機械設計基礎課程設計

年4月19日機械設計基礎課程設計文檔僅供參考，不當之處，請聯系改正。學號：廣東工程職業(yè)技術學院課程設計題目鑄造車間型砂輸送設備的傳動裝備設計教學院機電工程學院專業(yè)班級姓名指導教師年10月10日目錄前言…………………………6電動機的選擇………………6總傳動比和分配傳動比……………………7運動與動力參數的計算……………………8帶傳動的設計………………8齒輪傳動的設計計算………………………10減速器箱體基本尺寸設計…………………12軸的設計……………………14聯軸器的選擇………………19對軸承的校核………………19普通平鍵的選擇及校核………………20潤滑方式與密封形式的選擇…………22設計小結………………22參考文獻………………23附圖……………………24～第1學期《機械原理與機械零件》課程設計任務書設計名稱帶式運輸機傳動裝置設計班級地點一、課程設計目的課程設計是機械設計基礎課程重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。課程設計的基本目的是：1．綜合運用機械設計基礎和其它先修課程的知識，分析和解決機械設計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。2．經過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意見，熟悉掌握機械設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。3．經過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關設計資料，進行全面的機械設計基本技能的訓練。二、課程設計內容課程設計的內容主要包括：分析傳動裝置的總體方案；選擇電動機；傳動系統計算；傳動零件、軸、軸承、聯軸器等的設計計算和選擇；裝配圖和零件圖設計；編寫設計計算說明書。課程設計中要求完成以下工作：1．減速器裝配圖1張(A1圖紙)；2．減速器零件圖2張(A3圖紙)；3．設計計算說明書1份。附：（一）設計數據原始數據題號12345678910運輸帶拉力F(N)3000280027002600260025002750310030002900運輸帶速度V(m/s)1.82.22.42.52.62.72.52.12.32.4滾筒直徑D(mm)300330340350360380380300360320（二）工作條件該傳動裝備單向傳送，載荷有輕微沖擊，空載起動，兩班制工作，使用期限（每年按300天計算），運輸帶容許速度誤差為5%。（三）運動簡圖（四）設計計算說明書內容0、封面（題目、班級、姓名、學號、指導老師、時間）1、目錄（標題、頁次）2、設計任務書（裝訂原發(fā)的設計任務書）3、前言（題目分析、傳動方案的擬訂等）4、電動機的選擇，傳動系統計算（計算電動機所需的功率、選擇電動機、分配各級傳動比，計算各軸轉速、功率和扭矩）5、傳動零件的設計計算（帶傳動設計計算，齒輪傳動設計計算）6、軸的設計計算及校核7、軸承的選擇和計算8、鍵聯接的選擇和校核9、聯軸器的選擇10、箱體的設計（主要結構和設計計算及必要的說明）11、潤滑和密封的選擇、潤滑劑的型號及容量、減速器的附件及說明12、設計小結（設計體會、本次設計的優(yōu)缺點及改進意見等）13、參考資料（資料的編號[]，作者，書名，出版單位和出版年、月）三、進度安排第8周周一電動機選擇和機械傳動系統計算、帶傳動的設計計算周二齒輪傳動的設計計算、低速軸的設計周三低速軸的校核、高速軸的設計、軸承的選擇、聯軸器的選擇周四軸承的校核、普通平鍵的選擇及校核、箱體的結構設計、潤滑方式和密封型式的選擇等周五減速器裝配圖的草圖設計第9周周一～周二畫減速器裝配圖周三畫零件圖周四編寫課程設計說明書；課程設計總結周五課程設計總結四、基本要求課程設計教學的基本要求是：1．能從機器功能要求出發(fā)，分析設計方案，合理地選擇電動機、傳動機構和零件。2．