机械设计基础

1、机械设计基础课程设计题 目：带式运输机传动装置设计学 院：交通运输与管理学院专 业：机电技术教育班 级：2012级5班姓 名：周中华学 号：1209050513指导教师：谢刚老师日 期：2014年七月绵阳师范学院目 录一原始数据3二 设计题目3三设计的基本步骤31.电动机的选择42.确定传动装置的总传动比和分配传动比43.计算传动装置的运动和动力参数54.V带的设计和带轮设计65.齿轮的设计76.传动轴承和传动轴的设计97.键的设计和计算14 8. 润滑密封设计17四. 设计小结18五 参考资料.18 设计任务书1、设计的目的械设计课程设计是为机械类专业和近机械类专业的学生在学完机械设计及同类

2、课程以后所设置的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机械设计训练。其主要目的是：（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械设计课程和其他选修课程的基础理论并结合实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械设计，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正面的工程大合集思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。（3）课程设计的实践中对学生进行设计基础技能的训练，培养学生查阅和使用标准规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。2、设计任务

3、设计一用于带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。 在课程设计中，一般要求每个学生完成以下内容： 1）减速器装配图一张（A1号图纸） 2）零件工作图23张（如齿轮、轴或箱体等 3）设计计算说明书一份（约60008000字）机械设计基础课程设计带式运输机中使用的单级直齿圆柱齿轮减速器一、原始数据 运输带传递的有效圆周力F=2500N，运输带速度V=0.75m/s，滚筒的计算直径D=300mm，原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间10年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）。二、设计题目 试按下列一组数据，设计一带式输送机的传动装置，传动简图

4、如下。 工作条件及要求：用于运输碎粒物体，工作时载荷有轻微冲击，输送带允许速度误差4，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），连续单向运转。 设计原始数据于下表：组 别运输带牵引力FW（N）运输带速度VW（m/s）传动滚筒直径D（）126001.25320235001.45420图1 带式输送机的传动装置1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机三、设计的基本步骤1、电动机的选择及运动参数的计算一般电动机均采用三相交流电动机，如无特殊要求都采用三相交流异步电动机，其中首选Y系列全封闭自扇冷式电动机。（一）电动机的选择确定皮带输送机所需功率 PW=FW

5、VW/1000（kw） 式（11） PW=2600*1.25/1000=3.25KW传动装置的效率=12345 式（1-2）式中： 1-三角带传动效率 2-齿轮传动效率 3-滚动轴承的效率 4-联轴器的效率 5-运输机平型带传动效率 常见机械效率参见附表1;由表1查的数据: 1=0.95;2=0.98;3=0.98;4=0.99;5=0.96 =0.867电动机的选择电动机的额定功率： PPW/= FWVW/（kw）式（1-3） P3.25/0.867=3.75Kw确定电动机的转数：（1）滚筒轴的工作转速为：nW=601000VW/D（r/min）式（1-4）nw=60*1000*1.25/(

6、3.14*320)=74.6r/min式中：VW-皮带输送机的带速D-滚筒的直径（1）电动机的转速： n=inW 式（1-5）式中：i是由电动机到工作机的减数比 i=i1i2i3in 式（1-6） i1i2i3in是各级传动比的范围。 按n的范围选取电动机的转速n （2）常用机械传动比的范围见附表2,由表2查的数据如下： V带传输比i1=24,圆柱齿轮传动比i2=35则： 总传动比i=i1*i2=(2-4)*(3-5)=(6-20)n=inw=(6-20)*nw=(447.6-1492)r/min列出电动机的主要参数电动机额定功率P（KW）4KW电动机满载转速nm（r/min）1440r/mi

7、n电动机轴伸出端直径d（mm）28mm电动机轴伸出端的安装高度（mm）112mm电动机轴伸出端的长度（mm）60mm常用机械传动效率附表1机械传动类型传动效率圆柱齿轮传动闭式传动0.960.98（7-9级精度）开式传动0.940.96圆锥齿轮传动闭式传动0.940.97（7-8级精度）开式传动0.920.95带传动平型带传动0.950.98V型带传动0.940.97滚动轴承（一对）0.980.995联轴器0.99-0.995常用机械传动比范围附表2传动类型选用指标平型带三角带 齿 轮 传 动功率（KW）小（20）中（100） 大（最大可达50000）单级传动比（常用值） 2-42-4 圆柱 圆

