機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程實(shí)踐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、20152015 年年 9 9 月月 2626 日日設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)課程名稱(chēng): :機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)踐機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)踐學(xué)學(xué) 院院: : 學(xué)院學(xué)院 班班 號(hào)號(hào): : 姓姓 名名: : 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào): : * 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師: : 目錄目錄機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).1 1一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì).2 2二、選擇電動(dòng)機(jī)二、選擇電動(dòng)機(jī).2 2三、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比分配三、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比分配.3 3四、裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算四、裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.3 3五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.3 3（一）V 帶傳動(dòng).3（二）齒輪傳動(dòng).4（三）聯(lián)軸

2、器的選擇.5六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.5 5（一）高速軸的設(shè)計(jì).6（二）低速軸的設(shè)計(jì).8七、箱體及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算七、箱體及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算.1010八、潤(rùn)滑和密封八、潤(rùn)滑和密封.1111設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié).1212參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).13131機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)示意圖如下： 二、已知條件1）鼓輪直徑 D=350mm2）鼓輪上的圓周力 F=1.5kN3）運(yùn)輸帶速度 V=1.5m/s三、技術(shù)條件1）傳動(dòng)裝置的使用壽命預(yù)定為 8 年，單班制；2）工作機(jī)的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，啟動(dòng)過(guò)載不大于 5%，單向回轉(zhuǎn)；3）電動(dòng)機(jī)的電源為三相交流電，電壓為 38

3、0/220 伏；4）允許鼓輪的速度誤差為5%；5）工作環(huán)境：室內(nèi)。四、設(shè)計(jì)要求1）減速器裝配圖一張；2）零件圖 2 張（由指導(dǎo)老師指定） ；3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，按指導(dǎo)書(shū)的要求書(shū)寫(xiě)。計(jì)算及說(shuō)明2一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)已知條件：1）鼓輪直徑 D=350mm2）鼓輪上的圓周力 F=1.5kN3）運(yùn)輸帶速度 V=1.5m/s4）傳動(dòng)裝置的使用壽命預(yù)定為 8 年，單班制；6）工作機(jī)的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，啟動(dòng)過(guò)載不大于 5%，單向回轉(zhuǎn)；7）電動(dòng)機(jī)的電源為三相交流電，電壓為 380/220 伏；8）允許鼓輪的速度誤差為5%；9）工作環(huán)境：室內(nèi)。宜選用帶-圓柱齒輪傳動(dòng)。其中減速器外傳動(dòng)選擇 V

4、 帶傳動(dòng)，減速器選擇一級(jí)圓柱齒輪減速器。二、選擇電動(dòng)機(jī)二、選擇電動(dòng)機(jī)1.電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇：Y 系列三相交流異步電機(jī)。2.電動(dòng)機(jī)功率選擇：Pd=Pw/Pw=FV=2.25kW=br2gc查表得：V 帶傳動(dòng)效率 b=0.96球軸承傳動(dòng)效率 r=0.998 級(jí)精度齒輪傳動(dòng)效率 g=0.97齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 c=0.99所以，=0.960.9920.970.99 =0.9035Pd=2.25/0.9035=2.49kW3.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇：鼓輪轉(zhuǎn)速 nw=100060v/(D)=81.85r/min計(jì)算及說(shuō)明3V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i1=24，一級(jí)圓柱齒輪的傳動(dòng)比 i2=35，所以總傳動(dòng)比 i=620，n

5、d=4921640。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，1000r/min 的同步轉(zhuǎn)速比較合適。所以選擇 Y132S-6 電動(dòng)機(jī)，額定功率 3kW，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min。三、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比分配三、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比分配1.總傳動(dòng)比：i=nd/nw=11.7282.各級(jí)傳動(dòng)比：V 帶傳動(dòng)比取 i1=3（V 帶傳動(dòng)比的常用值為 24） ；i2=i/i1=3.9四、裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算四、裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1.計(jì)算各軸功率：P1=Pdb=2.39kWP2=P1rg=2.2

6、955kWPw= P2c=2.27kW2.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：n1=nd/i1=320r/minnw=n2=n1/i2=82.05r/minnw的誤差小于 5%，符合要求。3.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩：T1= 9550P1/ n1=71.3NmT2= 9550P2/ n2=267.2NmTw= 9550Pw/ nw=264.2Nm五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）V 帶傳動(dòng)1.確定計(jì)算功率：Pc=KAP，查表得 KA=1.0，故 Pc=P=3kW。計(jì)算及說(shuō)明4根據(jù) Pc、nd查圖得：選用 A 型 V 帶。2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 D1、D2：查表得：D1min=75mm，參照基準(zhǔn)直徑系列值取 D

7、1=100mm。D2=i=380=300。3.驗(yàn)算帶的線速度：v=D1nd/(601000)=5m/s滿足 5m/sv30m/s，故合適。4.確定中心距及帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：根據(jù) 0.7(D1+ D2) a02(D1+ D2)得：280mma0800mm初定中心距 a=700mm。Ld2 a0+(D1+ D2)/2+( D2- D1)2/(4 a) =2042.6mm從普通 V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度表中選取 Ld=2000mm。實(shí)際中心距 aa0+(Ld -Ld)/2=679mm。5.驗(yàn)算小帶輪包角：1=180-（D2- D1）/a57.3=163120所以小帶輪包角合適。6.確定 V 帶跟數(shù)：查表得：P0=

