机械课程设计

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1、兰州理工大学 机电类课程 课程设计报告（ 学年第 学期）设计题目专 业班 级姓 名学 号指导教师设计日期设计地点教务处机械设计基础课程设计任务书一.设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿 轮减速器给定数据及要求.1-电动机 2-带传动 3-减速器 4-联轴器 5-滚筒 6-传送带已知条件：运输带拉力F=3000N;运输工作速度V=1.4m/s（允许运输带 速度误差为5%）; 滚筒直径 D=400mm; 两班制，连续单向运动，载荷 轻微冲击；工作年限5年；环境最高温度35C ；小批量生产。二 应完成的工作1. 减速器装配图 1 张；2. 零件工作图 1-2 张（从动轴、齿轮）；3. 设计说

2、明书 1 份。nil一. 选择电动机型号1. 确定电动机功率2. 选择电动机的型号3 . 分配传动装置各级传动比二.确定V带的型号及根数1. 确定计算功率 Pcc2 . 选择 A 型带的型号及带轮的基准直径 dd1 和 dd2 d1 d23. 验算带的速度 V4 . 计算带的基准长度 Ld 和实际中心距 ad5. 验算主动轮上的包角a16. 确定带的根数 Z 7求初拉力Fo及带轮轴上的压力Fa.斜齿圆柱齿轮转动的设计计算1.选择材料及精度等级2 .确定计算准则3. 按齿面接触疲劳强度设计4. 计算主要尺寸5. 计算齿轮圆周速度 V.6. 校核齿根疲劳强度.四. 从动轴的设计及计算1.选择轴的材

3、料和热处理方法2. 按扭转强度估算轴径3. 设计轴的结构并绘制结构草图4. 按弯扭合成强度校核轴径五. 轴承及联轴器的选择六. 键的选用与确定七. 机体的结构设计设计内容具体步骤一 .选择电动机型号减速器在常温下工作，载荷轻微冲击，对起动无特殊要 求，但 境灰尘较多，故选用 Y 型全封闭笼型三步异步电动机，电动机电压 380v。1确定电动机的功率电动机到工作机的总效率n n =n n2 n n n nw 1 2 3 4 5 6由表得n =0.96, n =0.99, n =0.97, n =0.97, n =0.98, n 6=0.96,12345它们分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联

4、轴器、滚筒的 轴承及滚筒的效率。n n w=0.96 0.99 0.99 0.97 0.97 0.98 0.96=0.86 由式 P=P/n , P=FV/1000n ,得O wwwP=FV/1000n n =3000 1.4/1000 0.83=5 dw2. 确定电动机转速,并选择电动机的型号n =60 1000 1.4/3.14D=60 1000 1.4/3.14 400=66.9r/min w按表推荐的传动比的合理范围，取V带传动的传动比il =24， 级圆柱齿轮减速器传动i2 =35,则总传动比合理范围为=6 20电动机的可取范围为:n =i n = （620） 66.9 r/min

5、=4011338 r/min0w符合这一范围的同步转速有 750 r/min 、1000 r/min。方案电动机型号额定功率(Kw)电动机转速(r/min)总传动比固定转速满载转速1Y132M2-65.5100096015.972Y160M2-85.575072011.81方案 1 电动机转速低,外廓尺寸及重量较大，不适合.方案 2 比较适合，因此选用型号Y132M2-6,满载转速n=960 r/min .m3. 计算传动装置的总传动比，并分配各级传动比。（1）传动装置的总传动比i=n /n=960/66.9 =14.35 满 w分配各级传动比i=ii （查表2.2取i=3）则齿轮传动1 2

6、1i=i/i = 4.7821（ 2）计算各轴的功率、转速、和转矩。由式T= 9550xP/n得电动机轴的输出转矩dd mT=9550 5/960=49.74 d齿轮主动轴：P=P n n =5 0.96 0.99 KW =4.8KW1012n= n/i=960/3=320r/min1 m 1T = T i n =49.74 3 0.96 N m =143.25 N m1 d 1 1齿轮从动轴：P=P n n =4.8 0.97 0.99 KW =4.6KW2132n=n/i= n /i i=66.9r/min2 1 2 m 1 2T= T i n n =649.77 N m2 1223滚筒轴

