機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計13734

1、南京工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目 系 （院）班 級設(shè) 計 者指導(dǎo)教師年 月 日目錄1:課程設(shè)計任務(wù)書。2:課程設(shè)計方案選擇。3:電動機的選擇。4:計算總傳動比和分配各級傳動比。5:計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。6:減速器傳動零件的設(shè)計與計算(1) V帶的設(shè)計與計算。(2)齒輪的設(shè)計與計算。13(3)軸的設(shè)計與計算。177:鍵的選擇與校核。268:聯(lián)軸器的設(shè)計。289:潤滑和密封。OOOOOOOOOO2910:鑄鐵減速器箱體主要結(jié)構(gòu)設(shè)計。303211:感想與參考文獻。一、設(shè)計任務(wù)書設(shè)計條件設(shè)計帶式輸送機的傳動系統(tǒng)，采用帶傳動和一級圓柱出論減速器原始數(shù)據(jù)輸送帶有效拉力F= 500

2、0N輸送帶工作速度V= 1.7m/s輸送帶滾筒直徑d= 450mm工作條件兩班制工作，空載起動載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380/220V。使用期限及檢修間隔工作期限：8年，大修期限：4年。二.傳功方案的選擇帶式輸送機傳動系統(tǒng)方案如圖所示：（畫方案圖）帶式輸送機由電動機驅(qū)動。電動機 1將動力傳到帶傳動2,再由帶傳 動傳入一級減速器3,再經(jīng)聯(lián)軸器4將動力傳至輸送機滾筒5,帶動 輸送帶6工作。傳動系統(tǒng)中采用帶傳動及一級圓柱齒輪減速器， 采用 直齒圓柱齒輪傳動。三.計算及說明計算結(jié)果計算及說明電動機的選擇 電動機類型與結(jié)構(gòu)形式的選擇對一般的機械運輸，選用 Y系

3、列三相異步電動機, 安裝形式為臥式，機座帶底腳，電壓 380V。電動機型號的選擇1 .電動機的功率根據(jù)已知條件由計算得知工作機所需有效功率nw6 104 Vw 6 104 1.7D45072.19 r/minnv 72.19因:0.94,則 pvFwVw1000 w5000 1.71000 0.949.04kwr/minpw 9.04設(shè)：y 1聯(lián)軸器效率=0.98 （由表1-7）;Y 2閉式圓柱齒輪傳動效率=0.97kw刀3V帶傳動效率=0.96刀4 對軸承效率=0.99刀一傳動裝置的總效率Pw工作機所需輸入功率由電動機至運輸帶的傳動總效率為 22=1 2 3 4 =0.96 0.97 0.9

4、8 0.99 =0.894= 0.894則工作機實際需要的電動機輸出功率為P0 10.11P0 良 _91°£ 10.11 KWkw0.894計算結(jié)果計算及說明根據(jù)R選取電動機白額定功率Pm,使Pm 1-1.3 P。10.1113.14kw2 .電動機的轉(zhuǎn)速6 104 Vw 6 104 1.7D45072.19 r/minnw 72.19因為V帶傳動比ib 24,齒輪傳動比ig 35,則r/min4 inw ibignw (620報(433.141443.8kw由上述Pm, nm查表12-1得：選用Pm=11kw , nm=970 r/minY160L-6電動機的型號為：Y

5、160L-6型電動機 計算總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置的總傳動比nm970nw 72.1913.44n m：電動機的滿載轉(zhuǎn)速n w :工作機的轉(zhuǎn)速分配各級傳動比根據(jù)設(shè)計要求：ib<ig故取i b= 3.5 ,則i b= 3.5IgIIb13.443.53.84ig 3.84傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算傳動裝置從電動機到工作機有三軸，分別為I、n、田、iv軸，傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計計算結(jié)果計算及說明算如下：I軸（電動機軸）n1 nm 970 r / minR Pm 11 kWP11Ti 9550 19550108.30 N mn1970II軸（減速器高速軸）n2 n1 970

6、 277.14 r /min ib3.5P2 P1 n3 11 0.96= 10.56 kWP210.56T2 9550 9550363.89 N mn2277.14田軸（減速器低速軸）n3 山 277.14 72.17 r / minig3.84P3P2 n 42 10.560.970.99= 10.14kWPa10.14T39550 9550-1341.79 Nmn372.17IV軸（輸送機滾筒軸）n4 n3 72.17 r / minP4 P3 n4 1 10.14 0.99 0.98= 9.84 kWT4 9550 P 9550 -9史 1302.09N mn472.17將計算結(jié)果和傳

