机械专业毕业设计

1机械设计基础课程综合实训说明书学生姓名：学号：系部：专业：题目：指导教师：2目录一、综合实训任务书二、传动装置总体方案设计三、电动机选择四、传动比分配五、运动及动力参数设计六、齿轮传动的设计七、轴的结构设计及计算八、滚动轴承的选择及寿命计算九、键的选择及强度计算十、联轴器的选择十一、箱体的结构设计十二、密封件，润滑剂及润滑方式的选择十三、设计小结十四、参考文献3一、设计任务书1.设计目的1）对学生进行本课程的设计理论及工艺知识综合训练，进一步的巩固和拓展学生所学的基本理论和基本分析方法；2）通过实训学习机械设计的一般方法和步骤，初步培养学生分析和解决工程实际问题的能力，树立正确的设计思想，为今后毕业设计设计和工作打下良好的基础；3）通过减速器方案设计、结构设计、图纸绘制以及运用设计手册、标准及规范等技能的训练，使学生具有初步设计简单机械的能力。2.设计内容和要求①带式运输机用减速箱技术要求工作条件：连续单向运转，工作时有轻微震动，室内工作；输送带速度允许误差5﹪；（不考虑带的弹性滑动率）两班制工作，5年大修，每年工作300天，使用期限15年；加工条件：减速器成批生产，可加工7～8级齿轮②展开式二级直齿圆柱齿轮减速器③原始数据输送带工作拉力=2200N·m滚筒直径=400mm输送带速度V=1.3m／s3.综合实训任务要求及工作量①电动机的选择与运动参数计算；②圆柱齿轮传动设计计算；③轴的结构及强度设计；④滚动轴承的选用；⑤键和联轴器的选择与校核；⑥减速箱装配图的绘制；⑦齿轮、轴及箱体零件图的绘制；4⑧设计计算说明书的编写4．综合实训成果形式及要求①完整合理的设计计算说明书一本（25–35页，不少于3000字）②齿轮减速箱总装配图一张A4图纸（手绘或CAD出图）③轴、齿轮、箱体零件图各1张，共3张A3图纸（手绘或CAD出图）④专业资料和参考文献阅读不少于5篇专业文献5.工作计划及进度（课程综合实训共计3周（2015年12月13日～2015年12月31日）12月13日——12月15日：完成方案设计及相关参数的选择及计算12月16日——12月19日：轴与轴系零件的设计（含齿轮机构、带轮机构、轴等）12月20日——12月24日：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制12月25日——12月31日：复核、答辩及成绩评定二、传动装置总体方案设计本次设计的传动机构为带式运输机使用的“展开式二级直齿圆柱齿轮减速器”2.1传动装置的传动路线电动机→V带传动→二级直齿圆柱齿轮减速器→联轴器→带式运输机图2.1二级展开式直齿圆柱齿轮减速器2.2减速器特点及设计要求二级展开式直齿圆柱齿轮减速器结构简单。但该类减速器齿轮两侧的轴承不对称布置，轴向载荷分布不均匀，在轴发生弯曲变形时，载荷沿齿宽分布不均匀，齿轮两侧的轴承受力不等。因此，在设计这类减速器时因注意：1）轴的刚度宜取大些；2）转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；2.3整体传动方案考虑到电动机的转速高传递的功率较大，将V带传动设置在高速端并将转矩从减速箱中距齿轮最远的轴端输入，以减小载荷沿齿宽分布的不均匀。传动装置简图如图2.2所示。传动装置为一般用途，故采用最常用的Y三相异步电动机作为动力源；机构传递的载荷和速度均不打，为简化结构，节约成本减速器齿轮均采用标准直齿圆柱齿轮。齿轮选用的直齿圆柱齿轮，从经济角度出发，考虑选用球轴承；考虑本机构冲击振动较小，选用传递扭矩较大且能补偿轴线间隙微小误差的齿轮联轴器。三、电动机选择3.1电动机类型选择按照带式运输机的工作要求和工作条件，选用一般用途的Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电源电压380V，卧式结构。53.2电动机容量确定1）工作机所需功率Pw由原始数据可知：输送带工作拉力Fw=2200N，滚筒直径D=400mm，输送速度v=1.3m／s，Pw=FwV=2200×1.3=2.86（kw）2）电动机的输出功率：Pd=Pw／总按机《械设计设计基础课程设计表》表12–7确定本传动装置各个部分效率，如下：V带传动：1=0.96圆柱齿轮传动：2=0.98球轴承：3=0.93齿轮联轴器：4=0.99卷筒效率：5=0.96传动装置总：总=830960990980970960425443221kwPPwd363830/82/总因载荷平稳，电动机额定功率课程设即可，查机械设计基础略大于dedPP计表13-1，由Y系列异动电动机技术数据，选电动机额定功率4kw.3.3选择电动机转速卷筒轴工作转速：min/1.6240014.33.1100060100060rDvnw根据表12—6常用机械传动的单级传动比推荐值，取V带传动传动比i1=2～4，《机械设计基础课程设计》表2—1，展开式二级圆柱齿轮减速器传动比i2=8～40，总传动比合理范围为i0=16～160，电动机转速的可选范围为：n·d=niw·a=（16～160）×62.1=993.6～9936r／min3.4电动机型号的确定综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及总传动比。3000转的电动机重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑不可取。故选用Y112M-2型三相异步电机。所以选择Y112M—2型电动机，额定功率4kw，满载转速2890，堵定转矩2.2，最大转矩2.2Y112M-2型三相异步电动机主要外形和安装尺寸mm中心高H外形尺寸安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸11240030526519014028608246四、传动比分配4.1传动装置的总传动比传动装置总传动比为电机的满载转速和工作机转速之比：5.461.622890iwmann4.2各级传动比分配传动装置由带传动机构和两级齿轮减速器构成，总传动比为iii0a（其中0i为V带传动装置传动比，i为二级圆柱齿轮减速器传动比）。