機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程A設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)范文

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)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)軸器的選擇計(jì)算9. 潤(rùn)滑與密封設(shè)計(jì)10. 減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)課程設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)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= m/s；（允許輸送帶速度誤差為5

2、%）；3 滾筒直徑D= mm；4 滾筒效率w=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（A1號(hào)圖幅，繪三視圖。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）； 零件工作圖2張（A3圖幅低速軸與大齒輪，圖中必需有齒輪參數(shù)表）； 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5年（每年300天）檢修期間隔1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220/380V2. 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果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

3、案示意圖見(jiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。滾筒的直徑和工作帶的帶速已知滾筒轉(zhuǎn)速計(jì)算如下：2.2.2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)，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，380，系列，同步轉(zhuǎn)速確定為。計(jì)算傳動(dòng)裝置的總效率（參考手冊(cè)P4 表1-5）傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)圖?？傂实挠?jì)算如下：其中：帶的傳動(dòng)的效率； 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率； 閉式齒輪傳動(dòng)效率； 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的效率；滾筒的效率。確定所需電機(jī)的功率 （kW）工作機(jī)實(shí)際需要的輸入功率，kW，為工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸

4、入功率，kW。滾筒的轉(zhuǎn)速為： （注意：寫(xiě)出公式后接著寫(xiě)出帶入數(shù)值的算式，不能直接寫(xiě)結(jié)果，否則成績(jī)降一個(gè)等級(jí)）傳動(dòng)總效率為：計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果.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)速。擬選擇同步轉(zhuǎn)速系列的電動(dòng)機(jī)，由表12-1【2】 （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)）選擇系列三相電動(dòng)機(jī) 型，其額定功率為 ,滿載轉(zhuǎn)速。由表12-2、3、4、5【2】查得中心高H、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H； 2、小帶輪的寬度應(yīng)與軸伸尺寸相當(dāng)，這就要求帶的根數(shù)不能太大。如果小帶輪寬度寬度大于軸伸尺寸，應(yīng)設(shè)法將帶數(shù)減小。 3、鍵連

5、接尺寸應(yīng)該和高速軸鍵槽相應(yīng)。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： 型;額定功率為: ;滿載轉(zhuǎn)速：。中心高H mm軸伸尺寸E mm鍵連接尺寸F= mm。3. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果3.1總傳動(dòng)比的計(jì)算 3.2各級(jí)傳動(dòng)比的分配根據(jù)表1-6【2】和各級(jí)傳動(dòng)間的尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)均勻，滿足，所以帶和減速器分配如下： （14，最大是7）； （1 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)：；減速器高速軸：；減速器低速軸：；滾筒的轉(zhuǎn)速：。各軸的輸入功

6、率和轉(zhuǎn)矩表3-1 各軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩功率（KW）轉(zhuǎn)矩(NM)電機(jī)=高速軸=低速軸=總傳動(dòng)比：各級(jí)傳動(dòng)比分配： 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能力，此處按額定功率和額定轉(zhuǎn)矩計(jì)算。4 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果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)形式的選擇從傳動(dòng)的形式和經(jīng)濟(jì)

7、效性考慮，確定由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)帶，所以帶輪的小帶輪轉(zhuǎn)速。 計(jì)算功率并選取帶型號(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16小時(shí)載荷平穩(wěn)根據(jù)表8-31查得 ，故 根據(jù) kW和小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min，由圖8-101可知，工作點(diǎn)處于 型相鄰區(qū)之間，可取 型和 型分別計(jì)算，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)中心高為 ，又傳動(dòng)比確定為 ，所以小帶輪的直徑取為 。根據(jù)小帶輪的直徑，確定大帶輪的直徑，滑動(dòng)率為0.015 1 大帶輪的直徑 1 由表8-4 1 取 。此時(shí)從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差 5%，合適。根據(jù)公式： 符合設(shè)計(jì)要求： 初定中

