機械課程設計

1、機械設計課程設計計算說明書一、傳動方案擬定 . 3二、電動機的選擇 .4三、確定傳動裝置總傳動比及分配各級的傳動比 .6四、傳動裝置的運動和動力設計 .7五、普通 V 帶的設計 .10六、齒輪傳動的設計 .15七、傳動軸的設計 . .18八、箱體的設計 . . .27九、鍵連接的設計 29 十、滾動軸承的設計 31 十一、潤滑和密封的設計 32 十二、設計小結 33設計題目：V 帶單級斜直齒圓柱齒輪減速器 機械系 設計者： 學 號：指導教師：19一、傳動方案擬定 設計帶式運輸機傳動裝置，其簡圖如圖所示。電動機的高速輸出首先通過帶傳動減速一次后， 再經一級斜 齒圓柱齒輪減速器減速， 減速器的輸出

2、軸通過聯(lián)軸器與凸輪軸 相聯(lián)。已知 :凸輪的轉速 n（r/min）、凸輪的輸出功率 P（kw）；數(shù)據(jù)編號123456凸輪的轉速 n（ r/min ）4555657595105凸輪的輸出功率 P（kw）1.71.82.152.4533.2本次設計為第五組數(shù)據(jù)二、電動機選擇1、電動機類型和結構的選擇：選擇 Y 系列三相異步電動 機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機， 其結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，適用于 不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。2、電動機容量選擇： 電動機所需工作功率為： 式( 1)： d a (kw) 由電動機至運輸帶的傳動總效率為：總=×

3、 × ×式中： 1、 2、3、 4、分別為帶傳動、軸承、齒輪 傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。取 =0.96， 0.98，0.97，.則： 總=0.96× 0.98×0.97× 0.97=0.85所以：電機所需的工作功率： d a=3/0.85=3.53KW3、確定電動機轉速輸出軸的轉速為 95r/min 根據(jù)手冊表推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪 傳動一級減速器傳動比范圍' =3。取帶傳動比 '= 。則總傳動比理論范圍為： a' 0。故電動機轉速的可選范為N' d=I 'a× n 卷筒=（620

4、）×95=5701900r/min 則符合這一范圍的同步轉速有： 750、 1000 和 1500r/min 根據(jù)容量和轉速，選擇 Y112M-4 電機 功率為 4KW, 轉速為 1440r/min三、確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比： 由選定的電動機滿載轉速 nm 和工作機主動軸轉速 n 1、可得傳動裝置總傳動比為：ia=nm/n=nm/n 卷筒=1440/95=15.16總傳動比等于各傳動比的乘積 分配傳動裝置傳動比ia=i0× i（式中 i0、i 分別為帶傳動和減速器的傳動比）2、分配各級傳動裝置傳動比：根據(jù)指導書 P7表 1，取 i 0=3.2（普通 V 帶 i

5、=24）因為：ia i0×i所以：iiai0 15.16/3.2=4.7四、傳動裝置的運動和動力設計： 將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為軸， 軸， 以及i0,i1，為相鄰兩軸間的傳動比01，12，為相鄰兩軸的傳動效率P， P， 為各軸的輸入功率 （KW ）T， T， 為各軸的輸入轉矩 （N·m）n,n,為各軸的輸入轉矩 （r/min ）可按電動機軸至工作運動傳遞路線推算， 得到各軸 的運動和動力參數(shù)1、 運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算1）計算各軸的轉數(shù)：軸： n=nm/ i0=1440/3.2=450 （r/min ）軸： n= n/ i1=450/4.7=95r/min 卷筒

6、軸： n= n（2）計算各軸的功率：軸： P =Pd× 01 =Pd× 1=3.53×0.96=3.39（ KW ）軸： P= P× 12= P× 2×3 =3.39×0.98×0.97 =3.22（ KW ） 凸輪軸： P= P· 4=0.97= P· 4=3.22×0.97=3.13KW ） 計算各軸的輸入轉矩：電動機軸輸出轉矩為：Td=9550·Pd/nm=9550×3.39/1440 =22.5N·m軸： T= Td·i0· 0

7、1= Td·i0· 1=22.5× 3.2× 0.96=69 N·m軸： T= T·i1· 12= T ·i1·2·4 =69×4.7×0.98×0.97=308.2N·m凸輪軸輸入軸轉矩： T = T· 4=299N· m由指導書的表 1 得 到： 1=0.96 2=0.983=0.97 4=0.97i0 為帶傳動傳動比i1 為減速器傳動比 滾動軸承的效率 為 0.980.995 在本設計中取 0.98計算各軸的輸出功率： 由于軸的輸

