机械设计基础课程设计

机械设计基础课程设计计算说明书设计题目：设计带式输送机中的传动装置专业年级：电气工程系15级学号：11111111111学生姓名：宋指导教师：机械工程系完成时间2017年7月7日机械设计基础课程设计任务书学生姓名：学号：11111111111111专业：电气工程系任务起止时间：2017年7月3日至2017年7月7日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、传动方案如图1所示：1—电动机；2—V带传动；3—单级圆柱齿轮减速器4—联轴器；5—带式输送机；6—鼓轮；7—滚动轴承图1带式输送机减速装置方案图二、原始数据滚筒直径d/mm400传送带运行速度v/(m/s)1.6运输带上牵引力F/N2100每日工作时数T/h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.低速轴系结构图1张（A2图纸）；2.设计说明书1份。在1周内完成并通过答辩参考资料：《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》《工程力学》《机械制图》指导教师签字：2017年7月7日目录（一）电机的选择.....................................................................1（二）传动装置的运动和动力参数计算.................................2（三）V带传动设计..................................................................3（四）减速器（齿轮）参数的确定.........................................5（五）轴的结构设计及验算.....................................................7（六）轴承根据........................................................................12（七）联轴器的选择...............................................................12（八）键连接的选择和计算...................................................12（九）心得体会...............................................................141（一）电机的选择1.选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机封闭式结构u=380vY型2.电机容量的选择工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000=3.36kWV带效率：0.96滚动轴承效率：0.99齿轮传动效率（闭式）:0.97x1(对)联轴器效率：0.99传动滚筒效率：0.96传输总效率=0.859则，电机功率工作机PPd=3.91kW3.电机转速确定工作机主动轴转速n工作机=60v1000d=76.43r/minV带传动比范围：2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围：3~6总传动比范围：6~242∴电动机转速的可选范围为：458.58~1834.32r/min在此范围的电机的同步转速有：1500r/min,1000r/min,750r/min依课程设计指导书Y系列三相异步电机技术数据（JB3074-82）选择电机的型号为；Y132M1-6性能如下表：（二）传动装置的运动和动力参数计算所选电机满载时转速nm=960r/min总传动比：i总=工作机nnm=12.561.分配传动比及计算各轴转速i总=iD×i带传动的传动比iD=3一级圆柱齿轮减速器传动比i=4.19则高速轴I轴转速n1=320r/min则低速轴II轴的转速n2=76.37r/min电机型号功率KW满载时额定转矩质量kg转速nr/min电压V电流A功率因数Y132M1-649603809.40.82.07532.各轴输入功率，输出功率P输出=P输入，效率如前述。则高速轴I轴的输入功率PI=3.75kW，输出功率PI＇=3.71kW，则低速轴II轴的输入功率PII=3.60kW，输出功率PII＇=3.56kW。3.各轴输入转矩:小带轮输入转矩Td=38.9N•mI轴输入转矩TI=111.9N•mII轴输入转矩TII=450.2N•m（三）V带传动设计1.确定计算功率Pc已知电机输出功率，依教材《机械设计基础》表13-9，取KA=1.2,故Pc=4.7kW。2.选择普通V带型号已知Pc，nm，结合教材《机械设计基础》，由图13-15确定所使用的V带为A型。43.确定大小带轮基准直径d1，d2。由《机械设计基础》表13-10取d1=125mm，带传动比iD已知，则d2=iD·d1=375mm，取d2=375mm4.验算带速v10006011ndv6.3m/s5.求V带基准长度和中心距（L0，a）初定中心距0a=1.5（d1+d2)=750mm,选a0=800mm带长021221004d-d)d(d22aaL=2405mm由表13-2，对A型带进行选用，Ld=2480mm则实际中心距：2L-Laa0d0837.5mm6.验算小带轮包角01203.57180add163°120°合格。7.求V带根数Z已知n1，d1，查表13-4，得P0=1.37kW已知传动比iD，查表13-6，得ΔP0=0.11kW已知1，查表13-8得K=0.96，查表13.2得KL=1.09则V带根数Z=LKKPPPc)(003.03，取4根。58.求作用在带轮上的压力FQ由《机械设计基础》表13-1，可知A型带每米质量q=0.105kg/m单根V带的拉力F0=qvKZvPc)15.2(5002=155N作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin21=1226N（四）减速器（齿轮）参数的确定1.