《機(jī)械基礎(chǔ)》課程綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、機(jī)械基礎(chǔ)課程綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、 設(shè)計(jì)題目 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1、電動(dòng)機(jī)； 2、三角帶傳動(dòng)； 3、減速器； 4、聯(lián)軸器； 5、傳動(dòng)滾筒； 6、皮帶運(yùn)輸機(jī)二、 已知條件1、 輸送拉力 F = 2200 N；2、 輸送帶工作速度 V 1.8 m/s（允許輸送帶的工作速度誤差為5%）；3、 滾筒直徑 D 450 mm；4、 卷筒效率 0.96 （包括卷筒及軸承的效率）；5、 工作情況：每日工作24小時(shí)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)；6、 傳動(dòng)工作年限：5年（每年按300天計(jì)算）；7、 工作條件：室內(nèi)、塵土較大、環(huán)境最高溫度35；8、 動(dòng)力來(lái)源：三相交流電源；9、 檢修間隔期：四年一大修、兩年一中修、

2、半年一小修；10、制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造、小批量生產(chǎn)。三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算；2、 三角帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)；3、 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)；4、 軸的設(shè)計(jì)；5、 滾動(dòng)軸承的選擇及驗(yàn)算（低速軸）；6、 鍵的選擇計(jì)算及強(qiáng)度校核（低速軸）；7、 聯(lián)軸器的選擇；8、 潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑方式的選擇；9、 繪制零件的工作圖和裝配圖（用AutoCAD繪制）（1） 減速器的裝配圖（2） 繪制零件的工作圖注：裝配圖包括：尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求及特性、零件編號(hào)、零件明細(xì)表、標(biāo)題欄。零件的工作圖包括：尺寸的標(biāo)注、公差、精度、技術(shù)要求。 10、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（1） 目錄；（2） 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；（3） 設(shè)計(jì)計(jì)

3、算：詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟及演算過(guò)程；（4） 對(duì)設(shè)計(jì)后的評(píng)價(jià)；（5） 參考文獻(xiàn)資料。四、 設(shè)計(jì)工作量1、 繪制減速器裝配圖1張(A0或A1);2、 零件圖12張(A3或A4）；3、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份。目錄一、 傳動(dòng)方案分析1二、電動(dòng)機(jī)的選擇1三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2四、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3五、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6六、軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算8七、軸承的設(shè)計(jì)13八、聯(lián)軸器的選擇13九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算14十、減速器附件的選擇14十一、潤(rùn)滑與密封16設(shè)計(jì)小結(jié)17參考資料18附圖19 計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果一、傳動(dòng)方案分析設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給出兩種方案。方案一：采用二級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)，適應(yīng)在繁重及惡劣的條件下長(zhǎng)期工作，且

4、使用維護(hù)方便，但要求大起動(dòng)力矩時(shí)，起動(dòng)沖擊大。方案二：選用V帶傳動(dòng)和一級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)，此方案的結(jié)構(gòu)尺寸較大，V帶傳動(dòng)也不適用于繁重工作要求和惡劣的工作環(huán)境，但V帶傳動(dòng)布置于高速級(jí)，能發(fā)揮其的傳動(dòng)平穩(wěn)、緩沖吸振和過(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便。根據(jù)以上分析比較，本設(shè)計(jì)選用方案二。二、電動(dòng)機(jī)的選擇已知卷筒直徑D=450 mm，運(yùn)輸帶的有效拉力F= 2100 N，運(yùn)輸帶速度= 1.8 m/s，卷筒效率為0.96，每日工作時(shí)數(shù)為24小時(shí)，傳動(dòng)工作年限為5年。試選擇合適的電動(dòng)機(jī)1、選擇的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型： 選用Y型全封閉型三相異步電動(dòng)機(jī)2、選擇電動(dòng)機(jī)的功率（容量）：（

5、1）傳動(dòng)裝置的總效率（包括工作機(jī)效率）：=上式中、分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)州器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。取=0.96、=0.99、=0.97、=0.97、=0.98、=0.96 = 0.80 所以 = F/1000= 4.95 kw3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：nW =601000V/D=6010002/500 r/min=76.4r/min 按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)比 i帶=24，單級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i齒=35。，則合理總傳動(dòng)比取值范圍為i=620。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍nd=inW=（620）76.39=4581528r/min。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/m

6、in、1000 r/min、和1500r/min。再根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由表8.1方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比/kw同步轉(zhuǎn)速滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比帶齒輪1Y132S-45.51500144018.853.55.3852Y132M2-65.5100096012.573.1443Y160M2-85.57507209.4233.14查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選n=1000r/min合適。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6。其主要性能：額定功率：5.5KW，

7、滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960r/min。三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）軸 r/min=305.73 r/min軸 r/min=76.43 r/min卷筒軸 =76.43 r/min2、 計(jì)算各軸的功率（KW）軸 P= =4.752 kw軸 P= P=4.51 kw卷筒軸 P= P=4.24 kw3、 計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩（Nm） T=9550/N= 49.24 Nm軸 T= T= T =146.94 Nm軸 T= T= T = 553.02 Nm卷筒軸 T= T= 520.28 Nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列下表軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸I軸II軸卷筒軸轉(zhuǎn)速N/（r/min）960305.

