機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[共32頁]

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1、 南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目 系 （院） 班 級 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)教師 年 月 日 目錄 1：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2：課程設(shè)計(jì)方案選擇。。。。。。。。。。。。。。。。2 3：電動(dòng)機(jī)的選擇。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 4：計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比。。。。。。。。。。4 5:計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)

2、力參數(shù)。。。。。。。。。。。5 6：減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （1） V帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算。。。。。。。。。。。。。。8 （2） 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算。。。。。。。。。。。。。。13 （3） 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算。。。。。。。。。。。。。。。17 7：鍵的選擇與校核。。。。。。。。。。。。。。。。。26 8：聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 9：潤滑和密封。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 10：鑄鐵減速器箱體主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。30 11：感想與參考文獻(xiàn)。。。。。。。。。。。。。。。。。32 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 ①設(shè)計(jì)條

3、件 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用帶傳動(dòng)和一級圓柱出論減速器 ②原始數(shù)據(jù) 輸送帶有效拉力F＝5000N 輸送帶工作速度V＝1.7m/s 輸送帶滾筒直徑d＝450mm ③ 工作條件 兩班制工作，空載起動(dòng)載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運(yùn)轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380/220V。 ④ 使用期限及檢修間隔 工作期限：8年，大修期限：4年。 二．傳功方案的選擇 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如圖所示：（畫方案圖） 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1將動(dòng)力傳到帶傳動(dòng)2，再由帶傳動(dòng)傳入一級減速器3，再經(jīng)聯(lián)軸器4將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送帶6

4、工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用帶傳動(dòng)及一級圓柱齒輪減速器，采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 三．計(jì)算及說明 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⑴電動(dòng)機(jī)的選擇 ①電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)形式的選擇 對一般的機(jī)械運(yùn)輸，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)， 安裝形式為臥式，機(jī)座帶底腳，電壓380V。 ②電動(dòng)機(jī)型號的選擇 ⒈電動(dòng)機(jī)的功率 根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率 r/min 因: ，則kw r/min 設(shè)：η1－聯(lián)軸器效率＝0.98（由表1-7）；

5、 η2－閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率＝0.97 kw η3－V帶傳動(dòng)效率＝0.96 η4－一對軸承效率＝0.99 η－傳動(dòng)裝置的總效率 Pw－工作機(jī)所需輸入功率 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為 則工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率為 kw 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 根據(jù)P0選取電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm ，使 kw ⒉電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 r/min 因?yàn)閂帶傳動(dòng)比，齒輪傳動(dòng)比，則 r/min kw 由上述 Pm，nm 查表12-1得： 選

6、用 Pm=11kw ，nm=970 r/min Y160L-6 電動(dòng)機(jī)的型號為：Y160L-6 型電動(dòng)機(jī) ⑵計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比 ① 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 nm ：電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nw ：工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 ② 分配各級傳動(dòng)比 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：ib

7、，傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì) 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 算如下： ① Ⅰ軸（電動(dòng)機(jī)軸） ② Ⅱ軸 （減速器高速軸） ③ Ⅲ 軸 （減速器低速軸） ④ Ⅳ 軸 （輸送機(jī)滾筒軸） 將計(jì)算結(jié)果和傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率匯總?cè)绫?－1 表1－1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸號 電動(dòng)機(jī) 帶傳動(dòng) 圓柱齒輪傳動(dòng) 工作機(jī) Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ 軸 Ⅳ 軸 轉(zhuǎn)速 n r/min 970 277.14 72.17 72.17 功率 p kw 11 10.56 10.1

8、4 9.84 轉(zhuǎn)矩 T nm 108.30 363.89 1341.79 1302.09 傳動(dòng)比i 3.5 3.84 1 傳動(dòng)效率η 0.96 0.97 0.98 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⑷ 減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ① V帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ⒈ 計(jì)算功率 PC kw KA：工況系數(shù)，查表的KA=1.2 P：電動(dòng)機(jī)額定功率 ⒉選取V帶型號 根據(jù) kw 和小帶輪轉(zhuǎn)速，由 圖8-10可知，工作點(diǎn)處于B,C型相鄰區(qū)域，取 C型帶。 ⒊小輪基準(zhǔn)直徑dd1和大輪基準(zhǔn)直徑dd2

9、 希望結(jié)構(gòu)緊湊，由表8-4并參考表8-2a，取 dd1=224mm，選取ε=0.01，則大輪的基準(zhǔn)直徑： mm n1: Ⅰ軸轉(zhuǎn)速，n2 Ⅱ軸轉(zhuǎn)速 由表8-4取 dd2=800 mm，此時(shí) 則從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速為： r/min 轉(zhuǎn)速誤差：，合適 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⒋驗(yàn)算帶速 m/s<25 m/s，合適 ⒌初定中心距 因 mm mm 取 mm ⒍初算帶的基準(zhǔn)長度L0 mm 由表8-1得，取 Ld=3550 mm ⒎實(shí)際中心距 中心距a可調(diào)整，則 mm ⒏小帶輪包角