7、：P=P n n =4.6 0.98 0.97 KW =4.4KW3254n = n= 66.9r/min3 2T = T n n =617.7 N m3 254运动和动力参数如下图所示轴名功率P(KW)转矩T（N*m）转速n(r/min)传动比i效率%输入输出输入输出电机轴549.7496030.96主动轴54.849.74143.253205.320.97从动轴4.84.6143.25649.7766.9滚筒轴4.64.4649.77617.766.910.96二.确定V带的型号及根数1. 确定计算功率Pc计算功率p是根据传递功率P,并考虑载荷性质和每天运转时间 C长短等因素的影响而确定的

8、,查手册得 KA=1.2。P=KAP=1.3 5.5=7.15K cwKA工作情况系数P传递的额定功A2. 带的型号及带轮的基准直径dd1和dd2d1 d2根据计算功率P和小带轮速度n选定V带的型号为A型带。c 且根据手册选择 d =120mm 且 d =120d =75mm d1d1dmin大带轮直径 d =n1 d /n2=960xl20/320=360mmd2d1根据手册取标准值 d=355mmd2实际传动比 i i=d/d =360/120=3d2 d1从动轮实际转速 n=n/i=960/3=320r/min 从动轮转速误差21率320 X32Oxi00%=0在允许值内3203. 验算

9、带的速度 V根据V二n d n/601000来计算带的速度，并应使VWVmax d1 1maxV二n d n /60 1000=6.03m/sd1 1带速在5s25m/s范围内4. 确定带的基准长度Ld和实际中心距a0.7 (d +d )Wa W2 (d +d )336Wa 960d1 d20d1 d20初定中心距 a=550mm0根据a和带传动的几何关系，按下式来初步计算V带的基准长度0L =2 a +n /2 (d +d ) + (d -d ) (d -d )/4 a =1879.78mm00d2 d1d2 d1d2 d10由L0值可根据表查得，标准普通V带的基准长度LdL=1800mmd

10、确定实际中心矩a= a+L- L/2=550+(1800-1879.78)/2=510mm0 d 0考虑到安装调整以及带工作一段时间后松驰，应对其进行张紧情况, 该留出一个调整余量，其变动范围为a =a-0.015L= 483 mmminda =a+0.015L=546 mmmaxd5. 验算主动轮上的包角a1 可以推出带在带轮上的包角为a 180 -(d -d )/a X57.3 1d2 d1=153.04 120 6. 确定带的根数 Z根据 d =120, n=960 r/min. 查表 8010 用内插法得d11取 P=1.44+(1.67-1.44)/(980-800)=1.64kw0

11、由式 8.18 查得 k =2.6494 10-3b根据传动比i=3,查表8.1得k =1.1373,则i P=2.6494 10-3 960 (1T/1.1373) kw=0.31查手册得,k =0.95,k =0.94LaZ=Pc/ (Po+A Po) K K=3.99 根aL圆整得， Z=4 根式中 K 包角不同时影响系数.包角系数aK 带长不同时影响系数. 长度系数 LK材料系数.K=l.lP 单根 V 带在特定条件下的基本额定功率值 o P单根V带所能传递功率的增量7. 确定带的初拉力 F00F 二 5pc (空-1) +qv2 =202.96N0 zv K8. 计算带传动作用在轴上

12、的压力QF 2ZFsin(a /2)=2X4X202.96Xsin(153.04 /2)=1973N Q= 019. 设计结果选用4根A-1800GB11544-89V带，中心距a=510mm,带轮直径d =120mm,d=360mm, 轴上压力 F=1973Nd1d2Q三 .斜齿圆柱齿轮转动的设计计算1. 选择齿轮材料及精度等级考虑是普通减速器，无特殊的要求故采用软齿轮转动，由手册知选，小齿轮材料为45号钢调制处理，硬度为220250HBS，大齿轮材料为45号钢正火处理，硬度为170210HBS，取齿轮转动精度等级为 8 级。2. 确定计算准则该齿轮转动为软齿面的闭式转动，先按齿面接触疲劳强

13、度设计 然后按齿根弯曲疲劳强度校核。3. 按齿面接触疲劳强度设计按斜齿轮传动设计公式d三KT 1(u +1)/ dp h 21. 转矩 T1=9.55X 106X 喘=9.55X 106X 48 N m =1.43 105N mn 3202. 载荷系数K.查得K=1.13. 齿轮的齿数Z1取为25,则大齿轮的齿数Z2=120,因单级齿轮为对称布置，而齿面为软齿面，查手册取屮=1d4. 许用接触应力o H查手册得，6=560Mpa6=530 MpaH Lim1H Lim2查手册得， Z =1.06 Z =1.16NT1NT2o H= Z 6/S=593.6 MPa1 NT1 H Lim1 Ho

