机械设计基础_课程设计 蚌埠学院.docx

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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.编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页 共24页第 2 页 共 24 页一 设计任务1 1 总体布置简图总体布置简图1电动机；2皮带；3齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮；6联轴器2 2 工作情况：工作情况：

2、载荷平稳、单向旋转3 3 原始数据原始数据鼓轮的扭矩 T（Nm）：鼓轮的直径 D（mm）：420运输带速度 V（m/s）：1.7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 164 4 设计内容设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.斜齿轮传动设计计算编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共24页第 3 页 共 24 页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.设计计算说明书的编写5 5 设计任务设计任务a)减速器总装配图一张b)齿轮、轴零

3、件图各一张c)设计说明书一份6 6 设计进度设计进度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 2-11.选择电动机系列编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯

4、苦作舟页码：第4页 共24页第 4 页 共 24 页按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压为 380V,Y 系列。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=0.96闭式齿轮的传动效率齿轮=0.97一对滚动轴承的效率轴承=0.98联轴器的效率联轴器=0.99传动滚筒效率滚筒=0.96传动总效率=0.950.970.9820.990.96=0.83所需电动机功率Pr=Pw=9.35/0.83=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P0Pr。3.选取电动机的转速滚筒转速Wn=D60=77.34r/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1Y160L-4151500146020.37编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共24页第 5 页 共

6、 24 页2Y180L-615100097013.54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/kw15电动机外伸轴直径 D/mm38满载转速n0（r/min）970电动机外伸轴长度 E/mm80额定扭矩1.8电动机中心高 H/mm132三、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=970/77.34=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=5.0162、各轴功率、转速和转矩的计算0 轴：即

7、电机轴P0=Pr=11.26kwn0=970r/minT0=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=0.96，P1=P001=P0带=11.260.96=10.81kwn1=n0/i01=970/2.5=388r/minT1=9550P1/n1=955011.26/388=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=0.98编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共24页第 6 页 共 24 页闭式齿轮传

8、动的效率为齿轮=0.97 则12=0.97=0.980.97=0.95P2=P112=10.810.95=10.27kwn2=n1/i12=388/5.016=77.35r/minT2=9550P2/n2=955010.27/77.35=1267.98mN 轴：即传动滚筒轴轴承=0.98联轴器=0.99齿轮=0.9723=0.980.990.97=0.94P3=P223=10.270.94=9.65kwn3=n2/i23=77.35/1=77.35r/minT3=9550P3/n3=95509.65/77.35=1191.44mN 各轴运动及动力参数轴序号功率 P/kw转速 n/(r/min)

9、转矩 T/Nm传动型式传动比效率011.26970110.86V 带传动2.50.96110.81388275.67闭式齿轮传动5.0160.97210.2777.351267.98弹性联轴器1.00.9939.6577.351191.44四、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=1.2编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共24页第 7 页 共 24 页PC=AKP=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-

10、15）(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）确定1dd=140mm验算带速 V（书 P211）V=1060 1000dd n=7.1m/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-)=2.5140(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)=1.8

11、(140+355)=891mm确定带的计算基准长度 Ld按式L0d=2a0+2(1dd+2dd)+20214()ddadd=28914140355)355140(28912=2572.12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 编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共24页第 8 页 共 24 页(5)验算包角11180-21()dddda57.3=180-85514035557.3=1651200符合要求(6)确定带根数

12、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=2.2kw，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=0.96由表 13-2（书 P212 页）查得 KL=1.03Z=00()caLPPPKK=03.197.0)3.022(5.5=2.20 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=686.38N式中 q 由表 10-1（指导书 140 页）查得

13、q=0.17Kg/m。FR=2F0Z1sin2=2686.3832165sin=4082.25N（8）带轮结构设计带速 V30m/s材料用灰铸铁 用 HT150 或 HT2001dd300mm用轮辐式（9）带轮轮槽尺寸编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共24页第 9 页 共 24 页由表 4-2（指导书 224 页）得 hc=15mm,ha min=3.5mm,e=19mm,fmin=11.5mmBd=14mm,min=7.5mmB=(z-1)e+2f=(3-1)19+211.5=61mm图 4-1小带轮结构图编号

14、：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共24页第 10 页 共 24 页图 4-2 大带轮结构图五、齿轮的设计计算：1.选择齿轮材料精度等级编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共24页第 11 页 共 24 页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

15、 级.计算循环次数 NN1=60n1jhL=603881(836516)=1088000000（工作八年，两班制）N2=1Ni=1088000000/5.016=2.17108由表 11-5（P171 页）取载荷系数 SminH=1.0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=600Mpa2H=min2limHHS=0.1380=380Mpa因1H2H计算中取1H=2H=380MPa2.按齿面接触强度确定中心距小轮轮距 T1T1=9.5510611PN=9.55106(10.81/388)=2

