机械设计基础课程设计说明书

机械设计基础课程设计说明书机械制造及自动化专业Jixiezhizaojizidonghuazhuanye机械设计基础课程设计任务书2Jixieshejijichukechengshejirenwushu2姓名:xxx学号:班级:09级机电1班指导教师:xxx完成日期:2010/12/12机械制造及自动化专业机械设计基础课程设计任务书2学生姓名：班级：学号：一、设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力F=4kN；运输带工作速度v=1.2m/s（允许运输带速度误差为±5%）；滚筒直径D=400mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度350C；小批量生产。二、应完成的工作1.减速器装配图1张；2.零件工作图1张（从动轴）；3.设计说明书1份。系主任：科室负责人：指导教师：1-电动机3-减速器4-联轴器5-滚筒6-传送带456322-带传动前言这次设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整设计及方法，构成减速器的通用零部件。这次设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学过的知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等已学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器，轴装式减速器、组装式减速器、联体式减速器。在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理的设计方案。目录一、电动机的设计…………………………………………61.选择电动机……………………………………………62.选择电动机容量………………………………………63．计算总传动比并分配各级传动比……………………74.计算传动装置的运动和动力参数……………………75.电动机草图……………………………………………8二、带传动的设计…………………………………………91.确定计算功率…………………………………………92．确定V带型号…………………………………………93.确定带轮基准直径……………………………………104.验算带速………………………………………………105.确定带长及中心距……………………………………106.验算小带轮包角………………………………………107.确定带的根数…………………………………………118.计算单根V带的初拉力………………………………129.计算作用在轴上的力…………………………………1210．轮的结构尺寸及草图…………………………………12三、减速器齿轮设计………………………………………121.材料的选择及热处理…………………………………132．参数的选择和几何尺寸计算…………………………133．确定许用应力…………………………………………134．确定齿轮精度…………………………………………135．按齿轮强度条件设计…………………………………136．计算齿轮几何尺寸……………………………………147．校核齿面接触疲劳强度………………………………158．校核齿根弯曲疲劳强度………………………………16四、轴的结构设计…………………………………………161.按扭矩估算轴最小直径………………………………172.轴的复合强度校核……………………………………17五、轴承的选择及校核……………………………………211.从动轴轴承……………………………………………222.主动轴轴承……………………………………………23六、键的选择及校核………………………………………231.从动轴键的选择及校核………………………………232.主动轴键的选择及校核………………………………24七、联轴器的选用…………………………………………24八、减速器附件的选择……………………………………24九、箱体的设计……………………………………………25十、润滑和密封的选择……………………………………26主要参考文献………………………………………………27另附:减速器装配图1张零件工作图2张一、电动机的设计1．电动机类型选择按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭（自扇）冷笼型三相异步电动机。2．选择电动机容量(1)计算工作机所需功率PwPw==4000×1.2/1000×0.98Kw≈11Kw其中，带式输送机的效率:ηw=0.98(查《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1)。(2)计算电动机输出功率P0按《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1查得V带传动效率ηb=0.96，一对滚动球轴承效率ηr=0.99，一对圆锥齿轮传动效率ηg=0.97，联轴器效率ηc=0.98。（其中，η为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率）。传动装置总效率为：η=ηbηr2ηgηc=0.95×0.992×0.97×0.98=0.894，电动机所需功率为：P0=wP=4.90/0.894Kw≈5.48Kw。根据P0选取电动机的额定功率Pm，使Pm=(1～1.3)P0=5.48～7.124Kw。为降低电动机重量和成本，由《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm=5.5Kw。(3)确定电动机的转速工作机主轴的转速nw，即输送机滚筒的转速：nw=Dv100060=60×1.2×1000/3.14×400r/min≈57.30r/min根据《机械设计、机械设计基础课程设计》P12表3-3确定传动比的范围，取V带传动比ib=2～4,单级圆锥齿轮的传动比ig=2～3，则传动比范围比i=(2×2)～（4×3)=4～12。电动机的转速范围为：n=inw=(4～12)×57.30r/min=230～688r/min，符合这一同步转速范围的有750r/min一种。根据同步转速查《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M2—8，其满载转速nm=970r/min。