机械设计课程设计资料

7zmsz95

* I% z* M& A3 b, j# q1 O& Z" a        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。
(二)
9 i4 z7 ?! |9 q1 t' t传动方案的分析
% M! U$ ]# ]# |0 [( F7 A& `, b8 d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。
# }' y8 o  M  g5 ~" K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。
: u% B! |: V4 A6 v4 s7 V/ N0 {8 i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。
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。
- V1 N1 A) h8 P: {1 i, ^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）。
, _2 P. k, t* A0 o工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
# r( r# u1 o" v5 C* [* [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。
6 t9 E2 x; l0 b7 S# F( e1
、电动机选择
（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
# H/ a% ]( L; n0 N（2）、电动机功率选择：
; p% G* h: C$ c6 T& _! x. Q$ a①传动装置的总效率：
2 p; l  v0 a8 N  p7 z/ h; V4 J=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
3 ~: }% ~6 h8 [②工作机所需的输入功率：
7 r$ s* u3 @1 t6 S( G. ~+ f因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
9 @$ u+ i2 {0 F' M=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率：
=3.975/0.87=4.488KW
+ O0 m4 q' m7 Z) f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 。
⑶、确定电动机转速：
/ D: d4 ?0 ?, G3 `( {7 G6 b计算滚筒工作转速：
( N4 h7 p  [7 N% H$ v=（60×v）/（2π×D/2）
1 @+ q4 E4 X5 e( b; n=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
. C/ u) l- B) c: W* Y5 V: C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
⑷、确定电动机型号
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 。
, I/ a' X+ b- |+ N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
/ }1 j/ o  V, R5 k/ Q3 x、计算总传动比及分配各级的传动比
4 [4 }& X# P5 C  N$ H' D（1）、总传动比：i =1440/96=15
（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）
2 O; b! f: i0 }. _& `/ T" m1 ?=15/5=3
# n3 ?% Z# p' I' f, M6 V* ^4 a3 k3
、运动参数及动力参数计算
1 q0 J) P; |8 k/ r6 O⑴、计算各轴转速（r/min）
* f3 V& q/ R, n& _4 T- E=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率（KW）
( i0 ]8 ^$ k: w( {, _( S' F电动机的额定功率Pm=5.5KW
# z# i0 M6 ^$ |2 _" q4 M所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
& i! o& b% l$ l7 I# C$ \=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
: F; k6 J9 t6 j. C' x! O⑶计算各轴扭矩（N?mm）
( j" w5 P, K$ \3 y" k$ e9 e6 ]TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N?m
=9550×4.138/96 =411.645N?m
=9550×4.056/96 =403.486N?m
0 d. E% e$ D! z" f4 n三、传动零件的设计计算
（一）齿轮传动的设计计算
' Z# \- g% P  {& H6 |9 G% m. \% x" R（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
5 |" G9 b' A. C* J（2）确定有关参数和系数如下：
2 n8 A; V% Y+ |* e* f( }传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
5 X3 p  ?: @7 Z4 \% W3 I=5×20=100
/ R- u% t' G% I1 z，所以取Z
- C7 W: i; F6 |: r+ h实际传动比
i =101/20=5.05
传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齿数比：
: i" ^0 r0 m- ~, Qu=i
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°；
  E" Q: R3 x% ?" J9 m9 v则
h *m=3，h ）m=3.75
h=（2 h ）m=6.75，c= c
; @4 d4 G0 m; J' S分度圆直径：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
7 y; D9 V  p/ w9 X; N0 J由指导书取
φ
* U* E6 T( ]. }, R齿宽：
5 ^$ P9 P3 ?5 c& _: K' s# b  }b=φ =0.9×60mm=54mm
/ P6 K! z' B9 C+ r  o=60mm ，
  w2 t: C: Y; I7 e2 Ib
+ ~; W- E" @/ \齿顶圆直径：d ）=66，
d
& e* ^+ r' R$ Q齿根圆直径：d ）=52.5，
: Q. E2 K4 d! t( b, r& j. l/ Wd ）=295.5
基圆直径：
d cos =56.38，
1 ]+ @% {( ^3 ^6 |' q3 ed cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a：
& V5 k9 d% U. R" Y: z8 _$ j' f" s* O/ ia=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
5 j$ F2 w. G4 N/ K- v/ E5 g, v（二）轴的设计计算
1
- r9 i8 E6 J! o" O5 g. O; ?8 W/ F、输入轴的设计计算
. a$ J, v2 x2 t0 ~7 v⑴、按扭矩初算轴径
# ^2 V: S% l+ ?' X$ b1 l' g选用45#调质，硬度217~255HBS
根据指导书并查表，取c=110
) Y" I$ B! S% ]" [8 c( g所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
* x1 [' }  ]3 s0 g* A9 t0 @0 k2 md=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、轴的结构设计
①轴上零件的定位，固定和装配
9 P1 A# r$ G8 c' |; ?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
②确定轴各段直径和长度
$ N, ?* z) }. f+ uⅠ段：d =25mm
+ i7 z2 Y" W+ h# Z* G9 X， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
% B& R* g' p: V, l! C+2h=25+2×2×1.5=31mm
; S& P7 K; J' ~2 w0 J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：
L =（2+20+55）=77mm
, X/ H# K. i7 R. TIII段直径：
& A, A; u" K6 k2 @& D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.
