机械设计课程设计资料

7zmsz95

        通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
/ i6 ?) I, P. r# I(二)
传动方案的分析
4 y! s' \( v$ O$ G8 o机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
0 V6 O) Q2 V; w+ h$ F0 L6 z- |带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。
1 g* D" ^- a) a4 j+ N" E8 D1 k齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
. M3 _( c! l. I) h& n减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系统的参数设计
原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。
8 _% m9 R& i2 r6 ^2 X5 k$ F" a工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
2 E9 ?8 e' |% E8 h工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。
动力来源：电力，三相交流380/220伏。
1
、电动机选择
* v1 R& a- X0 g0 p1 Y（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
$ C5 W1 o! H6 K+ K（2）、电动机功率选择：
8 F/ X3 T  C6 q/ \2 z①传动装置的总效率：
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
7 T9 z" T2 P4 u; k+ f②工作机所需的输入功率：
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
: q3 I8 T1 t$ o8 A: \' c% _=FV/1000η
' \% w/ q! R) x  {=1908×2/1000×0.96
4 Y  s7 f) t. P4 C) z" ]=3.975KW
③电动机的输出功率：
9 h2 U0 W( D* y=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW 。
9 g# E7 N1 @9 u) O$ S⑶、确定电动机转速：
6 N! G7 o9 M! K$ Z3 I计算滚筒工作转速：
=（60×v）/（2π×D/2）
=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
4 |, S4 q# c( p$ K7 V0 U1 K* L; ?+ x$ n由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min
" t+ R" o& _  E7 q( N. g⑷、确定电动机型号
( K: S# H6 {+ I; E# l根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。
8 {! ?2 |+ v$ H+ S& O) n' S# H其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。
2
5 D6 y$ v3 V4 u8 h: c, h2 ^、计算总传动比及分配各级的传动比
（1）、总传动比：i =1440/96=15
) r! a: A0 n: I, Q（2）、分配各级传动比：
根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）
& W2 _3 U# s# O; _, O9 F" k- W=15/5=3
+ k! o/ O1 n' F9 D4 |' @/ X: E3
、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速（r/min）
5 C5 |5 z5 u; x. X  m0 k" Y$ b=960r/min
' k+ O4 i/ V( h0 i=1440/3=480(r/min)
% B* O  E, B8 |. Z/ `' E=480/5=96(r/min)
2 Q+ K& ]0 H& \  l( h⑵计算各轴的功率（KW）
电动机的额定功率Pm=5.5KW
# r1 e/ Y* i' W5 {0 M8 y: Y所以
2 p+ @4 U$ P6 A6 kP =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
( T; v6 V: p, e9 ^5 a! _=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶计算各轴扭矩（N?mm）
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N?m
=9550×4.138/96 =411.645N?m
& p% M$ a0 T$ Q" T* H2 E=9550×4.056/96 =403.486N?m
三、传动零件的设计计算
9 I3 d9 B# a2 g8 l. z（一）齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）确定有关参数和系数如下：
传动比i
+ G2 V2 }% u9 q7 J取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
# k9 Q" \, M& R  h=5×20=100
，所以取Z
9 G1 C, r* F+ N实际传动比
! ^% \: m' n$ {) Q( r  r9 M2 ~7 ki =101/20=5.05
1 t, \, z, [4 X传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齿数比：
3 N( W! Y# C; n$ i/ S, Bu=i
5 V$ f% F1 z6 I2 X7 D取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；
, [- T: S4 F7 O- y; M; |2 j则
7 v8 x" D" y- Q5 s; ~5 {& m! r( yh *m=3，h ）m=3.75
, k: `0 {1 l4 U& E$ E5 t$ zh=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圆直径：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
+ M1 n% u# \2 b# k由指导书取
+ T7 P9 i; g5 \6 d5 f0 @φ
9 X  o- f" o9 S. n" P齿宽：
b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
b
齿顶圆直径：d ）=66，
- h2 P$ E+ n- S5 l; pd
0 }7 \4 n& ~  y: B$ u" q$ b齿根圆直径：d ）=52.5，
+ T! O2 Y3 {/ H9 fd ）=295.5
, B8 n! D# c4 j7 ?9 N% k! E  Y8 C基圆直径：
d cos =56.38，
# B8 E3 i4 d' d" ?! `% u* J7 q$ cd cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a：
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
（二）轴的设计计算
8 w  t3 R( k) Q/ b$ k# Y, V0 D1
; W& ?4 ~5 _) I3 X, Z5 S、输入轴的设计计算
$ N) y" c% }# e4 x8 u⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
* p9 L7 d* |8 v% A根据指导书并查表，取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
