机械设计课程设计说明书(示例)

机械设计课程设计说明书1课程设计说明书课程名称:机械设计课程设计课程代码:6003479题目:带式运输机的减速传动装置设计学生姓名:学号:年级/专业/班:10机电（3）-2学院(直属系):机械学院指导教师:秦小屿机械设计课程设计说明书2一、传动方案的拟定对于本机器，初步选择原动机为三相异步电动机，根据任务书要求，要求本机器承载速度范围大、传动比恒定、外轮廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能满足圆柱齿轮的船东要求。对圆柱齿轮传动，为了使尺寸和重量更小，当减速比i＞8时，建议采用二级以上的传动方式。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能，二级齿轮减速器传动比范围为：i=8～40，满足要求。根据工作条件和原始数据可选择展开二级圆柱齿轮传动。因为此方案可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好，但是也有缺点，就是宽度过大。其中选用斜齿圆柱齿轮，因为斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点，同时选用展开式可以有效的减小横向尺寸。在没有特殊要求的情况下，一般采用减速器。为了便于装配，齿轮减速器的机体采用沿齿轮轴线水平剖分的结构。综上所述，传动方案总体布局如图一所示：图一1-电动机，2-弹性联轴器，3-二级圆柱齿轮，4-高速级齿轮减速器，5-低速级齿轮，6-刚性联轴器，7-卷筒机械设计课程设计说明书3二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算1、电动机类型和结构形式的选择：由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选择交流电动机。我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于起动性能较好，也适用于某些要求起动转矩较高的机械，如压缩机等。由于Y系列三相笼型异步电动机有如此多有优点，且符合此减速器设计要求，因此选择Y系列三相鼠笼式异步电动机。2、选择电动机容量：电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。本次设计的运输机是不变载荷下长期连续运行的机械，只要所选电动机的额定功率edP等于或稍大于所需的电动机工作功率dP，即eddPP，电动机不会过热，不必较验发热和起动力矩。（1）工作机所需功率wP：工作机所需功率wP可由工作机的工作阻力F，工作机卷筒的线速度v求得，即根据公式(2)：1000wFvPkW则：传动装置的总效率,应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积，即公式(5)：其中：1表示：滚动轴承效率，取0.96；2表示：齿轮传动副的效率，取0.98(查参考书[1]第7页表一常见机械传动的主要性能)；3表示：弹性连轴器的传动效率，取0.974表示：卷筒的效率，取0.995取0.96Y系列三相鼠笼式异步电动机电动机传动装置的运动和动力参数计算公式及有关数据皆引自[1]第12～20页机械设计课程设计说明书4所以：（2）如图一所示的带式运输机，其电动机所需的工作功率dP根据公式(1)有：wdPPkW则有：3、确定电动机转速'dn：卷筒工作转速可根据如下公式计算：601000vnD即：根据参考书[1]第7页表一常见机械传动的主要性能，V带的传动比范围为二级圆柱齿轮减速器传动比的范围为，故电动机转速的可选范围根据公式（6）有：根据容量和转速,查出有三种传动比方案，如表一：表一方案电动机型号额定功率edPkW电动机转速/minr同步转速满载转速1Y160M1-847507202Y132M1-6410009603Y112M-4415001440机械设计课程设计说明书54Y112m-2430002890综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格减速器的传动比，可见第二方案比较合适，因此选择电动机型号为Y112M-2，其主要性能如表二：表二型号额定功率kW满载时启动电流额定电流启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩转速r/min电流(380V时)A效率﹪功率因素Y112M-2428909.4840.776.52.22.2Y112M-2电动机的外形和安装尺寸如表三：表三中心高H外形尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地肢螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD112400×670×265190×1401228×608×41注：表中尺寸单位均为mm。4、确定传动装置的总传动比和分配传动比传动装置的总传动比ni为选定的电动机满载转速mn和工作机主轴转速n之比即公式（7）：mnnin其中：mn：选定的电动机Y112M-2满载转速2890r/min；n：卷筒工作主轴转速，即告33.15r/min；则有：V带分配的传动比0i=3.8，，展开式二级圆柱齿轮减速器，主要考虑满足浸没润滑的要求，为使两极大齿轮的直径相近，由参考书17页展开式曲线查得：电动机型号为Y112M-2机械设计课程设计说明书65、计算传动装置的运动和动力参数按照由电动机轴到工作机运动传递路线推算。得各轴的运动和动力参数。（1）各轴转速I轴根据公式（9）：10/minmnnri式中：mn为电动机满载转速；0i为电动机至一轴的传动比，因为中间由联轴器连接，所以为2.8；代入数据则有：II轴根据公式（10）：12/minhnnri代入数据:III轴根据公式（11）：23/minlnnri代入数据卷筒轴：343/minnnri式中：3i为III轴至卷筒轴的传动比，因为它们之间直接由联轴器连接，所以31i，代入数据则有：（2）各轴输入功率I轴根据公式（12）：101dPPkW式中：01为电动机至I轴的传递效率；则0113；代入数据则有：kWII轴根据公式（13）：2112PPkWkWkW机械设计课程设计说明书7式中：12为I轴至II轴的传递效率；则1212代入数据则有：kWIII轴根据公式（14）：3223PPkW式中：23为II轴至III轴的传递效率；则2312代入数据则有：kW卷筒轴：434PPkW式中：34为III轴至卷筒轴的传递效率；则3413代入数据则有：kW（3）各轴输出功率I～III轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98，则有：I轴：kW；II轴：kW；III轴：kW。