【設(shè)計】熱能與動力工程專業(yè)機械設(shè)計課程設(shè)計實例.doc

1、2021/2021 學年 第 1 學期機械設(shè)計基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計2021 年 11 月設(shè)計題目：設(shè)計數(shù)據(jù)：運輸帶傳遞的有效圓周力f=2200n運輸帶速度 v=1.40m/s滾筒的運算直徑 d=260mm設(shè)計要求：原動機為電動機，齒輪單向傳動，有稍微沖擊；工作條件：工作時間10 年，每年按 300 天計單班工作（每班 8 小時）；傳動示意圖如下：河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書電機帶傳動i齒輪減速器鏈傳動ii聯(lián)軸器f vd滾筒運輸帶iii目 錄1、電機的挑選022、確定傳動裝置的總傳動比和安排傳動比：023、傳動裝置的運動和動力參數(shù)034、v 帶的設(shè)計045、減速器齒輪的設(shè)計06

2、6、軸的設(shè)計與校核087、鏈傳動的設(shè)計178、聯(lián)軸器的挑選189、鍵的校核1910、減速箱的結(jié)構(gòu)尺寸1911、軸承端蓋的參數(shù)2212、帶輪的參數(shù)2313、設(shè)計小結(jié)2314、參考資料23一、挑選電機河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書111、工作機所需功率pw： pw=2200*1.40/1000=3.08kw 1 帶傳動效率： 0.95 2 每對軸承傳動效率：0.99 3 圓柱齒輪的傳動效率：0.975 4 鏈的傳動效率： 0.965 5 聯(lián)軸器的傳動效率：0.99 6 滾筒的傳動效率： 0.96電機至工作機之間的傳動裝置的總效率：pw =3.08kw 總 = 1* 2 * 3 *

3、 4 * 5 * 62=0.95*0.992 *0.975*0.965*0.99*0.96=0.832 總 =0.83260vn卷筒 =360* 1.4 * 1000=102.89r/mind * 103.14 * 2602、確定電機轉(zhuǎn)速p電機 =pw / 總 =3.08/0.832=3.70kw初選電動機同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min，依據(jù)電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊 第 167 頁表 12-1 ，查出電動機型號為y1112m 4；其額定功率為 4.0kw，轉(zhuǎn)速為 1440r/min,工作輸出功率為 3.70kw；符合所需設(shè)計要求；二、確定傳動裝置的總傳動比和安排傳動比：n卷筒 =102.89

4、r/minp電機 =3.70kwn=1440r/min總傳動比： i 總 =n電 動 機=n卷 筒1440102.89=14.00河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書平均平均傳動比： i=314.00=2.41ii 總 =14.00i 帶 =2.0安排傳動比：取i帶= 2.0； i齒輪=3.2就 i鏈 =總i 帶 * i 2=2.1875i齒輪=3.2注： i 帶 為帶輪傳動比， i齒輪 為齒輪傳動比，i鏈 為鏈傳動比三、運算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1 軸、2 軸、3 軸, 01 , 12 , 23依次為電機與軸 1，軸 1 與軸 2，軸 2 與

5、軸 3 之間的傳動效率；i鏈 =2.18751. 各軸轉(zhuǎn)速： n= n電 動 機1i帶= 1440 =720 r/min2.02n= n1n電 動 機=1440=225 r/mini1i 帶 * i12.0 * 3 .23n= n2 =n電動機=1440102.857 r/mini 2i帶 * i 1 * i 22.0 * 3.2 *2.18752. 各軸輸入功率： p1 =p電動機 * 01 =3.7*0.95=3.515 kwp2 =p1 * 12 =3.515*0.99*0.975=3.40kwp3 =p2 * 23 =3.40*0.965*0.99*0.96=3.11 kw3. 各軸輸

6、入轉(zhuǎn)矩： t電動機 =p電動機n電動機* 9550 =24.54 nm1t= 9550 p1n12t= 9550 p2n2t= 9550 p33n=46.62 nm=144.31nm=288.35nm3河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書四、設(shè)計 v 帶：1、確定 v 帶型號查課本 p218 表 13-8 得： k a =1.2就運算功率 pcp c =ka *p 電動機 =1.2*3.7=4.44 kw依據(jù) pc =4.44 kw， n電動機 =1440 r/min,由課本 p219 圖 13-15 ，挑選 a 型v帶；取 d 1 =90 mm，就29d2 =i 帶 *d 1 *

7、1- = 194.04mm查課本 p 219 表 13-9 取 d 2 =200mm為帶傳動的滑動率=0.01 0.02 2、驗算帶速：d 1 =90mmd 2 =200mmv= d電動機 =3.14 * 90 * 1440 =6.78 m/s60 *100060* 1000v=6.78 m/s帶速在 525 m/s范疇內(nèi)，合適3、取 v 帶基準長度 l d 和中心距 a： 初步選取中心距 a：a0 =1.5 *d1 d21.5 * 90200435mma 0 =450mm取 a 0 =450 mm符合 0.7d 1 +d 2 a0 2.73kw 故合格，其參數(shù)：p=25.4mm；排距pt =