能按機器的工作狀況分析和計算作用在零件上的載荷，合理選擇零件材料，正確計算零件工作能力和確定零件主要參數及尺寸。3．能考慮制造工藝、安裝與調整、使用與維護、經濟性和安全性等問題，對零件進行結構設計。4.繪圖表示設計結果，圖樣符合國家制圖標準，尺寸及公差標注完整、正確，技術要求合理、全面。5.在客觀條件允許的情況下，初步掌握使用計算機進行設計計算和使用計算機繪制裝配圖、零件圖的方法。 機電數控模具教研室 .10.8前言題目分析運動簡圖根據任務書的要求，我們得知本設計為降速傳動，同時將電動機的輸出的轉矩升高。又由上運動簡圖可知，本設計中的機械為二級傳動機械，其中第一級為帶傳動（存在一定誤差），第二級為齒輪傳動（精度較高，可調整誤差）。故在選定電動機并計算出總傳動比后要將傳動比進行合理分配，以達到最佳傳動效果。原始數據：運輸帶的有效拉力：運輸帶的有效速度：滾筒直徑：電動機的選擇選擇電動機類型：根據任務書要求可知：本次設計的機械屬于恒功率負載特性機械，且其負載較小，故采用Y型三相異步電動機（全封閉結構）即可達到所需要求。另外，根據此處工況，采用臥式安裝。選擇電動機的功率：工作機功率：工作機所需電動機輸出功率：（為傳動總機械效率）由任務書中的運動簡圖分析可知：——V帶傳動效率；——齒輪傳動的軸承效率；——齒輪傳動的效率；——聯軸器的效率；——滾筒軸承的效率；——滾筒效率。查【2】表1-7得：（初選齒輪為八級精度）則有：（減速器內部有2對軸承，其機械效率相同，均為）確定電動機轉速：滾筒轉速為：取V帶傳動的傳動比范圍為：取單級齒輪傳動的傳動比范圍為：（工程經驗）則可得合理總傳動比的范圍為：故電動機轉速可選的范圍為：查【2】表12-1，得滿足要求的可選用電動機轉速為：970r/min、1460r/min。為了使得電動機與傳動裝置的性能均要求不是過高，故擇中選用1460r/min的轉速。其初定總傳動比為：綜上，可選定電動機型號為：Y160M-4。其相應參數列于表1：表1.所選用電動機的相關參數。電動機型號額定功率同步轉速滿載轉速總傳動比Y160M-411KW1500r/min(4級)1460r/min10.92總傳動比和分配傳動比總傳動比：由上一步算得知分配傳動比：由工程經驗知頂分配傳動比除了滿足、外，還應滿足。故取：V帶傳動比為，齒輪傳動比為。運動與動力參數的計算各軸轉速：Ⅰ軸：；Ⅱ軸：。各軸功率：Ⅰ軸：；Ⅱ軸：。各軸轉矩：Ⅰ軸：；Ⅱ軸：。表2.初步計算傳動參數功率（kW）初算轉速(r/min)初算轉矩(N*m)Ⅰ軸7.5264523.3137.35II軸7.228133.7516.29帶輪傳動比齒輪傳動比2.793.914帶傳動的設計帶型號、長度、根數；中心距、帶輪直徑、寬度；安裝初拉力、對軸作用力。求計算功率帶輪（小）輸入功率：，根據任務書所述要求及所選電動機（三相一步電動機，工作于16小時內（兩班制），載荷變動?。◣捷斔蜋C））查【1】表13-8，得工況系數：。故有。選V帶型號：由于此處傳動功率適中，考慮到成本，故選用普通V帶。根據、查【1】圖13-15，可得該交點位于A、B型交界處，且稍偏向B型，故選用B型V帶。挑小徑（求大小帶輪基準直徑）：查【1】表13-9可知（帶輪直徑不可過小，否則會使帶的彎曲應力過大，降低其壽命）。查【2】表12-4得（小輪下端不可超過電動機底座，否則于地面相干涉，設計不合理）。查【1】表13-9下方推薦值，稍比其最小值大即可，故取。由【1】式13-9得，其中為滑動率（見【1】的211頁，此取0.02）。查【1】表13-9下方帶輪直徑推薦值，尋其最近值得。雖實際取之交原定只小，但實際傳動比，其誤差，故滿足誤差范圍。驗算帶速：，在內，適合。（功率恒定時，速度越大則受力越小；但根據公式知，速度越大會使帶的安裝初拉力及其對軸壓力增大，故應適中；根據工程實踐，得此范圍5到25間）估中定周長及反求實中（求V帶基長與中心距a）:初步估算中心距：，為圓整計算，取（滿足，工程經驗）。由【1】式13-2得帶長：，查【1】表13-2，對于B型帶選用帶長。再由【1】式13-16反求實際中心距：。