2022年机械设计基础-课程设计-蚌埠学院 .pdf

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1、蚌埠学院 2012 目录l 设计任务.2 电动机的选择计算. 3 传动装置的运动和动力参数计算.4 传动零件的设计计算. 5 齿轮的设计计算.6 轴的设计计算.7 减速器高速轴的校核.8 减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算.9 高速键联接的选择和验算.10 联轴器的选择. 11 减速器箱体的结构设计.12 润滑与密封.13参考文献. 14设计体会. .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书2 一 设计任务1 总体布置简图1电动机； 2皮带；

2、3齿轮减速器； 4带式运输机； 5鼓轮； 6联轴器2 工作情况：载荷平稳、单向旋转3原始数据鼓轮的扭矩 TNm ：鼓轮的直径 Dmm ：420 运输带速度 Vm/s ：带速允许偏差：5 使用年限年：8 工作制度班 / 日 ：2 每日工作小时数 16 4 设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.斜齿轮传动设计计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书3 3.轴的设计4.滚动轴承的选择5.键和连轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计

3、算说明书的编写5 设计任务a)减速器总装配图一张b)齿轮、轴零件图各一张c)设计说明书一份6 设计进度1、第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、第二阶段：轴与轴系零件的设计3、第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二、电动机的选择计算如图 2-1 所示的胶带运输带的有效拉力F=5500N ，工作速度 v=1.7m/s, 传动滚动直径D=420mm, 载荷平稳，电源为三相交流，空载启动，室内工作有粉尘 , 使用期限 8 年。带速允许误差大于 -5%且小于 5%,试选择电动机。图 2-1 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机, 封闭自扇

4、冷式结构 , 电压为 380V,Y系列。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书4 2. 选择电动机功率卷筒所需的有效功率：WP = 1000FV(5500X1.7)/1000=9.35kw 传动装置的总效率： V 带传动的效率带6 闭式齿轮的传动效率齿轮7 一对滚动轴承的效率轴承8 联轴器的效率联轴器传动滚筒效率滚筒传动总效率5823 所需电动机功率Pr=Pw=11.26kw 由表 9-39 指导书 209 页 可选用 Y系列三相异步电动机Y18

5、0L-6 型， 额定功率P0 =15kw或选用 Y系列三相异步电动机Y160L-4 型，额定功率P0 =15kw,均满足P0 Pr。3. 选取电动机的转速滚筒转速Wn=D60=r/min 根据滚筒所需的功率和转速，可选择功率为15KW ，同步转速分别为1500r/min 和1000r/min 两种型号的电动机。电动机数据及传动比方案号电机型号额定功率/KW 同步转速 /r/min 满载转速/(r/min) 总传动比1 Y160L-4 15 1500 1460 2 Y180L-6 15 1000 970 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第

6、 4 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书5 通过比较决定选择第2 种方案，电动机型号为Y180L-6, 同步转速为 1000r/min ，所选电动机的数据和安装尺寸如下表额定功率 P0/kw 15 电动机外伸轴直径D/mm 38 满载转速n0r/min 970 电动机外伸轴长度E/mm 80 额定扭矩电动机中心高 H/mm 132 三、传动装置的运动及动力参数计算1、分配传动比电动机的满载转数n0=970r/min 总传动比i总= n0/nw= 970/=12.54取i带=2.5 则减速器的传动比i齿轮= i总/i带=12.54/2.5=

7、5.016 2、各轴功率、转速和转矩的计算0 轴：即电机轴P0=Pr=11.26kw n0=970r/min T0=9550P0/n0=9550X11.26/970=110.86mN轴：即减速器高速轴采用带联接传动比i带=2.5，带传动效率带6， P1= P001= P0带=11.266=kw n1= n0/i 01=970/2.5=388r/min T1=9550P1/n1=9550/388=275.67mN轴：即减速器的低速轴，一对滚动轴承的传动比效率为轴承8 闭式齿轮传动的效率为齿轮7 则127P2=P112=0.95=10.27kw 精选学习资料 - - - - - - - - - 名

8、师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书6 n2=n1/i12=388/5.016=7r/min T2=9550P2/n2=955010.27/7=1mN轴：即传动滚筒轴轴承8 联轴器=0.99 齿轮23P3=P223=10.270.94=kw n3= n2/i23=7/1=7r/min T3=9550P3/n3=95509.65/7=1mN各轴运动及动力参数轴序号功率 P/kw 转速 n/(r/min) 转矩 T/Nm 传动型式传动比效率0 11.26 970 110.86 V带传动2.5 6 1

9、 388 2 闭式齿轮传动5.016 2 10.27 1 弹性联轴器3 9.65 四、传动零件的设计计算1、V带传动的设计算(1) 确定设计功率 PC , 载荷有轻度冲击， 2 班制，AK = PC=AK P=18kw (2) 选取 V带的型号根据 PC和 n0， 因工作点处于 B型区， 故选 B型带。课本图 13-15精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书7 (3) 确定带轮基准直径1dd、2dd选择小带轮直径1dd由表 10-4书 P214页