8、29.29mm；5. 實際中心距a=40p=40*25.4=1016 mm6運算鏈速由式（ 13 20）v=z 1 * p * n=1.09 m/s60 * 10007.作用于軸上的壓力體會所述fq =1.21.3f取 fq =1.3ff=1000*pc =3357.8n， f =1.3f=4365 nqv八、 聯(lián)軸器的挑選由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特別要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟問題，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，取工作情形系數(shù)k1.3河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書選用 hl3 型（ gb4323-84 ）彈性套柱銷聯(lián)軸器 ,依據(jù)主動軸連接聯(lián)軸器處 d=30mm，將各種參數(shù)列表如下

9、：公稱許用型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)數(shù)號tn軸孔直徑 d軸孔長度 l外徑 d材料軸孔類型tl563050003082160hty 型200聯(lián)軸器承擔轉(zhuǎn)矩 ;1.3 * 3.11t=103*9550=375 630n m故： 合適九、鍵的校核材料挑選及其許用擠壓應力 :挑選 45 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，查機械零件設(shè)計手冊 p458 表 3 2-3其許用擠壓應力jy100 mpa（1） ） 主動軸外伸端，考慮到鍵在軸中部安裝，挑選平鍵可以了，已挑選 gb1096-1990型鍵；： b=8mm； h=7mm,l=40mm靜連接工作面的擠壓應力： jy =2* 462200.5* 7 * 25* 40=26.4mpa河 北 工

10、 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書就：強度足夠， 合適（2） ） 從動軸外伸端，考慮到鍵在軸中部安裝，挑選平鍵可以了，已挑選 gb1096-1990型鍵；： b=8mm； h=7mm,l=35mm靜連接工作面的擠壓應力： jy =2 * 144310=78.5mpa0.5 * 7 * 30 * 35就：強度足夠， 合適十、減速器機體結(jié)構(gòu)及尺寸 箱體一般用灰鑄鐵ht150或ht200制造；對于重型減速器也可以采納球墨鑄鐵或鑄鋼制造； 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點減速器的箱體是支持和固定軸及軸上零件并保證傳動精度的重要零件，其重量一般約占減速器總重量的40 50，因此，箱體結(jié)構(gòu)對減速器的性能、制造工藝、

11、材料消耗、重量和成本等影響很大，設(shè)計時務(wù)必綜合考慮，仔細對待；1（1）軸承座上下設(shè)置加強筋；（2） 軸承座房設(shè)計凸臺結(jié)構(gòu)；凸臺的設(shè)置可使軸承座旁的聯(lián)接設(shè)計凸臺結(jié)構(gòu)要留意以下幾個問題：a 軸承座旁兩凸臺螺栓距離s應盡可能靠近； 對無油構(gòu)箱體 （軸承采納油脂潤滑）取 sd2，應留意凸臺聯(lián)接螺栓（d1）與軸承蓋聯(lián)接螺釘（d3）不要相互干涉；對有油溝箱體（軸承采納潤滑油潤滑），取sd2，應留意凸臺螺栓孔（ d1）不要與油溝相通，以免漏油；d2就為軸承座凸緣的外徑；b 凸臺高度 h的確定應以保證足夠的螺母搬手空間為準就；搬手空間依據(jù)螺栓直徑的大小由尺寸 c1和 c2確定；c 凸臺沿軸向的寬度同樣取決于不

12、同螺栓直徑所確定的c1+ c2之值，以河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書保證足夠的搬手空間；但仍應小于軸承座凸緣寬度35mm.，以便于凸緣端面的加工；（3） 箱座的內(nèi)壁應設(shè)計在底部凸緣之內(nèi)；（4） 地腳螺栓孔應開在箱座底部凸緣與地基接觸的部位；不能懸空；（5） 箱座是受力的重要零件，應保證足夠的箱座壁厚，且箱座凸緣厚度可稍大于箱蓋凸緣厚度；2、確保箱體接合面的密封、定位和內(nèi)部傳動零件的潤滑；為保證箱體軸承座孔的加工和裝配的精確性，在接合面的凸緣上必需設(shè)置兩個定位用的為保證箱蓋、箱座的接合面之間的密封性，接合面凸緣聯(lián)接螺栓的間距不宜過大，一般不大于150180mm，并盡量對稱布置；

