机械设计基础_课程设计 蚌埠学院

蚌埠学院2012目录l设计任务.....................................................2电动机的选择计算............................................3传动装置的运动和动力参数计算..............................4传动零件的设计计算..........................................5齿轮的设计计算................................................6轴的设计计算................................................7减速器高速轴的校核..........................................8减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算..................9高速键联接的选择和验算......................................10联轴器的选择..........................................11减速器箱体的结构设计................................12润滑与密封..................................................13参考文献.....................................................14设计体会....................................................北方民族大学机械设计基础课程设计说明书2一设计任务1总体布置简图1—电动机；2—皮带；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—鼓轮；6—联轴器2工作情况：载荷平稳、单向旋转3原始数据鼓轮的扭矩T（N·m）：鼓轮的直径D（mm）：420运输带速度V（m/s）：1.7带速允许偏差（％）：5使用年限（年）：8工作制度（班/日）：2每日工作小时数164设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.斜齿轮传动设计计算北方民族大学机械设计基础课程设计说明书33.轴的设计4.滚动轴承的选择5.键和连轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写5设计任务a)减速器总装配图一张b)齿轮、轴零件图各一张c)设计说明书一份6设计进度1、第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、第二阶段：轴与轴系零件的设计3、第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二、电动机的选择计算如图2-1所示的胶带运输带的有效拉力F=5500N，工作速度v=1.7m/s,传动滚动直径D=420mm,载荷平稳，电源为三相交流，空载启动，室内工作有粉尘,使用期限8年。带速允许误差大于-5%且小于5%,试选择电动机。图2-11.选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压为380V,Y系列。北方民族大学机械设计基础课程设计说明书42.选择电动机功率卷筒所需的有效功率：WP=1000FV(5500X1.7)/1000=9.35kw传动装置的总效率：V带传动的效率η带=0.96闭式齿轮的传动效率η齿轮=0.97一对滚动轴承的效率η轴承=0.98联轴器的效率η联轴器=0.99传动滚筒效率η滚筒=0.96传动总效率η=0.95×0.97×0.982×0.99×0.96=0.83所需电动机功率Pr=Pw=9.35/0.83=11.26kw由表9-39（指导书209页）可选用Y系列三相异步电动机Y180L-6型，额定功率P0=15kw或选用Y系列三相异步电动机Y160L-4型，额定功率P0=15kw,均满足P0Pr。3.选取电动机的转速滚筒转速Wn=D60=77.34r/min根据滚筒所需的功率和转速，可选择功率为15KW，同步转速分别为1500r/min和1000r/min两种型号的电动机。电动机数据及传动比方案号电机型号额定功率/KW同步转速/（r/min）满载转速/(r/min)总传动比1Y160L-4151500146020.372Y180L-615100097013.54北方民族大学机械设计基础课程设计说明书5通过比较决定选择第2种方案，电动机型号为Y180L-6,同步转速为1000r/min，所选电动机的数据和安装尺寸如下表额定功率P0/kw15电动机外伸轴直径D/mm38满载转速n0（r/min）970电动机外伸轴长度E/mm80额定扭矩1.8电动机中心高H/mm132三、传动装置的运动及动力参数计算1、分配传动比电动机的满载转数n0=970r/min总传动比i总=n0/nw=970/77.34=12.54取i带=2.5则减速器的传动比i齿轮=i总/i带=12.54/2.5=5.0162、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴P0=Pr=11.26kwn0=970r/minT0=9550×P0/n0=9550X11.26/970=110.86mNⅠ轴：即减速器高速轴采用带联接传动比i带=2.5，带传动效率η带=0.96，P1=P0·η01=P0·η带=11.26×0.96=10.81kwn1=n0/i01=970/2.5=388r/minT1=9550×P1/n1=9550×11.26/388=275.67mNⅡ轴：即减速器的低速轴，一对滚动轴承的传动比效率为η轴承=0.98闭式齿轮传动的效率为η齿轮=0.97则η12=0.97=0