10、确定1dd=140mm验算带速 V书 P211V=1060 1000dd n=m/s 在 5m/s25m/s 之间，故合乎要求。书 P220确定从动轮基准直径2dd(书 P211)2dd=21nn1dd(1-)=140 (1-0.02)=343mm按表 10-5书 215页取从动轮基准直径为2dd=355mm (4) 确定中心距 a 和带的基准长度 Ld初定中心 a0书 P220取初定中心距 0.7(dd1+dd2) a02(dd1+dd2) a0=1.8(1dd+2dd(140+355)=891mm确定带的计算基准长度Ld按式 L0d=2a0+2( 1dd+2dd)+20214()ddadd

11、=28914140355)355140(28912由表 10-2书 213 页取标准 Ld =2500 确定实际中心距a=0a +02ddLL=891+212.25722500=855(5) 验算包角11180-21()dddda=180-855140355=1651200 符合要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书8 (6) 确定带根数 z 根据电机的转速 n=970和小带轮直径 140mm ，由图 10-7书 P214页查得 P0=2.2

12、kw ，再由表 13-5书 216 页得P0=0.3 (i=2.5) 由表 13-7书 P217页查得 Ka由表 13-2书 P212页查得 KLZ=00()caLPPPKK=03.197.0)3.022(5.50 根取 Z=3根7 、计算作用于轴上的载荷FR单根 V带的初拉力：F0=500zPc(aK5.2-1)+q2=50021.717.0)196.05.2(31 .718=N式中 q 由表 10-1指导书 140页查得 q=0.17Kg/m。FR=2F0Z1sin2=232165sin=N 8 带轮结构设计带速 V 30m/s 材料用灰铸铁用 HT150或 HT200 1dd300mm

13、用轮辐式9 带轮轮槽尺寸由表 4-2指导书 224页得 hc=15mm,ha min=,e=19mm,fmin= Bd=14mm,min= B=(z -1)e+2f=(3-1)19+2 11.5=61mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书9 图 4-1 小带轮结构图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计

14、说 明 书10 图 4-2 大带轮结构图五、齿轮的设计计算：材料精度等级精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书11 齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45 钢，调质处理，小齿轮 45 调质,B=650MPa,S=360Mpa ，硬度 217255HB ；大齿轮 45 正火, B=580MPa, S=290MPa, 硬度 162217HB 。齿轮精度等级为 8 级. 计算循环次数 N N1=60n1jhL=60 388 1(8365 16)=1

15、088000000工作八年，两班制N2=1Ni=2.17108由表 11-5P171页取载荷系数 SminH由图 11-1书 166页查得1HLim=600Mpa ，2HLim=380MPa 计算许用接触应力1H=min1limHHS =0.1600=600Mpa 2H=min2limHHS =0. 1380=380Mpa 因1H2H计算中取1H=2H=380MPa 小轮轮距 T1T110611PN106(10.81/388)=270000Nm 由表 11-3P169取得 K=1.8，由表 11-6P175取得a=0.8，由表 11-4P171取得 ZEat321)1()(2uuZZKTaHE

16、H =mm 取中心距 a=mm 取小轮齿数1Z =21 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书12 则大齿轮数2Z =110 所以实i=114/21=5.23 计算得到i=5.23-5.016 /5.416= i在正负 5% 之间，故合理。模数 m=1d /1Z齿宽 b=a1d1d =m1Z = 2d =m2Z =715mm 388/60对照表 11-2P168可知，选用 8 级精度是合适的。3 验算齿面接触疲劳强度按电机驱动载荷轻度冲击由表1

17、1-3 得 kA由图 11-2b 指导书 177页按 8 级精度和 vZ125/100= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书13 MPaMPaubduKTZZZZZmZZZZKKKKdmmaHEHHnVA8.63261108.5987.5025.54) 108.5(108183805. 1298. 0754. 09.18845.2) 1(2754. 018061169.1214.329.11sin25.54sinb618. 1822.079

18、6.0822.0796. 07.13429.11/127/51.2629.11/25/178411805. 12. 118.102.125.1K2. 1k17841118. 1k064.1987.50/25.54b/177a31125.5415535.0b221121213322v3311v1acoscoscoscos页）得（指导书由图，得页）（指导书由表载荷系数页）得（指导书由表布置，得齿轮相对轴承为非对称考虑到轴的刚度较大和页）按）（指导书（由图齿宽3 校核齿根弯曲疲劳强度0.118817114. 1, 0. 2,0.11881811a220,290187)(16111.25Sfa,300

