机械设计基础_课程设计 蚌埠学院

北 方 民 族 大 学 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 说 明 书蚌埠学院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. .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（Nm）：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3. 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。 2.选择电动机功率卷筒所需的有效功率：= (5500X1.7)/1000=9.35kw传动装置的总效率： V带传动的效率 带=0.96闭式齿轮的传动效率 齿轮=0.97一对滚动轴承的效率 轴承=0.98联轴器的效率 联轴器=0.99传动滚筒效率 滚筒=0.96传动总效率=0.950.970.9820.990.96=0.83所需电动机功率 =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P0 Pr。3.选取电动机的转速滚筒转速 =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=9550P0/n0=9550X11.26/970=110.86轴：即减速器高速轴采用带联接传动比i带 =2.5，带传动效率带=0.96， P1= P001= P0带 =11.260.96=10.81kwn1= n0/i 01=970/2.5=388r/minT1=9550P1/n1=955011.26/388=275.67轴：即减速器的低速轴，一对滚动轴承的传动比效率为轴承=0.98 闭式齿轮传动的效率为齿轮=0.97则12=0.97=0.980.97=0.95P=P12=10.810.95=10.27kwn=n/i=388/5.016=77.35r/minT=9550P/n=955010.27/77.35=1267.98轴：即传动滚筒轴 轴承=0.98 联轴器=0.99 齿轮=0.97 23=0.980.990.97=0.94P=P23=10.270.94=9.65kwn= n/i=77.35/1=77.35r/minT3=9550P/n=95509.65/77.35=1191.44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011.26970110.86V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， =1.2PC=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）(3)确定带轮基准直径、选择小带轮直径由表10-4（书P214页）确定=140mm验算带速V（书P211）V=7.1m/s在5m/s25m/s之间，故合乎要求。（书P220）确定从动轮基准直径(书P211)=(1-)=2.5140(1-0.02)=343mm按表10-5（书215页）取从动轮基准直径为=355mm (4)确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a（书P220）取初定中心距0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)a=1.8(+)=1.8(140+355)=891mm确定带的计算基准长度Ld按式 L=2a+( +)+=2=2572.12由表10-2（书213页）取标准Ld =2500确定实际中心距=+=891+=855(5)验算包角180-57.3=180-57.3=1651200 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 P=2.2kw ，再由表13-5（书216页）得P=0.3 (i=2.5)由表13-7（书P217页）查得 K=0.96由表13-2（书P212页）查得K=1.03Z=2.20根取Z=3根 （7）、计算作用于轴上的载荷F单根V带的初拉力：F0=500(-1)+q=500=686.38N式中q由表10-1（指导书140页）查得q=0.17Kg/m。F=2FZ=2686.383=4082.25N（8） 带轮结构设计 带速V30m/s 材料用灰铸铁 用HT150或HT200 300mm 用轮辐式（9） 带轮轮槽尺寸由表4-2（指导书224页）得 h=15mm,h=3.5mm,e=19mm,f=11.5mm Bd=14mm,=7.5mmB=(z -1)e+2f=(3-1)19+211.5=61mm图4-1 小带轮结构图图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,=650MPa,=360Mpa，硬度217255HB； 大齿轮45正火, =580MPa, =290MPa,硬度162217HB。齿轮精度等级为8级.计算循环次数NN=60nj=603881(836516)=1088000000（工作八年，两班制）N=1088000000/5.016=2.1710由表11-5（P171页）取载荷系数S=1.0由图11-1（书166页）查得 =600Mpa ， =380MPa计算许用接触应力= =600Mpa= =380Mpa因 计算中取=380MPa2.