14、H= Z 6/S=614.8 Mpa2 NT2 H Lim2 H所以 d三 kt 1(u +1)/ dy h 2=65.4mmm=d /Z =65. 4/25=2. 62mm 取标准模数 m=2.5mm1 1 n4. 计算主要尺寸d =m Z =2.5 25 mm=62.511d =m Z =2.5 120=300 mm12b=d d =1 62.5 mm=62.51经圆整后取 b=65mmb=b +5 mm=70 mm 传动中心距 a 为 a=1/2m(Z +2 1 2 1Z) = 181. 25mm, 取 a=182mm25. 计算齿轮圆周速度V.V=n d n /60 X 1000=3.

15、13m/ s 5m/ s11由表得齿轮传动精度等级为 8 级适合.6. 校核齿根疲劳强度6 =1.6K cos0 Y Y /Z bmnF T1 F S 1齿形系数Y查手册得，Y=2.65 Y =2.14FF1 T2应力修正系数Y查手册得， Y=1.59 Y =1.88SS1S2许用弯曲应力6F查手册得， 6=210 MPa 6=190 MpaFlim1Flim2S=1.3FY =Y =1NT1 NT2则6 =Y 6/S =1X240/1.3=162 MPaF1NT1 Flim1 F6 =Y 6/S =1X190/1.3=146 MPaF2NT2 Flim2 F故齿轮有足够的强度，合格。四. 从

16、动轴的设计及计算1 选择轴的材料,确定许用应力.由已知条件知减速器传递的功率属小功率,对材料无特殊要求,故 选用45钢,并经调质处理，手册查得强度极限o B=650 Mpa,许用弯曲B应力o -1 =60 Mpab2 按扭转强度估算轴径根据手册得:c=107118d三c 3p7n = (107-T18) 34.6/66.9 mm=43.8448.34mm考虑到轴的最小直径处要安装联轴器 ,会有键槽存在 . 所以将估算直径加大3%5%,取为45.1650.76mm,由设计手册取标准直径d=50mm.13设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央 ,将轴 承对称安

17、装在齿轮两侧,轴的外伸端安装半联轴器.1） 确定轴上零件位置和固定方式 . 要确定轴的结构形式 ,必须先确 定轴上零件的装配顺序和固定方式 . 参考手册,确定齿轮从轴的右 端装入.齿轮的左端用轴肩定位 ,右端用套筒固定 .这样齿轮在轴上 的轴向位置被完全确定,齿轮的周向固定采用平键连接，轴承对称 安装于齿轮的两侧,其轴向用轴肩固定,周向用过盈配合固定.2）确定各轴段的直径.如图所示，轴段1（外伸端）直径最小q=50mm, 考虑到要对安装在轴段1 上的联轴器进行定位,轴段2 上应有轴肩, 同时为能很顺利的在轴段3 上安装轴承,轴段2 上必须满足轴承内 径的标准，故取轴段2的直径d =55mm,用

18、相同的方法确定轴段3和24的直径d =60mm, d =70mm.为了便于拆卸左轴承，可查出6208滚34动轴承的安装高度为3.5mm,取d =65mm.53）确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为 75mm, 为保证齿轮固定可靠, 轴段 3 的长度应略短于齿轮轮毂宽度, 取为 70mm, 为保证齿轮端面 与箱体内壁不相碰,所以两者之间应留有一定的间距,取该间距为 15mm;为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为18mm）,并考 虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm,所以轴段4的 长度取为 20mm, 轴承支点距离 L=118mm, 根据箱体结构及联轴器距 轴承盖要有一定距离的要求，

19、取L 75mm.查有关联轴器手册，取 L” 70mm.在轴段1和3上分别加工出键槽，使两键槽处于同一圆柱 目线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm,选定轴的结构细节,如圆角,倒角退刀槽等的尺寸按设计结果画出轴的结构草图（图 1）图 1. 轴的受力分析计算从动轮的转矩 T =9.55X 10 6X (p*nl)=9.55X 10 6X (4.82*320)=143000N mm.分别计算斜齿圆拄齿轮受到的三个力:圆周力：F =2T *d=4576N;t2 2 1径向力：F =F tan 20 =1665N;r2 t2轴向力：F =F /cos=4869N;a2 t2按弯扭合成强度校核轴径