8、出功率分別為輸入功率乘 以軸承效率：故： P' =P × 軸承=3.39×0.98=3.32 KWP'= P×軸承=3.22×0.98=3.16 KW 計算各軸的輸出轉矩：由于軸的輸出轉矩分別為輸入轉矩乘 以軸承效率：則：T'= T× 軸承=69× 0.98=67.6N· mT'= T× 軸承=308.2×0.98=302N·m綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：軸名效率 P （KW ）轉矩 T （ N·m）轉速 n r/min傳動比 i效率輸入輸出輸入輸出電動機軸

9、4.514403.20.96軸3.393.326967.64504.70.95軸3.223.16308.2302951.000.97凸輪軸2.9929995五 . V 帶的設計1）選擇普通 V 帶型號由 PC=KA·P=1.1×3.53=3.88（ KW ）方案 1：取 A 型 V 帶確定帶輪的基準直徑，并驗算帶速：則取小帶輪d1=100mmd2=n1·d1·（1- ）/n2=i·d1·（1- ）=3.2×100×（1-0.02）=313.6mm由表 9-2 取 d2=300mm（雖使 n2 略有減少，由課本 P1

10、34表 9-5查 得 KA=1.1由課本 P132 表 9-2 得，推薦的 A 型小帶 輪基準直徑為 75mm125mm但其誤差小于 5%，故允許 ）帶速驗算： V=n1·d1·/（1000×60）=1440×100·/（1000×60）=7.536 m/s介于 525m/s 范圍內，故合適確定帶長和中心距 a：0.7·（d1+d2） a02·（d1+d2）0.7×（ 100+300） a02×（ 100+300）280 a0800初定中心距 a0=500 ，則帶長為2L0=2·a0+

11、·(d1+d2) +(d2-d1) /(4 · a0)=2×500+·(100+300)/2+(300-100)2/(4×500)=1648 mm由表 9-3 選用 Ld=1400 mm 的實際中心距a=a0+(L d-L 0)/2=500+(1400-1648)/2=376 mm驗算小帶輪上的包角 11=180-(d2-d1)×57.3/a=180-(300-100) ×57.3/376=149.5>120 合適確定帶的根數(shù)Z=PC/(P0+P0)·KL·K)=3.88/(0.95+0.11)&#

12、215; 0.96×0.95)= 3.98故要取 4根 A型 V帶由機械設計書 表 9-4 查得P0=0.95 由表 9-6 查得 P0=0.11 由表 9-7 查得K=0.95 由表 9-3 查得 KL=0.96由機械設計書帶輪示意圖如下：六、齒輪傳動的設計： (1)、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精 度等級。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪 的材料為 45 號鋼調質，齒面硬度為 250HBS ，大 齒輪選用 45 號鋼正火，齒面硬度為 200HBS 。齒輪精度初選 8 級(2)、初選主要參數(shù)Z1=29 ， u=4.7Z2=Z1·u=20× 4.7=

13、90(3)按齒面接觸疲勞強度計算 計算小齒輪分度圓直徑2d1 3 2kT1 u 1 ZEZHZ 2d u H 確定各參數(shù)值1 載荷系數(shù) 查課本表 6-6 取 K=1.22 小齒輪名義轉矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×3.39/450 =0.72×105 N· mm3 材料彈性影響系數(shù)由課本表 6-7 ZE=189.8 MPa4 區(qū)域系數(shù) ZH=2.55 重合度系數(shù)t=1.88-3.2·(1/Z1+1/Z2)=1.88-3.2×(1/19+1/90)=1.69Z0.774 t36 許用應力 查課

14、本圖 6-21( a)H lim 1 610MPaH lim 2 560MPa查表 6-8 按一般可靠要求取 SH=1則 H1 H lim1 610MPaSHH2 HSlHim 2 560MPa取兩式計算中的較小值，即 H =560Mpa于是 d1 3 d u2kT1 u 1 ZEZH Z 2H=3522 1.2 0.72 105 4.7 1 189.8 2.5 0.774.7560=44.68 mm(4)確定模數(shù)m=d1/Z1 44.68/20=2.35取標準模數(shù)值 m=2.5(5) 按齒根彎曲疲勞強度校核計算F 2KT1 YFSY F 校核 bd1m式中 1 小輪分度圓直徑 d1=m·Z=2.5 ×19=47.5mm 2 齒輪嚙合寬度 b=d·d1 =1.0×47.5=47.5mm圓整為 50mm3 復合齒輪系數(shù) Y FS1=4.38 Y FS2=3.954 重合度系數(shù) Y=0.25+0.75/ t=0.25+0.75/1.69=0.69385 許用應力 查圖 6-22（ a） Flim1 =245MPa Flim2 =220Mpa查表 6-8 ，取 SF=1.25則 F1 F lim1 245 196MPaF 1 SF 1.25 aF2 Flim 2 220 176MPaF 2SF1.25