模板――机械设计课程设计计算说明书

机械设计课程设计计算说明书设计题目：XXXXXXXX姓名：×××学号：××班级：机械学院机自06××班指导教师：×××二○○×年××月××日湖南大学课程设计第页1目录一、设计任务书…………………………………………………1二、传动方案修改………………………………………………2三、总体设计计算………………………………………………31.电机型号选择2.各级传动比分配3.各轴的运动参数和动力参数计算（转速、功率、转矩）四、传动机构设计计算…………………………………………1.带传动2.齿轮传动（一）3.齿轮传动（二）或蜗杆传动五、轴系零件设计计算…………………………………………1.输入轴的设计计算（初估各轴最小直径、受力、弯矩、扭矩分析图、强度校核、刚度校核等）2.输出轴的设计计算3.滚动轴承的选择与寿命校核计算4.联轴器的选择六、润滑和密封方式的选择……………………………………七、箱体及附件的结构设计和选择……………………………八、设计总结……………………………………………………参考文献…………………………………………………………附录………………………………………………………………湖南大学课程设计第页2图一理糖供送机原理图一、设计任务书机械设计训练课题一——带式输送机传动系统设计下图所示为带式输送机传动系统的一个实现方案。电动机1通过带传动2—圆柱齿轮传动3—链传动4—驱动滚筒5带动输送带6。设滚筒直径Φ500，其输出扭矩T=600N·m，转速n=60r/min。试对该传动系统进行结构设计。vF654321图一带式输送机传动系统运动方案图现要求将原训练课题方案中的链传动改为齿轮传动、齿轮输出轴与驱动滚筒5之间用联轴器连接，输出条件不变（即滚筒直径Φ500，其输出扭矩T=600N·m，转速n=60r/min），重新选择电动机型号、分配总传动比、计算各轴的转速、输入输出功率。对带传动和两级齿轮传动进行设计计算，并对两级闭式齿轮传动进行结构设计（含箱体设计）。机械设计训练课题二——理糖供送机传动系统设计如图一所示，糖果由间歇振动料斗落到锥形盘1上，在离心力作用下进入螺旋槽2内。层叠的糖果被毛刷3刷掉，理顺的糖果进入输送带4。图二为该机器传动系统的一个实现方案。试对该传动系统进行结构设计。湖南大学课程设计第页3Ⅴ200W75r/min100W60r/minAz=36z=15ⅠⅣⅡⅢz=12z=18z=15255r/minD=70D=112Az=3z=60134z=20z=7400Wz=174图二理糖供送机传动系统运动方案图现要求在原训练课题系统传动方案的基础上，将齿轮输出轴Ⅱ与输送带4的驱动滚筒之间用联轴器连接，保证输出条件、修改方案参数，对带传动、蜗杆传动、齿轮传动重新进行设计计算，并对蜗杆、齿轮传动、主动链轮进行闭式结构设计（含箱体设计，不含蜗轮轴系设计，但应考虑蜗轮悬臂装入位置）。机械设计训练课题三——香皂自动包装机传动系统设计香皂自动包装机有6个子功能，下图所示为其传动系统的一个实现方案。电动机经带传动、齿轮传动和链传动将运动传到分配轴Ⅲ上。轴Ⅲ经锥齿轮、链传动驱动送纸机构，经链传动、棘轮步进机构带动进皂输送带间隙运动。偏心轮T1、T2、T3通过连杆机构分别带动推皂机构、抄纸机构、顶皂机构等完成折叠裹包操作。机器生产率120块/min，电动机功率0.75kW，试对该传动系统进行湖南大学课程设计第页4图一香皂自动包装机传动系统运动方案图结构设计。T3T1T2ⅢⅠⅡ现要求将原训练课题方案中轴Ⅱ到轴Ⅲ的链传动改为齿轮传动，两端通过联轴器输出分别带动轴Ⅲ上各从动系统，其他条件不变（生产率120块/min，电动机功率0.75kW）。重新选择电动机型号，分配总传动比，计算各轴的转速、输入输出功率。对带传动和两级齿轮传动进行设计计算，并对两级闭式齿轮传动进行结构设计（含箱体设计）。湖南大学课程设计第页5以下仅为参考模板，其中的字体格式和计算过程有些错误，按《湖南大学毕业设计（论文）撰写规范》予以纠正：设计过程及计算说明二、传动方案修改1.系统运动方案图2.工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。3.原始数据：滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。F=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mm湖南大学课程设计第页6三、总体设计计算1、电机型号选择（1）电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机（2）电动机功率选择：传动装置的总功率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85电机所需的工作功率：P工作=FV/1000η总=1000×2/1000×0.8412=2.4KW（3）确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×2.0/π×50=76.43r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i’a=3~6。取V带传动比i’1=2~4，则总传动比理时范围为i’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n’d=i’a×n筒=（6~24）×76.43=459~1834r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。（4）确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。质量63kg。