此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。3．计算总传动比并分配各级传动比(1)总传动比i=wmnn=720/57.30r/min=12.57r/min(2)分配各级传动比为使带传动的尺寸不至过大，满足ibig，可取ib=3,则齿轮的传动比：ig=i/ib=12.57/3=4.194．计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速nⅠ=nm/ib=720/3r/min=240r/minnⅡ=nⅠ/ig=240/4.19r/min=57.30r/minnw=nⅡ=57.30r/min(2)各轴的功率PⅠ=Pmηb=5.5×0.96Kw=5.28KwPⅡ=PⅠηrηg=5.28×0.99×0.97Kw=5.07KwPW=PⅡηrηc=5.07×0.99×0.98Kw=13.28Kw(3)各轴的转矩各轴的转矩T0=955000nP=9550×5.5/720N·m≈73N·mT1=955011nP=9550×5.28/240N·m≈210.1N·mT2=229550nP=9550×5.07/57.3N·m≈845N·mTw=9550Pw/nw=9550×4.92/57.3N·m≈820N·m(4)将计算的结果填入下表参数轴名称电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴滚筒轴转速n（r/min）72024057.357.3功率P（kw）5.55.285.074.92转矩T（N·m）73210.1845820传动比i34.191效率η0.960.960.975．电动机的草图型号额定功率满载转速额定转矩起动转矩额定转矩最大转矩Y160M2-85.5KW720r/min2.02.0二、带传动的设计由设计任务书条件要求，此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳，因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。V带传动时当量摩擦系数大，能传递较大的功率且结构紧凑；故此处选择V型槽带轮。带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，当带的速度v≤25m/s时，可采用HT150；当带速v=25～30m/s时，可采用HT200；当v≥35m/s时，则用铸钢或锻钢（或用钢板冲压后焊接而成），传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料等材料。带轮的设计准则是，在保证代传动不产生打滑的前提下，具有足够的疲劳强度，带轮的质量小，结构公益性好，无过大的铸造内应力，质量分布要均匀等。1.确定计算功率PC=KAP=1.2×5.5=6.6Kw查《机械基础》P226页表9-7知：KA=1.22.确定V带型号按照任务书要求，选择普通V带。根据PC=6.6Kw及n1=720r/min，查《机械基础》P227页图9-8确定选用B型普通V带。3.确定带轮基准直径(1)确定带轮基准直径根据《机械基础》P228页表9-8取标准值确定：dd1=140mm。(2)计算大带轮直径dd2=idd1（1-ε）=（720/240）×140×（1-0.02）mm=411.6mm根据GB/T13575.1-9规定，选取dd2=410mm。4.验算带速v=10006011ndd=3.14×140×720/60×1000m/s=5.28m/s由于5m/s＜v＜25m/s,带速合适。5.确定带长及中心距(1)初取中心距a0=500mm根据2102127.0ddddddadd知：385≤a0≤1100.(2)确定带长Ld：根据几何关系计算带长得0221210422addddaLdddddo=1900.39mm根据《机械基础》P226表9-6取相近的标准值Ld，Ld=2000mm(3)确定中心距2L-Ld0d0aa=500+(2000-1900.39)/2mm=549.81mm，取a=550mm；amin=a-0.015Ld=550-0.015×2000mm=520mm；amax=a+0.03Ld=550+0.03×2000mm=610mm.6.验算小带轮包角：3.57180121adddd=151.9°＞120°，符合要求。7.确定V带根数Z根据dd1=140mm及n1=720r/min，查《机械基础》P224表9-3得:P0=1.75Kw，根据带型和i查《机械基础》P224表9-4得：ΔP0=0.23Kw，查《机械基础》P225表9-5得：Kα=0.93，查《机械基础》P226表9-6得：Kl=0.98,Z=Pc/[P0]≥LcKKPPP)(00=3.66,取Z=4.8.确定V带初拉力F0查《机械基础》P219表9-1得:q=0.17㎏/m,则F0=5002)15.2(qvKvZPcN=268.6N9.作用在轴上的力FQFQ=2ZF0sin21=2×4×268.6×sin151.9/2N=2084.5N10.带轮的结构尺寸及草图B型V带：节宽bp/mm:14.0；顶宽b/mm:17.0；高度h/mm:11.0；楔角θ:40°；截面面积A/mm2:138；每米带长质量q/（kg·m-1）:0.17。V带轮：基准宽度bp/mm:14.0；基准线至槽顶高度hamin:3.5；槽顶宽b/mm:17.2；基准线至槽底深度hfmin:10.8；槽间距e/mm:19±0.4；第一槽对称线至端面距离f/mm:12.5；最小轮缘厚度δ/mm:7.5；轮缘宽度B/mm:B=(Z-1)e+2f(Z为齿模数)=82mm。三．减速器齿轮设计设计任务书齿轮传动由主动轮、从动轮（或齿条）和机架组成，通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴，使其获得预期的转速和转矩。锥齿轮的传动比恒定，结构紧凑且效率高，工作可靠且寿命长。鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动，即圆锥齿轮是两相交轴传动。所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。齿轮材料要求齿面硬，齿芯也要有韧性，具有足够的强度以及具有良好