8、锥3-52-3 最大值 6 15 106-10由查表可得电动机选用Y112M-4 额定功率4kw 同步转速1440r/min2.总传动比的计算及传动比的分配（1）传动装置总传动比i=nm/nW 式（21）取电机转数为1440r/min,反推i,i=1440/74.6=19.3取i=20（2）分配传动装置各级传动比 i=i1i2i3in 式（22） 式中：i1、i2、i3in从附表2中选值 I1=4;i2=5;3.传动装置的运动和动力参数的计算(1)、各轴的功率计算： P1=P13 式（31） 轴 P1=3.75*0.95*0.98=3.5kw P2=P123 式（32） 轴 P2=3.75*0

9、.98*0.98*0.95=3.42kw (2)、各轴的转速计算：高速轴转速n1=nm/i1（r/min） 式（33） 轴 n1=nm/i1=1440/4=360(r/min)低速轴转速n2=nm/（i1i2）（r/min） 式（34） 轴 n2=nm/(i1*i2)=1440/(4*5)=72(r/min)(3)、各轴扭矩的计算：T=9.55106PK/nK (N.mm) 式（35） 轴 T1=9.55*106*3.5/360=9.28*104 (N.mm) 轴 T2=9.55*106*3.42/72=45.36*104 (N.mm)4.三角带传动设计(1)、选择三角带型号； 选择V带型号

10、查机械设计基础 表13-1得 =1.4 查图13-2选用A型V带(2)、选择带轮的基准直径，并验算带速（5m/sV25m/s）；确定带轮直径和；i=4由图9-7取=112mm， 取=450mm，验算带速 介于525m/s范围内，合适。(3)、确定中心距和带长，验算小轮包角；（1120）确定带长和中心距a， 所以有 。 初定中心距=800mm，则带长 由表13-2 选用=2500mm，则实际中心距 验算小带轮上的包角， 合适(4)、按许用功率计算带的根数；确定带的根数 分别查表13-3得 =1.20kw，表13-6 =0.11kw，表13-7=0.96，表13-2=1.03 圆整为整数 取3根

11、，(5)、确定作用在轴上的压力；查表得13-1 q=0.10kg/m，初拉力 作用在轴上的压力 (6)、确定带轮的结构和尺寸（只要求绘制大带轮的零件图）；由于带轮直径和属于中等直径，所以带轮采用腹板式，材料选用HT150，带轮的轮槽尺寸查表13-10得 5.齿轮传动设计所设计齿轮传动属于闭式传动，为使结构紧凑，选用20CrMnTiA合金钢, 该对齿轮为硬齿面齿轮，热处理工艺：渗碳淬火,齿面硬度56-62HRC， =1100，=850。因为是普通减速器，由表机械设计基础第二版中表选8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.26.3um。因两齿轮均为钢质齿轮，可 求出d1值。确定有关参数与系数：（1） 转矩

12、T1 （3） 齿轮Z1和齿宽系数d小齿轮的齿数z1取为30，则大齿轮齿数Z2=530=150。故Z2=150,因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表11-6选取 d=1。（4） 许用接触应力 由图机械设计基础中11-1查的=1100，=850,由表（11-5）取：SH=1.0，SF=1.25，H1= Hlim/SH=1100/1.0Mpa=1100MpaH2= Hlim2/SH=1100/1.0Mpa=1100MpaF1= FE/SF=850/1.25Mpa=680MpaF2= Hlim/SH=850/1.25Mpa=680Mpa载荷系数K 查表11-3取K=1;i=5 应为Z1

13、=30所以Z2=Z1*i=150;模数 齿宽 取b2=75mm;b1=80mm由表10.3取标准模数m=2.5mm分度圆 d1=mz1=2.530mm=75mmd2=mz2=2.5150=375mm a= m（z1+z2）=0.52.5（30+150）=225mm校核轮齿弯曲强度则校核合格确定有关系与参数：（1）、齿形系数YF 查图118可得：YF1=2.6 ， YF2=2.21（2）、应力修正系数YS查 图119 得YS1=1.625， YS2=1.8（3）、许用弯曲应力齿轮的圆周速度：由表11-2可知，选8级精度是合适的。输送带允许带速误差为5%合格。 6.考虑到减速器为普通中用途中小功率