2、计算总传动比及分配各级的伟动比（1）总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57（2）分配各级伟动比据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）∵i总=i齿轮×I带∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.0953、各轴运动参数及动力参数计算（1）计算各轴转速（r/min）nI=n电机=960r/minn滚筒=76.4r/minη总=0.8412P工作=2.4KW电动机型号Y132S-6i总=12.57据手册得i齿轮=6i带=2.095nI=960r/min湖南大学课程设计第页7nII=nI/i带=960/2.095=458.2(r/min)nIII=nII/i齿轮=458.2/6=76.4(r/min)（2）计算各轴的功率（KW）PI=P工作=2.4KWPII=PI×η带=2.4×0.96=2.304KWPIII=PII×η轴承×η齿轮=2.304×0.98×0.96=2.168KW（3）计算各轴扭矩（N·mm）TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960=23875N·mmTII=9.55×106PII/nII=9.55×106×2.304/458.2=48020.9N·mmTIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×2.168/76.4=271000N·mmnII=458.2r/minnIII=76.4r/minPI=2.4KWPII=2.304KWPIII=2.168KWTI=23875N·mmTII=48020N·mmTIII=271000N·mm湖南大学课程设计第页8四、传动机构设计计算1、带传动的设计计算（1）选择普通V带截型由课本P83表5-9得：kA=1.2PC=KAP=1.2×3=3.9KW由课本P82图5-10得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为75~100mm则取dd1=100mmdmin=75dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm由课本P74表5-4，取dd2=200mm实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/200=480r/min转速误差为：n2-n2’/n2=458.2-480/458.2=-0.0480.05(允许)带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×100×960/60×1000=5.03m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心矩根据课本P84式（5-14）得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(100+200)≤a0≤2×(100+200)所以有：210mm≤a0≤600mm取a0=500由课本P84式（5-15）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2×500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500=1476mm根据课本P71表（5-2）取Ld=1400mm根据课本P84式（5-16）得：a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2=500-38=462mm（4）验算小带轮包角α1=1800-dd2-dd1/a×57.30=1800-200-100/462×57.30=1800-12.40=167.601200（适用）（5）确定带的根数根据课本P78表（5-5）P1=0.95KW根据课本P79表（5-6）△P1=0.11KW根据课本P81表（5-7）Kα=0.96dd1=75mmdd2=200mmV=5.03m/sa0=500Ld=1400mma=462mm湖南大学课程设计第页9根据课本P81表（5-8）KL=0.96由课本P83式（5-12）得Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL=3.9/(0.95+0.11)×0.96×0.96=3.99(6)计算轴上压力由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=[500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032]N=158.01N则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×158.01sin167.6/2=1256.7N2、齿轮传动（一）的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P139表6-12选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=6取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=6×20=120实际传动比I0=120/2=60传动比误差：i-i0/i=6-6/6=0%2.5%可用齿数比：u=i0=6由课本P138表6-10取φd=0.9(3)转矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2=50021.8N·mm(4)载荷系数k由课本P128表6-7取k=1(5)许用接触应力[σH][σH]=σHlimZNT/SH由课本P134图6-33查得：σHlimZ1=570MpaσHlimZ2=350Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8)=1.28×109NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108Z=4根F0=158.01NFQ=1256.7Ni齿=6Z1=20Z2=120u=6T1=50021.8N·mmαHlimZ1=570MpaαHlimZ2=350Mpa湖南大学课程设计第页10由课本P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.92ZNT2=0.98通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa=524.4Mpa[σH]2=