（4）各轴输入转矩电动机主轴输出转矩dT根据公式（17）：9550ddmPTnNm代入数据则有：NmI～III轴的输入转矩：I轴根据公式（18）：1001dTTiNm代入数据则有：NmII轴根据公式（19）：21112112hTTiTiNm代入数据则有：NmIII轴根据公式（20）：32223212lTTiTiNmkWkWkW；kW；kW。NmNmNm机械设计课程设计说明书8代入数据则有：Nm卷筒轴的输入转矩：4334313TTTNm代入数据则有：Nm（5）各轴的输出转矩I～III轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.98，则有：I轴：Nm；II轴：Nm；III轴：Nm。工作机的动力和运动参数整理如表四：表四轴名效率PkW转矩TNm转速n/minr传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.828902.80.9615.831032.14I轴4.604.5142.5541.671032.147.150.95II轴4.374.28289.18283.40144.364.350.95III轴4.164.081195.811171.9033.191.000.97卷筒轴4.031713.6636、工作机的阻力矩工作机的阻力矩可由工作机的工作效率公式和速度公式求得：根据工作机的效率公式(2)：1000wTwPkW又根据公式(4)：1000wFvPkW再根据：2Dwv/mmsNmNmTNm机械设计课程设计说明书9推出：T=Nm三、传动零件的设计计算注：以下计算所查阅的表格、图片均来自教材《机械设计》(一)高速级传动零件的设计计算1.选择齿轮齿型、精度等级、材料及齿数1)按图一所示的传动方案，选用硬齿面直齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095—88）3)材料选择，根据表10—1选：大小齿轮材料均为40Cr并经调质及表面淬火，硬度为48-55HRC。4)选小齿轮齿数124Z，大齿轮齿数，取1722.按齿面接触强度设计由设计计算公式(10—9a)进行计算，即：213112.32()[]tEtdHKTZudumm1)确定公式内的各计算量(1)试选载荷系数1.3tK(2)计算小齿轮传递的转矩根据公式5111'95.510PTnNmm代入数据则有(3)由表10—7选取齿宽系数(4)由表10—6查得材料的弹性影响系数189.8EZ1/2MP(5)由图10—21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限MP；则大齿轮的接触疲劳极限MP。(6)齿轮的工作应力循环次数N的计算公式(10—13)：60hNnjL式中：n为齿轮的转数，1032.14/minr；齿轮的计算公式及有关数据和图表皆引自[2]第189～208页齿轮材料：40Cr并经调质及表面淬火小齿轮50HRC大齿轮50HRC1.3tK189.8EZ1/2MPMPMP机械设计课程设计说明书10j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；hL为齿轮的工作寿命。根据高速级齿轮传动比，代入数据则有：(7)由图10—19查得接触疲劳寿命系数10.95HNK；20.97HNK。(8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1﹪，接触疲劳安全系数1S，齿轮的接触疲劳许用应力[]H按式（10—12）计算lim[]HNHHKSMPa式中：HNK为接触疲劳寿命系数；S为接触疲劳强度安全系数；limH为齿轮的接触疲劳极限。则大小齿轮的接触疲劳极限分别为：2)计算（1）试算小齿轮分度圆直径1td，代入[]H中较小的值==46.365mm10.95HNK20.97HNK=46.365mm机械设计课程设计说明书11（2）计算圆周速度v（3）计算齿宽b（4）计算齿宽与齿高之比/bh模数齿高（5）计算载荷系数根据v=2.59/ms,7级精度,由图10—8查得动载荷系数.直齿轮，由表达10—3查得1HFKK由表10—2查得使用系数;由表10—4查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，由，，查图10—13得：根据载荷系数公式：将数据代入后得:（6）按实际的载荷系数校正所得和分度圆直径，根据公式（10—10a）：311/ttddKKmm将数据代入后得.1HFKK;mmmm机械设计课程设计说明书12mm（7）计算模数mmm3.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式（10—5）：23212cos()[]FSdFKTYYYmZmm1)确定公式内的各计算数值(1)由图10—20c查得小齿轮的弯曲强度极限MPa；大齿轮的弯曲强度极限MPa；(2)由图10—18查得弯曲疲劳寿命系数；；(3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数1.4S，齿轮的弯曲疲劳许用应力[]H按式（10—12）：[]FNFEFKSMPa式中：FNK为弯曲疲劳寿命系数；S为弯曲疲劳强度安全系数；FE为齿轮的弯曲疲劳极限。将数据代入公式，则大小齿轮的弯曲疲劳极限分别为：==303.57MPa==238.86MPa(4)计算载荷系数K，根据载荷系数公式：=303.57MPa=238.86MPa12.592FY22.167FY11.596SY21.813SY机械设计课程设计说明书13将数据代入后得(5)查取齿形系数由表达10—5查得12.592FY，再根据大小齿轮的齿数进行线性插值，得22.167FY(6)查取应力校正系数由表达10—5查得11.596SY，再根据大小齿轮的齿数进行线性插值，得21.813SY(7)计算大小齿轮的[]FSFYY并加以比较1112.5921.5960.010397[]398.57FSFYY2222.