8、73 76.43 76.43 輸入功率P/kw4.954.752 4.51 4.24 輸入轉(zhuǎn)矩T（N*m）49.24146.94 553.02 520.28 傳動(dòng)比3.14441效率 四、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇普通V帶類(lèi)型由以上可知電動(dòng)機(jī)的額定功率P= 5.5 kw，轉(zhuǎn)速N=960 r/min，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速N= 305.73 r/min，中心距約為 500 mm，每天工作24小時(shí)。（2）確定計(jì)算功率P 由表8.1查得K=1.3，依公式得 P= KP= 5.51.3=7.15 kw（3）選取普通V帶型號(hào) 根據(jù)P= 7.15 kw，N= 960 r/min，選用 A 型普通V帶（4

9、）確定帶輪基準(zhǔn)直徑d、d 根據(jù)表11-8和圖11-6選取d= 100 mm，且d=130d= 80 mm大帶輪基準(zhǔn)直徑為 d= 300 mm按表11-8選取標(biāo)準(zhǔn)值d=300 mm （5）驗(yàn)算帶速 = 5.024 m/s帶速在525 m/s范圍內(nèi)。（6）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L和實(shí)際中心距a按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初步定中心距a=500 mm。由式（8.15）得 L=2 a+（d+ d）/2+（d+ d）/（4a） = 1630 mm由表11-2選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度L= 1600 mm。由式（8.16）得實(shí)際中心距為 a a+（L+ L）/2= 485 mm中心距a的變動(dòng)范圍為 a=a-0.015 L= 483.5 m

10、m a=a+0.03 L= 488 mm（7）校驗(yàn)小帶輪包角由式（8。17）得 =180-（d-d）57.3/ a=156.37120(8)確定V帶根數(shù)z由式(8.18)得 ZP/ （P+P）KK根據(jù)d=100 mm，N=960 r/min，查表11-3用內(nèi)插法得 P= 0.97 kw所以取P= 0.97 kw P= 0.97 kw根據(jù)傳動(dòng)比=3.14，查表11-3得 P= 0.11 kw 由表11-6查得帶長(zhǎng)度修正系數(shù)K=0.99，由圖11-5查得包角系數(shù)K=0.93，得普通V帶根數(shù) Z= 7.19 根圓整的z= 8 根。（9）求初拉力F及帶輪上的壓力F由表11-1查得A型普通V帶的每米長(zhǎng)度

11、質(zhì)量q=0.1kg/m，根據(jù)式（8.19）得單根V帶的初拉力為 F= 154.42 N由式（8.20）可得作用在軸上的壓力F為 F=2 Fzsin= 2418 N(10)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖(附錄) （11）設(shè)計(jì)結(jié)果選用 8根V 帶，中心距a= 500 mm，帶輪直徑d= 100 mm，d= 300 mm，軸壓力F= 2418 N。五、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪材料及精度等級(jí)選擇直齒圓柱齒輪，則選擇材料為45號(hào)鋼，軟齒齒輪組合，大齒輪用合金剛 ，硬度為 170210 HBS，小齒輪用合金鋼 45號(hào)鋼 ，硬度為 220250 HBS，選擇齒輪精度為8級(jí)。2、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定有關(guān)參數(shù)和系

12、數(shù)1） 轉(zhuǎn)矩T T=9.5510= 4120 Nm2）載荷系數(shù)K查表 取K= 1.1 。3） 齒數(shù)z和齒寬系數(shù)因?yàn)槭擒淉X面?zhèn)鲃?dòng)，取z= 25 ，則 z=z=100 4） 許用彎曲應(yīng)力按圖 12-26 查得=240Mpa，小齒輪按45號(hào)鋼，硬度為220250 HBS，大齒輪用合金剛 45號(hào)鋼 ，硬度為 170210 HBS，得=240 Mpa，= 180 Mpa。由表 12-5 查得S= 1.3 。由式（10.14）得= 138 Mpa= 185 Mpa 由式（10.38）得因軟齒面m選大些。由表10.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值m=3 5）確定中心距a及螺旋角 a= 187.5 mm所以取a= 187.5