10、 > 合適 ⒐單根V帶所能傳遞的功率 根據(jù)和dd1=224mm，查表8-2a，用插值法 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 求得： kw ⒑單根V帶傳遞功率的增量 傳動(dòng)比 ，，查表8-2b得： kw ⒒計(jì)算V帶的根數(shù) 由表8-5可查得=0.90， 由表8-6可查得=0.99, 則 取Z=3根，所用的V帶為C-35503 ⒓作用在帶輪軸上的力 單根V帶的張緊力 查表8-8得q=0.30 ㎏/m,故 N 所以作用在軸上的力為： N ⒔帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

11、 ⅰ 小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由表12-3得，d0=42 mm 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 由，故選腹板輪 V帶輪尺寸如下： ⅱ大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由 ，采用橢圓輻輪 ，， ， ，， 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ， ， ② 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ⒈齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算： ⅰ確定作用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1 kw r /min Nmm 計(jì)算及說明

12、 計(jì)算結(jié)果 ⅱ選擇齒輪材料 確定許用接觸應(yīng)力為，根據(jù)工作要求， 采用齒面硬度≤350 HBS 。 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 260 HBS 大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為 220 HBS 由表9-5的公式，可確定許用接觸應(yīng)力， 小齒輪： MPa 大齒輪： MPa ⅲ選擇齒寬系數(shù) ⅳ 確定載荷系數(shù)K 因齒輪相對軸承對稱布置，且載荷較平 穩(wěn)，故 取K=1.35 ⅴ計(jì)算中心距a ⅵ選取齒數(shù)并確定模數(shù) 取， 取

13、106，則 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 查表得9-1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ⅶ齒輪幾何尺寸計(jì)算 小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑： 大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑： 中心距： 大齒輪寬度 ： 小齒輪寬度：因小齒輪齒面硬度高，為補(bǔ)償裝配誤 差，避免工作時(shí)在大齒輪齒面上造成壓痕，一 般應(yīng)比寬些，取： ⅷ確定齒輪的精度等級，齒輪圓周速度 m/s 根據(jù)工作要求和圓周速度，由表9-3選用7級 精度。 ⒉齒輪彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算

14、 ⅰ確定許用彎曲應(yīng)力 根據(jù)表9-7可查得 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 MPa MPa ⅱ查齒形系數(shù)，比較 小齒輪，由表9-6查得： 大齒輪，由表9-6查得： ， 因>,則需要驗(yàn)算小齒輪 ⅲ 驗(yàn)算彎曲壓力 計(jì)算時(shí)應(yīng)以齒寬代入，則 MPa> 安全 ⒊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)?，故選做為實(shí)心結(jié)構(gòu)齒輪 ， ， 因?yàn)?，故選腹板結(jié)構(gòu)的齒輪 ，， ， ，， ，

15、 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ③ 軸的設(shè)計(jì)與核算 ⒈減速器高速軸的設(shè)計(jì) ⅰ選擇材料與熱處理 選用45 鋼，調(diào)質(zhì)，由表12-1得 毛坯直徑≤200㎜，硬度217-255 HBS 抗拉強(qiáng)度MPa,屈服強(qiáng)度MPa 彎曲疲勞極限 MPa ⅱ初算軸的最小直徑 ，并進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由表12-2查得 取，最小直徑還要符合相配零 件的孔徑（這里是V帶輪）標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在此處 開一鍵槽。 ，取 ⅲ確定軸的各段直徑 采用階梯軸，尺寸按由小到大，由兩端至中

16、 央的順序確定。 a：外伸端（與V帶輪相連）取最小直徑 b：V帶輪定位軸肩高，故 c：安裝兩滾動(dòng)軸承處的軸頸直徑同為 d：齒輪輪 與軸配合處直徑 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 e：軸環(huán)直徑 ⅳ選擇軸承類型 由上述一系列直徑，查表6-1得 軸承代號為 6310 ⅴ軸承蓋的設(shè)計(jì) 帶有密封件的軸承蓋，因?yàn)檩S承外徑 故 ， ，

17、 m由結(jié)構(gòu)確定 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 密封件的選擇：軸徑： ⅵ軸各段的長度設(shè)計(jì) 箱蓋壁厚： 取 箱體內(nèi)壁與齒輪端面應(yīng)留有空隙 故取 小齒輪寬度，故取 軸環(huán)寬度 ， 軸承寬度 ，

