机械设计基础课程设计

第一章设计题目及任 设计题 设计任 第二章传动方案的拟定和说 确定传动方 选用电................................................................................................传动装置总传动比计算及分 传动装置的运动参数和动力参数计 各轴的输入功率计 各轴转速计 各轴输入转矩计 小 第三章传动零件设计计 V带传动的设计计 齿轮传动的设计计 按照接触疲劳强度计 确定传动尺 弯曲疲劳强度验 大小齿轮相关参数确 链传动的设计计 第四章轴系零件的设计计 轴的设计计 轴的长度估 按弯扭强度计 滚动轴承的计 轴I的轴承计 轴II的轴承计 键连接和联轴器的计 键连接的校核计 联轴器的选择计 第五章箱体设 5.1箱体厚度部 安装地脚螺栓部 安装轴承旁螺栓部 安装上下箱体螺栓部 第六章润滑和密 润 封 致 参考资 第一章计题目及任1.1动，该传动装置系由单机齿轮器配合其他传动件组成。该带式机折合两班制工作，工作期限五年。设计此传动装置（原始数nW=87.75机主动鼓轮轴输入端转矩TWN主动鼓轮直 D/运送带速 v/mW1.2单级齿轮器装配图一份第二章动方案的拟定和说选定电的转速为nD=1500r/minn601000vw6010001.787.75r 估算器整体传动i’= 转速/工作机转速=nD2-0-1选用 的类型Y系列电具有较好的启动性能，适用于不易燃。不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，本器采用全封闭自扇冷式笼型Y系列异步电。确定 型号器效率计算（带齿链带齿链

0.950.970.920.994 功率计PPw4.4105

P0=5.479 确定 具体型号（查设计书表2-由上两部计算结果查表2-3可知，选用Y132S-4型 额定功率P0=5.同步转 nm=1440r/min，4级为了满足传 要求以及计算方便，取如下传动比i齿 i带i链=i/(i齿×i带P0=5.479PIVPIII滚动轴承4.9180.990.924.479kW

i齿i带i链n0=1440nⅠ=nm/i带=1440/2.0=720r/minnⅡ=nⅠ/i齿=720/4.1=175.610r/minnⅣ=nⅢ/i链

n=720rⅠⅡⅢⅣn=175.61rminn=175.61rminn=87.761rminnⅤ=87.761rⅠⅡⅢⅣT0=36.336NmTⅠ=69.039NTⅡ=271.801NTⅢ=267.450NTⅣ=523.164NTⅤ=514.871N2.4.42-10IV/r·min-第三章动 V（1）由题目可知机器为两班制工作也就是机器工作16小时工作机为带式运，查表13-6可知，工作情况系数KA=1.2。PC=KA×P0=1.2×5.479kW=6.575kW。（2）选择带型已知PC=6.575kW，nm=1440r/min，查图13-12，选择普AV（3）选择小带轮直径由图13-12，表13-7，以及表13-4，选择小带轮最小直dd1=112mm（4）计算大带轮直径当带传动比要求比较严格的时候，应该考虑滑动率的影响dd

n0d

(1)2.000112(10.02)

根 表13-7将大带轮直径圆整为224mmvdd

11214408.445m/s5~25m/s60 60确定中心距和带

0.7(dd1dd2a02(dd1dd2)

235.2a0672a0=500mm

d

LL2a d

d

d

2242500 112224 4 表13-2可知，基准带长

a

LdL0500(16001534)

1

dd2dd1a

22411257.3

确定V 表13-5可知，每根所选V带的功率为 KPKn(11)0.16kW，其中传动比i K

dd bi

1 表13- 、-2可Kb=1.03×10- K 1 Kn =1.03103

1 b1 K

i c

1.620.610.97只能是整数，可以得知，带的数目为4 计 表13-1可知，q=0.10kg/F500PC(2.51)

5006.575(2.5/0.97- 4计算作用在轴上的压轴F2zFsin12

2 2 3-0-1本单级齿轮传动，小齿轮选用45钢，调制处理230HBS；大齿i齿4.1ψa=0.4，ψd=(i齿+1)ψa/2=1.02，z1=30，z2=123计算小齿轮转矩IT9.55106I

9.551065.20569039N

TI=69211N确定载荷系数 表11-4，可知KA=1。初设齿轮为8级精3m/s 表11-5可知Kv=1.058级软齿面， Kβ=1.06 确定弹性系数ZE系数ZH系数Zε、螺旋角系数Zβ 表11-6可知

1X1X

可以取X=0.9εt=［1.88-3.2

1

=［1.88-3.2

（1

）］cos13=1.703，由此可得螺旋角系数公式

计算许用接触应力大齿轮选用ZG310-570钢正火处理后200HBS由 11-71大齿轮的许用接触应力［σH2］Hlim2

计算小齿轮分度圆直径ZZZZZ3EH22KTu H d

33188.92.450.8080.98721.5582 v 60

确定模数mn=d1cos

=1.65mm

确定中心amnz1z2230123=157.025mm，中心距应圆整为157mm

2

确定螺旋角β=arccosmnz1z21257'40

确定齿轮分度圆直径d1、d2和齿宽d1=mn

d2=mn

确定齿形系数、应力修正系数、重合度系数、螺旋角系数

cos3cos3

图11-12和11-13 Yε=X

Yβ=1=1125740

计算许用弯曲应小齿轮45钢调质230HBS，查 图11-14得σHlim1=430MPa；大齿轮ZG310-570正火200HBS查 因为mn=2mm，查图11-15，可取尺寸系数YX=1。［σF1］=Flim1

