機械設計基礎課程設計

1、機械設計基礎課程設計計算說明書 設計題目：溢流型金屬磨機傳動裝置設計 姓 名： 胡天帥 班 級： 采礦工程13-4班 學 號： 01130092 指導老師： 趙子江 中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院2015年1月17日目錄緒 論.1第一章 設計任務書.2第二章 電動機的選擇.3第三章 傳動方案的擬定.5第四章 傳動零件的設計和計算.7第五章 軸的設計.11第六章 鍵的選擇與強度驗算.15第七章 滾動軸承的選擇和聯(lián)軸器的選擇.17第八章 減速器的潤滑和密封.18第九章 減速器附件選擇.19第十章 課程設計小結.22附 錄 參考文獻.23緒論本論文主要內容是進行溢流型金屬磨機傳動裝置的設計計算，在設計計算

2、中運用到了機械設計基礎、機械設計基礎課程設計、工程制圖等多門課程知識，并運用AutoCAD軟件進行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié)，也是一次全面的、規(guī)范的實踐訓練。通過這次訓練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1） 培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計課程和其他相關課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展了相關機械設計方面的知識。（2） 通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使我們掌握了一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力和創(chuàng)新能力。（3） 另

3、外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計方面的能力。（4） 加強了我們的對Office軟件中Word和AutoCAD功能的認識和運用。第一章 設計任務書設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果1.1題目溢流型金屬磨機傳動裝置設計1.2已知條件（1） 機器功能：破碎黑色和有色金屬物質。（2） 已知參數(shù)：磨筒的功率P、磨筒的轉速n。（3） 工作情況：啟動力矩大、連續(xù)運轉、載荷較平穩(wěn)、單項轉動。（4） 使用壽命：10年，每天兩班制。（5） 磨筒轉速誤差4%。1.3原始數(shù)據(jù)參數(shù)單位（名稱）方案參數(shù)值6P（kW)22.4n(r/min)45.9

4、1.4設計任務（1） 設計內容a.電動機選型。b.一級圓柱齒輪減速器設計。c.聯(lián)軸器選型。（2） 設計要求一級圓柱齒輪減速器中的齒輪可以設計為：直齒或斜齒傳動。（3） 設計工作量a.減速器裝配圖一張。 b.計算說明書一份。第二章 電動機的選擇 設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果2.1電動機類型的選擇因本工作情況要求啟動力矩大、連續(xù)運轉、載荷較平穩(wěn)、單向轉動，所以選用常用的封閉式Y系列（IP44)的鼠籠型三相異步電動機。Y系列自扇冷式籠型三相異步電動機，其結構簡單，啟動性能好，工作可靠，維護方便，適用于不易燃 、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合。其具有較好的啟動性能，故適用于某些對啟動

5、轉矩要求較高的機械。2.2電動機功率的選擇根據(jù)機械設計基礎課程設計表9.4：=0.97，=0.99，=0.980.99，=0.9900.995，=0.950.98。所以取=0.97，=0.99，=0.98，=0.990，=0.95。（1）傳動裝置總效率 =×××××× =0.990×0.99×0.98×0.99×0.95×0.99×0.97=0.8675（2） 電動機所需要的功率 根據(jù)要求，選取額定功率最接近計算值的30kW的電動機。2.3確定電動機轉速電動機需要的轉速根據(jù)查

6、找數(shù)據(jù)，得知一級減速器齒輪傳動比=36，一級開式齒輪傳動比=37。已知n=45.9 r/min所以=（942）× 45.9 r/min =413.11927.8 r/min符合這一范圍的同步轉速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min,根據(jù)在合理范圍內選擇較大轉速的原則，選擇同步轉速為1500r/min的電動機。2.4確定電動機型號綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量以及減速器的傳動比，根據(jù)機械設計基礎課程設計附表2.1，選定型號為Y200L-4的電動機。其主要參數(shù)、主要外形尺寸和安裝尺寸如下表所示：主要參數(shù)電動機型號額定功率滿載轉速額定轉矩最大轉矩Y200L

7、-430kW1470r/min2.02.2主要外形尺寸和安裝尺寸中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×GD200775×510 ×475318×3051955×14016×58=0.8675=25.8kW=413.11927.8 r/min選定型號為Y200L-4的電動機第三章 傳動方案的擬定設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果3.1計算總傳動比根據(jù)電動機的滿載轉速和工作機主動軸轉速，即可求得傳動裝置的總傳動比為3.2分配傳