8、心矩 2現(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，取 mm選擇由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)V帶參考教材P147例題1。確定帶的截型：帶的帶型為 型確定小帶輪直徑:大帶輪直徑（半徑一般小于減速器中心高）: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選擇電動(dòng)機(jī)或重新進(jìn)行傳動(dòng)比的分配。計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果 初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mm由表811，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 mm小帶輪包角： ，大于1200，能滿足要求。 單根V帶所能傳遞的功率和增量根據(jù) r/min和 mm查表82a1，用插值法求得

9、 kW。已知 型V帶，小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min，傳動(dòng)比 ，查表82b1得： kW。 計(jì)算V帶的根數(shù) 由表851查得 ；由表861查得 ，故 取z 根。所采用得V帶為 。 作用在帶輪軸上的力 由式（817）1求單根V帶的張緊力帶傳動(dòng)的中心距為：確定V帶的根數(shù)：ZV帶型號(hào)：（例如：B16003）計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果 1 （式中q-V帶每米的重量）查表881 得q kg/m，故 N 所以作用在軸上的力為 N 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

10、表8-71 ，確定小帶輪的結(jié)構(gòu)為輻板輪，輪槽尺寸及輪寬按表8-71 計(jì)算，并參照?qǐng)D8-121 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：小帶輪的基本尺寸槽型輪寬B基準(zhǔn)直徑輪轂孔徑輪轂寬腹板厚bdhaHfede 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。大帶輪的各尺寸如表4-2。表4-2：大帶輪的基本尺寸槽型輪寬B基準(zhǔn)直徑輪轂孔徑輪轂寬腹板厚bdhaHfede帶的張緊力F0：F0= N作用在軸上的力= 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132P133圖表。大帶輪的基本

11、尺寸：如表4-2、圖4-2。計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果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，小齒輪選用 鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 HBS；小齒輪選用 鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 HBS；由表951的公式，可確定許用接觸應(yīng)力：小齒輪3800.7HBS MPa大齒輪3800.7HBS MPa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 ,考慮加工和制造方便，取齒寬系數(shù) 。 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 。 計(jì)算中心距 = mm 選擇齒數(shù)并確定模數(shù)取 ，則 = 。與互質(zhì)。 mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（表911）， mm。 齒輪幾何尺寸計(jì)算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑大齒輪分度圓

12、直徑及齒頂圓直徑中心距： mm大齒輪寬度 mm硬度可自己確定注意：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)為小數(shù)時(shí)，盡量取偶數(shù)。3、 mm mm= mm mm mm mm mm mm圓整為整數(shù)計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果小齒輪寬度 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，一般應(yīng)比寬些，取 5 mm 確定齒輪精度等級(jí) 齒輪圓周速度 或 根據(jù)工作要求和圓周速度，由表9-31選用9 級(jí)精度。 齒輪彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算1、確定許用彎曲應(yīng)力根據(jù)表9-7【1】查得 2、查齒形系數(shù)，比較小齒輪 ，由表9-61查得 ；小齒輪 ，由表9-61查得 。 因 ，所

13、以應(yīng)驗(yàn)算 齒輪。3、驗(yàn)算彎曲應(yīng)力 計(jì)算時(shí)應(yīng)以齒寬帶入，則 MPa MPa，安全?；?MPa MPa，安全。齒輪精度等級(jí)：經(jīng)強(qiáng)度校驗(yàn)，齒輪輪齒滿足彎曲強(qiáng)度要求。齒輪機(jī)構(gòu)見(jiàn)手冊(cè)P163表11-6計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果4-3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 鋼， （熱處理），由表12-21查得 估算最小軸徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度式估算最小軸徑 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 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)帶輪的大小，初選軸承為 型，則高速軸基本尺寸如圖4-3所示：按照以上的軸的結(jié)構(gòu)，畫(huà)出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：如圖4-4所示：由齒輪徑向

14、力和帶壓軸力引起的垂直面彎矩圖由齒輪圓周力引起的水平面彎矩圖計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸的扭矩圖合成彎矩圖當(dāng)量彎矩圖 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。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)需要初繪裝配底圖1（P205圖16-4，中心線，）計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果由表 查得根據(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)

