机械设计基础-课程设计

-1-课程设计说明书课程名称：机械设计基础A设计题目：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动专业：工业设计班级：0901学生姓名:欧亚军学号:09405200130指导教师:余江鸿湖南工业大学教务处制年月日-2-题目名称：单级圆柱齿轮减速器的一级V带传动一：工作条件工作年限15工作班制1工作环境灰尘极少载荷性质轻微冲击生产批量单件滚筒效率0.96二：技术数据(电机转速为600~900r/min)-3-滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)滚筒直径D/mm滚筒长度L/mm22001.5280400三：设计任务1、设计计算说明书一份，内容包括：传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比及分配、传动装置的运动及动力参数计算、V带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。2、A1装配图1张四：课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容12011.1.3~2011.1.3分配课程设计任务，发设计任务书22011.1.4~2011.1.4分析机构运动简图32011.1.5~2010.1.6带传动/齿轮传动设计计算42011.1.7~2011.1.8装配图及零件图绘制52011.1.9~2011.1.9汇总主指导教师签名余江鸿日期：2010年12月29日五：主要参考资料：[1]刘扬、王洪等，机械设计基础(第1版)，北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2010年8月[2]王洪、刘扬，机械设计课程设计，北京，北京交通大学出版社，2010年3月[3]闻邦椿，机械设计手册1(第5版)，北京，机械工业出版社，2010年1月[4]闻邦椿，机械设计手册2(第5版)，北京，机械工业出版社，2010年1月-4-目录一、拟定传动方案···························5二、选择电动机····························6三、传动装置总传动比及其分配·····················7四、传动装置的运动及动力参数计算···················8五、V带传动设计···························10六、轴的设计·····························13七、键连接的选择和校核························14八、课程设计总结和参考文献······················15-5-一、拟定传动方案结果传动方案的分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。传动方案拟定：题目：带式运输机传动装置的设计1.工作条件：1班制，使用年限15年，载荷有轻微冲击，小批量生产，滚筒效率为0.96。2.原始数据：滚筒圆周力F=2200N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=280mm，长度L=400mm，电机转速为600~900r/min。传动简图：二:选择电动机F=2200NV=1.5m/sD=280mmL=400mm-6-1:电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。2:确定电动机的功率：传动装置的总效率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒.查《设计》P18表3-3：η带=0.95，η2轴承=0.99*0.99，η齿轮=0.97，η联轴器=0.99，η滚筒=0.96带入上式可得：η总=η带×η^2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.8584.电机所需的工作功：Pd=FV/1000η总=2200×1.5/1000×0.8584=3.844kw.满足Pe=Pd条件的Y系三项交流异步电动机额定功率Pe应取为4Kw.查《设计》P112表12-1.选型号为Y160M1-8的电动机。电动机型号额定功率满载转速电流额定转矩最大转矩额定电流Y160M1-84.07159.912263:确定电动机转速:由上表可知电动机的满载转速nm=715r/min,工作转速nw=60000v/πD=60000*1.5/3.14*280=102.37r/min.=三:传动装置总传动比:η=0.8584Pd=3.844kwPe=4Kwnm=715r/minnw=102.37r/min-7-合理地分配各级传动比，是传动装置总体设计中的一个重要问题，它将直接影响到传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。分配传动比主要考虑下列诸因素。1.各级传动比一般应在常用的范围内，知常用传动机构的主要特性及适用范围。2.各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称，避免传动零件之间发生相互干涉或安装不便。3.在两级或多级齿轮减速器中，应使各级传动大齿轮的浸油深度大致相等，以便于实现统一的浸油润滑。4.尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。根据电动机满载转速nm=715r/min和工作机转速nw=102.37r/min,可得传动装置所要求的总传动比ia=nm/nw=715/102.37=6.98分配各级传动比由传动方案知，传动装置的总传动比等于各级传动比的乘积，即123aniiiiia.查《设计》P19表3-4取i带=3.ia=6.98i带=3-8-四:传动装置的运动及动力参数计算:在选定电动机型号、分配传动比之后，可计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速、功率和转矩。