18、 V帶輪寬度 ，取 ⅶ 擋油環(huán)： 選用脂潤滑： ⅷ 螺栓 選用的螺栓，故 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⒉減速器低速軸的設(shè)計(jì) ⅰ選擇材料與熱處理 選用45 鋼，調(diào)質(zhì)，由表12-1得 毛坯直徑≤200㎜，硬度217-255 HBS 抗拉強(qiáng)度MPa,屈服強(qiáng)度MPa 彎曲疲勞極限 MPa ⅱ初算軸的最小直徑 ，并進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由表12-2查得 取 ，最小直徑還要符合相配 零件的孔徑（這里是聯(lián)軸器）標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在 此處開一鍵槽。 ，

19、取 ⅲ 確定軸的各段直徑 采用階梯軸，尺寸按由小到大，由兩端至中 央的順序確定。 a：外伸端（與聯(lián)軸器相配）取最小直徑 b：聯(lián)軸器定位軸肩高，故 c：安裝兩滾動(dòng)軸承處的軸頸直徑同為 d：齒輪輪 與軸配合處直徑 e：軸環(huán)直徑 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⅳ 選擇軸承類型 由上述一系列直徑，查表6-1得 軸承代號為 6315 基本尺寸： 安裝尺寸： 基本額定動(dòng)載荷 kN， 基本額定靜載荷 kN ⅴ 軸承蓋的設(shè)計(jì) 帶有密封件的軸承蓋，故 則，

20、 m由結(jié)構(gòu)確定 密封件的選擇：軸徑 ⅵ 擋油環(huán)的設(shè)計(jì) 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 選用脂潤滑 ⅶ 軸的各段長度初步設(shè)計(jì) 與齒輪相配的軸長為：105 mm 軸環(huán)的長度為：12.5 mm 左端軸承相配合軸長：49 mm 右端軸承相配合軸長：63.5 mm

21、 與軸承蓋相配的軸長：75 mm 與聯(lián)軸器相配的軸長：待定 ⅷ 校核軸的強(qiáng)度 a：作用在軸上的載荷 圓周力： kN 徑向力：kN b:決定支點(diǎn)反作用力及彎矩力矩： 水平面內(nèi)： kN Nm 垂直面內(nèi)： KN Nm 合成彎矩： Nm 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 合成系數(shù)： 當(dāng)量彎矩：

22、 Nm 計(jì)算危險(xiǎn)截面C處的軸徑 因?yàn)榻孛鍯處有一鍵槽，故將直徑放大5% 即： 在結(jié)構(gòu)草圖中此處d=80 mm > 53.5 mm 故 強(qiáng)度合適 低速軸的軸承校核： a：徑向載荷： KN b:軸向力： c：當(dāng)量動(dòng)載荷： 查相關(guān)手冊可知，深溝球軸承6315的 KN KN 則 因 由表13-7得 KN d：計(jì)算必需的額定動(dòng)載荷 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 KN 強(qiáng)度合適 e：求軸承壽命 符合要求 ④ 鍵的選

23、擇與校核 ⒈ 高速軸與帶輪連接鍵 ⅰ：鍵的基本尺寸的設(shè)定 因?yàn)? 查表7-2 選取 軸 ， 鍵長L取 1.5d ，則 參照鍵長度系列選 L=56 mm， ⅱ：鍵的強(qiáng)度校核： KN 鍵的擠壓強(qiáng)度， MPa 查表7-3得，不動(dòng)的聯(lián)接 45鋼 載荷平穩(wěn) MPa， MPa 因?yàn)? ， 符合條件 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⒉高速軸與小齒輪連接鍵 ⅰ：鍵的尺寸確定：

24、 因?yàn)?，選擇，軸 ，，取 ， ⅱ：鍵的強(qiáng)度校核： MPa MPa ， ⒊低速軸與大齒輪處連接鍵 ⅰ：鍵的基本尺寸 MPa MPa ， 故符合要求 ⒋低速軸與聯(lián)軸器的連接鍵 因?yàn)?，故選擇：，軸 ，取鍵長：，取 ， 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ④ 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) ⒈選擇聯(lián)

25、軸器的類型 由于電動(dòng)機(jī)和減速器兩端安裝時(shí)不易對中，以 應(yīng)用廣泛的彈性套注銷聯(lián)軸器。 ⒉計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表14-1，選工作情況系數(shù)K=1.4，代入 Nm ⒊選取聯(lián)軸器型號 查表8-5可知，由于軸徑為 選擇LT10型聯(lián)軸器 ⒋聯(lián)軸器校核 最大許用轉(zhuǎn)矩 最大許用轉(zhuǎn)矩 滿足要求 故上述設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器長度可定為 ⑤ 滾動(dòng)軸承的潤滑和密封 滾動(dòng)軸承的潤滑和密封，對保證軸承的正常工作 起著十分重要的作用。 由前面所述，軸承都用脂潤滑，齒