19、Yfe2a,450116611182. 1,58. 1184111123.2, 9. 21738117.134,51.2621min21Flim2Flim12sa1sa21a2v1vNNFSTXXFaFYYSYYYMPMPabMPMPYfeYYYYZZ页）查得（指导书由图取页）查得（指导书由图页）查得（指导书由图页）查的（书由表页）查得（指导书由图页）查得（书由图按1F=25.1450=360MPa 2F=25.1300=240MPa 1F=112mZbmKT1FaY1saY=58.19.2215 .65.61042700008.12=MPa2m/s所以滚动轴承采用油润滑高速轴密封处的圆周速度

20、V smdnV/844.01000603884214.3100060由于 V2m/s，所以采用毡圈密封。低速轴密封处的圆周速度V smdnV/244.010006064.716514.3100060由于 VBP计算轴承 A的寿命 PA=h1589303 .47772700013886010601031066）（Pcfnt预期寿命满足要求大带轮装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知： V带带轮材料为钢，轴的材料为 45 钢，V带与轴的配合直径为 35mm ，V带轮毂长为 70mm ，传递转矩 T=Nm 1. 选择键的材料、类型和尺寸。a. 键的材料选用 45 钢，b.

21、选择最常用的 A型普通平键，因为它具有结构简单，对中性好，装拆方便等优点。c. 键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d=35mm由标准中选定，键的长度由轮毂长确定，查表得bh=8*7,L=65mm. 2. 键联接的强度计算普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于带轮材料是钢，许用挤压应力由表9-7指导书 135 页查得p=100MPa 。键的计算长度 l=L-b=65-8=57mm p=MPadhlT68.32577351011.114443p=100Mpa安全十联轴器的选择在减速器低速轴与工作机之间需采用联轴器联接。由于工作机和减速器之间可能产生一定的径向位移和角位移。

22、故选用弹性柱销联轴器。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书21 由式Tc=AK=Nm n=7r/min 由表 2-14-1( 课设指导书 114 页) LH4联轴器 4084 GB/T50142003 其公称转矩 Tn=1250 N m N m ，许用转矩 n =2800r/min7r/min 十一 减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计修订版鄂中凯，王金等主编东北工学院出版社 1992年第 19页表 1.5-1 可计算得，箱体的结

23、构尺寸如表8.1 ：减速器箱体采用 HT200铸造，必须进行去应力处理。设计内容计算公式计算结果箱座壁厚度81160325.0a）（=56mm 取=8mm 箱盖壁厚度1）（85.08.018=6.4608取1=8mm 机座凸缘厚度 b 8=12mm b=12mm 机盖凸缘厚度 b1b118=12mm b1=12mm 箱底座凸缘厚度 P 8=20mm P=20mm 地脚螺钉直径和数目Df=16mm n=4 Df=16mm n=4 通气孔直径Df=20mm Df=20mm 地脚沉头座直径 D0 D0=45mm D0=45mm 底座凸缘尺寸C1min=25mmC1min=25mm精选学习资料 - -

24、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书22 C2min=23mm C2min=23mm 轴承旁连接螺栓直径d1d1= 12mm d1=12mm 定位销直径d =() d =7mm 箱座盖连接螺栓直径d 2 =(0.50.6)16=8mm d 2 =8mm 大齿轮顶园与箱内壁距离18 mm 1=10mm 上下箱连接螺栓通孔直径d228 1015mm 2=10mm 轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4, d3=8mm n=4 d3=8mm 检查孔盖螺钉直径d4d4=0.

25、316=4.8mm d4=6mm 轴承端盖外径 D1D1=(55.5) 7+62= 取 D1=100mm凸缘箱体外壁至轴承座端面距离K K= C1+ C2+(58)=32mm K=32mm 机盖、机座肋厚 m1,m m11=mm =mm m1=7mm, m=7mm 十二 润滑与密封1 减速器齿轮传动润滑方式和润滑油的选择a. 减速器齿轮传动润滑方式: 油润滑；b. 润滑油的选择：工业闭式齿轮油GB/T5903 1995代号为 100。2 减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择 a. 油润滑； b. 润滑剂： 150号机械油3.减速器密封装置的选择、通气器类型的选择密封装置的选择：高速轴：毡圈45 F

26、Z/T920101991 低速轴：毡圈53 FZ/T920101991 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书23 十三参考文献：1、 机械设计基础主编杨可桢程光蕴李仲生2、 机械设计课程设计主编孙德志张伟华邓子龙3. 机械设计课程设计主编席光伟杨光李波十四设计体会通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践

27、。本设计由于时间紧张， 在设计中肯定会有许多欠缺， 假设想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 24 页北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书24 蚌埠学院机械与电子工程系机械设计基础课程设计一级圆柱斜齿轮减速器班级 10数控技术许诗根学号 61001150007 指导教师王月英精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 24 页