机械设计任务书

机械设计课程设计计算说明书汽车与交通学院车辆工程专业车辆132班姓名:刘琪学号:201324280指导教师:2016年1月13日目录机械设计基础课程设计任务书……………………………….3一传动方案的拟定及说明………………………………….3二电动机的选择…………………………………………….3三计算传动装置的运动和动力参数……………………….4四传动件的设计计算………………………………………..6轴的设计计算…………………………………………….15滚动轴承的选择及计算………………………………….23键联接的选择及校核计算……………………………….26高速轴的疲劳强度校核……………………………….….27铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择…..........30润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择……………….31参考资料目录机械设计基础课程设计任务书1.课程设计的内容设计一带式运输机传动装置。设计内容应包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。2.课程设计的要求与数据技术数据：输出带有效拉力：4000N传送带带速：0.80m/s滚筒直径：400mm工作条件及技术要求：电源：380V工作年限：10年工作班制：两班；运输机单项运转，工作平稳3.课程设计应完成的工作1．减速器装配图1张；2．零件工作图2张（轴、齿轮各1张）；3．设计说明书1份。一、传动方案的拟定及说明传动方案给定为三级减速器（包含带轮减速和两级圆柱齿轮传动减速），说明如下：为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速Wn，即min2.384008.0100060100060rDvnW一般常选用同步转速为min3000r的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为16--23。根据总传动比数值，可采用任务书所提供的传动方案就是以带轮传动加二级圆锥斜齿轮传动二、电动机选择1．电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件选用一般用途的Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2．电动机容量工作的有效功率Pw=Fv/1000=4000X0.80/1000=3.2KW传动装置总效率η=η带η齿2η承4η联2η卷筒按表9-1取：皮带传动效率η带=0.96齿轮啮合效率η齿=0.97（齿轮精度为8级）滚动轴承效率η承=0.99联轴器效率η连=0.99卷筒效率η卷筒=0.96则传动总效率η=0.96*0.972*0.994*0.99*0.96=0.8253．电动机额定功率所需电动机效率Pr=Pw/η=3.2/0.825=3.88KW查表14.1、，可选Y系列三相异步电动机Y112M-4型额定功率P0=4KW或选Y系列三相异步电动机Y132M1-6型，额定功率P0=4KW4．电动机的转速按表9.1推荐的传动比合理范围i，二级圆柱齿轮减速器传动比i=8-14滚筒轴转速nw=60X1000v/πd=60X1000X0.80/(Πx400)=38.2r/min所以电动机转速的可选范围为min/1528~6.305)40~8(2.382rinnWd现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行电动机型号额定功率/kw同步转速满载转速总传动比Y112M-441500144037.7Y132M1-64100096025.1比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2，5、计算传动装置的总传动比i并分配传动比1）、总传动比i=n0/nw=960/38.2=25.12)、分配传动比假设V带传动分配的传动比5.2i1，则二级展开式圆柱齿轮减速器总传动比。i=04.10ii1二级减速器中：高速级齿轮传动比75.304.10*4.1。i*4.1i2低速级齿轮传动比2.67=10.04/3.75=i/i=i1223三、计算传动装置的运动和动力参数1．各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴。各轴转速为：min/35.3867.24.102min/4.10275.3384min/3845.2960imin/9603210rinnrinnrnnrnnmm2．各轴输入功率按电动机所需功率dP计算各轴输入功率，即kWPPkWPPkWPPkWPPdd75.597.098.005.6第三根轴的功率，05.697.098.036.6第二根轴的功率，36.696.088.3第一根轴的功率，88.3电动机的输入功率，3232503．各轴输入转矩T(N•m)mmNmmNiTTmmNmmNnPT4415046006010191.4209610183.210183.2290063.61055.91055.9mmNmmNiTTmmNmmNiTT55332542210603.495.297.098.010642.110642.112.497.098.010191.43将计算结果汇总列表备用。项目电动机高速轴Ⅰ中间轴Ⅱ低速轴ⅢN转速（r/min）29001450352119P功率（kW）6.636.366.055.75转矩T(N•m)410183.2410191.4510642.1510603.4i传动比24.122.95效率0.950.980.97四、传动件的设计计算1．设计带传动的主要参数。