高速轴联接键2齿轮2、3与中间轴的联接键3、4齿轮4与低速轴的联接键5联轴器与低速轴的联接键6。此6处全部选用普通平键，代号GB1096-79键公称尺寸长度尺寸轴槽深度毂槽深度键6632键8745键10850键12863键14963键128637联轴器(机械零件设计手册580页) .00联轴器d/ddddDDDLlld40137070160125801457020M12?机械设计课程设计东北大学?P137页?机械设计师手册机械设计出版社?P358表246工

23、程计算过程备注具体结构图如下图8油标尺的选择机械设计书P157尺寸大小如下表ddddhabcDDM1641663512852622具体结构如下图：工程计算过程备注9密封圈设计书P157密封圈有2个，轴径不同，结构尺寸如下表轴径DdBDdb25392473826640533975241610销的选择设计书P140销有两个，采用圆柱销GB117-86 A835其中a=1.0, d=8, c=1.6, l=35.工程计算过程备注名称代号尺寸选择下箱座厚度8上箱座厚度8下箱座局部处凸缘厚度B12上箱座局部处凸缘厚度b12地脚螺栓底脚厚度p20箱座上的肋厚m7箱盖上的肋厚m7中心距a+a轴承旁联接螺栓直径dM16轴承旁联接通孔直径d轴承旁联接螺栓沉孔直径D32工程计算过程备注轴承旁凸台的凸缘尺寸扳手空间c24c20上下箱联接螺栓直径dM12上下箱联接螺栓通孔直径d上下箱联接螺栓沉头座直径D26箱缘尺寸扳手空间c20c16地脚螺栓直径dM