8、動比在上一章中已經得到的開式齒輪傳動比的合理范圍是3-7，所以取，則3.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)軸1表示與電動機相連的減速器輸入軸，軸2表示與開式齒輪相連的減速器輸出軸。表示電動機的額定功率，表示電動機的滿載轉速。（1）各軸的轉速（2）各軸的功率（3）各軸的轉矩將計算數(shù)值列表如下：軸號N/(r/min)P/kWT/(N*m)1147029.7192.952183.7528.811497.34=1470r/min=183.75r/min第四章 傳動零件的設計計算設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果圓柱齒輪傳動4.1選擇齒輪材料及確定需用應力考慮減速器傳遞功率不大，所以采用軟齒面，小齒輪齒

9、根較薄，彎曲強度較低，且受載次數(shù)較多，故在選擇材料和熱處理時，一般使小齒輪齒面硬度比大齒輪高2050HBs。材料熱處理方式硬度/HBs接觸疲勞極限Hlim/MPa彎曲疲勞極限FE/MPa小齒輪45調質197286550620410480大齒輪45正火156217350400280340按上表取小齒輪硬度為220HBs，接觸疲勞極限彎曲疲勞極限；大齒輪硬度為190HBs，接觸疲勞極限彎曲疲勞極限；按一般可靠度取最小安全系數(shù)，計算許用應力： 由，得： 小齒輪； 大齒輪； 4.2按齒面接觸強度設計取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù)，小齒輪上的轉矩，取,作為大齒輪的齒寬b2，而使小齒輪的齒寬，取，。齒數(shù)取

10、，則模數(shù)。按標準模數(shù)系列取。4.3齒根彎曲疲勞強度校核計算由機械設計基礎圖11-8、圖11-9,查得，則所以彎曲強度足夠。4.4齒輪尺寸計算分度圓： 中心距：齒頂高：齒根高： 全齒高：齒頂圓： 齒根圓： 齒 距：齒槽寬：齒 厚：基 圓： 頂 隙：齒輪參數(shù)匯總表：參數(shù)（mm)小齒輪大齒輪齒數(shù)2594分度圓直徑75282齒頂圓直徑81288齒根圓直徑67.5274.5基圓直徑70.48264.99中心距178.5齒頂高3齒根高3.75全齒高6.75齒距9.42齒槽寬4.71頂隙0.75齒厚4.714.5齒輪傳動精度等級確定，對照機械設計基礎表11-2“齒輪傳動精度等級的選擇與應用”，可選用8級精度

11、，適用于機械制造中對精度無特殊要求的齒輪。4.6齒輪的結構設計小齒輪設計采用齒軸結構大齒輪采用幅板式鍛造齒輪第五章 軸的設計計算設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果5.1軸的材料選擇35、45、50等優(yōu)質碳素結構因具有較高的綜合力學性能，應用較多，其中以45鋼應用最為廣泛。為了改善其力學性能，應進行正火或調質處理，所以在此處選擇45鋼正火處理。5.2輸入軸的計算已知輸入軸的功率29.7kW，轉速，齒數(shù)，模數(shù)m=3，壓力角，載荷平穩(wěn)。5.3輸入軸的直徑計算按扭轉強度計算：根據(jù)機械設計基礎P250可知設計公式： 其中，由表14-2可知，45鋼的C值為118-107，可取C=115有根據(jù)前面計算：

12、P1=29.7kW,n1=1470r/min得： 因為軸上開有鍵槽，所以直徑增大3%-5%； dmin=31.32*(1+5%)=33mm5.4輸入軸的結構設計（1）確定軸的結構方案右軸承從軸的右端裝入，靠軸肩定位。齒輪和左軸承從軸的左端裝入，齒輪右側端面靠軸肩定位，齒輪和左軸承之間用定位套筒使左軸承右端面得以定位，左右軸承均采用軸承端蓋，齒輪采用普通平鍵得到圓周固定。（2） 確定軸的各段直徑1軸段為最小徑，通過聯(lián)軸器與電動機軸或開式齒輪輸入軸相連，；2軸段安裝軸承端蓋，按照軸肩原則，取；3軸段安裝軸承及擋油圈，為減少裝配軸承處的精加工面長度設置軸肩，其中d3為軸承內徑大小 (根據(jù)機械設計基礎