26、輪都用油潤滑。 ?。糊X輪潤滑油的選用： 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 工業(yè)閉式齒輪油（GB5903-95） 代號 運(yùn)動(dòng)黏度/（mm2/S） 傾點(diǎn) 閃點(diǎn) 主要用途 40/℃ 100/℃ ≤℃ ≥℃ 適用于煤炭， L-ckc220 198-242 - -8 200 水泥，冶金，工業(yè)部門大型閉式齒輪傳動(dòng)裝置的潤滑。 通用鋰基潤滑脂（GB7324-87） 代號 滴點(diǎn)不低于 工作錐入度（25℃

27、，150g） 主要用途 有良好的耐水性 和耐熱性，適用于溫 ZL-2 175 265-295 在-20-120℃范圍內(nèi)。 各種機(jī)械的滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承及其他摩

28、 擦部分的潤滑。 計(jì)算及說明 計(jì)算結(jié)果 ⅱ：密封 軸承蓋的密封 因?yàn)楦咚佥S： 低速軸： 故 ， 所以兩者都選用丁型無骨架橡膠油封。 油封 油封槽 軸 軸徑d1 D d1 D1 D0 D2 n H1 高速軸 45 70 44 61 85 100 4 10 低速軸 70 95 69 86 110 125 4 11 項(xiàng)目

29、 鑄鐵減速器箱體主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 名稱 符號 計(jì)算過程 計(jì)算結(jié)果 箱座壁厚 δ 一級0.025+1≥8 8 箱蓋壁厚 δ1 一級0.025+1≥8 8 箱蓋凸緣厚度 b1 1.5δ1 12 箱座凸緣厚度 b 1.5δ 12 箱座底凸緣厚度 b2 2.5δ 20 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12 22 地腳螺釘數(shù)目 n a=268>250-500 6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 0.75 df 16 d1至外箱壁距離 C1 Cmin22 22 軸承旁凸臺半徑 R1 C2 20 凸臺高度 h 外箱

30、壁至軸承座端面距離 l1 C1+ C2+（5-10） 50 軸承端蓋高速軸外徑 D2 D+（5-5.5）d3 215 軸承端蓋低速軸外徑 D2， 165 軸承旁聯(lián)接螺栓距離（高） S 220 軸承旁聯(lián)接螺栓距離（低） S， 170 軸承端蓋高速軸螺釘直徑 d3 （0.3-0.4）20 9 軸承端蓋低速軸螺釘直徑 d3， 10 視孔蓋（）故 ，孔數(shù)n=4 名稱 符號 計(jì)算過程 計(jì)算結(jié)果 定位銷直徑 d （0.7-0.8）d2 10 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2 （0.5-0.6）df 1

31、2 聯(lián)接螺栓d2的間距 C 150-200 160 d2至外箱壁距離 C1 22 d2至凸緣邊緣距離 C2 20 Df至外箱壁距離 C1 22 Df至凸緣邊緣距離 C2 20 鑄造過度尺寸 X 由表1-38得 3 Y 15 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1 >1.2δ 16 大齒輪頂圓與底座內(nèi)壁距離 Δ1， ≥30-50 40 齒輪端面與內(nèi)壁距離（大） Δ2 ＞δ 12 齒輪端面與內(nèi)壁距離（?。? Δ2， ＞δ 14.5 箱蓋，箱座助厚 m1 ≈0.85δ1 8 m ≈0.85δ 8

32、 課程設(shè)計(jì)體會 課程設(shè)計(jì)都需要刻苦耐勞，努力鉆研的精神。對于每一個(gè)事物都會有第一次的吧，而沒一個(gè)第一次似乎都必須經(jīng)歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續(xù)幾個(gè)小時(shí)、十幾個(gè)小時(shí)不停的工作進(jìn)行攻關(guān)；最后出成果的瞬間是喜悅、是輕松、是舒了口氣！ 課程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題幾乎都是過去所學(xué)的知識不牢固，許多計(jì)算方法、公式都忘光了，要不斷的翻資料、看書，和同學(xué)們相互探討。雖然過程很辛苦，有時(shí)還會有放棄的念頭，但始終堅(jiān)持下來，完成了設(shè)計(jì)，而且學(xué)到了，應(yīng)該是補(bǔ)回了許多以前沒學(xué)好的知識，同時(shí)鞏固了這些知識，提高了運(yùn)用所學(xué)知識的能力。 參考資料目錄 [1]《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》，高等教育出版社，陳立德主編，2004年7月第2版； [2] 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社 胡家秀主編 2007年7月第1版