13、假如滾動軸承靠齒輪飛濺的潤滑油潤滑時，就箱座凸緣上應開設(shè)集油溝， 集油溝要保證潤滑油流入軸承座孔內(nèi)，再經(jīng)過軸承內(nèi)外圈間的間隙流回箱座內(nèi)部，而不應有漏油現(xiàn)象發(fā)生；3、箱體結(jié)構(gòu)應具有良好的工藝性鑄造工藝性的要求，箱壁不宜太薄，min 8mm，以免澆鑄時鐵水流淌困難，顯現(xiàn)充不滿型腔的現(xiàn)象；壁厚應勻稱和防止金屬積聚、防止產(chǎn)生的縮孔、裂紋等缺陷；當箱壁的厚度變化較大時，應采納平緩過渡的結(jié)構(gòu)；防止顯現(xiàn)狹縫結(jié)構(gòu)，由于這種結(jié)構(gòu)的砂型易碎裂，正確的做法應聯(lián)成整體箱壁沿撥摸方向應有1：101： 20的撥模斜度；（2）機械加工工藝性的要求軸承座孔應為通孔，最好兩端孔徑一樣以利于加工；兩端軸承外徑不同時，可以在座孔中

14、安裝襯套，使支座孔徑相同，利用襯套的厚度不等，形成不同的孔徑以滿意兩端軸承不同外徑的協(xié)作要求；同一側(cè)的各種加工端面盡可能一樣平齊，以便于一次調(diào)整刀具進行加工；加工表面與非加工表面必需嚴格區(qū)分，并盡量削減加工面積；因此，軸承座的外端面、觀看孔、透氣塞、吊環(huán)螺釘、油標尺和油塞以及凸緣連接螺栓孔等處均應制出凸臺（凸出非加工面35mm）以便加工； 所示為軸承座凸緣的河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書外端面與凸臺之間的合理與不合理的結(jié)構(gòu)；本減速箱箱體，壁厚采納8mm10m，m符合標準；密封與潤滑潤滑技術(shù)的核心問題是要解決摩擦副也就是我們通常所說的潤滑點的潤滑問題，對于從事潤滑技術(shù)應用的人來

15、講，最關(guān)懷的應當是潤滑點；也就是說，不管你采納什么樣的潤滑方式，干油潤滑也好，稀油潤滑也好，油霧潤滑也好，或者采納油氣潤滑，目的是要使?jié)櫥c始終處于正確的潤滑狀態(tài)；潤滑點，也就是摩擦副在全膜潤滑狀態(tài)下運行是一種抱負的狀況；在這種全膜潤滑狀態(tài)下，摩擦面之間有潤滑劑，并能生成一層完整的潤滑膜， 把兩個摩擦表面完全隔開；摩擦副運動時，摩擦是潤滑膜的內(nèi)部分子之間的內(nèi)摩擦，而不是摩擦面之間的直接接觸的外摩擦；潤滑點所需的潤滑劑應當以緩慢的勻稱的微量油流到達軸承，假如潤滑點所需要的潤滑劑能以源源不斷的細流方式供應，那對潤滑點來說，潤滑成效是最抱負的了；本設(shè)計潤滑采納油浴潤滑，齒輪箱中油液面要加埋沒齒輪的1

16、/4 處， 利用齒輪旋轉(zhuǎn)的離心力，使用油布滿整個齒輪箱；密封：采納骨架油封；在設(shè)計時，骨架油封和軸承之間需要有個臺階， 當安裝軸承時會對軸的表面產(chǎn)生劃傷，假如不加臺階，骨架油封的密封性能將會大打折扣；減速器箱體參數(shù)：箱座厚度 =0.025a+3 810mm箱蓋厚度 1 1 =0.02a+3 88mm箱蓋凸緣厚度b1b1 =1.5 12mm 箱座凸緣厚度bb=1.515mm 箱座底凸緣厚度b2b2 =2.5 25mm地腳螺釘直徑dfdf =0.036a+12m16地腳螺釘數(shù)目n查手冊 a2504河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d 1d1 =0.75d fm12蓋

17、與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d 2d2 =0.5 0.6dfm12 軸承端蓋螺釘直徑d3d3 =0.4 0.5df6mm 視孔蓋螺釘直徑d4d4 =0.3 0.4df5mm 定位銷直徑dd=0.7 0.8d28mmd f ， d 1 ， d 2 至外箱壁的距離c 1 查手冊得 22mm 18mm 16mmd f ， d 2 至凸緣邊緣距離 c2 查手冊得 20mm 14mm外箱壁至軸承端面距離l 1l1 =c1 +c2 +5 1055mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1 1.2 15mm箱蓋，箱座肋厚m 1 mm1 0.85 1 ， m 0.85 8mm9mm軸承端蓋外徑 d2d2 =d+5 5.5d112m120m軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離ss=d290mm116mm十一、軸承端蓋的參數(shù)第一根軸上（輸入端無孔）河 北 工 程 大 學課 程 設(shè) 計 說 明 書軸承外徑 d0 =100mm d=40mm d5 =35mm d 2 =80mmd 3 =10mme=12mm其次根軸上軸承外徑 d 0 =80mmd=55mm d 5 =50mm d2 =105mm d3 =8mme=9.6mm十二、帶輪的參數(shù)d s =20mm da=164mm d=160mm dh=35mm f=7mm e=12mm 0 =