15、）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 25 ，所以查表7-21的鍵的基本尺寸為： （其中，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7-31得 MPa 。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 根據(jù)低速軸的扭矩要求，查表 可知，選擇聯(lián)軸器為HL3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其基本尺寸如下：經(jīng)過(guò)有關(guān)計(jì)算，高速軸滿足要

16、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1610100聯(lián)軸器的選擇：5 其他零件設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果5-1 箱體及其配套零件設(shè)計(jì)根據(jù)低速軸的上的轉(zhuǎn)矩，確定箱體及配套零件如下表：表5-1圓柱齒輪減速器鑄鐵箱體的結(jié)構(gòu)尺寸名稱(chēng)符號(hào)設(shè)計(jì)選用值下箱座壁厚 mm上箱座壁厚 mm下箱座上部凸緣厚度 mm上箱蓋凸緣厚度 mm地腳螺栓底腳厚度 mm箱座上的肋厚 mm箱蓋上的肋厚 mm單級(jí)圓柱齒輪減速器中心距 mm地腳螺栓直徑 mm Mm安裝地腳螺栓孔徑 mm地腳凸緣上的沉頭座直徑 mm地腳凸緣尺寸（扳手空間） mm mm地腳螺栓數(shù)目 軸承旁的聯(lián)接螺栓

17、直徑 mm安裝軸承旁的聯(lián)接螺栓孔徑 mm軸承旁凸臺(tái)上的沉頭座直徑 mm軸承旁凸臺(tái)的凸緣尺寸（扳手空間） mm mm上下箱聯(lián)接螺栓直徑 計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果安裝上下箱聯(lián)接螺栓的孔徑 上下箱凸緣上的沉頭座直徑 上下箱聯(lián)接螺栓處的的凸緣尺寸（扳手空間） mm檢查孔蓋螺釘直徑 mm檢查孔蓋螺釘數(shù)目 圓錐定位銷(xiāo)直徑 7 mm圓錐定位銷(xiāo)數(shù)目 2軸承蓋螺釘直徑 8軸承座外徑 mm軸承旁凸臺(tái)高度 mm軸承旁凸臺(tái)半徑 18軸承旁聯(lián)接螺栓的距離 mm箱體外壁至軸承座端面的距離 mm軸承座孔長(zhǎng)度 mm大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁間的距離 10 mm齒輪端面與箱體壁間的距離 10 mm參考書(shū)目1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第六版；盧玉明編，

18、高等教育出版社2 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，第4版；吳宗澤，羅圣國(guó)主編，高等教育出版社，2012.05附數(shù)據(jù)匯總表：小帶輪半徑電機(jī)中心高度大帶輪半徑減速器中心高度小齒輪分度圓1高速軸最小直徑小齒輪齒頂圓da1高速軸軸承型號(hào)小齒輪齒根圓df1軸承尺寸d1/D1/B1（T1）小齒輪齒寬b1軸承內(nèi)圈厚度大齒輪分度圓d2軸承外圈厚度大齒輪齒頂圓da2低速軸最小直徑齒輪螺旋角低速軸軸承型號(hào)大齒輪齒寬b2軸承尺寸d2/D2/B2（T2）中心距a軸承內(nèi)圈厚度定位銷(xiāo)直徑軸承外圈厚度地腳螺栓直徑dfM軸承潤(rùn)滑方式軸承旁聯(lián)接螺栓d1M大帶輪輪轂寬度L0蓋與座聯(lián)接螺栓d2M軸承孔長(zhǎng)度L上箱蓋壁厚1低速級(jí)聯(lián)軸器型號(hào)箱座壁厚聯(lián)軸器孔徑/孔長(zhǎng)度L1箱蓋凸緣厚度軸承蓋外圓直徑D/1、D/2箱座凸緣厚度箱底內(nèi)壁到最大齒輪齒頂距離b0箱座底凸緣厚度df/d1/ d2到外箱壁距離C1凸緣寬度df/ d1/d2到凸緣邊距離C2凸臺(tái)高度齒輪端面與內(nèi)壁