驗算小輪包角：由【1】式13-1得：，合適。求V帶根數z：由【1】式13-15得：。此處查【1】表13-3得；根據，查【1】表13-5得；由查【1】表13-7得，查【1】表13-2得。故，取整根。求作用在帶輪軸上的壓力:查【1】表13-1得。由【1】式13-17得為其安裝初拉力。作用在軸上的壓力為：。V帶輪寬度的確定：查【1】表13-10得B型帶輪，故有帶輪寬度，故取。表3.所設計帶傳動中基本參數帶型號長度根數B型2500mm3根中心距帶輪直徑寬度828mmd1=132,d2=35561mm安裝初拉力對軸壓力實際傳動比270.86N1610.45N2.744齒輪傳動的設計計算選擇材料及確定許用應力：小齒輪：初選45鋼，調制處理。查【1】表11-1得知其力學性能如下：硬度，接觸疲勞極限（取585計算，試其為線性變化取均值），彎曲疲勞極限（取445計算）。大齒輪：初選45鋼，正火處理（當大小齒輪都為軟齒面時，考慮到校齒輪齒根較薄，彎曲強度較低，且受載次數較多，故在選擇材料和熱處理時，一般使小齒輪齒面硬度比大齒輪高20-50HBS）。查【1】表11-1得知其力學性能如下：硬度，接觸疲勞極限（取375計算），彎曲疲勞極限（取310計算）。由表【1】11-5得：（一般可靠度，取值稍偏高用于安全計算）。由此得：，；，。按齒面接觸強度設計：根據前計算可得齒輪傳動所需傳動比為，Ⅰ軸實際轉速為。設齒輪按8級精度制造，查【1】表11-3得(電動機，中等沖擊)，此取1.3計算。查【1】表11-6得齒寬系數為（軟齒面，對稱分布），此取1計算。則小齒輪上轉矩為：。查【1】表11-4取（鍛鋼），令取，故有：上公式中所代是為了安全計算，使得兩齒輪均適用。齒數?。ㄜ淉X面，硬齒面），則有，取整得（滿足傳動比的前提下，盡可能使兩齒數互質）。故實際傳動比；其誤差為；故滿足誤差范圍。初估模數為，查【1】表4-1得標準模數為，故實際分度圓直徑為：。中心距為：。初估齒寬為：，圓整?。ūＷC嚙合，故取小齒輪比大齒輪寬5到10毫米）。驗算齒輪彎曲強度：查【1】圖11-8，可得齒形系數；齒根修正系數。由【1】式1-5知：，。安全。齒輪的圓周速度：，對照【1】表11-2知即可，故選取8級便可達到要求。表4.齒輪傳動設計的基本參數材料熱處理齒數分度圓直徑齒寬小齒輪45鋼調制3193105大齒輪45鋼正火123369100模數實際傳動比中心距33.97231減速器箱體基本尺寸設計根據【2】表中11-1中的箱體基本尺寸經驗公式可算出如下數據：箱體壁厚：箱座：（取8mm）；箱蓋：（取8mm）。凸緣：箱蓋凸緣厚度，箱座凸緣厚度，箱座底凸緣厚度。螺釘及螺栓：地腳螺釘直徑；地腳螺釘數目：；軸承旁連接螺栓直徑；蓋與座連接螺栓直徑；連接螺栓的間距；軸承端蓋螺釘直徑；視孔蓋螺釘直徑；定位銷直徑（取整得）。螺釘螺栓到箱體外避距離：查【2】表11-2得：至箱體外壁距離為：；到凸緣邊緣距離：；軸承旁凸臺半徑：；箱體外壁至軸承端面距離：。箱體內部尺寸：大齒輪齒頂圓與箱體內壁距離；齒輪端面到箱體內壁的距離（增加散熱）；箱蓋、箱座肋厚。視孔蓋由于單級減速器中心距為231mm，故查【2】表11-2得：視孔蓋長，橫向螺栓分布距離，視孔蓋寬，縱向螺栓分布距離，螺栓孔直徑，孔數4個。其中吊耳和吊鉤吊耳環(huán)的結構設計：根據【2】表11-3中的推薦設計公式知：吊耳肋厚度為，吊耳環(huán)孔徑為，倒角為，吊耳環(huán)空心到箱體外壁距離為。吊鉤的結構設計：吊鉤長，吊鉤高，吊鉤內深，吊鉤內圓半徑，吊鉤厚度。軸的設計高速軸:選擇軸的材料、熱處理方式：由于無特殊要求，選擇最常見材料45鋼，調制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查【1】表14-3得：彎曲需用應力（靜）。初步估算軸最小直徑：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118計算）。故，由于開了一個鍵槽，故（圓整）。軸的結構設計：根據高速軸上所需安裝的零件，可將其分為7段，以表示各段的直徑，以表示各段的長度。