機械設計基礎程設計.doc

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. —－可編輯修改，可打印—— 別找了你想要的都有！ 精品教育資料 ——全冊教案，，試卷，教學課件，教學設計等一站式服務—— 全力滿足教學需求，真實規(guī)劃教學環(huán)節(jié) 最新全面教學資源，打造完美教學模式 機械設計基礎 課程設計計算說明書 設計題目： 設計帶式輸送機中的傳動裝置 專業(yè)年級： 電氣工程系15級 學 號： 11111111111 學生姓名： 宋 指導教師： 機械工程系 完成時間 2017年 7 月 7 日 2 . 機械設計基礎課程設計任務書 學生姓名： 學號：11111111111111 專業(yè)：電氣工程系 任務起止時間：2017年 7 月 3 日至 2017年 7 月 7 日 設計題目：設計帶式輸送機中的傳動裝置 一、 傳動方案如圖1所示： 1—電動機；2—V帶傳動； 3—單級圓柱齒輪減速器 4—聯(lián)軸器；5—帶式輸送機；6—鼓輪；7—滾動軸承 圖1 帶式輸送機減速裝置方案圖 二、原始數(shù)據(jù) 滾筒直徑d /mm 400 傳送帶運行速度v /(m/s) 1.6 運輸帶上牽引力F /N 2100 每日工作時數(shù)T /h 24 傳動工作年限 5 單向連續(xù)平穩(wěn)轉動，常溫空載啟動。 三、設計任務： 1.低速軸系結構圖1張（A2圖紙）； 2.設計說明書1份。 在1周內(nèi)完成并通過答辯 參考資料： 《機械設計》 《機械設計基礎》 《課程設計指導書》 《機械設計手冊》 《工程力學》 《機械制圖》 指導教師簽字： 2017年7月7日 4 . 目 錄 （一）電機的選擇 1 （二）傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 2 （三）V帶傳動設計 3 （四）減速器（齒輪）參數(shù)的確定 5 （五）軸的結構設計及驗算 7 （六）軸承根據(jù) 11 （七）聯(lián)軸器的選擇 12 （八）鍵連接的選擇和計算 12 （九） 心 得 體 會 14 （一）電機的選擇 1.選擇電機的類型和結構形式： 依工作條件的要求，選擇三相異步電機 封閉式結構 u=380v Y型 2.電機容量的選擇 工作機的功率P工作機=F牽*V運輸帶/1000= 3.36 kW V帶效率： 0.96 滾動軸承效率： 0.99 齒輪傳動效率（閉式）: 0.97 x 1 (對) 聯(lián)軸器效率： 0.99 傳動滾筒效率： 0.96 傳輸總效率= 0.859 則，電機功率= 3.91 kW 3.電機轉速確定 工作機主動軸轉速n工作機== 76.43 r/min V帶傳動比范圍：2~4 一級圓柱齒輪減速器傳動比范圍：3~6 總傳動比范圍：6~24 ∴電動機轉速的可選范圍為： 458.58 ~ 1834.32 r/min 在此范圍的電機的同步轉速有： 1500r/min,1000r/min,750r/min 依課程設計指導書Y系列三相異步電機技術數(shù)據(jù)（JB30 74-82）選擇電機的型號為； Y132M1-6 性能如下表： 電機型號 功率 KW 滿載時 額定轉矩 質量 kg 轉速n r/min 電壓V 電流A 功率因數(shù) Y132M1-6 4 960 380 9.4 0.8 2.0 75 （二）傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 所選電機滿載時轉速nm= 960 r/min 總傳動比：i總== 12.56 1.分配傳動比及計算各軸轉速 i總=iD×i 帶傳動的傳動比iD= 3 一級圓柱齒輪減速器傳動比i= 4.19 則高速軸I軸轉速n1= 320r/min 則低速軸II軸的轉速n2= 76.37r/min 2.各軸輸入功率，輸出功率 P輸出=P輸入，效率如前述。 