8、0.95kW，P0=0.11kW，K=0.96，KL =0.95。z=Pc/( P0+P0) KKL=3.1取 z=4.7.確定初拉力查表得：q=0.10kg/mF0=500 Pc(2.5/K-1)/(zv)+qv2=122.8N8.計(jì)算作用在軸上的壓力：FQ=2z F0sin(1/2)=971.6N （二）齒輪傳動(dòng)1.選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力：計(jì)算及說(shuō)明5小齒輪用 40Cr 調(diào)質(zhì)，硬度取 260HBS；大齒輪用 45 調(diào)質(zhì)，硬度取225HBS，小齒輪硬度與大齒輪硬度差為 35HBS 較合適。查圖表得：Hlim1=700MPa，Hlim2=540MPa，SH=1.1；Flim1=240MPa

9、，F(xiàn)lim2=180MPa，SF=1.3 故H1= Hlim1/SH=636MPaH2= Hlim2/SH=491MPaF1= Flim1/SF=185MPaF2= Flim2/SF=138MPa2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：取載荷因數(shù) K=1.1，齒寬因數(shù) a=0.4。已知小齒輪上轉(zhuǎn)矩 T1=71.3Nm =7.13104Nmm，u=i2=3.9，則取齒數(shù) z1=31，則 z2=i2 z1=121，故實(shí)際傳動(dòng)比 i2=121/31=3.903，模數(shù)m=2a/( z1+ z2)=1.84mm，故取 m=2mm。確定中心距 a=m(z1+ z2)/2=152mm齒寬 b=aa=60.8mm取 b2=6

10、0mm，b1=65mm。3.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度：查表得：齒形因數(shù) YF1=2.58，YF2=2.15。所以，F(xiàn)1=2KT1YF1/(bm2z1)=54.4MPaF1F2=F1 (YF2/ YF1)=45.3MPaF2，安全。4.齒輪的圓周速度：v=mz1n1/(601000)=1.04m/s，查表可知，選用 8 級(jí)精度是合適的。 （三）聯(lián)軸器的選擇減速器輸出軸與工作機(jī)軸之間常選用具有較大補(bǔ)償兩軸線偏移作用的聯(lián)軸器，如齒式聯(lián)軸器。所以選用計(jì)算及說(shuō)明6六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）高速軸的設(shè)計(jì)1.選擇軸的材料及熱處理方式：由于高速軸為齒輪軸，可選 45Cr，調(diào)制。查表得：b=750MPa，s

11、=550MPa，-1b=69MPa。2.最小軸徑估算式中 P1=2.39kW，n1=320r/min，C=100，所以，輸入軸的最小軸徑為dmin=19.5mm，考慮到有一個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大 5%，經(jīng)圓整，取最小軸徑d1=1.05dmin=25mm。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）由于小齒輪的直徑較小，因此做成齒輪軸的結(jié)構(gòu)。其齒根圓的直徑df1=59mm。（2）因?yàn)閹л嗇瀸挾?H=(1.52)dmin=37.550mm，取 H=48mm，軸段1 安裝帶輪部分應(yīng)略小于轂孔寬度，故 L1=45mm。該處軸周轉(zhuǎn)速度小于計(jì)算及說(shuō)明73m/

12、s，可選用氈圈油封，軸承內(nèi)徑暫定 25mm。（3）軸段 3 和 7 的設(shè)計(jì)。此段安裝軸承。因軸承不受軸向力，故選用深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承 6007，其尺寸為dDB=35mm62mm14mm，故 d3=35mm，該軸承采用脂潤(rùn)滑，考慮到需要安裝封油盤(pán)，取 L3=25mm。因?yàn)閮蓚€(gè)軸承相同，則d7=35mm，L7=25mm。（4） 軸段 2 的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。箱座壁厚=0.025a+18mm，0.025a+1=4.8mm，取 =8mm，箱蓋壁厚1=0.02a+18mm，0.02a+1=4.04mm，取 1=8mm；由指導(dǎo)書(shū)表 5-4 公式可確定：箱座凸緣厚度 b=12mm箱蓋凸緣厚度

13、b1=12mm箱座低凸緣厚度 b2=20mm地腳螺釘直徑 df=18mm地腳螺釘數(shù)目 n=4軸承旁邊連接螺栓直徑 d1=12mm箱蓋與箱座連接螺栓直徑 d2=10mm軸承端蓋螺釘直徑 d3=8mm窺視孔蓋螺釘直徑 d4=6mm定位銷(xiāo)直徑 d=6mmdf、d1、d2至外箱壁距離 c1=22mmdf、d1、d2至凸緣邊緣距離 c2=20mm軸承旁凸臺(tái)半徑 R1=20mm凸臺(tái)高度 h=45mm外箱壁至軸承座端面距離 l1=50mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1=12mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2=11mm箱蓋肋厚 m1=7mm箱壁肋厚 m=7mm計(jì)算及說(shuō)明8軸承端蓋外徑 D2=102mm軸承端蓋凸緣厚度