7、動比及傳動效率匯總?cè)绫?-1表1- 1傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)軸號電動機帶傳動圓柱齒輪傳動工作機I軸n軸m軸IV軸轉(zhuǎn)速nr/min970277.1472.1772.17功率Pkw1110.5610.149.84轉(zhuǎn)矩Tnm108.30363.891341.791302.09傳動比i3.53.841傳動效率T0.960.970.98計算結(jié)果計算及說明減速器傳動零件的設(shè)計與計算V帶的設(shè)計與計算1 .計算功率P CPc kAP 1.2 11 13.2 kwKa：工況系數(shù)，查表的&=1.2P：電動機額定功率2 .選取V帶型號根據(jù) pc 13.2 kw和小帶輪轉(zhuǎn)速n1 970r / min ,由圖

8、8-10可知，工作點處于B,C型相鄰區(qū)域，取C型帶。3 .小輪基準(zhǔn)直徑ddi和大輪基準(zhǔn)直徑dd2希望結(jié)構(gòu)緊湊，由表8-4并參考表8-2a,取dd1=224mm選取£ =0.01 ,則大輪的基準(zhǔn)直徑: 叫970 224 1dd2 -dd1 1 776.17mmn2277.14n1:I軸轉(zhuǎn)速，n2 II軸轉(zhuǎn)速由表8-4取d d2=800 mm 此時ib 2.我 3.57d d 1224i 13.44°”i g 3.76g ib 3.57Rdd1 1 n2 F則從動輪的實際轉(zhuǎn)速為:970 224 0.99 268.884 r/min800轉(zhuǎn)速誤差：2"14.884 2.

9、98/ 5/,合適277.14計算結(jié)果計算及說明4 .驗算帶速ndd1970 224V 二 11.37 m/s<25 m/s , 合適60 100060 10005 .初定中心距因amax 2 dd1 dd2 2 224 800 2048 mm1 ,1amin - dd1 dd23h - 224 800 3 13.5 552.5 mm2 2取a0 1.2dd2 960 mm6 .初算帶的基準(zhǔn)長度L°2.dd 2 dd 12% dd1 dd2 24aO2 960 dd1 dd222800 2244 9603614.08mm由表 8-1 得，取 Ld=3550 mm7 .實際中心距

10、中心距a可調(diào)整,aa。3550 3614.08 927.96 mm28 .小帶輪包角180dd2 dd2 a 800 22457.357.3927.96144.4 >120合適9 .單根V帶所能傳遞的功率 根據(jù)n1 970r /min和dd1=224mm查表8-2a ,用插值法計算結(jié)果計算及說明求得：p0 5.70 kw10 .單根V帶傳遞功率的增量P0傳動比 ib 3.57, n1 970r/min ,查表 8-2b 得:p0 0.81 kw11 .計算V帶的根數(shù)ZpcP0P0 K Kl由表8-5可查得K =0.90 ,由表8-6可查得Kl=0.99,則13.25.70 0.810.9

11、 0.992.28取Z=3根，所用的V帶為C-3550X312 .作用在帶輪軸上的力單根V帶的張緊力F。贊言1儲查表 8-8 得 q=0.30 kg/m,故F。500 13.2 咨 13 11.37 0.900.3 11.372 382.77 N所以作用在軸上的力為：144 4F2ZF0 sin 2 3 382.77 sin 2186.7 N2213.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計i小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由表 12-3 得，d0=42 mm計算及說明計算結(jié)果由D dd1 224mm 300mm ,故選腹板輪V帶輪尺寸如下：d1 1.8d0 1.8 42 75.6mmL 2d0 2 42 84mmB Z 1 e 2f

12、3 125.5 2 17 85S 0.25B 0.25 85 21.25mmSi 1.5S 31.875S2 0.5S 10.625ii大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由dd2 800mm 400mm,米用橢圓輻輪d0 40mm , dd2 800mm , B 85mmd1 1.8d0 72mm , L 1.6d0 64 mmh 2903 ；-p290 3.'10.56 61.48mm n A . 277.14 4% 0.8hi 0.8 61.48 49.2mmS 0.3B 25.5mm, a1 0.4% 24.6mm ,計算及說明計算結(jié)果a2 0.8闞 19.7mmS1 1.5S 38.25mm ,

13、 S2 0.5S 12.75mmf1 0.2h1 12.3mm , f2 0.2% 9.84mm齒輪的設(shè)計與計算1.齒面接觸強度計算：i確定作用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩Tipi Pm 3 11 0.96 10.56 kwHinm ib9703.57271.7 r/min4 p14 10.565T1 955 10 955 10 3.7 10 N mmn1271.7計算及說明ii選擇齒輪材料確定許用接觸應(yīng)力為 h ,根據(jù)工作要求, 采用齒面硬度W 350 HBS。小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為260 HBS大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為220 HBS計算結(jié)果由表9-5的公式，可確定許用接觸應(yīng)力h ,小齒輪

