机械设计基础课程设计范例(共21页).doc
精选优质文档-倾情为你奉上机械设计基础课程设计专业及班级：数控技术70511设 计：xxx学 号：6指 导 教师：日 期：2006.12.25目 录专心-专注-专业前 言机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为螺旋输送机。传动方案采用了一级传动，单级直齿圆柱齿轮减速器。螺旋传送机的传动装置主要由电动机、减速器、联轴器、等组成，也有用带传动或链传动的，由于考虑到传送机有时会卡住的原因，不使电动机出现故障，所以采用V带传动。用减速电动机可使传动装置更紧凑，且螺旋传送机的结构比较简单，容易操作，横截面尺寸也小密封性也好，特别使用与输送粉末状大的物料，便于在任何位置上装料卸料，造价也比较低廉，但是它的功率消耗比较大，对物料有研碎的作用，在传送的过程中会使一部分物料损失，机壳和中间轴承磨损较大，容易发生堵塞，要求加料均匀，输送距离较短，运输能力较低。第1章 选择传动方案本设备输送的物料为面粉，而螺旋输送机传动稳定，功率大，输送效率也比较高，所以很适合这种工作条件。螺旋输送机连续单向运转，水平输送，载荷变动小，三班制连续工作10年。图1.1 传动方案简图第2章 选择电动机2.1 电动机的选择根据已知的工作要求和条件选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。2.2 输送机的输送量及功率计算 (2.1)D=0.4m,P=0.24m,n=100r/min,由参考文献3查得r=0.6*10N/m,表（17-2）=0.36由表（17-4）=0，c=1.0,Q=38.98368=39*10n/h2.3 电动机的功率2.3.1 螺旋输送机主轴上所需功率 +H）kw (2.2)由参考文献3.查 =1.2， =L=40m,H=0 =5.1kw2.3.2 工作机所需的电动机输出的功率为 (2.3)k=1.3, =5.1kw,由电动机至工作机之间的总效率式中的分别为v带传动. 齿轮传动的轴承传动. 齿轮传动.联轴器.的效率 取=0.96 =0.97 =0.97=0.97 =0.8852.4 电动机的转速按推荐的合理传动比范围，取V带传动的传动比,单级齿轮传动比3-6，则合理总传动比的范围为=624，故电动机转速的可选范围为i=100*(2-4)*（3-6）=600-2400 rmin符合这一范围的同步转速有750 rmin 1000 rmin 1500 rmin 3000 rmin根据计算出的功率由表8.1查出以下电动机的型号 其技术参数和传动比情况如下表2.1电动机型号方案电动机型号额定功率KW电动机的转速传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y160M-4111500144014.434.82.5 传动装置总传动比i=14.4取v带传动比i=3，则圆柱齿轮减速器传动比i=4.82.6 计算传动装置的运动和运动参数2.6.1 计算各轴输入功率电动机主轴P=11kw轴I（高速轴）P= p=11*0.96=10.56轴2（低速轴）P=P=11*0.97*0.99=10kw2.6.2 计算各轴转速电动机轴 n=1440r/min轴1 n=480r/min轴2 n=100r/min2.6.3 计算各轴转矩T=9550=49.7 (2.4)轴1 T=9550=143.1轴2 T=9550=659表2.2 各轴系数输入功率P转速r/min输入转矩TN.m传动比i效率电动机轴11144049.730.96轴110.56480143.14.80.96轴210100659.0第3章 选择V带3.1 选择普通V带传送带包括V带，平带，两种，考虑V带的效率比较高，安全，所以选择普通V带。3.1.1 按照计算功率P,选择V带型号P=kPk由表13-27查，工作16-24个小时，k=1.3P=1.3*7.19=9.3kw由参考文献3.图13-17查，V带为B型3.1.2 带传动的主要参数和尺寸D由参考文献3.，按B型查取D125mmD=D(1-)=375mmV=3.14m/s3.2 初选中心距= (0.72)()=(0.72)(125+375)=3501000mm 取=2404mm由参考文献3.表5-2，按B型查取基准长度=2500mm实际中心距a=800+=847.54mm,取a=848=848-0.015×2500=810.5mm=848-0.035×2500=935.5mm=180°-°=163.1°120°3.3 确定V带的根数 (3.1)式子中由参考文献3.，按 V=9.42m/s B型利用插入法查取=2.60+=2.653KW =0.0001T=0.0001*1440*3.1=0.4464KW （T由参考文献3.表13-19按B型，i=3查取T=3.1）由表13-20，按=163.1°（插入法）查取 =0.95+=0.9593按=2500mm, B型查取=1.03z=4.2根 取z=43.4 计算紧张力 =500 式中，由参考文献3.表5-1，按B型取q=0.17kg/m =500×=180.8N3.5 计算作用在轴上的力 =2=2×7×180.8×=2505.9N3.6 结构设计 =125mm 小带轮采用实心式结构 =375mm 大带轮采用轮辐式结构第4章 传动设计4.1 选择高速级齿轮传动的材料及热处理由参考文献2.表11-1小齿轮的材料 用45钢，调质热处理200250HBS，大齿轮的材料用45钢，正火热处理170217HBS。4.2 强度计算因为大小齿轮硬度均小于350HBS，所以高速级齿轮为闭式软齿面的齿轮传动。