《机械基础》课程综合实训设计任务书

《机械基础》课程综合实训设计任务书一、设计题目带式输送机传动装置设计1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机二、已知条件1、输送拉力F=2200N；2、输送带工作速度V＝1.8m/s（允许输送带的工作速度误差为±5%）；3、滚筒直径D＝450mm；4、卷筒效率η＝0.96（包括卷筒及轴承的效率）；5、工作情况：每日工作24小时，连续单向运转、载荷平稳；6、传动工作年限：5年（每年按300天计算）；7、工作条件：室内、尘土较大、环境最高温度35℃；8、动力来源：三相交流电源；9、检修间隔期：四年一大修、两年一中修、半年一小修；10、制造条件及生产批量：一般机械厂制造、小批量生产。三、设计内容1、电动机的选择及运动参数的计算；2、三角带的传动设计；3、齿轮传动的设计；4、轴的设计；5、滚动轴承的选择及验算（低速轴）；6、键的选择计算及强度校核（低速轴）；7、联轴器的选择；8、润滑油及润滑方式的选择；9、绘制零件的工作图和装配图（用AutoCAD绘制）（1）减速器的装配图（2）绘制零件的工作图注：装配图包括：尺寸标注、技术要求及特性、零件编号、零件明细表、标题栏。零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。10、编写设计说明书（1）目录；（2）设计任务书；（3）设计计算：详细的设计步骤及演算过程；（4）对设计后的评价；（5）参考文献资料。四、设计工作量1、绘制减速器装配图1张(A0或A1);2、零件图1～2张(A3或A4）；3、编写设计计算说明书1份。目录一、传动方案分析…………………………………………………1二、电动机的选择……………………………………………………1三、传动装置的运动和动力参数……………………………………2四、带传动设计………………………………………………………3五、齿轮传动的设计计算……………………………………………6六、轴的设计和计算………………………………………………8七、轴承的设计………………………………………………………13八、联轴器的选择……………………………………………………13九、键联接的选择及校核计算………………………………………14十、减速器附件的选择……………………………………………14十一、润滑与密封……………………………………………………16设计小结………………………………………………………………17参考资料………………………………………………………………18附图……………………………………………………………………191计算及说明结果一、传动方案分析设计任务书中给出两种方案。方案一：采用二级闭式齿轮传动，适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，且使用维护方便，但要求大起动力矩时，起动冲击大。方案二：选用V带传动和一级闭式齿轮传动，此方案的结构尺寸较大，V带传动也不适用于繁重工作要求和恶劣的工作环境，但V带传动布置于高速级，能发挥其的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点，可适应大起动转矩工况要求，成本低，结构简单，使用维护方便。根据以上分析比较，本设计选用方案二。二、电动机的选择已知卷筒直径D=450mm，运输带的有效拉力F=2100N，运输带速度µ=1.8m/s，卷筒效率为0.96，每日工作时数为24小时，传动工作年限为5年。试选择合适的电动机1、选择的电动机类型：选用Y型全封闭型三相异步电动机2、选择电动机的功率（容量）：（1）传动装置的总效率（包括工作机效率）：总=η1×η32×η23×η4×η5×η6上式中η1、η2、η3、η4、η5、η6分别为带传动、齿轮传动、联州器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取η1=0.96、η2=0.99、η3=0.97、η4=0.97、η5=0.98、η6=0.96总=0.80所以dP=Fµ/1000ηw=4.95kw3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：nW=60×1000V/πD选方案二。Pd＝4.95KWnW=76.4r/min2=60×1000×2/π×500r/min=76.4r/min按推荐的合理传动比范围，取V带传动比i带=2～4，单级齿轮传动传动比i齿=3～5。，则合理总传动比取值范围为i′=6～20。故电动机转速的可选范围nd′=i′×nW=（6～20）×76.39=458～1528r/min。符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、和1500r/min。再根据容量和转速，由表8.1方案电动机型号额定功率电动机转速传动装置的传动比dP/kw同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y132S-45.51500144018.853.55.3852Y132M2-65.5100096012.573.1443Y160M2-85.57507209.4233.14查出有三种适用的电动机型号，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，选n=1000r/min合适。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Y132M2-6。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min。