14、：H 1 380 0.7HBS 380 0.7 260 526 MPa大齒輪：h 2 380 0.7HBS 380 0.7 220 534 MPaiii選擇齒寬系數(shù)a 0.4iv確定載荷系數(shù)K因齒輪相對軸承對稱布置，且載荷較平穩(wěn)，故取K=1.35V計算中心距aa 48 ig 1gKT3ig a48 3.76 1 3 1.35 3.7 嗎3.76 0.4 5342240.4mmvi選取齒數(shù)并確定模數(shù)取乙 28, Z2 igZi 3.76 28 105.28 取 106,則2a2 240.4 o “m 3.59mmZ1 Z228 106計算結(jié)果計算及說明查表得9-1 ,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m 4mmvii齒

15、輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d1 mZ1 4 28 112mmdd1 d1 2m 112 2 4 120mm大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑：d2 mZ2 4 106 424mmdd2 d2 2m 424 2 4 432mm中心距：adid2112 424268mm大齒輪寬度：b2a a 0.4 268 107.2mm小齒輪寬度：因小齒輪齒面硬度高，為補償裝配誤差，避免工作時在大齒輪齒面上造成壓痕，一般B應(yīng)比b2寬些，取：b1 b2 5 107.2 5 112.2mm而確定齒輪的精度等級，齒輪圓周速度d1nl112 970,V 5.69 m/s6000060000根據(jù)工作要求和圓周

16、速度，由表 9-3選用7級精度。2.齒輪彎曲強度驗算i確定許用彎曲應(yīng)力根據(jù)表9-7可查得計算及說明計算結(jié)果F 1 140 0.2HBS 140 0.2 260192 MPaF 2 140 0.2HBS 140 0.2 220184 MPaii查齒形系數(shù)Yf，比較Yf/ f小齒輪乙28 ,由表9-6查得:YF1 2.56大齒輪Z2 106 ,由表9-6查得：Yf2 2.20YF12.56；夜0.013, 0篙 0Q12因乂 上二，則需要驗算小齒輪F 1 F 2iii驗算彎曲壓力計算時應(yīng)以齒寬b2代入，則2KT1YF1F1一2"bZ1m2 1.35 3.7 105 2.56107.228

17、 4253.25MPa> f 1安全3.結(jié)構(gòu)設(shè)計因為 da1 120mm 200mm,故選做為實心結(jié)構(gòu)齒輪df1d1 2.5m 1122.5 4 102mmd1 112mm, d055mmda1 120mm, b1112.2mm因為 da2 432mm 500mm故選腹板結(jié)構(gòu)的齒輪80mm, d1 1.6d1.680 128mm , B107.2mm1.2d96mm ,d12.5m 128 2.54 118mm4m16mm ,0.3B32.16mm , n0.5m 2mmD0 0.5 D1 d1260mm, r 5mm計算結(jié)果計算及說明軸的設(shè)計與核算L減速器高速軸的設(shè)計i選擇材料與熱處理

18、選用45鋼，調(diào)質(zhì)，由表12-1得毛坯直徑W 200mm,硬度217-255 HBS抗拉強度b 700MPa屈服弓5度s 500MPa彎曲疲勞極限i 300MPaii初算軸的最小直徑叫并進行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計由表12-2查得C 107118P10.56 一dmin C3107118 336.0 39.7 mm n277.14取dmin 37mm,最小直徑還要符合相配零件的孔徑（這里是V帶輪）標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在此處開一鍵梢d 1.03 37 38.11mm,取 d 40mmiii確定軸的各段直徑采用階梯軸，尺寸按由小到大，由兩端至中央的順序確定。a :外伸端（與V帶輪相連）取最小直徑d 40mmb : V帶輪

19、定位軸肩高H 2.5mm,故d1 45mmC :安裝兩滾動軸承處的軸頸直徑同為d2 50mmd :齒輪輪 與軸配合處直徑d3 55mm計算及說明計算結(jié)果e :軸環(huán)直徑 d4 60mmiv選擇軸承類型由上述一系列直徑，查表6-1得軸承代號為6310v軸承蓋的設(shè)計帶有密封件的軸承蓋，因為軸承外徑 D 110mm故 d3 10mm , d0 11mmD0 D 2.5d3 110 2.5 10 135mmD2 D0 2.5d3 130 2.5 10 160mme 1.2d3 12mm, e em由結(jié)構(gòu)確定D4 D 10-15 98mmD5 D0 3d3 105mmD6 D 2-4107mm計算結(jié)果計算