則高速軸I軸的輸入功率PI= 3.75 kW ， 輸出功率PI＇= 3.71 kW， 則低速軸II軸的輸入功率PII= 3.60 kW， 輸出功率PII＇= 3.56 kW。 3.各軸輸入轉矩: 小帶輪輸入轉矩Td= 38.9N?m I軸輸入轉矩TI= 111.9N?m II軸輸入轉矩TII= 450.2N?m （三）V帶傳動設計 1. 確定計算功率Pc 已知電機輸出功率，依教材《機械設計基礎》表 13-9 ，取KA=1.2,故Pc= 4.7kW 。 2. 選擇普通V帶型號 已知Pc，nm，結合教材《機械設計基礎》，由圖 13-15 確定所使用的V帶為 A 型。 3. 確定大小帶輪基準直徑d1，d2。 由《機械設計基礎》表 13-10取d1= 125mm，帶傳動比iD已知，則d2=iD·d1= 375mm ，取d2= 375mm 4.驗算帶速v 6.3m/s 5.求V帶基準長度和中心距（L0，a） 初定中心距=1.5（d1+d2)= 750mm ,選a0= 800mm 帶長 = 2405mm 由表 13-2 ，對 A 型帶進行選用，Ld= 2480mm 則實際中心距： 837.5mm 6.驗算小帶輪包角 163°>120°合格。 7.求V帶根數(shù)Z 已知n1，d1 ，查表 13-4 ，得P0= 1.37kW 已知傳動比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 則V帶根數(shù)Z= 3.03 ， 取 4 根 。 8.求作用在帶輪上的壓力FQ 由《機械設計基礎》表 13-1 ，可知 A 型帶每米質量q= 0.105kg/m 單根V帶的拉力F0=2= 155N 作用在軸上的壓力FQ=2ZF0 sin= 1226N （四）減速器（齒輪）參數(shù)的確定 1. 選擇材料及確定許用應力 由《機械設計基礎》表 11-1 得： 小齒輪用： 40MnB ，熱處理方式：調質，齒面硬度為 241~286HBS 大齒輪用： ZG35SiMn ，熱處理方式：調質，齒面硬度為 241~269HBS 由表 11-5 ，取安全系數(shù)SH= 1.0 ，SF= 1.25 。 則許用應力為： [σH1]=σHlim1/SH= 720MPa . [σH2]= σHlim2/SH= 615Mpa [σF1]=σFE1/SF= 476MPa . [σF2[= σFE2/SF= 408MPa 2. 按齒面接觸強度設計 設齒輪按 9 級精度制造，按齒面接觸強度設計。 由表 11-3 得載荷系數(shù)K= 1.5 ，由表 11-6 得齒寬系數(shù)Φd= 0.8 。 小齒輪輸入功率P= 3.75kW ， 轉矩T1=9.55××= 1.12×105N?mm ， 由表 11-4 可得彈性系數(shù)ZE= 188.9 則小齒輪直徑d1≥ 齒數(shù)取Z1= 24 ，Z2=iZ1= 101 模數(shù)m=d1/z1= 2.81 按表 4-1 ，標準模數(shù)m= 3 ，實際傳動比i=Z2/Z1= 4.21 傳動比誤差 0.02 ，是 符合要求 。d2=m Z2=303mm, 齒根頂圓直徑d2a=d2+2ha=309mm,齒根圓直徑d2f=d2-2hf=295.5mm。 實際標準中心距離a= 187.5mm 齒寬 56mm （圓整） 為補償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b+5= 60mm 3.驗算輪齒彎曲強度 由圖 11-8 ，取齒形系數(shù)YFa1= 2.76 , YFa2= 2.24 . 由圖 11-9 ，取外齒輪齒根修正系數(shù)YSa1= 1.59 ，YSa2= 1.82 判斷： 122MPa ≦[σF1] 判斷： 113MPa ≦ [σF2] 滿足條件 合適 4.齒輪的圓周速度 1.2m/s 對照表 11-2 可知，選著 9 級精度是合適的。 （五）軸的結構設計及驗算 1.