機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-課程設(shè)計(jì)

1、HUNANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器的一級(jí)V帶傳動(dòng)專(zhuān)業(yè)：冶金技術(shù)班級(jí):冶金14014學(xué)生姓名:孫凱學(xué)號(hào)導(dǎo)教師：朱潁湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處制年月日-10 -題目名稱(chēng)：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器的一級(jí)V帶傳動(dòng):工作條件二：技術(shù)數(shù)據(jù)工作年限8工作班制2工作環(huán)境常溫環(huán)境載荷性質(zhì)較平穩(wěn)生產(chǎn)批量中批量生產(chǎn)滾筒效率0.96（電機(jī)轉(zhuǎn)速為600900r/min）滾筒圓周力F/N帶速v/(m/s)漆筒直徑D/mm18001.5400三：設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份，內(nèi)容包括：傳動(dòng)方案的分析與擬定、原動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)比

2、及分配、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的選擇和校核、鍵連接的選擇和校核、聯(lián)軸器的選擇、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減速器附件的選擇、潤(rùn)滑和密封、課程設(shè)計(jì)總結(jié)和參考文獻(xiàn)。2、A1裝配圖1張四：課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃:序號(hào) 起迄日期工作內(nèi)容2016.6.62016.6.92016.6.102016.6.11分配課程設(shè)計(jì)任務(wù)，發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3 2016.6.122016.6.134 2016.6.142016.6.175 2016.6.182016.6.20帶傳動(dòng)/齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算裝配圖及零件圖繪制匯總主指導(dǎo)教師簽名朱穎日期:五：主要參考資料:1劉揚(yáng)、王洪

3、等，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第1版），北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2010年8月2王洪、劉揚(yáng)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，北京，北京交通大學(xué)出版社，2010年3月3聞邦椿，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)1（第5版），北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年1月4聞邦椿，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2（第5版），北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年1月一、擬定傳動(dòng)方案5二、選擇電動(dòng)機(jī)6三、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配7四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算8五、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)10六、軸的設(shè)計(jì)13七、鍵連接的選擇和校核14八、齒輪的設(shè)計(jì)15九、課程設(shè)計(jì)總結(jié)和參考文獻(xiàn)16、擬定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案的分析：機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來(lái)傳遞

4、原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿(mǎn)足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿(mǎn)足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了兩級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)傳動(dòng)為帶傳動(dòng)，第二級(jí)傳動(dòng)為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。帶傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可緩和沖擊和振動(dòng)，故布置在傳動(dòng)的高速級(jí)，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng),是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣

5、泛的機(jī)構(gòu)之一。本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)直齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)方案擬定：F=2200NV=1.5m/s題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)1.工作條件：1班制，使用年限15年，載荷有輕微沖擊，小批量生產(chǎn),滾筒效率為0.96。2.原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2200N帶速V=1.5m/s；滾筒直徑D=280mmD=280mm長(zhǎng)度L=400mm電機(jī)車(chē)$速為600900r/min。L=400mm1V帶傳動(dòng)s-嬲岫輪解4-mS電動(dòng)機(jī)6一卷筒二:選擇電動(dòng)機(jī)1:電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和條件，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2:確定電動(dòng)機(jī)的功率：傳動(dòng)裝置的總效率：刀總二"帶X42軸承Xq齒輪X4聯(lián)軸器X4

6、滾筒.查設(shè)計(jì)P18表3-3:4帶=0.95,42軸承=0.99*0.99,刀齒輪=0.97,4聯(lián)軸器=0.99,“滾筒=0.96帶入上式可得：“總二"帶X刀A2軸承X4齒輪X4聯(lián)軸器Xn滾筒=0.8584.產(chǎn)0.8584 Pd=3.844 kw Pe=4Kw電機(jī)所需的工作功：Pd=FV/1000Tl總=2200X1.5/1000X0.8584=3.844kw滿(mǎn)足Pe>=Pd條件的Y系三項(xiàng)交流異步電動(dòng)機(jī)額定功率Pe應(yīng)取為4Kw.查設(shè)計(jì)P112表12-1.選型號(hào)為Y160M1-8的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速電流額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定電流Y160M1-84.07159.9122

7、6nm= 715r/minnw=102.37r/min3:確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：由上表可知電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm=715r/min,工作轉(zhuǎn)速nw=60000v/兀D=60000*1.5/3.14*280=102.37r/min.三：傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比，是傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題,它將直接影響到傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、重量及潤(rùn)滑條件。分配傳動(dòng)比主要考慮下列諸因素。1 .各級(jí)傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用的范圍內(nèi)，知常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要特性及適用范圍。2 .各級(jí)傳動(dòng)零件應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)，避免傳動(dòng)零件之間發(fā)生相互干涉或安裝不便。3 .在兩級(jí)或多級(jí)齒輪減速器中，應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)大齒輪的浸油深度大致