20、及說明密封件的選擇：軸徑：d 45mmD d 25 70mmD1 d 16 61mmd1 d 1 44 mmH 12mmvi軸各段的長度設(shè)計箱蓋壁厚：1 0.02a 1 0.02 268 1 6.36 8取 1 8mm箱體內(nèi)壁與齒輪端面應(yīng)留有空隙21故取2 12mm小齒輪寬度b1 112.2mm,故取 l3 110mm軸環(huán)寬度 l4 10mm , l5 39mm軸承寬度 b 27mm, l2 51mmV帶輪寬度b 85mm,取l 82mmvii擋油環(huán)：d n 50 277.14 13857mm?r / min選用脂潤滑：3 10mmvni螺栓選用M10的螺栓，故1i 80mm計算結(jié)果計算及說明

21、2.減速器低速軸的設(shè)計i選擇材料與熱處理選用45鋼，調(diào)質(zhì)，由表12-1得毛坯直徑W 200mm,硬度217-255 HBS抗拉強度 b 700MPa屈服弓5度s 500 MPa彎曲疲勞極限 i 300 MPaii初算軸的最小直徑dmin ,并進行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計 由表12-2查得 C 107118dmin C3 P>m107-118 3 10.14 55.661.3mm nm.72.17取dmin 57mm ,最小直徑還要符合相配 零件的孔徑（這里是聯(lián)軸器）標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在 此處開一鍵梢。d 1.03 57 58.71mm,取 d 60mmiii確定軸的各段直徑采用階梯軸，尺寸按由小到大，由兩端

22、至中央的順序確定。a :外伸端（與聯(lián)軸器相配）取最小直徑 d 60mmb:聯(lián)軸器定位軸肩高H 3.5mm,故d1 65mmC：安裝兩滾動軸承處的軸頸直徑同為 d2 75mmd:齒輪輪 與軸配合處直徑d3 80mme：軸環(huán)直徑d4 90mm計算及說明計算結(jié)果iv選擇軸承類型由上述一系列直徑，查表6-1得軸承代號為6315基本尺寸：d 75mm, D 160 mm, B 37mm安裝尺寸：da 87mm, Da 148mm, ras 2.1mm基本額定動載荷Cr 112 kN,基本額定靜載荷C°r 76.8kNV軸承蓋的設(shè)計帶有密封件的軸承蓋 D 160mm,故d3 13mm貝U d0

23、14mm, D0 D 2.5d3 160 2.5 13 192.5mmD2 D0 2.5d3 192.5 2.5 13 225mme 1.2d3 15.6mme1 em由結(jié)構(gòu)確定D4 D 1015145mmD5 D0 3d3 192.5 3 13 153.5mmD6 D 2 4156mm密封件的選擇：軸徑 d 70mmD d 25 95mmD1 d 16 86mmd1 d 1 69mmH 12mmvi擋油環(huán)的設(shè)計計算及說明計算結(jié)果_ _ _._5_.d n 75 72.17 5412.75mm?r/ min 2 10mm?r/min選用脂潤滑Vii軸的各段長度初步設(shè)計與齒輪相配的軸長為：105

24、 mm軸環(huán)的長度為：12.5 mm左端軸承相配合軸長：49 mm右端軸承相配合軸長：63.5 mm與軸承蓋相配的軸長：75 mm與聯(lián)軸器相配的軸長：待定而校核軸的強度a :作用在軸上的載荷圓周力：Fta318 6.33 kNd2424徑向力：FrFt tan6.33 tan 20 2.3 kNl 49 12.5 105 63.5 37 193mmb:決定支點反作用力及彎矩力矩：水平面內(nèi)：Fha Fhb F" 2 3.165 kNMhc Fha?- 3.165 96.5 305.4 Nm 2垂直面內(nèi)：Fva Fvb Fr2 1.15 KNMVC Fva?- 1.15 96.5 110.