13、mm。 =3.171） 分度圓直徑 d= 75 mm d= 300 mm2） 齒寬 b= 75 mm所以取b= 77 mm，b= 80 mm。3）齒數(shù)比 =i=44)許用接觸應(yīng)力由圖 查得= 680 Mpa，= 540 Mpa。由表 查得= 1.0 。由式 = 680 Mpa = 540 Mpa(4)驗(yàn)算齒輪圓周速度u U= 3.768 m/s由表 12-2 知選8級(jí)精度是合格的.(5)幾何尺寸計(jì)算及繪制齒輪工作圖附圖：見(jiàn)附錄1六、軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算1、擇軸的材料，確定許用應(yīng)力已知傳動(dòng)效率P= 4.51KW，從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速n= 305.73r/min ，圓周力F= 8840 ，分度圓的直徑d= 1

14、00 ，圓周力，徑向力 =3209N ，軸向力。2、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑查表14.1得C=107110。又由式（14.2）得 d C= 26.2326.97mm 考慮到軸的最小值處要安裝聯(lián)軸器,會(huì)有鍵槽存在,故將估算直徑加大3%，取為( 26.23 26.97 ) mm。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d= 35mm 。3、計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖（1）上零件的位置和、固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖14.8，確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用軸肩定位，右端用套筒固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵連接。軸承對(duì)稱(chēng)安裝齒輪的兩

15、側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過(guò)盈配合固定。（2）確定各軸段的直徑 如圖14.21所示，軸段直徑最小，d= 35mm ；考慮到要對(duì)安裝在軸段上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段上安裝軸承，軸段必須滿(mǎn)足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段的直徑d為 45mm ；用同樣的方法確定軸段、的直徑d=45mm、d= 50mm、d=55mm、d=50mm、d=45mm ；為了便于拆卸左軸承，可查出 深溝球 型滾動(dòng)軸承 。（3）確定各軸段的長(zhǎng)度齒輪輪轂寬度為 110 mm，為保證齒輪固定可靠，軸段的長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取為 100 mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留一定的間距，取該間距為 95 m

16、m；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中，并考慮軸承的潤(rùn)滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為 10 mm，所以軸段的長(zhǎng)度為70 mm，軸承支點(diǎn)距離J= 14 mm；根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離的要求，取J= 81 mm；查閱有關(guān)的聯(lián)軸器手冊(cè)取J=75 mm；在軸段、上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長(zhǎng)度比相應(yīng)的輪轂寬度?。?10） mm，鍵槽的寬度按軸段直徑手冊(cè)得到。4、定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。（1）已知條件：大齒輪分度圓直徑： d=100mm傳遞轉(zhuǎn)矩： （2）求圓周力Ft根據(jù)課本公式得Ft=2T/d=2/100=13750N求徑向力Fr根據(jù)課本公

17、式得 Fr=Fttan=13750tan20=5004.59N因?yàn)閮奢S承對(duì)稱(chēng)，所以：LA=LB=59.5mm (3)繪制軸受力簡(jiǎn)圖并求未知約束反力（如圖） FrFtD A FAX C B FBX T2 FAY FBY軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=5004.59/2=2502.30NFAX=FBX=Ft/2=13750/2=6875N（4）繪制垂直面彎矩圖（如圖）由兩邊對(duì)稱(chēng)，知截面C的彎矩也對(duì)稱(chēng)。截面C在垂直面彎矩為MVC=FByL/1000=2502.3059.5/1000=148.89NmMV148.89DACB (5)繪制水平面彎矩圖（如圖）MHC=FBXL/1000=687559

18、.5/1000=115.55NmMHDACB 115.55（6）作合成彎矩圖MC=Mc 188.47 D A C B（7）作扭矩圖T=T2=687.5NmTDACB（8）繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭矩按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=0.6，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec =Mc2+(T)21/2=188.472+(0.6687.5)21/2=412.5NmMecD ACB（9）按彎扭合成進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算mm該軸強(qiáng)度足夠。5、修改軸的結(jié)構(gòu)因所設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大,此軸不必再作修改。6、繪制軸的零件圖七.軸承的設(shè)計(jì)由于已知減速箱的傳動(dòng)裝置中,根據(jù)工作條件決定采用一對(duì)深溝球軸承,并初選定軸承型號(hào)為6010深溝球軸