（處安裝大帶輪，處安裝軸承端蓋，處安裝一號軸承與套筒，處安裝小齒輪，處安裝二號軸承）徑向尺寸：根據常見結構，?。徊椤?】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故孔（大帶輪）倒角推薦值為1mm，故取，由于查【2】表7-12得知氈圈系列中要求的軸徑均為0、5圓整數，故此修正為；此先選軸承為6208型號軸承（無軸向力，故選深溝球軸承，直徑系列選2號輕系列；為便于安裝及軸上尺寸基準，選08號內徑），查【3】表16-1知所選軸承內徑為40mm，且軸承寬度，故?。粸榉奖慵庸y量，取（此也為小齒輪內孔直徑）；[查【3】表16-1得安裝直徑，故查【4】表11-3選取“”，故]；對齒輪內孔倒角1.6mm，故?。ㄈ?2mm）;由于對稱分布故，。軸向尺寸：由【1】圖13-17得：根據大帶輪的內孔寬（取1.5計算），為防止由于加工誤差造成的帶輪晃動，?。籟確定軸承潤滑方式：，故選取脂潤滑方式]；為防止箱體內部潤滑油漸到軸承上沖走潤滑脂，將軸承與箱體內壁距離取大于8mm（由于所選套筒長度25mm，故軸承斷面到箱體內壁的距離取15mm），為適宜齒輪傳動時散熱，取齒輪距箱體內壁為（此取10mm）,故有；套筒檔齒輪時，為保證精度取，故同時將修正為；軸環(huán)取，故?。挥捎诎惭b時齒輪箱體軸承均對稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內壁的距離，前所選軸承端蓋螺釘知：由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取A級M8非全螺線的螺栓（即）此時取端蓋到大帶輪的扳手空間為，此時取。圖1.高速軸結構設計示意圖對高速軸進行彎扭強度校核：據【1】式11-1可求得：圓周力，徑向力（標準安裝，故壓力角為20°）；根據前軸的結構設計可得：帶輪中心到一號軸承中的距離；一號軸承到齒輪中心的距離；齒輪中心到二號軸承中心的距離；故有兩軸承中心距為。求垂直面的支承反力：根據受力分析，可列方程：（齒輪在兩軸承中心）。故可求得：。求水平支撐反力：帶輪對軸的作用力在指點產生的反力：；（外力F作用方向與帶傳動的布置有關，在具體布置尚未確定前，可按最不利情況考慮）。繪制垂直面的彎矩圖（如圖b）：。繪制水平面的彎矩圖（如圖c）：。力產生的彎矩圖（如圖d）：。求合成彎矩圖（如圖e）：考慮最不利情況，直接由公式得（其中）。折合當量彎矩（如圖f）：由前算出,查【1】中246面“由轉矩性質而定的折合系數”知，故，。圖2.高速軸彎扭強度校核圖計算危險截面處軸的許用直徑：由（圖1）知軸上安裝小齒輪的截面為危險截面，故由【1】式14-6可得：。由此可知，此軸安全。低速軸：選擇軸的材料、熱處理方式：由于無特殊要求，選擇最常見材料45鋼，調制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查【1】表14-3得：彎曲需用應力（靜）。初步估算軸最小直徑：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118計算）。由前計算可知：，故，由于開了一個鍵槽，故。軸的結構設計：根據低速軸上所需安裝的零件，可將其分為7段，以表示各段的直徑，以表示各段的長度。（處安裝聯軸器，處安裝軸承端蓋，處安裝三號軸承與套筒，處安裝大齒輪，處安裝四號軸承）徑向尺寸：聯軸器的初步選擇：根據低速軸的計算轉矩與轉速查【2】表8-2可選用凸緣聯軸器，型號為“”，可得其軸孔直徑為，深孔長度為。根據上所選聯軸器，取；根據密封氈圈的標準，??；根據此處尺寸選擇6212型號軸承（查【3】表16-1知所選軸承內徑為60mm，外徑為110mm，且軸承寬度），故取；為方便測量?。籟查【3】表16-1得安裝直徑，故查【4】表11-3選取“”，故]；查【2】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故孔（大齒輪）倒角推薦值為2mm，故取；為對稱分布，故取，。