14、减速传动装置，轴主要传递齿轮转矩。输入功率P=3.42kW，输出转速n=72r/min可得 联轴器的选择类型：考虑到输出装置的载荷较平稳，功率不大，转速较低，选用弹性套柱销联轴器（查表GB/T 5014-85）联轴器的计算转矩：工作转矩：故计算转矩：确定型号：查设计手册（GB 584386）选用TL8型弹性套柱销联轴器GB GB/T 5014-85 TL公称扭矩（亦即许用转矩）为710N/m，允许的轴的直径为45mm，采用铸铁结构时许用转速为，采用钢制时为。轴孔直径45mm，这些数据均符合本题要求，故选用。查表GB 5014-85 TL8弹性套柱销连轴器，标准孔径d=45mm，即轴伸直径为45

15、mm，轴孔长度为84mm，从联轴器向左起第一段，由于联轴器处有一键槽，轴径应增加5%，取50mm，半联轴器长84mm，轴段长L1=80mm；右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段直取55mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离为30mm，故取该段长L2=55mm；右起第三段，该段装有滚动轴承，因为轴承只有径向力，选用深沟球轴承6212 ，GB/T 276-94，并采用凸缘式轴承盖，实现轴承系两端单向固定，轴伸处用C型普通平键联接，实现周向固定。其尺寸为dDB=60mm95mm18mm，该段直径为60mm，长度L3=轴承宽+（0.08-0.

16、1）a+（1020）mm，取L3=35mm右起第四段，该段装有齿轮，直径取65mm，齿轮宽b=80mm,为了保证定位的可靠性，取轴段长度L4=78mm；右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，需有定位轴肩，取轴肩直径为70mm，长度为L5=10mm右起第六段，该段为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承内圈外径，取75mm，长度L6=10mm，右起第七段，该段为滚动轴承安装处，取轴径60mm，长度L7=18mm。作用在齿轮上的转矩为：圆周力：径向力： 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置建立如下所示的力学模型。该轴两轴承对称绘制轴受力简图，（图a）绘制垂直面弯矩图，（图b）由两边对称

17、知截面c的弯矩也对称绘制水平弯矩图，（图c）截面c在水平面上的弯矩绘制合弯矩图，（图d）绘制扭矩图，（图d）绘制当量弯矩图，（图e）剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。查表13-1，60MPa故确定的尺寸是安全的。7.滚动轴承的选择 选择深沟球轴承 代号6209 直径因为轴承主要受径向力，所以P=Fr=径向力：轴承应有的径向基本额定载荷寿命校核所以轴承寿命足够，轴承合格。8.键的选择及强度校核（低速轴的键），键的尺寸选择可参照公差与配合教材的相关章节。(1).选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用普通平键A型根据 =45mm =

18、55mm查机械设计手册，取： (2).联轴器和带轮键的选择 =45mm =29mm查机械设计手册，取： 联轴器 b=14 h=9 L=74 带轮 b=8 h=7 L=38(3).主动轴键的校核由普通平键连接的挤压强度校核 查课本表10-11 =110MP则其工作长度h2k， T=143.2Nm由式（6-1）得： 两者都合适.9 润滑及密封1、减速器的润滑 为了降低摩擦，减少磨损和发热，提高机械效率，减速器的传动零件和轴承等必须进行润滑。由于齿轮转速低，可以选择油池润滑。2、减速器的密封 为了阻止润滑剂流失和防止外界灰尘、水分及其他杂物渗入，减速器中应该设置密封装置。 由减速器的结构特点可选择接触式密封中的毡圈油封密封四、设计小结 在经历了这次的课程设计，我对机械设计的了解有加深了一层。在这个过程中，我遇到了很多的问题，比如：数据，公式的不熟悉，假设的不太靠谱，计算出错等。这暴露了我在学习中的不足之处。缺少自己动手。经过这次的作业，我发现了自己的问题所在。