16、70000Nm由表 11-3（P169）取得 K=1.8，由表 11-6（P175）取得a=0.8，由表 11-4（P171）取得 ZE=188.9at321)1()(2uuZZKTaHEH=130.25mm取中心距 a=130.25mm取小轮齿数1Z=21编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共24页第 12 页 共 24 页则大齿轮数2Z=110所以实i=114/21=5.23计算得到i=（5.23-5.016）/5.416=0.04i在正负 5%之间，故合理。模数 m=1d/1Z=6.5mm齿宽 b=a1d=1

17、04.2查表 4-1（P57），取 m=6.5mm1d=m1Z=136.5mm2d=m2Z=715mm圆周速度 v=3.14136.5388/601000=2.77m/s对照表 11-2（P168）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 11-3 得 kA=1.25由图 11-2（b）（指导书 177 页）按 8 级精度和 vZ1/100=1.02425/100=0.256m/s得 kv=1.02编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页 共24页第 13 页 共 24 页MPa

18、MPaubduKTZZZZZmZZZZKKKKdmmaHEHHnVA8.63261108.5987.5025.54)108.5(108183805.1298.0754.09.18845.2)1(2754.018061169.1214.329.11sin25.54sinb618.1822.0796.0822.0796.07.13429.11/127/51.2629.11/25/178411805.12.118.102.125.1K2.1k17841118.1k064.1987.50/25.54b/177a31125.5415535.0b221121213322v3311v1acoscoscosc

19、os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0.118817114.1,0.2,0.11881811a220,290 187)(16111.25Sf a,300Yfe2 a,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（

20、书由表页）查得（指导书由图页）查得（书由图按1F=25.1450=360MPa2F=25.1300=240MPa1F=112mZbmKT1FaY1saY=58.19.2215.65.61042700008.12=48.27MPa2m/s 所以滚动轴承采用油润滑高速轴密封处的圆周速度 VsmdnV/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 VsmdnV/244.010006064.716514.3100060由于 VBP计算轴承 A 的寿命 PA=h1589303.47772700013886010601031066）（Pcf

21、nt预期寿命满足要求九.高速轴键联接的选择和验算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=114.11Nm1.选择键的材料、类型和尺寸。a.键的材料选用 45 钢，b.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

22、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=57mmp=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。故选用弹性柱销联轴器。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第21页 共24页第 21 页 共 24 页由式Tc=AKT=1.51310.71=1966.07Nmn=71.64r/min由表 2-14-1(课设指导

23、书 114 页)LH4 联轴器 4084 GB/T50142003其公称转矩 Tn=1250 Nm71.64r/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，箱体的结构尺寸如表 8.1：表表 8.18.1 箱体的结构尺寸箱体的结构尺寸减速器箱体采用减速器箱体采用 HT200HT200 铸造，必须进行去应力处理。铸造，必须进行去应力处理。设计内容设计内容计计算算公公式式计算结果计算结果箱座壁厚度81160325.0a）（=（56）mm取=8mm箱盖壁厚度1）（85.08.018=（6.4

24、608）取1=8mm机座凸缘厚度 bb=1.5=1.58=12mmb=12mm机盖凸缘厚度 b1b1=1.51=1.58=12mmb1=12mm箱底座凸缘厚度 PP=2.5=2.58=20mmP=20mm地脚螺钉直径和数目Df=16mmn=4Df=16mm n=4通气孔直径Df=20mmDf=20mm地脚沉头座直径 D0D0=45mmD0=45mm底座凸缘尺寸C1min=25mmC1min=25mm编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第22页 共24页第 22 页 共 24 页C2min=23mmC2min=23mm轴承旁连

25、接螺栓直径 d1d1=12mmd1=12mm定位销直径d=(0.70.8)9=6.37.2d=7mm箱座盖连接螺栓直径d2=(0.50.6)16=89.6mmd2=8mm大齿轮顶园与箱内壁距离1=1.289.6mm1=10mm上下箱连接螺栓通孔直径 d22 8（1015）mm2=10mm轴承盖螺钉直径和数目 n,d3n=4,d3=8mmn=4d3=8mm检查孔盖螺钉直径 d4d4=（0.30.4）16=4.86.4mmd4=6mm轴承端盖外径 D1D1=(55.5)7+62=97100.5取 D1=100mm（凸缘）箱体外壁至轴承座端面距离 KK=C1+C2+(58)=32mmK=32mm机盖

26、、机座肋厚 m1,mm1=0.851=6.8mm,m=0.85=6.8mmm1=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/T59031995）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 FZ/T920101991低速轴：毡圈 53 FZ/T920101991编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第

27、23页 共24页第 23 页 共 24 页十三参考文献：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。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若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。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第24页 共24页第 24 页 共 24 页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 数控技术姓名许诗根学号61001150007指导教师王月英