軸向尺寸：確定軸承潤滑方式：故選取脂潤滑方式。根據上定箱體兩內壁間的寬度可算得大齒輪到箱體內壁的距離為12.5mm,為防止箱體內部潤滑油漸到軸承上沖走潤滑脂，將軸承與箱體內壁距離取大于8mm（為套筒尺寸此取27.5mm），故有；套筒檔齒輪時，為保證精度取，故同時將修正為；軸環(huán)取，故??；由于安裝時齒輪箱體軸承均對稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內壁的距離，由于軸承外徑為110mm故，選端蓋螺釘為，由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取A級M8非全螺線的螺栓（即）此時取端蓋到大帶輪的扳手空間為，故此取，由上選聯軸器可知。附圖3.低速軸結構設計示意圖對高速軸進行彎扭強度校核（略）。聯軸器的選擇根據前選出的聯軸器設計的低速軸校核得知，軸滿足要求，故聯軸器定為：。對軸承的校核對軸承6208的壽命計算：將任務書中的使用期限換算為小時得其使用壽命必須大于48000小時。根據【1】式16-2知其壽命計算為，查【1】附表1可知其徑向基本額定動載荷為，而球軸承取，由上軸的校核計算得知其當量動載荷為，故帶入公式得：其壽命為，滿足要求。對軸承6212的壽命計算：將任務書中的使用期限換算為小時得其使用壽命必須大于48000小時。根據【1】式16-2知其壽命計算為，查【1】附表1可知其徑向基本額定動載荷為，而球軸承取，由上軸的校核計算得知其當量動載荷為，故帶入公式得：其壽命為，滿足要求。普通平鍵的選擇及校核根據工程經驗，此處無特殊要求，故均選用A型平鍵連接。帶輪處鍵連接：由于此處軸徑為30mm，查【1】表10-9得：選用，，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。小齒輪處鍵連接：由于此處軸徑為45mm，查【1】表10-9得：選用，，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。大齒輪處鍵連接：由于此處軸徑為65mm，查【1】表10-9得：選用，，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。聯軸器處鍵連接：由于此處軸徑為50mm，查【1】表10-9得：選用，，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的L系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。潤滑方式與密封形式的選擇潤滑方式：由軸的設計中確定的軸承潤滑方式知：軸承為脂潤滑。齒輪為油潤滑。密封方式：伸出軸端蓋處選用氈圈密封。箱蓋與箱體間采用安裝前涂一層水玻璃的方式密封。設計小結經過兩個星期的實習，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。經過實習，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩電子設計為我們的社會付出。我想說，設計確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，但我們能夠，而且設計也是一個團隊的任務，一起的工作能夠讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學們之間的距離更加近了；我想說，確實很累，但當我們看到自己所做的成果時，心中也不免產生興奮；正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣能夠為社會作出我們應該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問自己?？赡苡腥瞬幌矚g這類的工作，可能有人認為設計的工作有些枯燥，但我們認為無論干什么，只要人生活的有