& V% T: z9 n2 o( {) |# |2 F% Z=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
' L, Z7 B: I( g9 H( iⅣ段直径：
! }+ {) ?+ l8 ~+ U% f由手册得：c=1.5
* |! N( r  ~6 f% \; t7 bh=2c=2×1.5=3mm
3 s( z) {2 d. d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
2 r' O2 k  W. a8 }( N/ B( [+2h=35+2×3=41mm
  C8 S& d' e9 j. d2 k  e长度与右面的套筒相同，即L
Ⅴ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
  W! ^- s: E" @9 l. S" O2 u( I取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径：d =41mm， L
/ }# |4 v' e4 u. ?% UⅦ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
2
、输出轴的设计计算
* p( k0 O# W" e: C. N) T⑴、按扭矩初算轴径
! N$ I) T* F4 g0 h+ u5 m$ ?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
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
* w  G0 ]) Q; s3 _考虑有键槽，将直径增大5%，则
3 @$ Q3 Y, W; R% v8 o3 s0 v: s  Ld=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
3 R+ ~4 r3 i7 Y/ A  P* G∴取d=42mm
) y* B  D) s# t⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位，固定和装配
3 j$ Q: O' S" y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。
3 z7 U$ g& q/ W* u$ J9 {$ ]4 H7 \6 T②确定轴的各段直径和长度
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。
6 u1 L7 K1 d0 q, d  Z  }则
& y7 ~8 H( |1 j# b+ u# hd =42mm
( M4 @9 D4 _; k) c3 k5 G. G: VL
1 U( e% a# l: {= 50mm
% [1 T9 h$ D6 L/ m' g( QL
= 55mm
L
= 60mm
$ r1 |; G' P4 O0 J2 K" E0 dL
= 68mm
4 ^. z5 y. K0 n2 h2 TL
0 C+ |$ V3 @' c* u$ }; Y=55mm
L
四、滚动轴承的选择
* ]7 e& {$ }; w' Y1
1 S# _+ N. Q5 i) j" }% I、计算输入轴承
- w7 e' b$ C% p7 G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
、计算输出轴承
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
1
2 ]4 C: w- `+ @4 d  R6 V. f、输出轴与带轮联接采用平键联接
% N5 ?$ q  L: x- t7 u2 [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。
* v6 J# @2 I* E+ e. h6 x* {根据轴径d =42mm ，L =65mm
查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
4 }8 o) Y' _/ w+ ~" `, Q2
: l9 Z- C0 C! b、输出轴与齿轮联接用平键联接
$ J* S  U4 F0 a. l5 Z- Z1 l=60mm,L
6 A6 W: ~0 }" E9 m5 w/ t查手册得，选用C型平键，得：
: H( P" T. |1 ]; w3 G装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45
) Y# j1 w# ?* i( @2 g# J3
5 G1 V: b- E1 n( l$ o! v、输入轴与带轮联接采用平键联接
! ~9 Q" \# @% t=25mm
L
/ u3 R; v4 A. d* H: Z查手册
" B' H4 ?. B- s( a选A型平键，得：
9 X6 X9 h5 d- _1 A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
( `) l# n' ~+ _3 y$ Q、输出轴与齿轮联接用平键联接
: K! q7 ^( p. @7 C# [1 ]=50mm
0 s' m9 Q$ O. {( `0 nL
1 E3 p! a, q; n- b3 C7 U3 E查手册
' {/ \, z1 x- w! Q选A型平键，得：
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
. e7 b/ k0 l% C: b则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49
) i4 m% Z/ i; E; D/ s7 B/ s六、箱体、箱盖主要尺寸计算
# m7 S0 ?. {4 |2 U( x$ n  {: J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
2 M# b! z! Q3 A* `3 _4 s* ^. P5 t0 ~  |主要尺寸计算
/ ]; A" |: y& z  v轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
- ~; M) o: Z% }9 P八、减速器的
减速器的附件的设计
3 i5 |$ i( p/ n* l: \' U  T1
、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
4 P5 M! R/ C% ~/ K* R3 h' K2
、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
3
% m1 c+ v: B, p; `( ~4 @! m7 C1 u、角螺塞
! T! ~$ v/ S6 ]M18
# c4 l4 n: t0 `×
1.5 ：JB/ZQ4450-86