0 {8 j7 L; k8 P7 X9 l: Z& vd=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
2 x& \2 ~, ]+ j" c$ Z⑵、轴的结构设计
' Z) O! w) `0 S* C1 E①轴上零件的定位，固定和装配
4 g2 @  ^1 s% B1 E8 n0 q5 H单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
# F% O5 w8 E) A* P0 n②确定轴各段直径和长度
1 f& g5 }8 P1 PⅠ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
7 u( M7 y1 s1 g# V1 \3 U0 o2 ]0 Y+ W" I+2h=25+2×2×1.5=31mm
, B# }/ Y: O& |% J6 t考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
0 a& J/ N, T! sL =（2+20+55）=77mm
: `- Q6 i# {5 c* W$ Z- }III段直径：
初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
! P& f6 E1 k1 {  ~9 m( j=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
Ⅳ段直径：
, v% {! S3 \! j; M9 p5 r. |由手册得：c=1.5
' r, T7 t+ q. f, f. o5 ?# f  sh=2c=2×1.5=3mm
) b5 L' s( V5 |1 i: O$ D3 ?6 ?此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
$ T+ w+ f8 _3 w1 R- j* v7 b. `长度与右面的套筒相同，即L
" S" K& T3 R$ T; y/ yⅤ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
8 q% m/ t( D9 ]取L
( G0 z- \; w3 o9 V! r2 q& j由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
0 ]9 M2 r) B; OⅥ段直径：d =41mm， L
Ⅶ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
2 X& A2 F( J8 l$ K  r& _, u+ t2
、输出轴的设计计算
* g, I! |* m, v2 @⑴、按扭矩初算轴径
) [* W; {" B9 H  L4 v" k选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110
2 r# R2 ]1 j  `1 t# ~& }=110× (2.168/76.4) =38.57mm
6 o! T" {+ M+ ?7 L- F5 b考虑有键槽，将直径增大5%，则
* o8 I6 j3 l8 rd=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
) t2 Z. K1 f5 J1 e∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
  B& _8 y2 f) O①轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
②确定轴的各段直径和长度
& A" x, Z* |  C3 m2 H0 F! a  E初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则
( ]" M5 E# u  z/ A& B" g% Vd =42mm
/ Y6 D7 Z1 i8 T4 |9 W8 l/ ]. rL
= 50mm
/ I3 Z, @6 ~( Z5 `1 [& R4 rL
= 55mm
L
6 i/ `  P9 Z5 Q= 60mm
L
' n  P; t6 @% _9 x* h= 68mm
2 q  Z/ u! s. aL
=55mm
L
/ r& ], ^2 u4 @  w' R四、滚动轴承的选择
( |! ^# w% F% [3 L. B% M" i1
; C4 k  Z' B0 X, F. q7 G0 X、计算输入轴承
选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
2
7 U. T. s( ?5 Z、计算输出轴承
: K( R- Q: T4 s8 T选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
% i; J3 p* c" \) N9 ]4 G/ h4 x1
、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择：
带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ，L =65mm
查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机
, U6 @- S6 z  M# b装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
& v( y" M3 X# t. k则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
2
* s& b8 O3 ?# [4 _、输出轴与齿轮联接用平键联接
& A- I% c, ^- Y3 x; e) W8 Q=60mm,L
查手册得，选用C型平键，得：
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
- h4 N2 I5 D  u, s( R# f- U则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45
- z+ P" }/ u3 J  o, d, O3
、输入轴与带轮联接采用平键联接
0 |7 a% j) A5 f8 X=25mm
L
) x' F$ K6 r4 P2 _+ o9 N  ?8 b9 Z查手册
选A型平键，得：
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50
4
+ b4 F+ e+ q% H6 f、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
3 x$ Q+ B' h# e1 j# \) DL
, M0 N) C% _  M查手册
7 X' t8 N7 C/ Q3 I$ N# w1 u  U7 Q% T选A型平键，得：
8 J; o0 o) z0 W; {装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
9 k: C1 X  g/ M则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
* P1 o8 ~* c: B+ G箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：
七、轴承端盖
主要尺寸计算
* I# |, T, a- k, ~  }& x2 K轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
2 S" Q7 _% c/ Q八、减速器的
% A8 E, ]3 M, P1 {# p7 H减速器的附件的设计
1
、挡圈 ：GB886-86
查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58
- d5 L% P7 f# j2
& R$ y6 B6 T! I( f、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
3
、角螺塞
M18
×
8 R5 J& u4 o4 Q; h8 N. B( R1.5 ：JB/ZQ4450-86
6 L8 B8 M/ a; q