计算各轴转速（r/min）:0/mnni式中，nm——电动机的满载转速；0i——电动机轴至Ⅰ轴的传动比。同理，nⅡ=nⅠ/1i=nm/(01ii)nⅢ=nⅡ/2i=nm/(012iii)其余类推，得电动机满载：nm=715r/min2轴：nⅠ=nm/i带=715/3=238.33r/min3轴：nⅡ=nⅠ/i齿轮=nm/(01ii)=715/3/2.33=102.29r/min4轴：nⅢ=nⅡ/i2=nm/(012iii)=715/3/2.33/1=102.29r/min式中i带——电动机轴至Ⅰ轴的传动比(带传动)i齿轮——Ⅰ轴至Ⅱ轴的传动比(齿轮传动)2i——Ⅱ轴至Ⅲ轴的传动比计算各轴的功率（kW）:P1=Pd=3.844kwP2=Pdη带=3.65kWP3=PIη轴承×η齿轮=3.650.990.97kW=3.51kWP4=PIIη轴承×η联轴器=3.510.990.99kW=3.44kW工作机轴功率P工作机=PⅢ×ηw=3.44×0.96kW=3.30kWN2=238.33r/minN3=102.29r/minN4=102.29r/minP1=3.844kwP2=3.65kWP3=3.51kWP4=3.44kWP工作机=3.30kW-9-计算各轴转矩:电动机的输出转轴:dT=9550Pd/nm=95503.844/715Nm=51.34NmT2=dTη带i带=51.3430.95Nm=146.32NmT3=TIi带η轴承×η齿轮=0.95×0.99×3×113.64Nm=320.64NmT4=TII2iη轴承η联轴器=320.64×1×0.99×0.99Nm=314.26Nm工作机输出转矩T工作机=TⅢηw=314.26×0.96Nm=301.69NmdT=51.34NmT2=146.32NmT3=320.64NmT4=314.26Nm-10-五:V带传动设计:带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳破坏。因此，带传动的设计准则为：在保证带不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。确定设计功率cP（kW）:由课本P151表10-7得：kA=1.1P=3.84KWPC=KAP=1.1×3.844=4.23KW选择普通V带截型:据PC=4.23KW和nⅠ=238.33r/min由课本P152图10-8得：选用B型V带确定带轮的基准直径dd并验证带速:初选小带轮的基准直径查课本P152表10-8.取小带轮的基准直径d1d=132mmdmin=125mm。验证带速：v=(d1dnm)/(601000)=(3.14132715)/(601000)m/s=4.94m/s因v5m/s，带速不合适，故选取d1d=140mmdmin=125mmv=(d1dnm)/(601000)=(3.14140715)/(601000)m/s=5.24m/s因5m/sv25m/s，带速合适计算大带轮的基准直径:dd2=i带×dd1=3×140=420mm查课本P152表10-8取dd2=425mm确定V带的中心距a和基准长度Ld：根据0.7（d1d+d2d）a02(d1d+d2d),初定中心距a0=450mmL0d=2a0+[(d1d+d2d)]/2+(d2d-d1d)2/4a0计算带所需的基准长度KA=1.1P=3.844kWcP=4.23kWB带型d1d=140mmv=5.24m/sdd2=425mma0=450mm-11-L0d=2450+[3.14(140+425)]/2+(425-140)2/(4450)1832.175(mm)查课本P141表10-2选带的基准长度Ld=1800mm。按aa0+(Ld-L0d)/2式计算实际中心距：a[450+(1800-1832.175)/2]mm=433.91mm考虑安装，调整和补偿张紧的需要，中心距应有一定的变化范围，即amin=a-0.015Ld=(433.91-0.0151800)mm=406.91mmamax=a+0.03Ld=(433.91+0.031800)mm=487.91mm验算小带轮上的包角1：1=180-[(d2d-d1d)57.3]/a=180-[(424-140)57.3]/433.91142.49120包角1合适计算带的根数z：单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本P149表10-4得P1=0.68KWi≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查P150表10-5得△P1=0KW查P150表10-6，得Kα=0.89；查P141表10-2得KL=0.95Z=PC/[(P1+△P1)KαKL]=4.23/[(0.68+0)×0.89×0.95]=2.43故去Z=3计算单根V带的初拉力F0:查课本P141表10-1.得：B型带的单位长度质量q=0.17kg/mF0=500[(2.5-K)cP]/(Kzv)+qv2=500[(2.5-0.89)*4.23]/(0.8935.24)+0.175.242=248.05NL0d=1832.175mmLd=1800mma433.91mmamin=406.91mmamax=487.91mm1=142.49P1=0.68KW△P1=0KWKα=0.89KL=0.95Z=3q=0.17kg/mF0=248.05N-12-计算压轴力FQ:FQ2zF0sin(1/2)=23248.05sin(142.49/2)N=1409.27N带轮设计:对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通V带接触的槽面应光洁，以减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内应力要小。带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，装在