機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)（實(shí)例）

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（指導(dǎo)手冊(cè)）設(shè)計(jì)題目：學(xué)院 系專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)教師：年 月 日安徽工業(yè)大學(xué)目錄11. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)22. 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算33. 傳動(dòng)裝置高、低速軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與效率計(jì)算4. 傳動(dòng)皮帶和齒輪零件的設(shè)計(jì)計(jì)算5. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6. 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算7. 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算8. 聯(lián)軸器的選擇參考文獻(xiàn)1.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（16開(kāi)復(fù)?。┱n程設(shè)計(jì)題目：膠帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：?jiǎn)渭?jí)圓柱直齒輪減速器設(shè)計(jì)題號(hào)：姓名：學(xué)號(hào)：已知條件（見(jiàn)分配給每個(gè)學(xué)號(hào)的數(shù)據(jù)表）：1 輸送帶工作拉力f=kn;2 輸送帶工作速度：v二m/s;（允許輸送帶速度誤差為±

2、5% ）；3 滾筒直徑d= mm;4 滾筒效率n尸0.96 （包括滾筒軸承的效率損失）工作條件：見(jiàn)下表;設(shè)計(jì)工作量: 減速器裝配圖一張（a2號(hào)圖幅，繪俯視圖。注意圖面布置，使其飽滿均勻。 技術(shù)特性、技術(shù)條件、標(biāo)題攔書(shū)寫(xiě)必須規(guī)范）；（參考手冊(cè)p250圖19-4和p265圖19-16, 不同1斜齒輪變直齒輪，2軸承為深溝球軸承，3自己計(jì)算尺寸，主要檢查齒輪中心矩a、 總體尺寸、配合尺寸、明細(xì)表對(duì)應(yīng)） 零件工作圖一張（a3圖幅高速軸軸齒輪，圖中必需有齒輪參數(shù)表）；（參考手 冊(cè)p253圖19-7,參數(shù)表只列到精度即可） 設(shè)計(jì)說(shuō)明一份（正文5000字，約15頁(yè)）。工作條件工作期限10年（每年300天）檢

3、修期間隔3年工作條件兩班工作載荷性質(zhì)空載啟動(dòng)、單向連續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)生產(chǎn)批量小批量生產(chǎn)動(dòng)力來(lái)源三相交流電、電壓220/380v指導(dǎo)教師（簽字）：2. 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 計(jì)算過(guò)程2.1選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速2. 1.1計(jì)算滾筒的轉(zhuǎn)速帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)方案示意圖見(jiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。滾筒的轉(zhuǎn)速為：仏= r/min滾筒的直徑和工作帶的帶速已知滾筒轉(zhuǎn)速計(jì)算如下：60x looox v7tx d=廠/min2. 2. 2選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及同步轉(zhuǎn)速因考慮帶式輸送機(jī)需要較大的轉(zhuǎn)矩，而對(duì)轉(zhuǎn)速要求不高，故選擇 電動(dòng)機(jī)的步驟如下： 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型因考慮工作條件為空載啟動(dòng)、單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn),所以選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉自

4、扇冷式結(jié)構(gòu)，380v , 丫系列，同步轉(zhuǎn)速確定為 0 =廠/min。（同步轉(zhuǎn)速為1500或 1000） 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總效率（參考手冊(cè)p187） 傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)圖。傳動(dòng)總效率為:總效率的計(jì)算如下：其中：hv v帶的傳動(dòng)的效率（0.96）;%對(duì)滾動(dòng)軸承的效率（099）;r/g閉式齒輪傳動(dòng)效率；（0.98）（.一一彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的效率（ 0.995 ）;t/w 一一滾筒的效率（0.96）。 確定所需電機(jī)的功率1000(kw)化-工作機(jī)實(shí)際需要的輸入功率，kw,匕-為工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸入功率，kwo 確定電機(jī)的型號(hào)所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。因?yàn)闈L筒的轉(zhuǎn)

5、速 w = 廠/min。擬選擇同步轉(zhuǎn)速（）=r/min系列的電動(dòng)機(jī)，由表12-1121 （ 2表示參考文獻(xiàn)2,所使用機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)）選 擇y系列三相電動(dòng)機(jī)y m 型，其額定功率為戶= erw,滿載轉(zhuǎn)速斤？ =r/min.由表12-2、3、4、5查得中心高h(yuǎn)、軸伸尺寸e、鍵連接尺寸f。 注意：1、小帶輪的半徑應(yīng)該小于中心高比2、小帶輪的寬度應(yīng)小于軸伸尺寸15 20mm,這就要求帶的根 數(shù)不能太大。一般a型帶34根，b型帶23根。預(yù)留15 20mm 的空間是預(yù)留給拆卸帶輪的扳手空間。參考手冊(cè)p20圖916-17。選4極或6極，1000 或1500轉(zhuǎn)的，并盡量 選擇1500轉(zhuǎn)。電機(jī)型號(hào)為：y