8、相等，以便于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的浸油潤(rùn)滑。4 .盡量使傳動(dòng)裝置獲得較小的外廓尺寸和較小的重量。根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm=715r/min和工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw=102.37r/min，可得傳動(dòng)裝置所要求的總傳動(dòng)比i a =6.98ia=nm/nw=715/102.37=6.98分配各級(jí)傳動(dòng)比由傳動(dòng)方案知，傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比等于各級(jí)傳動(dòng)比的乘積，即ia丸1i2i3-ina.查設(shè)計(jì)P19表3-4取i帶=3.N2=238.33r/minN=102.29r/minN4=102.29r/minPl=3.844k wP2=3.65kWP3=3.51kWP4=3.44kWP工作機(jī)=3.30kW四：傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

9、在選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)、分配傳動(dòng)比之后，可計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，即各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速(r/min):n=nm/i°式中，nm電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速；io電動(dòng)機(jī)軸至I軸的傳動(dòng)比同理，nn=n"i1=n/(i0xi1)nm=nn/i2=nm(i/i1Mi2)其余類(lèi)推，得電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載：nm=715r/min2軸：E=nm/i帶=715/3=238.33r/min3軸：nn=n"i齒輪"nm/(i0xi1)=715/3/2.33=102.29r/min4軸:n=nn/i2=nm/(i/i/i2)=715/3/2.33/1=102.29r/min式中i

10、帶一一電動(dòng)機(jī)軸至I軸的傳動(dòng)比(帶傳動(dòng))i齒輪I軸至H軸的傳動(dòng)比(齒輪傳動(dòng))i2II軸至田軸的傳動(dòng)比計(jì)算各軸的功率(kW:P1=Pd=3.844kwP2=Pdk4帶=3.65kWP3=PI父"軸承X刀齒輪=3.65M0.99父0.97kW=3.51kWF4=PII父“軸承X”聯(lián)軸器=3.51M0.99M0.99kW=3.44kW工作機(jī)軸功率P工作機(jī)=PmX"w=3.44x0.96kW=3.30kW計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)軸Td=9550Pd/nm=95503.844/715Nm=51.34NmT2=Tdx4帶xi帶=51.34M3黑0.95Nm=146.32NmT3=TI

11、xi帶父”軸承><刀113.64Nm=320.64Nm齒輪=0.95X0.99X3XT4=TIIxi2M”軸承父"聯(lián)軸器=320.64X1X0.99X0.99Nm=314.26Nm工作機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T工作機(jī)=T”“w=314.26X0.96Nm=301.69NmTd=51.34NmT2=146.32NmT3=320.64NmT4=314.26-10-Ka =1.1P=3.844kWPc=4.23k cWB帶型驗(yàn)證帶速:dd1=140mm五:V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的主要失效形式為打滑和帶的疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：在保證帶不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。確定

12、設(shè)計(jì)功率Pc(kw：由課本P151表10-7得：kA=1.1P=3.84KWPC=KAP=1.1X3.844=4.23KW選擇普通V帶截型：據(jù)PC=4.23KW和n：=238.33r/min由課本P152圖10-8得：選用B型V帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)證帶速：初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑查課本P152表10-8.取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=132mm嗝=125mm-17 -v=5.24m/sdd2=425m mv=(二dd1nm)/(601000)=(3.14132715)/(601000)m/s=4.94m/s因v<5m/s,帶速不合適，故選取dd1=140mm>min=125mmv=

13、(二dd1nm)/(601000)=(3.14140715)/(601000)m/s=5.24m/s因5m/s<v<25m/s,帶速合適計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：dd2=i帶xdd1=3X140=420mm查課本P152表10-8取dd2=425mm確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld:根據(jù)0.7(dd1+dd2)Ma0£2(dd1+dd2),初定中心距a。=450mmao=450mmLd0=2a0+冗(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0=2x450+3.14(140+425)/2+(425-140)2/(4m450)1832.175(m

14、m)查課本P141表10-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm按a%a0+(Ld-Ld0)/2式計(jì)算實(shí)際中心距：aM450+(1800-1832.175)/2mm=433.91mm考慮安裝，調(diào)整和補(bǔ)償張緊的需要，中心距應(yīng)有一定的變化范圍，即amin=a-0.015Ld=(433.91-0.015父1800)mm406.91mmamax=a+0.03Ld=(433.91+0.03x1800)mm487.91mm驗(yàn)算小帶輪上的包角5:a1=180"-(dd2-dd1)X57.3*/a=1803(424-140)"57.31/433.91電142.49%120=包角支1合適計(jì)算帶的