选择材料及确定许用应力由《机械设计基础》表11-1得：小齿轮用：40MnB，热处理方式：调质，齿面硬度为241~286HBS大齿轮用：ZG35SiMn，热处理方式：调质，齿面硬度为241~269HBS由表11-5，取安全系数SH=1.0，SF=1.25。则许用应力为：[σH1]=σHlim1/SH=720MPa.[σH2]=σHlim2/SH=615Mpa[σF1]=σFE1/SF=476MPa.[σF2[=σFE2/SF=408MPa2.按齿面接触强度设计设齿轮按9级精度制造，按齿面接触强度设计。由表11-3得载荷系数K=1.5，由表11-6得齿宽系数Φd=0.8。小齿轮输入功率P=3.75kW，转矩T1=9.55×610×1nP=1.12×105N•mm，由表11-4可得弹性系数ZE=188.9MPa6则小齿轮直径d1≥32112HHEdZZuuKT齿数取Z1=24，Z2=iZ1=101模数m=d1/z1=2.81按表4-1，标准模数m=3，实际传动比i=Z2/Z1=4.21传动比误差0.02，是符合要求。d2=mZ2=303mm,齿根顶圆直径d2a=d2+2ha=309mm,齿根圆直径d2f=d2-2hf=295.5mm。实际标准中心距离a=187.5mm齿宽1ddb56mm（圆整）为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b+5=60mm3.验算轮齿弯曲强度由图11-8，取齿形系数YFa1=2.76,YFa2=2.24.由图11-9，取外齿轮齿根修正系数YSa1=1.59，YSa2=1.82判断：12Sa1Fa111YY2ZbmKTF122MPa≦[σF1]判断：112212SaFaSaFaFFYYYY113MPa≦[σF2]满足条件合适4.齿轮的圆周速度60x100011ndvπ1.2m/s对照表11-2可知，选着9级精度是合适的。7（五）轴的结构设计及验算1.高速轴及低速轴的材料选择根据表14-1得，高速轴材料为：45钢，热处理方式：调质低速轴材料为：45钢，热处理方式：调质高速轴极限强度[σB1]=650MPa，低速轴极限强度[σB2]=650MPa根据表14-3得，高速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa低速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa2．轴颈初估初选小轮轴颈，根据扭转强度计算初估轴颈。由表14-2得常数C1103111ndPC=24.9mm，结合大带轮轮毂内径，圆整后暂取d1=25mm大轮轴颈3222ndPC=39.7mm，结合联轴器内径，圆整后暂取d2=40mm3.轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的径向尺寸。8高速轴：（带尺寸的草图）各尺寸确定的依据：31p(13%)25.6Cndmm（有键槽加大3%）,取d1=28mm。d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=36mm。d3=d2+2mm=38mm,取标准值d3=40mm。d4=d3+2mm=42mm。d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=50mm。取d6=32mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。d7=d3=40mm.9低速轴：（带尺寸的草图）各尺寸确定的依据：3  1p(13%)41dCnmm（有键槽加大3%）,取d1=42mmd2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=50mm。d3=d2+2mm=52mm,取标准值d3=55mm。d4=d3+2mm=57mm。d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=65mm。取d6=47mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。d7=d3=55mm。5.轴的轴向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的轴向尺寸。10高速轴：（带尺寸的草图）各尺寸确定的依据：l1=2f+3e-3mm,其中A型带f=9mm,e=15mm，则l1=60mm。l4=b-2mm=58mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。l7=B+挡油环宽度-4mm=18+19-4=33mm。,C,e,K:取H=10mm,=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+10mm,取C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到轴承盖的距离取K=20mm。l2=K+e+(C--B)=57mm，l3=B++H+2mm=45mm。取l6=4mm。11低速轴：（带尺寸的草图）各尺寸确定的依据：l1=112-2=110mm,轴段长度应比联轴器轴孔长度短1-2mm。l4=b-2mm=54mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。l7=B+挡油环宽度-4mm=21+19-4=36mm。,C,e,K:取H=10mm,=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+5mm,取C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到道轴承盖的距离取K=20mm。l2=K+e+(C--B)=54mm，l3=B++H+2mm=48mm。取l6=4mm。12（六）轴承的选择高速轴承的主要参数轴承代号轴承内径mm轴承外径mm轴承宽度mm径向基本额定动载荷Cr620840801829.5低速轴承的主要参数轴承代号轴承内径mm轴承外径mm轴承宽度mm径向基本额定动载荷Cr6211551002143.2（七）联轴器的选择根据轴孔直径d2=42mm输出转矩T=445N•m依据《课程设计指导书》，选定联轴器型号：TL7联轴器选择表公称扭矩/N•m许用转数/(r/min)D/mmD1/mmD2/m