13、課程設計續(xù)表13-3：取深溝球軸承6309）；軸兩端裝軸承處軸徑相等，則7段??；4軸段安裝齒輪，齒輪內徑；齒輪的軸向定位軸肩，??；6、7之間有砂輪越程槽，?。?）確定軸的各段長度結合繪圖后確定各軸段長度如下：1軸段（根據(jù)聯(lián)軸器結構及尺寸）；2軸段總長度（根據(jù)外裝式軸承端蓋的結構尺寸，起厚度，還有箱體的厚度取10mm）；3軸段(軸承的寬與套筒的長度和)；4軸段（因為齒輪的齒寬為90mm，軸段的長度應比零件的輪轂短2-3mm）；5、6、7軸段長度；則軸的全長為。5.5輸出軸的計算已知輸入軸的功率28.81kW，轉速183.75r/min齒數(shù)，模數(shù)m=3，壓力角，載荷平穩(wěn)。5.6輸出軸直徑的計算按扭

14、轉強度計算：根據(jù)機械設計基礎P250可知設計公式： 其中，由表14-2可知，45鋼的C值為118-107，可取C=115有根據(jù)前面計算：P2=28.81kW,n2=183.75r/min得：因為軸上開有鍵槽，所以直徑增大3%-5%；dmin=62.01*(1+5%)=65mm5.7輸出軸的結構設計（1）確定軸的結構方案右軸承從軸的右端裝入，靠軸肩定位。齒輪和左軸承從軸的左端裝入，齒輪右側端面靠軸肩定位，齒輪和左軸承之間用定位套筒使左軸承右端面得以定位，左右軸承均采用軸承端蓋，齒輪采用普通平鍵得到圓周固定。（2） 確定各軸段直徑由圖中個零件配合尺寸關系知,，,，,。（3）確定軸的各段長度結合繪圖

15、后確定各軸段長度如下：1軸段的長度?。ǜ鶕?jù)聯(lián)軸器結構及尺寸）；2軸段總長度（根據(jù)外裝式軸承端蓋的結構尺寸，其厚度，還有箱體的厚度取10mm）；3軸段(軸承的寬與套筒的長度和)；4軸段（因為齒輪的齒寬為85mm，軸段的長度應比零件的輪轂短2-3mm）；5、6、7軸段長度（考慮到軸承的寬度及砂輪越程槽的寬度）；則軸的全長為l=300mm。dmin=33mmd1=65mmd2=77mmd3=80mmd4=82mmd5=88mmd6=83mmd7=80mm第六章 鍵的選擇與強度驗算設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果6.1輸入軸上鍵選擇及校核6.1.1最小直徑處：（1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便

16、于安裝固定，選擇普通A型平鍵。（2）確定鍵的尺寸：該軸上最小直徑為，軸長，按（，）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為，（3）強度校核：軸1所受轉矩，鍵連接的擠壓強度 強度滿足要求。該鍵標記為：鍵 。6.1.2齒輪處（1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便于安裝固定，選擇普通A型平鍵。（2）確定鍵的尺寸：該軸上最小直徑為，軸長，按（，）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為，（3）強度校核：鍵連接的擠壓強度（根據(jù)機械設計基礎：表10-10），強度滿足要求。該鍵標記為：鍵 。6.2輸出軸上鍵選擇及校核6.2.1最小直徑處（1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便于安裝固定，選擇普通A型平鍵。（2）確定鍵的尺寸：該軸上最

17、小直徑為，軸長，按（，）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為，（3）強度校核：軸所受轉矩，鍵連接的擠壓強度（根據(jù)機械設計基礎：表10-11），強度滿足要求。該鍵標記為：鍵 6.2.2齒輪處：（1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便于安裝固定，選擇普通A型平鍵。（2）確定鍵的尺寸：該軸上最小直徑為，軸長，按（，）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為。（3）強度校核：鍵連接的擠壓強度強度滿足要求。該鍵標記為：鍵 。第七章 滾動軸承及聯(lián)軸器的選擇設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果7.1滾動軸承的選擇根據(jù)設計條件，軸承預計壽命： 8×350×10=28000小時（1）輸入軸承對于輸入軸的軸承選

18、擇，首先考慮深溝球軸承。選用6309型深溝球軸承，其內徑為45mm,外徑為100mm，寬度為25mm，極限轉速（脂）：6300r/min；極限轉速（油）：8000r/min。（2）輸出軸承對于輸出軸的軸承選擇，考慮深溝球軸承，初選6316深溝球軸承，其內徑為80mm，外徑為170mm，寬度為39mm，極限轉速（脂）：3800r/min；極限轉速（油）：4800r/min。7.2聯(lián)軸器的選擇軸與傳送帶相連是利用鍵連接傳遞力和扭矩，不需用聯(lián)軸器；軸與滾筒之間用聯(lián)軸器聯(lián)接實現(xiàn)力和扭矩的傳遞。需選用合適的聯(lián)軸器?？紤]此運輸機的功率不大，工作平穩(wěn)，考慮結構簡單、安裝方便，故選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。 根據(jù)機械