三、计算传动装置的运动和动力参数1、计算各轴转速（r/min）Ⅰ轴14.39600InnmIr/min=305.73r/minⅡ轴473.3051InnIr/min=76.43r/min电动机型号Y132M2-6Pd=5.5KWnm=960r/minnI=305.73r/minnx=76.43r/minnw=76.43r/min3卷筒轴wn=n76.43r/min2、计算各轴的功率（KW）Ⅰ轴PI=dP×η01=4.752kwⅡ轴P=PI×η12=4.51kw卷筒轴P=P×η56=4.24kw3、计算各轴输入转矩（N·m）Td=9550×dP/Nm=49.24N·mⅠ轴T=Td×Í0×η01=Td×Í0×η1×η2=146.94N·mⅡ轴T=T×Í1×η12=T×Í1×η3×η4=553.02N·m卷筒轴T=T×η5×η6=520.28N·m运动和动力参数的计算结果列下表轴名参数电动机轴I轴II轴卷筒轴转速N/（r/min）960305.7376.4376.43输入功率P/kw4.954.7524.514.24输入转矩T（N*m）49.24146.94553.02520.28传动比Í3.14441效率四、带传动设计1、带传动的设计计算（1）选择普通V带类型由以上可知电动机的额定功率P=5.5kw，转速Nm=960PI=4.752kwP=4.51kwP=4.24kwTd=49.24N·mT=146.94N·mT=553.02N·mT=520.28N·mA型普通V带KA=1.34r/min，从动轴转速NI=305.73r/min，中心距约为500mm，每天工作24小时。（2）确定计算功率PC由表8.1查得KA=1.3，依公式得PC=KAP=5.5×1.3=7.15kw（3）选取普通V带型号根据PC=7.15kw，Nm=960r/min，选用A型普通V带（4）确定带轮基准直径d1d、d2d根据表11-8和图11-6选取d1d=100mm，且d1d=130dmin=80mm大带轮基准直径为d2d=300mm按表11-8选取标准值d2d=300mm（5）验算带速µµ=5.024m/s带速在5~25m/s范围内。（6）确定带的基准长度Ld和实际中心距a按结构设计要求初步定中心距a0=500mm。由式（8.15）得L0=2a0+（d1d+d2d）×π/2+（d1d+d2d）2/（4×a0）=1630mm由表11-2选取基准长度Ld=1600mm。由式（8.16）得实际中心距为a≈a0+（L0+Ld）/2=485mmPC=7.15kwd1d=100mmd2d=300mmµ==5.024m/sa=563mmL0=1630mmLd=1600mma=485mm5中心距a的变动范围为amin=a-0.015Ld=483.5mmamax=a+0.03Ld=488mm（7）校验小带轮包角α1由式（8。17）得α1=1800-（d1d-d2d）×57.30/a=156.3701200(8)确定V带根数z由式(8.18)得Z≥PC/[（P0+△P0）·Ka·KL]根据d1d=100mm，Nm=960r/min，查表11-3用内插法得P0=0.97kw所以取P0=0.97kwP0=0.97kw根据传动比Í=3.14，查表11-3得△P0=0.11kw由表11-6查得带长度修正系数KL=0.99，由图11-5查得包角系数Ka=0.93，得普通V带根数Z=7.19根圆整的z=8根。（9）求初拉力F0及带轮上的压力FQ由表11-1查得A型普通V带的每米长度质量q=0.1kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力为F0=NqKzPac]024.51.0193.05.2024.5815.750015.2500[22amin=483.5mmamax=488mmα1=156.370P0=0.97kw△P0=0.11kwKL=0.99Ka=0.93z=8根q=0.1kg/mF0=154.42N6=154.42N由式（8.20）可得作用在轴上的压力FQ为FQ=2F0·z·sin21a=2418N(10)带轮的结构设计图(附录)（11）设计结果选用8根V带，中心距a=500mm，带轮直径d1d=100mm，d2d=300mm，轴压力FQ=2418N。五、齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级选择直齿圆柱齿轮，则选择材料为45号钢，软齿齿轮组合，大齿轮用合金刚，硬度为170~210HBS，小齿轮用合金钢45号钢，硬度为220~250HBS，选择齿轮精度为8级。2、按齿根弯曲疲劳强度设计确定有关参数和系数1）转矩T1T1=9.55×106NP=4120N·m2）载荷系数K查表取K=1.1。3）齿数z和齿宽系数d因为是软齿面传动，取z1=25，则z2=Í·z1=1004）许用弯曲应力[F]按图12-26查得limF=240Mpa，小齿轮按45号钢，硬度为220~250HBS，大齿轮用合金刚45号钢，硬度为170~210FQ=2418NT1=4120N/mK=1.1z1=25z2=1001limF=240Mpa2limF=180Mpa7HBS，得1limF=240Mpa，2limF=180Mpa。由表12-5查得SF=1.3。由式（10.14）得[F]2=138Mpa[F]1=185Mpa由式（10.38）得因软齿面mn选大些。由表10.3取标准模数值mn=35）确定中心距a及螺旋角a=187.5mm所以取a=187.5mm。H=3.17·Ez·211)1(bdKT≤[H]1）分度圆直径d1=75mmd2=300mm2）齿宽b=ad=75mm所以取b1=77mm，b2=80mm。3）齿数比=i=44)许用接触应力[H]由图查得1limH=680Mpa，2limH=540Mpa。由表查得HS=1.0。由式SF=1.3[F]2=138Mpa[F]1=185Mpamn=3a=187.5mmd1=75mmd2=300mmb=75mmb1=77mm，b2=80mm=41limH=680Mpa2limH=540MpaHS=18[H]1=11limHHS=680Mpa[H]2=12limHHS=540Mpa(4)验算齿轮圆周速度uU=10006011nd=3.768m/s由表12-2知选8级精度是合格的.(5)几何尺寸计算及绘制齿轮工作图附图：见附录1六、轴的设计和计算1、择轴的材料，确定许用应力已知传动效率P=4.51KW，从动齿轮的转速n=305.73r/min，圆周力F2t=8840，分度圆的直径d=100，圆周力NF88401，径向力rF=3209N，轴向力NFa34502。2、扭转强度估算轴径查表14.1得C=107