6、m_ 型;額定功率為：pe = kw滿載轉(zhuǎn)速：nm = r/mino中心高ii = mm 軸伸尺寸e =mm鍵連接尺寸f=mm03、鍵連接尺寸應(yīng)該和高速軸鍵槽相應(yīng)。總傳動(dòng)比l:h =各級(jí)傳動(dòng)比分配:lv =1 =注意：1、帶設(shè)計(jì)好后，檢驗(yàn) 傳動(dòng)誤差是否超標(biāo)。 否則，就要對(duì)初設(shè)傳 動(dòng)比進(jìn)行修正，主要 是調(diào)整大小帶輪直 徑。2、齒輪設(shè)計(jì)完了后， 檢驗(yàn)總的傳動(dòng)誤差是 否超標(biāo)(允許輸送帶 速度誤差為±5% )。3、若提高傳動(dòng)裝置精 度，則需要在帶設(shè)計(jì) 完后進(jìn)行本節(jié)計(jì)算。4、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 理論上是按照實(shí)際需 要功率進(jìn)行計(jì)算，但 是實(shí)際生產(chǎn)和使用 中，為了使所設(shè)計(jì)的 傳動(dòng)裝置具有一定的 超載

7、能力，此處按額 定功率和額定轉(zhuǎn)矩計(jì) 算。功率(kw)轉(zhuǎn)矩(n m)電機(jī)p =心定7； =7； =9550 吃%高速軸p2 =片帶傳動(dòng)卩2傳動(dòng)低速軸p3 =馬軸承“齒輪卩3 =丁2訕軸承帀齒輪表3-1各軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩3.1總傳動(dòng)比l的計(jì)算n； m zy = _乙 nw32各級(jí)傳動(dòng)比的分配根據(jù)表2-2.1和各級(jí)傳動(dòng)間的尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)均勻，滿足iv < ig,所以v帶和減速器分配如下：iv =24,最大是7; ig =3 5,最大為8,并且最好使得齒數(shù)互質(zhì)。3. 3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算根據(jù)總的傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的分配，計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速如下:電機(jī)：nm = r/min

8、；n減速器高速軸：= = r/min ;lv減速器低速軸： m = rlmin；滾筒的轉(zhuǎn)速：nw = r/min. 各軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩4.1減速器以外傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 電機(jī)傳動(dòng)形式的選擇選擇由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng) v帶參考教材p147例題1。從傳動(dòng)的形式和經(jīng)濟(jì)效性考慮，確定由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)v帶，所以h帶輪的小帶輪轉(zhuǎn)速nvx = nm = r/min o 計(jì)算功率并選取v帶型號(hào)根據(jù)工況確定工況系數(shù)工作班制為2班制工作時(shí)間w16小時(shí)載荷平穩(wěn)根據(jù)表8-3查得k,=，故確定v帶的截型：v帶的帶型為型p = k=kw根據(jù)匕=kw和小帶輪轉(zhuǎn)速仇=r/min,由圖8-10,u可知，工作點(diǎn)處于型相鄰區(qū)之間，可取型和型分

9、別計(jì)算，確定小帶輪直徑：ddx = mm大帶輪直徑（半徑一般小于減速器中心高）：d（ll mm最后擇優(yōu)選用。本設(shè)計(jì)為減少帶的根數(shù)，現(xiàn)取 型帶。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑與帶速驗(yàn)算根據(jù)所選電機(jī)的型號(hào)可知，電機(jī)中心高h(yuǎn)為 mm ,又傳動(dòng)比 確定為心= ，所以小帶輪的直徑d取為 mm o根據(jù)小帶輪的直徑，確定大帶輪的直徑，滑動(dòng)率£為0. 015 111大帶輪的直徑dd2=ivdd（l_e）=由表8-4 111取力=mm。注意：因?yàn)檎麄€(gè)傳 動(dòng)裝置允許的傳動(dòng) 誤差為5%,所以齒 輪齒數(shù)圓整就要和 此處能夠相消一部 分誤差。注意：若帶速?zèng)]有 在此范圍內(nèi)，應(yīng)重 新進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要 是調(diào)整帶輪直徑或 者重新

