機械設計基礎

1、機械設計基礎課程設計題 目：帶式運輸機傳動裝置設計學 院：交通運輸與管理學院專 業(yè)：機電技術教育班 級：2012級5班姓 名：周中華學 號：1209050513指導老師：謝剛老師日 期：2014年七月綿陽師范學院目 錄一原始數(shù)據(jù)3二 設計題目3三設計的基本步驟31.電動機的選擇42.確定傳動裝置的總傳動比和安排傳動比43.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)54.V帶的設計和帶輪設計65.齒輪的設計76.傳動軸承和傳動軸的設計97.鍵的設計和計算14 8. 潤滑密封設計17四. 設計小結18五 參考資料.18 設計任務書1、設計的目的械設計課程設計是為機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)的同學在學完機械設計及同類

2、課程以后所設置的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是第一次對同學進行全面的，規(guī)范的機械設計訓練。其主要目的是：（1）培育同學理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練同學綜合運用機械設計課程和其他選修課程的基礎理論并結合實際進行分析和解決工程實際問題的力量，鞏固、深化和擴展同學有關機械設計方面的學問。（2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡潔機械設計，使同學把握一般機械設計的程序和方法，樹立正面的工程大合集思想，培育獨立、全面、科學的工程設計力量。（3）課程設計的實踐中對同學進行設計基礎技能的訓練，培育同學查閱和使用標準規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的力量以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計算機幫助設計等方面的力量。2、設計任務

3、設計一用于帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動。 在課程設計中，一般要求每個同學完成以下內容： 1）減速器裝配圖一張（A1號圖紙） 2）零件工作圖23張（如齒輪、軸或箱體等 3）設計計算說明書一份（約60008000字）機械設計基礎課程設計帶式運輸機中使用的單級直齒圓柱齒輪減速器一、原始數(shù)據(jù) 運輸帶傳遞的有效圓周力F=2500N，運輸帶速度V=0.75m/s，滾筒的計算直徑D=300mm，原動機為電動機，齒輪單向傳動，有稍微沖擊，工作時間10年，每年按300天計，單班工作（每班8小時）。二、設計題目 試按下列一組數(shù)據(jù)，設計一帶式輸送機的傳動裝置，傳動簡圖

4、如下。 工作條件及要求：用于運輸碎粒物體，工作時載荷有稍微沖擊，輸送帶允許速度誤差±4，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），連續(xù)單向運轉。 設計原始數(shù)據(jù)于下表：組 別運輸帶牽引力FW（N）運輸帶速度VW（m/s）傳動滾筒直徑D（）126001.25320235001.45420圖1 帶式輸送機的傳動裝置1、電動機；2、三角帶傳動；3、減速器；4、聯(lián)軸器；5、傳動滾筒；6、皮帶運輸機三、設計的基本步驟1、電動機的選擇及運動參數(shù)的計算一般電動機均接受三相溝通電動機，如無特殊要求都接受三相溝通異步電動機，其中首選Y系列全封閉自扇冷式電動機。（一）電動機的選擇確定皮帶輸送機所需功率

5、 PW=FW·VW/1000（kw）      式（11） PW=2600*1.25/1000=3.25KW傳動裝置的效率=1·2·3·4·5      式（1-2）式中： 1-三角帶傳動效率 2-齒輪傳動效率 3-滾動軸承的效率 4-聯(lián)軸器的效率 5-運輸機平型帶傳動效率 常見機械效率參見附表1;由表1查的數(shù)據(jù): 1=0.95;2=0.98;3=0.98;4=0.99;5=0.96 =0.867電動機的選擇電動機的額定功率： PPW/= FW&

6、#183;VW/（kw）式（1-3） P3.25/0.867=3.75Kw確定電動機的轉數(shù)：（1）滾筒軸的工作轉速為：nW=60×1000VW/D（r/min）式（1-4）nw=60*1000*1.25/(3.14*320)=74.6r/min式中：VW-皮帶輸送機的帶速D-滾筒的直徑（1）電動機的轉速： n=inW      式（1-5）式中：i是由電動機到工作機的減數(shù)比    i=i1·i2·i3····in   

7、; 式（1-6） i1·i2·i3····in是各級傳動比的范圍。 按n的范圍選取電動機的轉速n （2）常用機械傳動比的范圍見附表2,由表2查的數(shù)據(jù)如下： V帶傳輸比i1=24,圓柱齒輪傳動比i2=35則： 總傳動比i=i1*i2=(2-4)*(3-5)=(6-20)n=inw=(6-20)*nw=(447.6-1492)r/min列出電動機的主要參數(shù)電動機額定功率P（KW）4KW電動機滿載轉速nm（r/min）1440r/min電動機軸伸出端直徑d（mm）28mm電動機軸伸出端的安裝高度（mm）112mm電動機軸伸出端的長度（mm）