20、1）.画出轴的受力图（图 1b）.2）作出水平面内的弯矩图（图 1c）. 支点反向力为:F 二F 二 Ft2HA HB 2N= 4576 N =2286N2I - I截面处的弯矩为M =2286X1.8/2=134874N mmHIII-II截面处的弯矩为M =2286X29=66294N mmHI3）作垂直面内的弯矩图（图 1d ）。F =F /2-F d/2L=714.85NVA r2a2F =F- F=1665-（-714.85）=2379.85NVB r2 VAI - I截面左侧弯矩为M = F XL/2=-714.85X1.8/2=-42176.15N mm VI 左 VAI - I

21、截面右侧弯矩为M = F XL/2=2379.85X 1.8/2=140411.15N mm VI 右 VBII-II截面处的弯矩为M =F X29.5=1671X29.5=140411.15N mmVI VB4）作合成弯矩图（图 1e）M= V M 2+M 2HVI - I截面M = VM 2+M 2=141314N mmI 左H1 V1 左M = V M 2+M 2=194695N mm1 右H1 V1 右II- II截面 M = VM 2+ M 2 = 丁(49 2 94. 5 ) 2+3 0 3 8 52=IIVIIHII57907N mm5) 作转矩图(图 1f)T =440892N

22、 mm2五. 轴承及联轴器的选择 由轴的设计可得，查阅手册，在从动轴上选择代号为6209型轴 承，在主动轮上选择代号为 6211 型轴承。六. 键的选用与确定查表选用A型圆头普通平键.七. 机体的结构设计 于机体的结构复杂,故选用铸造形机体,且本机体强度要求不是 太大选用一般用灰铸铁材料制造,为了使用机体内的各种部件便于安 装和拆卸故选用一个水平剖面. 所以箱体各个零件的尺寸如下:箱座壁厚6 14mm箱盖壁厚6 11mm1箱盖凸缘厚度b 16.5mm1箱座凸缘厚度 b 21mm地脚螺钉直径 d 30mmf地脚螺钉数目 n 8轴承旁连接螺钉直径d 22.5mm1箱盖与箱座联接螺钉直径 d 16.

23、5mm联接螺栓 d 的间距 L 180mm2轴承端盖螺钉直径 d 13.5mm3检查孔盖螺钉直径 d 10.5mm4定位销直径 d 13mm d.d.d 至外箱壁距离 C 分别为 30mm 22mm 18mmf 1 2 1d.d 至凸缘轴距离 C 分别为 26mm 16mmf 2 2轴承旁凸台半径 R 26mm1凸台高度 h 8mm 外箱壁至轴承座端面距离 L 50mm1齿轮顶圆与内箱壁距离厶18mm1齿轮端面与内箱壁距离厶15mm2箱盖、箱座肋厚 m 、m分别为 10mm 12mm1轴承端盖外径 D110mm2轴承旁连接螺栓距离 S 110mm参考文献王中发.机械设计（第二版）.北京：北京理

24、工大学出版社，1998 陈立德.机械设计基础（第二版）. 北京：高等教育出版 ，2004 龚桂义.机械设计课程设计指导书（第二版） . 北京：高等教育出版 社.1999机械设计师手册编写组. 机械设计师手册. 北京：机械工业出版 社，1998课程设计总结短短的两周过去了,机械设计的课程也接近了尾声，回头想想也 受益韭浅，上课学的都是理论知识，经过这次实践，我认识到理论和 实践相结合的重要性，.并且这次课程设计之后,我又发现并了解了许 多新的知识,加深了对专业课这门课程中许多理论知识的记忆,设计过 程中,出现了许多问题 ,通过了解,经过教师的指导 ,都解决了.这又使 我学会了解决问题的方法,并善于去发现新的问题.课程设计过程中,我学会了综合运用机械设计基础课程及有关知 识,是我巩固,深化,融会贯通了有关机械设计方面的知识 ,并增强了分 析和解决工程实际问题的能力 .计算能力,绘图能力 ,以及计算机辅助 能力都有很大的提高.在这两周中，教师对我们的培养，使我们认识到设计的重要性， 不但是我们更加深了对学校知识的进一步了解，而且为以后工作奠定 了基础