10、選擇電動(dòng)機(jī) 或重新進(jìn)行傳動(dòng)比 的分配。此時(shí)從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速伽=-轉(zhuǎn)速誤差<5%,合適。.m . i,7ld 11mi rii 7c x x根據(jù)公式：v.= u, = mis60x100060x1000符合設(shè)計(jì)要求:5m /5 < vj < 25/?7 /s 初定中心矩do0.7（為+為）0（）包（為+為）現(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，取a。=mm 初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度®厶 0 =20 + 彳（d“2 +dj+（血d</i）24d（）=mm由表8- lm,選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度&/= mm。 實(shí)際中心矩和小帶輪包角中心矩可調(diào)整，則mmv帶傳動(dòng)的中心距為：心二° 2小帶輪

11、包角：=180°_'/2_</1 x57.3°a=,大于120°,能滿足要求。 單根v帶所能傳遞的功率幾和增量a"。根據(jù)坷= r/min和右= mm查表8 - 2a，用插值法求得p廠 kw。已知 型v帶，小帶輪轉(zhuǎn)速/ij = nm = r/min,傳動(dòng)比心=, 查表 8 - 2b得：ap（） = kw。 計(jì)算v帶的根數(shù)確定v帶的根數(shù)：z =（a型帶不多于4 根，b型帶不多于 3根。）v帶型號(hào)：（例如：b- 1600x 3）z>空-一 （p°+仇）心心由表8-5“查得心=；由表8-61，查得心= ,故z =取2= 根。所采用得

12、v帶為。 作用在帶輪軸上的力由式（8-17）求單根v帶的張緊力坨=500（嚴(yán)-1）匚+刖2ka卩（式中q-v帶每米的重量）帶的張緊力fo：f尸 nkg/m,故耳）= n所以作用在軸上的力為帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)小帶輪的尺寸，基準(zhǔn)直徑為參照表以及表電機(jī)的外型及安裝尺寸可知：型電機(jī)的基本尺寸為：軸伸直徑：；軸伸長(zhǎng)度：；中心高：；所以小帶輪的軸孔直徑，轂長(zhǎng)應(yīng)小于根據(jù)以上參數(shù)及表 ，確定小帶輪的結(jié)構(gòu)為輻板輪，輪槽尺寸及 輪寬按表計(jì)算，并參照?qǐng)Dv帶輪的典型結(jié)構(gòu)，得到如圖的簡(jiǎn)圖。其中小帶輪的各尺寸如表4-1。表4-1：小帶輪的基本尺寸大帶輪的尺寸計(jì)算方法同小帶輪：大帶輪的基準(zhǔn)直徑其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-2. &#

13、39;大帶輪的各尺寸如表4-20表4-2：大帶輪的基本尺寸作用在軸上的力f、= n課程設(shè)計(jì)a必有 帶輪設(shè)計(jì)，課程設(shè) 計(jì)b,可沒(méi)有此項(xiàng) 設(shè)計(jì)。小帶輪的基本尺 寸：如表4-1、圖4-1。參考教材141 -p143圖表。大帶輪的基本尺 寸：如表4-2、圖4-2。4.2減速器內(nèi)的零件設(shè)計(jì) 選擇齒輪材料、確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)工作要求，采用齒面硬度s350hbs。硬度可調(diào)小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為260hbs;小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為220hbs;由表9-5的公式，可確定許用接觸應(yīng)力ah:小齒輪 e , = 380 + 0.7hbs = 380 + 0.7 x 260 = 562mpa大齒輪ah

14、 2 = 380 + 0.7hbs = 380 + 0.7 x 220 = 534mpa 選擇齒數(shù)和齒寬系數(shù)由于減速器是閉式傳動(dòng)，可選取代，=，考慮加工和制造方便，取齒寬系數(shù)o 確定載荷系數(shù)£因齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱(chēng)布置，且載荷角平穩(wěn)，故取r。 計(jì)算中心距dkt.-=-= mm譏b訂 選擇齒數(shù)并確定模數(shù)取 z = ( 20, 40 ),則 z2 =。與 z互質(zhì)。2am = = mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)(表9-1)，m = mmo 齒輪幾何尺寸計(jì)算小齒輪分度圓宜徑及齒頂圓直徑d = zj m = mmdax - d + 2m = mm大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑d2 = z2 m = mmdal =

15、dj + 2m = mmd = 48(i + l)3中心距:mm大齒輪寬度b2 =i/a=mm注意：1、所選取模數(shù)必 須大于計(jì)算模數(shù)， 若想調(diào)小模數(shù)，需 要對(duì)之前的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。2、當(dāng)加為小數(shù) 時(shí)，盡量取偶數(shù)。3、m =d廠s =bi =mmmmmmmmmmmmmmmm圓整為整數(shù)小齒輪寬度因小齒輪齒面硬度高，為補(bǔ)償裝配誤差，避免工作時(shí)在大齒輪齒面上造成壓痕，一般勺應(yīng)比優(yōu)寬些，取s = b、+ 5 = mm 確定齒輪精度等級(jí)齒輪圓周速度=m/s60x1000或 v =一厶一仝 = mis60x1000齒輪精度等級(jí):根據(jù)工作要求和圓周速度，由表9-3選用級(jí)精度。 齒輪彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算1、確定許用