高速軸及低速軸的材料選擇 根據(jù)表 14-1得，高速軸材料為： 45鋼 ，熱處理方式： 調質 低速軸材料為： 45鋼 ，熱處理方式： 調質 高速軸極限強度[σB1]= 650MPa ，低速軸極限強度[σB2]= 650MPa 根據(jù)表 14-3 得，高速軸的許用彎曲應力[σ-1b]= 60MPa 低速軸的許用彎曲應力[σ-1b]= 60MPa 2．軸頸初估 初選小輪軸頸，根據(jù)扭轉強度計算初估軸頸。由表 14-2 得常數(shù)C110 = 24.9mm ，結合大帶輪輪轂內(nèi)徑，圓整后暫取d1= 25mm 大輪軸頸= 39.7mm ，結合聯(lián)軸器內(nèi)徑，圓整后暫取d2= 40 mm 3.軸的徑向尺寸設計 根據(jù)軸及軸上零部件的固定，定位，安裝要求，初步確定軸的徑向尺寸。 高速軸：（帶尺寸的草圖） 各尺寸確定的依據(jù)： （有鍵槽加大3%）,取d1=28mm。 d2=d1+2h,軸肩高h=2C1=4mm,則d2=36mm。 d3=d2+2mm=38mm,取標準值d3=40mm。 d4=d3+2mm=42mm。 d5=d4+2h, 軸肩高h=2C1=4mm,則d5=50mm。 取d6=32mm，比軸承內(nèi)圈外徑小，砂輪越程槽。 d7=d3=40mm. 低速軸：（帶尺寸的草圖） 各尺寸確定的依據(jù)： （有鍵槽加大3%）,取d1=42mm d2=d1+2h,軸肩高h=2C1=4mm,則d2=50mm。 d3=d2+2mm=52mm,取標準值d3=55mm。 d4=d3+2mm=57mm。 d5=d4+2h, 軸肩高h=2C1=4mm,則d5=65mm。 取d6=47mm，比軸承內(nèi)圈外徑小，砂輪越程槽。 d7=d3=55mm。 5.軸的軸向尺寸設計 根據(jù)軸及軸上零部件的固定，定位，安裝要求，初步確定軸的軸向尺寸。 高速軸：（帶尺寸的草圖） 各尺寸確定的依據(jù)： l 1=2f+3e-3mm,其中A型帶f=9mm,e=15mm，則l 1=60mm。 l4=b-2mm=58mm,軸段長度應比齒輪輪轂短2-3mm。 l5=1.4h,軸肩高h=2C1=4mm,則l5=5.6mm,取l5=6mm。 l7=B+擋油環(huán)寬度-4mm=18+19-4=33mm。 ,C, e,K:取H=10mm, =15mm,軸承座寬度C=C1+C2+δ+10mm,取C1=22mm,C2=20mm, δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,則C=60mm。軸承蓋厚度e=1.2d3,螺釘直徑取d3=8mm，則e=9.6mm,取e=10mm，聯(lián)軸器到軸承蓋的距離取K=20mm。 l2=K+e+(C--B)=57mm， l3=B++H+2mm=45mm。 取l6=4mm。 低速軸：（帶尺寸的草圖） 各尺寸確定的依據(jù)： l 1=112-2=110mm,軸段長度應比聯(lián)軸器軸孔長度短1-2mm。 l4=b-2mm=54mm,軸段長度應比齒輪輪轂短2-3mm。 l5=1.4h,軸肩高h=2C1=4mm,則l5=5.6mm,取l5=6mm。 l7=B+擋油環(huán)寬度-4mm=21+19-4=36mm。 ,C, e,K:取H=10mm, =15mm,軸承座寬度C=C1+C2+δ+5mm,取C1=22mm,C2=20mm, δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,則C=60mm。軸承蓋厚度e=1.2d3,螺釘直徑取d3=8mm，則e=9.6mm,取e=10mm，聯(lián)軸器到道軸承蓋的距離取K=20mm。 l2=K+e+(C--B)=54mm， l3=B++H+2mm=48mm。 取 l6=4mm。 （六）軸承的選擇 高速軸承的主要參數(shù) 軸承代號 軸承內(nèi)徑mm 軸承外徑mm 軸承寬度mm 徑向基本額定動載荷Cr 6208 40 80 18 29.5 低速軸承的主要參數(shù) 軸承代號 軸承內(nèi)徑mm 軸承外徑mm 軸承寬度mm 徑向基本額定動載荷Cr 6211 55 100 21 43.2 （七）聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸孔直徑d2= 42mm 輸出轉矩T= 445N?m 依據(jù)《課程設計指導書》，選定聯(lián)軸器型號： TL7 聯(lián)軸器選擇表 公稱扭矩 /N?m 許用轉數(shù) /(r/min) D /mm D1 /mm D2 /mm 轉動慣量 /kg?m2 質量 /kg 500 3600 190 42 0.06 15.6 （八）鍵連接的選擇和計算 軸名 安裝直徑 d / mm 類型 h / mm b /mm 輪轂長度 鍵長L /mm 高速軸 28 A 7 8 63 55 42 A 8 12 60 50 低速軸 42 A 8 12 112 90 57 A 10 16 56 45 附 表 1 機 體 各 部 分 尺 寸 （mm） 名稱 符號 尺寸 機座壁厚 δ 8 機蓋壁厚 δ1 8 機座凸緣厚度 b 12.5 機蓋凸緣厚度 b1 12.5 機座底凸緣厚度 b2 20 地腳螺釘直徑 df 20 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 16 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2 12 連接螺栓d2的間距 l 180 軸承端蓋螺釘直徑 d3 8 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 8 定位銷直徑 d 10 df,d1,d2至外機壁距離 c1 26,22,18 df,d2至土元邊緣距離 c2 24,16 軸承旁凸臺半徑 R1 20 凸臺高度 h 35 外機壁與軸承座端面距離 l1 47 大齒輪端面圓與內(nèi)機壁距離 △1 10 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 △2 9 機蓋，機座筋厚 m1,m 8,8 軸承端蓋外徑 D2 120,140 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s 附 表 2 減 速 器 整 體 最 大 幾 何 尺寸及特性尺寸 (mm) 長度方向最大尺寸 寬度方向最大尺寸 高度方向最大尺寸 特性尺寸 參考文獻： 1 機械設計基礎課程設計指導書，2009年哈爾濱理工大學機械基礎工程系編制； 2 機械設計基礎 第2版， 胡家秀主編 （9） 心 得 體 會 為時一周的課程設計終于結束了，腦力與精力消耗很多，身心俱疲，但看到在自己手中完成的說明書與圖紙，一切付出都不算什么了。 第一天老師對相關知識講解完成后，課程設計便正式開始了。首先是零件參數(shù)的確定與選擇，第一遍時我很快完成有關計算，但它遠遠不是我想象中那樣簡單。在之后與同組同學的核對中，我與同伴發(fā)現(xiàn)了很多錯誤，前面任何一個數(shù)據(jù)的差誤，都會導致之后計算的連環(huán)錯誤。我們一點修正，多次核對，前后數(shù)據(jù)算了很多遍。之后在畫圖過程中，我們又發(fā)現(xiàn)有些范圍性數(shù)據(jù)取的并不合理，又再次對相關數(shù)據(jù)進行更換。最終的結果來之不易，也許仍有不足之處，但不留遺憾。 這次課程設計應該是我第一次進行如此完整的設計過程，我收獲很多。頭一次那么大規(guī)模的計算極大鍛煉了我的耐心與毅力，許多學過的知識得到了運用。此次課程設計對我以后的學習來說有很大參考借鑒價值，開拓了我的眼界。在以后的學習中我將更嚴格的約束自己，爭取更大的進步。 總 成 績： 指導教師簽字： 年 月 日 15 .