按齿面接触强度确定中心距小轮轮距 TT=9.5510=9.5510(10.81/388)=270000Nm由表11-3（P169）取得K=1.8，由表11-6（P175）取得=0.8，由表11-4（P171）取得Z=188.9a =130.25mm取中心距a=130.25mm 取小轮齿数=21则大齿轮数=110所以=114/21=5.23计算得到=（5.23-5.016）/5.416=0.04在正负5%之间，故合理。模数m=/=6.5mm齿宽b=104.2查表4-1（P57），取m=6.5mm=m=136.5mm=m=715mm圆周速度v=3.14136.5388/601000=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k=1.25由图11-2（b）（指导书177页）按8级精度和vZ/100=1.02425/100=0.256m/s得kv=1.023 校核齿根弯曲疲劳强度=360MPa=240MPa=48.27MPa2m/s所以滚动轴承采用油润滑高速轴密封处的圆周速度V由于V2m/s，所以采用毡圈密封。低速轴密封处的圆周速度V由于V 计算轴承A的寿命PA= 预期寿命满足要求九.高速轴键联接的选择和验算大带轮装在高速轴轴端，需用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知：V带带轮材料为钢 ，轴的材料为45钢，V带与轴的配合直径为35mm，V带轮毂长为70mm，传递转矩T=114.11Nm1.选择键的材料、类型和尺寸。a.键的材料选用45钢，b.选择最常用的A型普通平键，因为它具有结构简单，对中性好，装拆方便等优点。c.键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d=35mm由标准中选定，键的长度由轮毂长确定，查表得bh=8*7,L=65mm.2.键联接的强度计算普通平键的主要失效形式是键，轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于带轮材料是钢，许用挤压应力由表9-7（指导书135页）查得=100MPa。键的计算长度l=L-b=65-8=57mm =100Mpa安全十 联轴器的选择在减速器低速轴与工作机之间需采用联轴器联接。由于工作机和减速器之间可能产生一定的径向位移和角位移。故选用弹性柱销联轴器。由式Tc=T=1.51310.71=1966.07Nm n=71.64r/min由表2-14-1(课设指导书114页) LH4联轴器4084 GB/T50142003其公称转矩 Tn=1250 Nm71.64r/min 十一 减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1： 表8.1箱体的结构尺寸减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理。设计内容计 算 公 式计算结果箱座壁厚度=（56）mm取=8mm箱盖壁厚度18=（6.4608）取1=8mm机座凸缘厚度bb=1.5=1.58=12mmb=12mm机盖凸缘厚度b1b1=1.51=1.58=12mmb1=12mm箱底座凸缘厚度PP=2.5=2.58=20mmP=20mm地脚螺钉直径和数目Df=16mm n=4Df=16mm n=4 通气孔直径Df=20mmDf=20mm地脚沉头座直径D0D0=45mmD0=45mm底座凸缘尺寸C1min=25mm C1min=25mm C2min=23mmC2min=23mm轴承旁连接螺栓直径d1d1= 12mmd1=12mm定位销直径d =(0.70.8)9=6.37.2d =7mm箱座盖连接螺栓直径d 2 =(0.50.6)16=89.6mmd 2 =8mm大齿轮顶园与箱内壁距离=1.289.6mm=10mm上下箱连接螺栓通孔直径d28 （1015）mm=10mm轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4, d3=8mmn=4d3=8mm检查孔盖螺钉直径d4d4=（0.30.4）16=4.86.4mmd4=6mm轴承端盖外径D1D1=(55.5) 7+62=97100.5取D1=100mm（凸缘）箱体外壁至轴承座端面距离KK= C1+ C2+(58)=32mmK=32mm机盖、机座肋厚m1,mm1=0.851=6.8mm, m=0.85=6.8mmm1=7mm, m=7mm十二 润滑与密封1减速器齿轮传动润滑方式和润滑油的选择a.减速器齿轮传动润滑方式:油润滑；b.润滑油的选择：工业闭式齿轮油（GB/T59031995）代号为100。2减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择 a.油润滑； b.润滑剂：150号机械油3.减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 密封装置的选择：高速轴：毡圈 45 FZ/T920101991 低速轴：毡圈 53 FZ/T920101991十三参考文献：1、机械设计基础 主编 杨可桢程光蕴 李仲生2、机械设计课程设计 主编 孙德志 张伟华邓子龙3.机械设计课程设计主编 席光伟 杨 光 李波十四设计体会通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。蚌埠学院机械与电子工程系机械设计基础课程设计一级圆柱斜齿轮减速器班级 10数控技术姓名 许诗根学号 61001150007指导教师 王月英24