按齿面接触强度计算 (4.1)其中由参考文献3.表13-1，按直齿=12°查取=476K由参考文献3.表13-3，按电动机连续单向运动，载荷平稳，选K=1.2 =0.4 .9由参考文献3.，按齿轮材料、调质、正火热处理，220HBS，180HBS查取，=560MPa =520MPa=0.9×560MPa=504MPa =0.9×520MPa=468MPa483（4+1）=128.5mm4.3 确定选择齿轮传动的参数和尺寸=2340,选=23,=i=5*23=115m=1.862由表3-2查取m=2mm所以实际的中心距=138齿宽b=×=0.4*138=55.2mm取55mm =+(35)mm=60mm=m=2*23=46mm =m(z+2)=2*(23+2)=50=m=2*115=230mm =2*(115+2)=2344.4 验算齿根弯曲应力= (4.2)其中=2160由参考文献3.表13-3按原动机工作平稳 工作载荷较平稳查取=11.2 取=1.2由参考文献3.图13-5按公差组7级=2.17 查取=1由参考文献3.图13-6,按=且齿轮布置方式为不对称,齿面硬度350HBS 查取由参考文献3.表13-5,按公差组7级为经表面淬火的直齿轮 查取=1由参考文献3.图13-4,按 X=0查取=4.21 =3.95由参考文献3.图13-8，按=1.88-3.2×（）cos=1.72及=0°查取=0.68由参考文献3.图13-3,按齿轮材料调质钢，200HBS，正火钢170HBS查取=210Mpa =200Mpa按长期工作， N，查取=1一般取=1按表面粗糙度值3.2mm,查取=1由图13-12 按齿轮材料调质钢，模m=2,查取=1由表13-7，按失效概率，查取=1.25 =168MPa=160Mpa=88.7Mpa=83.2Mpa4.5 结构设计 图4.1大齿轮结构图第5章 轴的选择5.1 高速轴的设计5.1.1 选择轴的材料45号钢 调制 HBS = 2305.1.2 初步估算轴的最小直径 根据教材公式 取 A=110 d (mm)5.1.3轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸考虑代轮的结构要求及轴的刚度处轴径= 30 (mm)按轴的结构要求取轴承处轴径d = 40 (mm)5.1.4按弯扭合成应力校核轴的强度 计算作用在轴的力小齿轮受力分析圆周力径向力 F=2297轴向力 F=Ftan=6221tan9°4146=1063带传动作用在轴上的压力Q = 25059 计算支反力水平面垂直面 = 0×103.5- ×56.5-Q(112+103.5)=0= 6696 F = 0R= R- Q - F=1893.7 作弯距图 图5.1 水平面弯距M= -R×56.5= -3110.5×56.5= -垂直面弯距M= -Q×97= -2505.9×112= -.8M= -Q（112+56.5）+ R×56.5= -2505.9×168.5+6696×56.5= -43920M= - R×47= -1893.7×47= -89003.9合成弯距M= M= M= M=作转距图 T= 计算转距当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数=0.6=85860= 轴的材料为45号钢，查得拉伸强度极限=650 mpa对称循环变应力时的许用应力=60 mpaA剖面计算弯距最大处计算应力=18.9 mpa （安全）D剖面轴径最小，该处计算应力=17.3 mpa （安全）5.1.5 高速轴段的长度确定高速轴选用深沟球型号为6008号轴承直径是40mm宽度15mm箱体内壁与小齿轮的间隙=12mm小齿轮的直径50mm,长度60mm为固定齿轮加一个轴套长度12mm,直径42mm轴承端盖与安装螺母留间隙总长30mm,直径35mm高速轴带轮宽65mm,直径30图5.2高速轴简图5.2 低速轴计算5.2.1 计算轴上的力圆周力=5730径向力=2116轴向力=tan=5730tan9°4146”=9795.2.2 计算支反力水平支反力=2865垂直支反力=1626.6= - =4895.2.3 作弯距图，齿轮作用力集中在齿宽中心图5.3水平面弯距图M=F×=.5垂直面弯矩图M=F×=80516.7M=F×=24205.5合成弯矩图B截面为危险截面截面B左M=.17截面B右M=.275.2.4 轴输出转矩 T = 轴频繁启动，停，单向运转，可以为扭转应力为脉动循环变化 =0.6=0.6×=5.2.5 求最大当量转矩M=.545.2.6 强度校核=10.14 =55 mpa（安全）5.2.7 低速轴段的长度确定低轴选用深沟球型号为6006 轴承直径是30mm,宽度13mm箱体内壁与大齿轮间隙=12mm大齿轮内直径40 mm,长度60mm为固定齿轮加一个轴套长度14mm,直径30mm轴承端盖与安装螺母留间隙总长20mm直径26mm低速轴与联轴器配合再加上挡圈压在联轴器上L=52mm图5.4 低速轴结构简图第6章 联轴器的选择和计算连轴器的计算转矩T （6.1）查表工作情况系数 因前面再计算电动机功率时已考虑功率备用系数1.3所以计算转矩为 根据工作条件选用十字滑块连轴器见参考文献2查表15-4得许用转矩许用转速配合轴径d=40mm配合长度L=70mm参 考 文 献1.机械设计课程设计 第二版 朱文坚 黄平主 华南理工大学出版社 2004年11月第二版2.机械设计基础 季明善 主编 北京高等教育出版社 2005年1月第一版3. 机械设计基础课程设计指导书 第二版 陈立德主编 高等教育出版社 2005年8月第4版