.980.97=0.95P2=P1·η12=10.81×0.95=10.27kw北方民族大学机械设计基础课程设计说明书6n2=n1/i12=388/5.016=77.35r/minT2=9550×P2/n2=9550×10.27/77.35=1267.98mNⅢ轴：即传动滚筒轴η轴承=0.98η联轴器=0.99η齿轮=0.97η23=0.980.990.97=0.94P3=P2×η23=10.27×0.94=9.65kwn3=n2/i23=77.35/1=77.35r/minT3=9550×P3/n3=9550×9.65/77.35=1191.44mN各轴运动及动力参数轴序号功率P/kw转速n/(r/min)转矩T/Nm传动型式传动比效率η011.26970110.86V带传动2.50.96110.81388275.67闭式齿轮传动5.0160.97210.2777.351267.98弹性联轴器1.00.9939.6577.351191.44四、传动零件的设计计算1、V带传动的设计算(1)确定设计功率PC,载荷有轻度冲击，2班制，AK=1.2PC=AK×P=18kw(2)选取V带的型号根据PC和n0，因工作点处于B型区，故选B型带。（课本图13-15）北方民族大学机械设计基础课程设计说明书7(3)确定带轮基准直径1dd、2dd①选择小带轮直径1dd由表10-4（书P214页）确定1dd=140mm②验算带速V（书P211）V=10601000ddn=7.1m/s在5m/s—25m/s之间，故合乎要求。（书P220）③确定从动轮基准直径2dd(书P211)2dd=21nn1dd(1-)=2.5×140(1-0.02)=343mm按表10-5（书215页）取从动轮基准直径为2dd=355mm(4)确定中心距a和带的基准长度Ld①初定中心a0（书P220）取初定中心距0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)a0=1.8(1dd+2dd)=1.8(140+355)=891mm②确定带的计算基准长度Ld按式L0d=2a0+2(1dd+2dd)+20214()ddadd=28914140355)355140(28912=2572.12③由表10-2（书213页）取标准Ld=2500㎜④确定实际中心距a=0a+02ddLL=891+212.25722500=855㎜(5)验算包角11≈180°-21()dddda×57.3°=180°-855140355×57.3°=165°＞1200北方民族大学机械设计基础课程设计说明书8符合要求(6)确定带根数z根据电机的转速n=970和小带轮直径140mm，由图10-7（书P214页）查得P0=2.2kw，再由表13-5（书216页）得P0=0.3(i=2.5)由表13-7（书P217页）查得Ka=0.96由表13-2（书P212页）查得KL=1.03Z=00()caLPPPKK=03.197.0)3.022(5.5=2.20根取Z=3根（7）、计算作用于轴上的载荷FR单根V带的初拉力：F0=500zPc(aK5.2-1)+q2=50021.717.0)196.05.2(31.718=686.38N式中q由表10-1（指导书140页）查得q=0.17Kg/m。FR=2F0Z1sin2=2686.3832165sin=4082.25N（8）带轮结构设计带速V30m/s材料用灰铸铁用HT150或HT2001dd300mm用腹板式2dd300mm用轮辐式（9）带轮轮槽尺寸由表4-2（指导书224页）得hc=15mm,hamin=3.5mm,e=19mm,fmin=11.5mmBd=14mm,min=7.5mmB=(z-1)e+2f=(3-1)19+211.5=61mm北方民族大学机械设计基础课程设计说明书9图4-1小带轮结构图北方民族大学机械设计基础课程设计说明书10图4-2大带轮结构图五、齿轮的设计计算：1.选择齿轮材料精度等级北方民族大学机械设计基础课程设计说明书11齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45钢，调质处理，小齿轮45调质,B=650MPa,S=360Mpa，硬度217～255HB；大齿轮45正火,B=580MPa,S=290MPa,硬度162～217HB。齿轮精度等级为8级.计算循环次数NN1=60n1jhL=603881(836516)=1088000000（工作八年，两班制）N2=1Ni=1088000000/5.016=2.17108由表11-5（P171页）取载荷系数SminH=1.0由图11-1（书166页）查得1HLim=600Mpa，2HLim=380MPa计算许用接触应力1H=min1limHHS=0.1600=600Mpa2H=min2limHHS=0.1380=380Mpa因1H2H计算中取1H=2H=380MPa2.按齿面接触强度确定中心距小轮轮距T1T1=9.5510611PN=9.55106(10.81/388)=270000Nm由表11-3（P169）取得K=1.8，由表11-6（P175）取得a=0.8，由表11-4（P171）取得ZE=188.9at321)1()][(2uuZZKTaHEH=130.25mm取中心距a=130.25mm取小轮齿数1Z=21北方民族大学机械设计基础课程设计说明书12则大齿轮数2Z=110所以实i=114/21=5.23计算得到i=（5.23-5.016）/5.416=0.04i在正负5%之间，故合理。模数m=1d/1Z=6.5mm齿宽b=a1d=104.2查表4-1（P57），取m=6.5mm1d=m1Z=136.5mm2d=m2Z=715mm圆周速度v=3.14136.5388/601000=2.77m/s对照表11-2（P168）可知，选用8级精度是合适的。3验算齿面接触疲劳强度按电机驱动载荷轻度冲击由表11-3得kA=1.25由图11-2（b）（指导书177页）按8级精度和vZ1/100=1.02425/100=0.256m/s得kv=1.02北方