25、975 Nm 2合成彎矩：MC M；C MVC.305.42 110.9752 324.94 NmCHC VC合成系數(shù)：4/0,60b 110當(dāng)量彎矩：M, 、M尸,324,9420.6 1341.79 2868.2 Nm計算危險截面C處的軸徑,一M ,3 859 103d 3- 3. 50.94mm1.0.11b0.1 65因為截面C處有一鍵梢，故將直徑放大5%即： 50.94 1.05 53.5mm在結(jié)構(gòu)草圖中止匕處 d=80 mm > 53.5 mm故強度合適低速軸的軸承校核：a：徑向載荷：Fa FrB , 一.3.1652 1.152 3.37 KNb：軸向力：FoA FobC：

26、當(dāng)量動載荷：查相關(guān)手冊可知，深溝球軸承 6315的Cr 112 KN Cor 76.8 KN 貝U e 0.22因% 0 e 由表 13-7 得 X 1,Y 0, fp 1.1P fp XFr YFa1.1 1 3.37 3.707 KNd :計算必需的額定動載荷nm Lh16667C P16.18112 KN,72.17 4 16 3003.7073 16667強度合適e：求軸承壽命3,166671126,Lhb6.4 10 Lh72.173.707符合要求鍵的選擇與校核I .高速軸與帶輪連接鍵i ：鍵的基本尺寸的設(shè)定因為 d 40mm 查表7-2選取 b h 12 8軸 t 5.0mm ,

27、 t1 3.3mm鍵長 L 取 1.5d ，則 L 1.5 40 60mm參照鍵長度系列選L=56 mm, r b 6mm 2II :鍵的強度校核：Ft 2T *組 18.2 KN d 40鍵的擠壓強度p 2-FtLs l 2R 44mmhLsp 2 18.2 103 103.4 MPap 8 44查表7-3得，不動的聯(lián)接45鋼載荷平穩(wěn)p 125150 MPa, p120 MPa因為符合條件計算結(jié)果計算及說明2.高速軸與小齒輪連接鍵i :鍵的尺寸確定:因為 d 55mm,選擇 b h 16 10,軸 t 6.0mmt1 4.3mm, L 1.5d 82.5mm,取 L 80mmb _R 8mm

28、 , Ls l 2R 64mm2 sii :鍵的強度校核：2FthLs22T 2 363.8920.7 MPadhLs 55 10 64TdbLs363.89 10255 16 646.46 MPapp )3 .低速軸與大齒輪處連接鍵i :鍵的基本尺寸2T 2 1341.79 10、P 55.9 MPadhLs80 12 50T- 134179 103 16.77 MPadbLs80 20 50pp ，故符合要求4 .低速軸與聯(lián)軸器的連接鍵因為 d 65mm,故選擇：b h 18 11,軸 t 7.0mmt1 4.4mm,取鍵長：L 1.5d 90mm,取 L 80mmbR 9mm , Ls

29、L 2R 62mm 2計算結(jié)果計算及說明聯(lián)軸器的設(shè)計1 .選擇聯(lián)軸器的類型由于電動機和減速器兩端安裝時不易對中，以 應(yīng)用廣泛的彈性套注銷聯(lián)軸器。2 .計算轉(zhuǎn)矩查表14-1 ,選工作情況系數(shù)K=1.4,代入TcKTm 1.4 1341.79 1878.5 Nm3 .選取聯(lián)軸器型號查表8-5可知，由于軸徑為 d 65mm選擇LT10型聯(lián)軸器Y65 1424 .聯(lián)軸器校核最大許用轉(zhuǎn)矩 T 2000Nm Tc最大許用轉(zhuǎn)矩 n 2300r/min 72.17r/min滿足要求故上述設(shè)計的聯(lián)軸器長度可定為L 142mm滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封，對保證軸承的正常工作 起著十分重要的作用。由前

30、面所述，軸承都用脂潤滑，齒輪都用油潤滑。i :齒輪潤滑油的選用：計算結(jié)果計算及說明工業(yè)閉式齒輪油(GB5903-95代號運動黏度/ (mMs) 傾點 閃點主要用途>適用于煤炭，水泥，冶金，工業(yè)40/ C 100/ C <L-ckc220 198-242 -8200部門大型閉式齒 輪傳動裝置的潤通用鋰基潤滑脂(GB7324-87)代號滴點不低于 工作錐入度(25C , 150g)主要用途有良好的耐水性和耐熱性，適用于溫ZL-2 175265-295在-20-120 C范圍內(nèi) ,各種機械的滾動軸承滑動軸承及其他摩 擦部分的潤滑。ii :密封計算及說明計算結(jié)果軸承蓋的密封因為高速軸:、/,n4Vn60_ 32714 45 100.65m/s60低速軸:Vm60372.17 70 10 c” ， 0.26m /s60故 Vu V 5m/s , V迎 V 5m/s所以兩者都選用丁型無骨架橡膠油封。油封油封梢軸軸徑d1Dd1DD0D2nH高速軸4570446185100410低速軸70956986110125411項目鑄鐵減速器箱體主要結(jié)構(gòu)設(shè)計名稱符號計算