19、設計基礎課程設計14-5：可選擇YL11，YLD11型彈性聯(lián)軸器GBT5843-1986。Lh=28000h第八章 減速器潤滑和密封設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果8.1潤滑齒輪圓周速度v=5.77m/s<12m/s，采用油池潤滑，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060mm。選擇油面的高度為40mm。并考慮軸承的潤滑方式，計算：輸入軸：輸出軸：所以選用脂潤滑，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的，采用稠度較小潤滑脂。8.2密封：為了防止?jié)櫥突蛑┏龊拖潴w外雜質、水及灰塵等侵入，減速器在軸的伸出處、箱體的結合面處和軸承蓋、窺視孔及放油孔與箱體的結合面處需要密封

20、。軸伸出處的滾動軸承密封裝置采用毛氈圈密封，其中輸入軸按密封圈密封處直徑：，選擇毛氈圈尺寸：。輸出軸按密封圈密封處直徑：選擇毛氈圈尺寸：。第九章 減速器附件的選擇設計項目、內容及計算依據(jù)和過程計算結果9.1軸承端蓋軸承端蓋全部采用外裝式軸承端蓋（根據(jù)機械設計基出課程設計：表13-4與表15-3）1）、輸入軸的軸承端蓋：軸承外徑D=100mm，螺栓直徑，端蓋上螺栓數(shù)目4；，2）、輸出軸的軸承端蓋： 軸承外徑D=170mm，螺栓直徑，端蓋上螺栓數(shù)目6；， 9.2通氣器減速器工作時，由于箱體內部溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，使得箱體內外壓力不等。為使箱體內受熱膨脹的氣體自由排出，以保持箱體內外壓力平

21、衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件處向外滲漏，需要頂部或直接在窺視孔蓋板上設置通氣器。本設計將通氣器安裝在窺視孔蓋板上。選用通氣帽(根據(jù)機械設計基礎課程設計：表15-5）。9.3窺視孔窺視孔用于檢查傳動零件的嚙合、潤滑及齒輪損壞情況，并兼做注油孔，可向減速器箱體內注入潤滑油，觀察孔應設置在減速器箱蓋上方的適當位置，以便直接進行觀察并使手能伸入箱體內進行操作，平時觀察孔用蓋板蓋住。窺視孔孔蓋的結構尺寸(根據(jù)機械設計基礎課程設計：表15-8）：100mm 140mm 120mm箱體寬-（15-20）M6 4個6H10mm9.4油標為指示減速器內油面的高度符合要求，以便保持箱內正常的油量，在減速器

22、箱體上需設置油面指示裝置。本設計選用長形油標，油標尺中心線與水平面成45度，注意加工油標凸臺和安裝油標時，不與箱體凸緣或吊鉤相干涉。油標選擇A80 GB1161(根據(jù)機械設計基礎課程設計：表15-10）.9.5放油孔及放油螺塞為排放減速器箱體內油污和便于清洗箱體內部，在箱座油池的最低處設置放油孔，箱體內底面做成斜面、向放油孔方向傾斜1度到2度，油孔附近作成凹坑，以便污油排盡。平時用放油螺塞將放油孔堵住圓柱螺紋油塞自身不能防止露油，在六角頭與放油孔接觸處加油封墊片。螺塞直徑為減速器壁厚22.5倍。選取M22×1.5(根據(jù)機械設計基礎課程設計：表15-5）。9.6定位銷對由箱蓋和箱座通過

23、聯(lián)接而組成的剖分式箱體，為保證其各部分在加工及裝配時能夠保持精確位置，特別是為保證箱體軸承座孔的加工精度及安裝精度，并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時的位置精度，在箱體與箱座的聯(lián)接凸緣上設置兩個定位銷。定位銷孔是在減速器箱蓋與箱座用螺栓連接緊固后，鏜銷軸承孔之前加工。定位銷直徑取凸緣連接螺栓直徑的0.8倍。取定位銷直徑為10。9.7啟蓋螺釘由于裝配減速器時在箱體剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封膠，因而在拆卸時難于開蓋，因此，在箱蓋凸緣的適當位置加工一個螺孔。裝入起蓋用的圓柱端螺釘，旋動起蓋螺釘可將箱蓋頂起。起蓋螺釘為M129.8地腳螺釘為防止減速器傾倒和振動，減速器底座下部凸緣應設有地腳螺釘與地基連接。地腳螺釘為M20 取六個。9.9箱體設