已知带传动的工作条件：两班制（共16h），连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率p=6.63kw小带轮转速mr/2900n1大带轮转速mr/1450n2，传动比2i1。设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等（因为之前已经按5选择了V带传动，所以带的设计按V带传动设计方法进行）1）、计算功率apap=kwkwPKA29.763.61.12)、选择V带型根据ap、1n由图8-10《机械设计》p157选择A型带（d1=112—140mm）3）、确定带轮的基准直径dd并验算带速v(1)、初选小带轮的基准直径dd，由（《机械设计》p155表8-6和p157表8-8，取小带轮基准直径mm125d1d（2）、验算带速vsmsmndvd/0.19/100060290012510006011因为5m/s19.0m/s30m/s,带轮符合推荐范围（3）、计算大带轮的基准直径根据式8-15mm250mm1252did12dd，初定2dd=250mm（4）、确定V带的中心距a和基准长度dLa、根据式8-20《机械设计》p1520.7)(2)(21210ddddddadd0.7)250125(2)250125(0a262.5a750初定中心距0a=500mmb、由式8-22计算带所需的基准长度0l=20a+02212142adddddddd=2×500+π×0.5×（125+250）+（250-125）（250-125）/4×500＝1597mm由表8-2先带的基准长度dl=1600mmc.计算实际中心距a＝0a+(dl-0l)/2＝500+（1600-1597）/2＝501.5mm中心距满足变化范围:262.5—750mm（5）.验算小带轮包角1＝180°-（2dd-1dd）/a×57.3°＝180°-（250-125）/501.5×57.3°＝166°90°包角满足条件（6）.计算带的根数单根V带所能传达的功率根据1n=2900r/min和1dd=125mm表8-4a用插值法求得0p=3.04kw单根v带的传递功率的增量Δ0p已知A型v带，小带轮转速1n=2900r/min转动比i=21nn=1dd/2dd=2查表8-4b得Δ0p=0.35kw计算v带的根数查表8-5得包角修正系数k=0.96,表8-2得带长修正系数Lk=0.99rp=(0p+Δ0p)×k×Lk=(3.04+0.35)×0.96×0.99=5.34KWZ=Prpc=7.29/5.34=1.37故取2根.（7）、计算单根V带的初拉力和最小值min0F＝500*ZVkpkc)5.2(+qVV=190.0N对于新安装的V带,初拉力为:1.5min0F=285N对于运转后的V带,初拉力为:1.3min0F=247N（8）．计算带传动的压轴力PFPF=2Z0Fsin(1/2)=754N（9）.带轮的设计结构A.带轮的材料为:HT200B.V带轮的结构形式为:腹板式.C．结构图（略）2、齿轮传动设计选择斜齿轮圆柱齿轮先设计高速级齿轮传动1）、选择材料热处理方式根据工作条件与已知条件知减速器采用闭式软齿面计算说明(HB=350HBS),8级精度,查表10-1得小齿轮40Cr调质处理HB1=280HBS大齿轮45钢调质处理HB2=240HBS2)、按齿面接触强度计算:取小齿轮1z=20，则2z=2i1z，2z=204.12=82.4，取2z=83并初步选定β＝15°确定公式中的各计算数值a.因为齿轮分布非对称，载荷比较平稳综合选择Kt=1.6b.由图10-30选取区域系数Zh=2.425c.由图10-26查得76.01,84.02,则60.121d.计算小齿轮的转矩:mm10189.441NT。确定需用接触应力e.由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPaf.由图10-2查得小齿轮的接触疲劳强度极限因软齿面闭式传动常因点蚀而失效,故先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸,然后验算轮齿的弯曲强度,查表9-5得齿轮接触应力1lim=600MPa大齿轮的为2lim=550MPah.由式10-13计算应力循环次数91110065.4)365828(114506060hjLnN89210866.912.410065.4Ni.由图10-19取接触疲劳寿命系数1HNK=0.902HNK=0.961H=1HNK1lim/S=540Mpa2H=2HNK2lim/S=528MpaH=(1H+2H)/2=543Mpa3）、计算（1）计算圆周速度:V=td1лn1/60000=3.26m/s（2)计算齿宽B及模数ntmB=φdtd1=1X42.9mm=42.9mmntm=td1cosβ/1z=2.07mmH=2.25ntm=4.66mmB/H=42.9/4.66=9.206（3）、计算纵向重合度=0.318φd1ztanβ=1.704（4）、计算载荷系数由表10-8.10-4.10-13.10-3分别查得:2.1,35.1,45.1,15.1,1FHFHVAKKKKKK故载荷系数001.22.145.115.11HHVAKKKKK（5）、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式10—10a得1d=td13Ktk=46.22mm（6）、计算模数ntmntm=1dCosβ/Z1=2.232mm4）、按齿根弯曲强度设计由式10-17312121111)1(cos2FasaFnzuYYKTm(1)、计算载荷系数:863.135.12.115.11FFVAKKKKK(2)、根据纵向重合度=1.704,从图10-28查得螺旋角影响系数85.0Y(3)、计算当量齿数齿形系数19.2215cos203v1z，10.9215cos833v2z（4）、由[1]图10-5查得21.272.221aaF