19、承.其功率p=5.5 kw, n=305.73 r/min,年限為5年,每天工作24小時(shí)。查手冊(cè)得6010軸承的Cr=61800 N.取,則由式(15.5)得軸承的預(yù)期壽命為：Lh =530024=36000 1求當(dāng)量動(dòng)載荷P根據(jù)書(shū)P294頁(yè)式15.2得P=fPFr由書(shū)P295頁(yè)表15.12得fP= 1.5 ,所以 P=fPFttan200 =1.53815.1tan20 = 2082.87 N2計(jì)算所需的徑向額定動(dòng)載荷值 由書(shū)P296頁(yè)式15.6得 = =6423.87 Lh= 36000 h由此可見(jiàn)軸承的壽命大于軸承的預(yù)期壽命，所以所選軸承型號(hào)合適。八、聯(lián)軸器的選擇 由上得扭矩 T 2=

20、nII= 查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)附表9-4選用HL4聯(lián)軸器主動(dòng)端：Z型軸孔，C型鍵槽，dz=d1=35mm L1= 60mm 從動(dòng)端：J型軸孔，B型鍵槽，dz= 40mm L1= 80mm九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1、輸出軸與連軸器連接用平建連接 軸徑d1= 35 mm, l=95mm 查手冊(cè)，選用雙圓頭平鍵，由課本表14-5查得： 鍵1為： bh=14 mm9 mm ,lj1= 60 mm T1=.0 Nmm h=9 mm lj1=lj1-b=49 mm jq1= MPajq=90 MPa 所以，鍵選用合格2、輸出軸與齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 軸徑d=50mm,軸段的長(zhǎng)度為70 mm，取lj2= 70 mm

21、 查手冊(cè)，選用雙圓頭平鍵，由課本表14-5查得： 鍵2為：bh=10 mm 8 mm lj2=80 mm T2= Nmm h=10 mm lj2= lj2-0.5b=62 mm jq2= 80.6 MPajq= 90 MPa 所以，此鍵也選用合格十、減速器附件的選擇：名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式與尺寸參數(shù)（mm）箱座壁厚取8箱蓋壁厚取8箱蓋凸緣厚度箱座凸緣厚度箱座底凸緣厚度地腳螺釘直徑16地腳螺釘數(shù)目，軸承旁連接螺栓直徑蓋與座連接螺栓直徑8連接螺栓2的間距180軸承端蓋螺釘直徑檢查孔蓋螺釘直徑定位銷(xiāo)直徑6、至外箱壁距離22、18、14、至凸緣邊緣距離20、12軸承旁凸臺(tái)半徑11=2凸臺(tái)高度24外箱壁至軸承

22、座端面距離取50齒輪端面與內(nèi)箱壁間距離1取10齒輪端面與內(nèi)箱壁間距離2取10箱蓋、箱座肋厚、=6,=8軸承端蓋外徑取105軸承旁連接螺栓距離2十一、潤(rùn)滑與密封 根據(jù)齒輪的圓周速度,軸承可以用脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑潤(rùn)滑,由于齒輪的轉(zhuǎn)速根據(jù)以上所算是小于2m/s, 故軸承潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑。為防止箱體內(nèi)的侵入軸承與潤(rùn)滑脂配合，防止?jié)櫥瑵?rùn)滑脂流失，應(yīng)在箱體內(nèi)側(cè)裝擋油環(huán)，潤(rùn)滑脂的裝填量不應(yīng)超過(guò)軸承空隙體積的。在減速器中，齒輪的潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度而定，由于V12m/s，所以采用油池潤(rùn)滑，齒輪浸入油池的深度至少為10mm，轉(zhuǎn)速低時(shí)可浸深一些，但浸入過(guò)深則會(huì)增大運(yùn)動(dòng)阻力并使油溫升高,所以要適度的浸入深度。箱體

23、內(nèi)采用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。綜合減速器的情況選用氈圈密封,氈圈的斷面為矩形,使用時(shí)在端蓋上開(kāi)梯形,一般用于低速脂潤(rùn)滑處。 選方案二。Pd4.95KWnW =76.4r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M2-6Pd=5.5KWnm =960r/minnI=305.73r/minnx=76.43r/minnw=76.43r/minP=4.752 kwP=4.51 kwP=4.24 kwT= 49.24NmT= 146.94NmT= 553.02 NmT= 520.28 Nm A型普通V帶K= 1.3 P= 7.15 kwd= 100 mmd= 300 mm=5.024 m/sa=563mmL= 1630 mmL= 1600 mma= 485 mma= 483.5 mma= 488 mm=156.37P= 0.97kw P= 0.11 kwK= 0.99K= 0.93z=8根q= 0.1kg/mF= 154.42NF= 2418 NT1 =4120 N/mK= 1.1 z=25z= 100 =240Mpa=180MpaS=1.3 = 138 Mpa=185 Mpam= 3 a= 187.5 mmd=