8、60mm常用機械傳動效率附表1機械傳動類型傳動效率圓柱齒輪傳動閉式傳動0.960.98（7-9級精度）開式傳動0.940.96圓錐齒輪傳動閉式傳動0.940.97（7-8級精度）開式傳動0.920.95帶傳動平型帶傳動0.950.98V型帶傳動0.940.97滾動軸承（一對）0.980.995聯(lián)軸器0.99-0.995常用機械傳動比范圍附表2傳動類型選用指標 平型帶 三角帶    齒 輪 傳 動功率（KW） ?。?0）中（100）    大（最大可達50000）單級傳動比（常用值）  2-4&#

9、160;2-4  圓柱  圓錐 3-5 2-3 最大值   6   15    10 6-10由查表可得電動機選用Y112M-4 額定功率4kw 同步轉速1440r/min2.總傳動比的計算及傳動比的安排（1）傳動裝置總傳動比i=nm/nW 式（21）取電機轉數(shù)為1440r/min,反推i,i=1440/74.6=19.3取i=20（2）安排傳動裝置各級傳動比 i=i1·i2·i3····in 式（22） 式中：i1

10、、i2、i3····in從附表2中選值 I1=4;i2=5;3.傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算(1)、各軸的功率計算： P1=P·1·3 式（31） 軸 P1=3.75*0.95*0.98=3.5kw P2=P·1·2·3 式（32） 軸 P2=3.75*0.98*0.98*0.95=3.42kw (2)、各軸的轉速計算：高速軸轉速n1=nm/i1（r/min） 式（33） 軸 n1=nm/i1=1440/4=360(r/min)低速軸轉速n2=nm/（i1·i2）（r/min） 式（34） 軸

11、 n2=nm/(i1*i2)=1440/(4*5)=72(r/min)(3)、各軸扭矩的計算：T=9.55×106×PK/nK   (N.mm) 式（35） 軸 T1=9.55*106*3.5/360=9.28*104 (N.mm) 軸 T2=9.55*106*3.42/72=45.36*104 (N.mm)4.三角帶傳動設計(1)、選擇三角帶型號； 選擇V帶型號 查機械設計基礎 表13-1得 =1.4 查圖13-2選用A型V帶(2)、選擇帶輪的基準直徑，并驗算帶速（5m/sV25m/s）；確定帶輪直徑和；i=4由圖9-7取=112mm， 取=450mm

12、，驗算帶速 介于525m/s范圍內，合適。(3)、確定中心距和帶長，驗算小輪包角；（1120°）確定帶長和中心距a， 所以有 。 初定中心距=800mm，則帶長 由表13-2 選用=2500mm，則實際中心距 驗算小帶輪上的包角， 合適(4)、按許用功率計算帶的根數(shù)；確定帶的根數(shù) 分別查表13-3得 =1.20kw，表13-6 =0.11kw，表13-7=0.96，表13-2=1.03 圓整為整數(shù) 取3根 ，(5)、確定作用在軸上的壓力；查表得13-1 q=0.10kg/m，初拉力 作用在軸上的壓力 (6)、確定帶輪的結構和尺寸（只要求繪制大帶輪的零件圖）；由于帶輪直徑和屬于中等直徑

13、，所以帶輪接受腹板式，材料選用HT150，帶輪的輪槽尺寸查表13-10得 5.齒輪傳動設計所設計齒輪傳動屬于閉式傳動，為使結構緊湊，選用20CrMnTiA合金鋼, 該對齒輪為硬齒面齒輪，熱處理工藝：滲碳淬火,齒面硬度56-62HRC， =1100，=850。由于是一般減速器，由表機械設計基礎其次版中表選8級精度，要求齒面粗糙度Ra3.26.3um。 因兩齒輪均為鋼質齒輪，可 求出d1值。確定有關參數(shù)與系數(shù)：（1）   轉矩T1    （3）   齒輪Z1和齒寬系數(shù)d小齒輪的齒數(shù)z1取為30，則大齒輪齒數(shù)Z2=5×3