16、彎曲應(yīng)力 根據(jù)表9-7 111查得af =140 + 0.2hbs = 140 +0.2 x 260 = 190mpa af 2 = 140 + q2hbs = 140 + 0.2 x 220 = ls4mpa 2、查齒形系數(shù)笫，比較yf /小齒輪z=,由表9-6查得緯=；小齒輪乞=，由表9-6查得yf2 =。丫廠 =丫尸2 =v.y因r 片r竺廠，所以應(yīng)驗(yàn)算 齒輪。3、驗(yàn)算彎曲應(yīng)力計(jì)算時(shí)應(yīng)以齒寬仇帶入，則2k7y“°bzxmmpa<192 mpa,安全。2kt2yr2 _° f2bz2m2mpa<184 mpa,安全。經(jīng)強(qiáng)度校驗(yàn)，齒輪 輪齒滿足彎曲強(qiáng) 度要求。

17、齒輪機(jī)構(gòu)見(jiàn)手冊(cè)p163 表 11-64-3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）減速器高速軸的設(shè)計(jì) 選取軸的材料因?yàn)樵撦S無(wú)特殊要求且精度要求較，所以選取45鋼，（熱處理），由表12-2查得c = 估算最小軸徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度式估算最小軸徑mm由于v帶輪配合段直徑處有一鍵槽，應(yīng)增大3%按軸的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整d = 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力分析及強(qiáng)度校驗(yàn)根據(jù)v帶輪的大小，初選軸承為62 型，則高速軸基本尺寸如圖 4-3所示：1、低速軸6段，高 速軸5段即可。2、進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)必 須先計(jì)算部分箱體 主要結(jié)構(gòu)尺寸（鑄 造）（說(shuō)明書(shū)附表）（手冊(cè)p158表 11-1. 2、3、4、5 ）3、在估算最小軸徑 后，為確定軸向尺 寸，一般在此時(shí)需

18、要初繪裝配底圖1（p205 圖 16-4,中 心線，-）按照以上的軸的結(jié)構(gòu)，畫(huà)出軸的計(jì)算簡(jiǎn)化式: 如圖4-4所示： 由齒輪徑向力和v帶壓軸力代引起的垂直面彎矩圖m, /zjv 由齒輪圓周力引起的水平面彎矩圖mh 軸的扭矩圖丁合成彎矩圖m =ylmv2 +mh2當(dāng)量彎矩圖me =lm2 +(at)2確定危險(xiǎn)截面，根據(jù)當(dāng)量彎矩圖，彎矩的危險(xiǎn)截面位于圖中彎矩最大 處。2010-9-13由表 查得經(jīng)過(guò)有關(guān)計(jì)算，高 速軸滿足要求。經(jīng)過(guò)有關(guān)計(jì)算，低 速軸滿足要求。低速齒輪鍵的選 擇：a型圓頭普通平鍵, 標(biāo)記示例：gb/t 1096 鍵 16 x10x 100根據(jù)高速軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，該齒輪軸中齒輪的齒根圓

19、直 徑為，滿足要求。 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力分析及強(qiáng)度校驗(yàn)（略）（課程設(shè)計(jì)a必須有此項(xiàng)設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)b可省略此項(xiàng)設(shè)計(jì)）4-4滾動(dòng)軸承的選擇由于高速軸選用深溝球軸承低速軸選用深溝球軸承4-5鍵的選擇與校核鍵選為a型圓頭普通平鍵大帶輪與高速軸連接鍵：因軸徑d為 ，所以查表7-2111的鍵的基本尺寸為:bxh =（其中/ul.5d,可比軸上零件的輪轂短些。） 根據(jù)軸的尺寸和齒輪材料為鋼材，按輕微沖擊載荷,查表7-3山得o-p=鍵連接擠壓強(qiáng)度校核:鍵連接的剪切強(qiáng)度校核:鍵的強(qiáng)度足夠，鍵連接安全。 大齒輪與低速軸連接鍵：（同上） 小帶輪與電機(jī)軸連接鍵：（同上） 低速軸與聯(lián)軸器連接鍵：（同上）4-6聯(lián)軸器的選擇可知，選擇聯(lián)軸器為根據(jù)低