［σF2］=Flim2YＸ（3）验算弯曲疲劳强 2KT1YYY bd Fa1sa11(21.5582690392.501.640.650.907)6561.560265.239MPa YFa2YsaF F1YFa165.2392.122.5061.395MPa3.2.412mt=34αt=5β1257'406 an 7hhcm (cn8h9ddf=d1-aa=d1d223.3i链第四章系零件的设计计选用45钢并经正火处理，由表15-1查得硬度为170~217HBS，抗拉强度b600MPa，查 表15-3可知其许用弯曲正应力[1b55MPa，[0b95MPa4-0-1数值ADEFδC1、GH6KM轴I的总长度L轴IL1=M+K+H+G+F-D-外 =65+20+6+10+55-12-2轴IL1内轴II4.1.2按弯扭强度计I强度计F2T1269039 1LL1外L1内

Ftan

cos1257'40cos1257'40

tcosMA0FQl1Frl2FRHB2l2Fa1d2/2 r1 M0F(l2l) 2l r1 MHMH图(2-0-MHAFQl1129.717N F(ll) l28.011N

129.717Nm28.011Nm43.896N

RHA

F

243.896Nm HP

求垂直面支座反力(2-0-4d)MV图(2-0- M0Fl 2l FRVAFRVB

129.717NMVPFRVAl277.418N

弯矩M图(图4-0-MAMHA129.717N

82.330Nm88.997NmM M MMP2

82.330NM M M

T=69.039NT图(4-0-ME图(4-0-[1b

，MeOT34.823N

[0b

34.823Nm134.310NmM2M2T2A

134.310N 2T 2T2

89.392Nm95.567NmMM

95.567N4-0-2轴I计 截面处的轴330.1330.1因O处存在普通平键，存在键槽，为安全起见故该轴 轴径扩O5%，即dO

18.50(100%5%)

33 0.133 0.1330.1330.1P因P处存在普通平键，存在键槽，为安全起见故该轴 轴径

P5%，即d'25.90100527.20P因为是单级器，故将齿轮布置在箱体内壁，轴承对称轴向定位和轴向固定。靠平键和过盈配合实现固定。两端轴承分别靠轴肩、套筒实现轴向固定，靠过盈配合实现固定。轴通Ft2=2243N；径向力Fa2=516N；轴向力

Fr2Fad2

F r2a2

MHMH图(4-0-MHQ1=FRHA×l=-52.936× Nm=-

-3.653N61.607Nm 2MHQ2=FRHB×𝑙=890.936×

2

求垂直面支座反力(4-0-3c)MV图(4-0-

2

77.418NMVQ=FRVC×𝐿=1122.0× 2 弯矩M图(图4-0-

77.504NM M M3.6532M M M

77.504N61.607261.6072

93.939NmT=271.801NT图(4-0-作当量弯矩ME图(4-0-因为是单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数A

=0.58， 截面Q处的当量弯

MMT271.802

Nm=186.178N

186.178NMeC=截面C、D

157.645NMeC=MeD=TM30.11BM30.11B3 0.13 0.1

因为Q530.130.1

M0.1M0.11B3

5 和过盈配合分别实 和轴向定位由计算所 截面处最小直径及定位与非定位轴肩等各轴4-0-3轴III轴I7207AC（1）计算轴承1、2负F 2 2752211222F 2 r 636211222FAFa1计算轴承1、2的轴向负荷FA1、由表17-9查得7207AC型轴承（正向安装）的4-0-4轴向负荷分析简图（轴I）FS2+FA=877.01+516N=1393.01N＜FS1Fa2=FS1-FA=2020.91-计算轴承1、2由表17-8可 计算所需的径向基本额定动载荷Cr要计算轴承1的径向当量动负载。查 表17-5可知，温度系数 器轻微冲击，查表17-6可知负荷系数FP=1.1。因为机器是两班制，设一年工作300天，每天16小时，10510（15000h）

′

fp

C' ( 10hfT fT1.12971.93(72015000)1/3 检由手册查得7207AC轴承的径向基本额定载荷Cr=29000N C'

，7207ACII轴II计算轴承3、4负 F2 F2 F2 F2

52.936252.9362890.93621、217-80.028e=0.22。 表17-8可

r计算所需的径向基本额定动载荷Cr要计算轴承2的径向当量动负载。查 表17-5可知，温度系数 器轻微冲击，查表17-6可知负荷系数FP=1.1。因为机器是两班制，设一年工作300天，每天16小时，作期限为5年。 =300×16×5h=24000h，设中间更换一次轴承（15000h）

′

fp

C' ( 10hfT fT 1.11829.66

175.6115000

（5）6207轴承的径向基本额定载荷

C'r

62076207选类 A 普通平带轮处轴径d为24mm，查 因为大带轮宽度B=65mm，轮毂长（1.5~2）d，取轮毂长为54mm。键长=轮毂长—（5~10）mm，取键长为L=46mm。受力部分长度L受力=L-b=46-8mm=38mm。键和轴的材料都是45号碳钢，查 应力为p110MPa。

p

4T

424387

MPa43.26MPaP选类型A型d40mm，查表10-10可得b=14mm，h=9mm。因为齿轮长度60mm，齿轮处轴长60-2=58mm，轮毂长(1.5~2)d，取轮毂长为60mm。键长=轮毂长-(5~10)mm，取键长为L=56mm。受力部分长度L=L-B=56-14mm=42mm。键和轴的材料都是45号碳钢，

应力为P

P

4 MPa60.31MPa47429 轴与小齿轮的连由于前面已经算出小齿轮的分度圆为61.569mm，而已知小齿