15、根數(shù)z:單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和m,查課本P149表10-4得P1=0.68KWiwl時(shí)單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及i查P150表10-5得P1=0KWgP150表10-6,得Ka=0.89;查P141表10-2得KL=0.95Z=FC/(P1+AP1)KaKL=4.23/(0.68+0)X0.89X0.95=2.43故去Z=3計(jì)算單根V帶的初拉力F。：查課本P141表10-1.得：B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.17kg/mF0=500丈(2.5-Ka)Pc/(Kazv)+qv2=500丈(2.5-L d 0 =1832.175mmLd =1800mma 433.91mmamin

16、=406.91mm91mm一：1 =142.4o9P1=0.68KW P1 =0KWK a =0.89Kl=0.95Z=3q=0.17kg/ mF 0 =248.050.89)*4.23/(0.89父3M5.24)+0.17父5.242=248.05N計(jì)算壓軸力Fq：Fq2zF0sin(二1/2)=23248.05sin(142.49/2)N=1409.27N帶輪設(shè)計(jì)：對(duì)帶輪的主要要求是重量輕、加工工藝性好、質(zhì)量分布均勻、與普通V帶接觸的槽面應(yīng)光潔，以減輕帶的磨損。對(duì)于鑄造和焊接帶輪、內(nèi)應(yīng)力要小。帶輪由輪緣、輪幅和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱(chēng)為輪緣,裝在軸上的筒形部分稱(chēng)為輪轂，中間部分

17、稱(chēng)為輪幅。Fq 1409.27NV帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪結(jié)構(gòu)形式按直徑大小常用的有S型實(shí)心帶輪（用于尺寸較小的帶輪）、P型腹板帶輪（用于中小尺寸的帶輪）、H型孔板帶輪（用于尺寸較大的帶輪）及E型橢圓輪幅帶輪（用于大尺寸的帶輪）。根據(jù)d=140mm故小輪選取P型腹板帶輪大輪取H型孔板帶輪材料HT200輪緣部分的輪槽尺寸按V帶型號(hào)查設(shè)計(jì)P219ft21-2。查得，小輪緣寬度B=63mm孔徑D1=42mm輪轂長(zhǎng)L=50mmfc輪輪緣寬度B=63mm孔徑D2=60mm由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°,為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形，楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角f為34。P型腹板帶輪 材 料H

18、T200B=63mmD1=42mmD2=60mmL=50mmf 為 34°bd=14mm查課本P144表10-3槽寬bd=14mm45鋼，正火處理 硬度170217HBS六：軸的設(shè)計(jì)：選擇軸的材料選軸的材料為45鋼，正火處理，查1(P291表16-1),硬度170217HBs按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑軸徑d的設(shè)計(jì)計(jì)算公式為d之A3匹A=118ndi=40mm查1(P291表16-2),取A=118,代入上面公式，有d>=38.34mm考慮鍵槽影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，查課本P292表16-3,則取最細(xì)白軸徑d1=40mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸上零件的定位，固定和裝配：?jiǎn)渭?jí)減速器中可

19、將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)渡配合固定.確定軸各段直徑和長(zhǎng)度：d1=40mm,考慮前面所述決定徑向尺寸的各種因素，其他各段直徑可確定為：d2=47mm考慮在d2處聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，所以，d2=d1+2(0.070.1)d1=45.648mm取d2=47mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應(yīng)大于d2,所以，d3=50mmd3=dz+(13)=4850mm取d3=50mmd7=50mm滿(mǎn)足齒輪定位的同時(shí)，還應(yīng)滿(mǎn)足右側(cè)軸承的安裝要求，根據(jù)選定

20、軸承型號(hào)確定.右端軸承型號(hào)與左端軸承相同，取d7=50mmd6=60mmd6與d7用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，齒輪在左端用軸環(huán)定位”由環(huán)直徑d6,所以取d6=60mmL1=65mm確定各軸的長(zhǎng)度：工段：d1=40mm輪緣寬度B=63mm長(zhǎng)度取L=65mm選用6210型深溝球軸承，其內(nèi)徑為d=50mm,范度B=20mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)后一定距離。6210選擇軸承型號(hào)：BW0mmdamin=57m由于d7和d3兩處都安裝軸承，初選深溝球軸承，查設(shè)計(jì)P149m表15-4,可知，軸承代號(hào)為6210,軸承寬度B=20mm安裝尺寸為damin=57mm.七：鍵連接的選擇和校核：軸徑d1=40mm,L1=65mm查課本P231表13-10得，選用A型平鍵，得：鍵16X10GB1096-79l=L1-b=65-16=49mmT=146.32N?;mh=10mm根據(jù)課本P234(13-22)式得(Tp=4T/dh=4X146320/4010>49=29.86Mpa<6R5060Mpa)故該鍵合適