14、0=150。故Z2=150,因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表11-6選取 d=1。（4）   許用接觸應力 由圖機械設計基礎中11-1查的=1100，=850,由表（11-5）?。篠H=1.0，SF=1.25，H1= Hlim/SH=1100/1.0Mpa=1100MpaH2= Hlim2/SH=1100/1.0Mpa=1100MpaF1= FE/SF=850/1.25Mpa=680MpaF2= Hlim/SH=850/1.25Mpa=680Mpa載荷系數(shù)K 查表11-3取K=1;i=5 應為Z1=30所以Z2=Z1*i=150;模數(shù) 齒寬 取b2=75

15、mm;b1=80mm由表10.3取標準模數(shù)m=2.5mm分度圓 d1=mz1=2.5×30mm=75mmd2=mz2=2.5×150=375mm a= m（z1+z2）=0.5×2.5×（30+150）=225mm校核輪齒彎曲強度則校核合格確定有關系與參數(shù)：（1）、齒形系數(shù)YF 查圖118可得：YF1=2.6 ， YF2=2.21（2）、應力修正系數(shù)YS查 圖119 得YS1=1.625， YS2=1.8（3）、許用彎曲應力齒輪的圓周速度：由表11-2可知，選8級精度是合適的。輸送帶允許帶速誤差為±5%合格。 6.考慮到減速器為一般中用途中小功

16、率減速傳動裝置，軸主要傳遞齒輪轉矩。輸入功率P=3.42kW，輸出轉速n=72r/min可得 聯(lián)軸器的選擇類型：考慮到輸出裝置的載荷較平穩(wěn)，功率不大，轉速較低，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器（查表GB/T 5014-85）聯(lián)軸器的計算轉矩：工作轉矩：故計算轉矩：確定型號：查設計手冊（GB 584386）選用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器GB GB/T 5014-85 TL公稱扭矩（亦即許用轉矩）為710N/m，允許的軸的直徑為45mm，接受鑄鐵結構時許用轉速為，接受鋼制時為。軸孔直徑45mm，這些數(shù)據(jù)均符合本題要求，故選用。查表GB 5014-85 TL8彈性套柱銷連軸器，標準孔徑d=45mm，即軸伸直徑為4

17、5mm，軸孔長度為84mm，從聯(lián)軸器向左起第一段，由于聯(lián)軸器處有一鍵槽，軸徑應增加5%，取50mm，半聯(lián)軸器長84mm，軸段長L1=80mm；右起其次段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段直取55mm，依據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離為30mm，故取該段長L2=55mm；右起第三段，該段裝有滾動軸承，由于軸承只有徑向力，選用深溝球軸承6212 ，GB/T 276-94，并接受凸緣式軸承蓋，實現(xiàn)軸承系兩端單向固定，軸伸處用C型一般平鍵聯(lián)接，實現(xiàn)周向固定。其尺寸為dDB=60mm95mm18mm，該段直徑為60mm，長度L3=軸承寬+（0.08-0

18、.1）a+（1020）mm，取L3=35mm右起第四段，該段裝有齒輪，直徑取65mm，齒輪寬b=80mm,為了保證定位的牢靠性，取軸段長度L4=78mm；右起第五段，考慮齒輪的軸向定位，需有定位軸肩，取軸肩直徑為70mm，長度為L5=10mm右起第六段，該段為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應小于滾動軸承內圈外徑，取75mm，長度L6=10mm，右起第七段，該段為滾動軸承安裝處，取軸徑60mm，長度L7=18mm。作用在齒輪上的轉矩為：圓周力：徑向力： 依據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置建立如下所示的力學模型。該軸兩軸承對稱繪制軸受力簡圖，（圖a）繪制垂直面彎矩圖，（圖b）由兩邊對

19、稱知截面c的彎矩也對稱繪制水平彎矩圖，（圖c）截面c在水平面上的彎矩繪制合彎矩圖，（圖d）繪制扭矩圖，（圖d）繪制當量彎矩圖，（圖e）剖面C處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危急截面。查表13-1，60MPa故確定的尺寸是平安的。7.滾動軸承的選擇 選擇深溝球軸承 代號6209 直徑由于軸承主要受徑向力，所以P=Fr=徑向力：軸承應有的徑向基本額定載荷壽命校核所以軸承壽命足夠，軸承合格。8.鍵的選擇及強度校核（低速軸的鍵），鍵的尺寸選擇可參照公差與協(xié)作教材的相關章節(jié)。(1).選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應用一般平鍵A型依據(jù) =45mm =55mm查機械設計手冊，?。?(2).聯(lián)軸器和帶輪鍵的選擇 =45mm =29mm查機械設計手冊，?。?聯(lián)軸器 b=14 h=9 L=74 帶輪 b=8 h=7 L=38(3