14、t=10mm綜合考慮到箱體尺寸，L2+ l1+t-L3=43mm，考慮到調(diào)整墊片厚度，及帶輪轂與箱體之間的間隙，取 L2=55mm。4.鍵連接：采用普通平鍵連接，選擇 GB/T 1096 鍵 8740。5.軸上受力分析：按第三強(qiáng)度理論校核，其中，W=df13/32。軸的強(qiáng)度符合要求。6.軸承壽命校核：查表得，C=16.2kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，=3；P=XFr+YFa=430NLh=106/(60n)(ftC)/( fpP)=2092475h23360h=8 年所以軸承壽命符合要求。（二）低速軸的設(shè)計(jì)1.選擇軸的材料及熱處理方式：由于減速器的軸為一般用途軸，可選 45 鋼

15、，調(diào)制。查表得：計(jì)算及說(shuō)明9b=650MPa，s=360MPa，-1b=54MPa。2.最小軸徑估算式中 P2=2.2955kW，n2=82r/min，C=90，所以，輸入軸的最小軸徑為dmin=27.3mm，考慮到有兩個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大 10%，經(jīng)圓整，取最小軸徑d2=1.1dmin=30mm。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）由于所選聯(lián)軸器寬度為 82mm，軸段 1 長(zhǎng)度應(yīng)略小于聯(lián)軸器寬度，所以取 L1=80mm。（2）考慮到箱體尺寸及大小齒輪的嚙合關(guān)系，取 L2=55mm。（3）軸段 3 和 6 的設(shè)計(jì)。此段安裝軸承。因軸承不

16、受軸向力，故選用深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承 6008，其尺寸為dDB=40mm68mm15mm，故 d3=40mm，該軸承采用脂潤(rùn)滑，考慮到需要安裝封油盤(pán)，取 L3=27mm。因?yàn)閮蓚€(gè)軸承相同，所以d6=40mm，L6=27mm。考慮到箱體尺寸，取 L6=40mm。（4）考慮到軸段 5 需要安裝齒輪，結(jié)合齒輪尺寸，取 D5=50mm 比較合適。4.鍵連接：計(jì)算及說(shuō)明10軸與聯(lián)軸器間采用普通平鍵連接，選擇 GB/T 1096 鍵 8740；軸與大齒輪間采用普通平鍵連接，選擇 GB/T 1096 鍵 14950。5.軸上受力分析：彎矩圖、扭矩圖與高速軸類(lèi)似，Mmax=52Nm，T2=

17、267.2 Nm，其中，W=D53/32。軸的強(qiáng)度符合要求。6.軸承壽命校核：查表得，C=17.0kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，=3；P=XFr+YFa=430NLh=106/(60n)(ftC)/( fpP)=9436224h23360h=8 年所以軸承壽命符合要求。七、箱體及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算七、箱體及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.箱體參數(shù)：（高速軸計(jì)算時(shí)已給出）箱座凸緣厚度 b=12mm箱蓋凸緣厚度 b1=12mm箱座低凸緣厚度 b2=20mm地腳螺釘直徑 df=18mm地腳螺釘數(shù)目 n=4軸承旁邊連接螺栓直徑 d1=12mm箱蓋與箱座連接螺栓直徑 d2=10mm軸承端蓋螺釘直徑 d3=

18、8mm窺視孔蓋螺釘直徑 d4=6mm定位銷(xiāo)直徑 d=6mmdf、d1、d2至外箱壁距離 c1=22mmdf、d1、d2至凸緣邊緣距離 c2=20mm軸承旁凸臺(tái)半徑 R1=20mm凸臺(tái)高度 h=45mm外箱壁至軸承座端面距離 l1=50mm計(jì)算及說(shuō)明11大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1=12mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2=11mm箱蓋肋厚 m1=7mm箱壁肋厚 m=7mm軸承端蓋外徑 D2=102mm軸承端蓋凸緣厚度 t=10mm2.附件選擇：通氣器：由于在室內(nèi)使用，選簡(jiǎn)易式通氣器，采用 M121.25；油面指示器：選用游標(biāo)尺 M12；起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳；放油螺塞：選用外六角油塞及封油墊圈 M141.5；箱蓋與箱座連接螺栓 GB/T 5782-2000 M1035，材料 Q235A；軸承旁連接螺栓 GB/T 5782-2000 M12110，材料 Q235A；軸承端蓋螺釘 GB/T 5783-2000 M820，材料 Q235A；窺視孔蓋螺釘 GB/T 5782-2000 M616，材料 Q235A；定位銷(xiāo) 635，材料 35 鋼。八、潤(rùn)滑和密封八、潤(rùn)滑和密封 1.齒輪的潤(rùn)滑：采用浸油潤(rùn)滑，由于為單級(jí)圓柱齒輪減速器，速度 1