为使V带传动机构外廓尺寸不至于过大，初选5.2i0，则减速器传动比为6.185.25.46iii0a该传动比符合一般二级展开式圆柱齿轮减速器转动比的常用范围。4.3减速器各级传动比分配按浸油润滑条件考虑，取高速级齿轮传动比1i为低速级齿轮传动比2i的1.3倍，则：2221i3.1iii，所以74.33.16.18i2574.36.18iii213.机械传动系统运动和动力参数的计算（1）各轴的输入功率：电动机轴4pped0kwⅠ轴：84.396.04p1ed01ed1PPkwⅡ轴：65.397.098.084.3ppp3211212kwⅢ轴：47.3ppp3222323kw卷筒轴：37.3ppp4233434kw7（2）各轴转速Ⅰ轴：11565.22890inn0m1r/minⅡ轴：2.23151160inn112r/minⅢ轴：6274.3232inn223r/min卷筒轴：62nn34r/min（3）各轴的转矩电动机轴22.15289049550np9550000TN·mⅠ轴7.29115684.39550np9550111TN·mⅡ轴76.1502.23165.39550np9550222TN·mⅢ轴49.5346247.39550np9550333TN·m卷筒轴09.5196237.39550np9550444TN·m机械转动系统运动和动力参数的计算数值计算项目电动机轴高速轴Ⅰ中间轴Ⅱ低速轴Ⅲ卷筒轴功率/kw43.843.653.473.37转速/（r·1-min）28901156231.26262转矩/（N·m）13.2229.7150.76534.49519.09两轴联接V型带直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮齿轮联轴器传动化2.553.741效率0.960.950.950.97六、V带传动设计6.1原始设计参数8电动机功率p4kw（带传动传递的功率），转速mn2890r/min，从带轮轴转速1n1156r/min，带轮传动比5.2i0，双班制工作。6.2带传动参数设计计算①带传动的计算功率：pkAcp根据传动条件，查《机械设计基础》表3—5可得：工作情况系数3.1AK则：2.543.1kpcPA(KW)②选取V带型号根据计算功率和小轮转速，由《机械设计基础》图表3—9普通V带型号选择A型V带。③确定带轮的基准直径：根据带的型号，由图3—9、表3—2选定小带轮基准直径：mm100d1d，从动带轮基准直径mm2470.012-11005.2did1d02d④演算小带轮的线速度61000602900100100060ndm1dVm/s⑤确定V带基准长度aL和实际中心距a）（）（2d1d02d1ddd2add7.0750amm2450根据安装结构需要，初定带传动中心距：mm497a0由0a初算带的基准长度0Lmm8.15543.115.1543a4d-d2dda202d1d2d1d00）（）（L由《机械设计基础表》3—1，确定皮带的基准长度Ld=1550mm带传动的实际中心距a=A+)2BA（=250.12+)5.281212.250(2494考虑安装和张紧需要，使中心距有一定调整量：amin=a-。015Ld=470amax=a+0.03Ld=540验算小带轮包角：91ooooaa1201624941002503.57180d-d3.57-18012a3o合适7.确定带的根数z查表3—3得P0=1.14kw，kw15.00P，查表3—4得Ka=0.96，查表3—1得KL=0.98，将各系数带入公式得：z28.498.096.0)15.014.1(2.5)a0clKKPPP（,取z=5根8.计算拉力f查表3—2，A型带q=0.1kg/m，所以：F0=500NKP3.906.31-96.05.2652.5500qv1-5.2zv2ac）（）（9.计算作用于轮轴的压力FQF47.1778sin3.901022asinz2216210NFQ齿轮传动设计原始数据输入功率（kw）小齿轮转速（rpm）传动比i1小齿轮转矩（N/M）3.841156529.7齿轮类型、精炼等级、材料及齿数确定根据总体设计反感，高速级齿轮传动选用标准直齿圆柱齿轮传动。带式运输机一般工作条件，速度要求不高，初定齿轮精度8级。两齿轮均采用软齿面齿轮，选用45号钢，选取小齿轮齿面硬度280HBS，大齿轮齿面硬度20HBS，齿轮表面粗糙度为R2.36.1a—初定高速级小齿轮齿轮数z181，大齿轮z2=18905两齿轮齿面硬度均小于350hbs为软齿面齿轮，故按齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。两轮许用应力计算101小齿轮疲劳强度计算及许用应力计算齿轮齿根许用弯曲疲劳强度：F=FNFSYlim齿轮齿面许用接触疲劳强度：H=HNHSZlim由教材《机械设计基础》图5-32查得：小齿轮的1limH=725aMP大齿轮的2limH=630aMP由教材《机械设计基础》图5-33查得：小齿轮的1limF=300MPa大齿轮的lim2F=260MPa由于主动齿轮传递的名义转矩31719115684.31095491095493131nPTN/mm由于电动机工作平稳，载荷系数查表5-8.取K=1另外，齿轮组啮合为外啮合，应当为“+”；该装置为对称布置、软齿面，令b=1dd,查表5-10得d1.2由于lim9.0HH，U为齿数比，则为5由于uuKTdHd143.76311232567259.02.13171943.7632；由公式zmd1。得到mm8.11832m；为了防止齿根意外断裂，模数应该大于！mm