机械设计课程设计 计算说明书_哈尔滨理工大学 自动化专业.doc

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1、机械设计课程设计设 计 任 务 书 目 录 电机的选择 （1） 传动装置运动和动力参数计算 （2） V带传动设计 （3） 减速器（齿轮）参数的确定 （4） 轴的结构设计及验算 （5） 高速轴上的轴承寿命校核 （6） 告诉轴轴强度计算 （7） 联轴器的选择 （8） 键连接的选择和计算 （9）附：1.主要参考书2.机体各部分尺寸3.减速器整体最大几何尺寸及特性尺寸课程设计的主要数据：鼓轮直径d/mm250传送带运行速度V/m.s-11.2传送带上牵引力F/M3000（一） 电机的选择1.选择电机的类型和结构形式，依工作条件的要求，选择三相异步电机a 封闭式结构b. u=380vc. Y型2.电机容

2、量的选择工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000= 3.6 kwV带效率：0.96滚动轴承效率：30.988（对）齿轮传动效率（闭式）：10.98（对）联轴器效率：0.99滚筒效率：0.96传输总效率=0.960.98830.980.990.96=0.86则，电机功率Pd=P工作机 /= 4.175kw 3.电机转速确定工作机主动轴转速n工作机=91.72r/minV带传动比范围：24， 一级圆柱齿轮减速器传动比范围：36 ,总传动比范围：624电机转速的可选范围为：550.32r/min 2201.28 r/min在此范围的电机的同步转速有：750 r/min、1000 r/min、1

3、500 r/min课程设计指导书67页Y系列三相异步电机技术数据（JB30 74-82）选则电机的型号为；Y132S-4 性能如下表：电机型号功率KW满载时额定转矩质量kg参考价格（1989）元满载转速nr/min电压V电流A功率因数Y132S-45.5144038011.60.842.2687522. 电机主要外形和安装尺寸：机座号机数ABCDEFGHKLABACHD132S4216140893880103313212475280270210315中心高H外形尺寸L（AC/2+AD）HD脚底安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DE装配部位尺寸FGD132475（270/2+210）31521

4、614012388010 传动装置的运动和动力参数的计算所选电机满载时转速nm=1440 r/min总传动比：i总=15.70（1） 分配传动比及计算各轴转速初步选定V带传动比为i带=2.5，减速器传动比为i器=6.28一级圆柱齿轮减速器传动比i=6.28则高速轴I轴转速n1=576r/min则低速轴II轴的转速n2=91.72 r/min各轴输入功率，输出功率电机输出功率P=P总=5.50.84=4.62KwV带传动效率=0.96，轴承传动效率（对）：0.988，齿轮传动效率：0.98P输出=P输入，效率如前所述。则高速轴I轴的输入功率PI=4.435 KW，输出功率PI=4.38KW则低速

5、轴II轴的输入功率PII=4.294KW，输出功率PII=4.243KW（2） 各轴输入转矩T=9550小带轮输入转矩Td=9550=30.64N /mI轴输入转矩TI=9550=73.54 N /mII轴输入转矩TII=9550= 447.13 N /m（三）V带传动设计（1） 计算功率Pc,已知电机输出功率，依教材机械设计基础表10-8 ，取KA=1.2故Pc=KAP=1.24.62KW=5.544kw（2）选择普通V带型号已知Pc，nm，结合教材机械设计基础，由图10-12 普通V带选型图，确定所使用的V带为A型。（3）确定大小带轮基准直径d1，d2，由机械设计基础，由表10-9取d1=

6、80mm100mm，带传动比iD已知，则d2=iD d1 =200mm250mm。（4） 验算带速=6.0 m/s 7.5m/s此处选取小带轮直径d1=100mm，则大带轮直径d2=250mm，v=7.5m/s（5）求V带基准长度和中心距（L0，a）初选中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5（100+250）mm=525mm，选a0= 525mm。带长L0 =2a0+2 525+3.14 525/2+(250-100)2 /(4 525)=1885mm。依表10-2，对A型带选用，Ld=2000mm则实际中心距aa0+=640mm（6）验算小带轮包角179.7 1200 合格。（7）求V带根

7、数Z已知n1，d1 ，查图10-11得，P0=1.5Kw已知传动比iD，查表10-5，得P0=0.17kw已知，查表10-6，得K=1，查表10-7，得KL=1.03则V带根数Z=3.22，故取值为4根。（8）求作用在带轮上的压力FQ由机械设计基础表10-1，可知A型带，每米质量q=0.10kg/m单根V带的拉力F0=2=+0.107.52=144.225N/m作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin=24144.225sin=1153.80N/m（9）带轮的结构和尺寸V带型号基准下槽宽基准上槽宽槽间距e第一槽对称面到端面的距离基准宽度最小轮缘宽带轮宽BA8.72.7150.3911.0665查

8、机械零件设计手册（冶金工业出版社）206页，三角带轮-表10-9，得小带轮内径d1=35mm，采用实心轮 ，大带轮内径d2=24mm，采用四孔板轮。 减速器（齿轮）参数的确定（1），选择材料与热处理方式. 表6-7得：小齿轮用：45 钢，热处理方法：调质处理，齿面硬度：260HBW大齿轮用：45钢，热处理方法：正火处理，齿面硬度：180HBW（2），选择精度等级。运输机是一般机械，速度不高，由表6-8得，故选精度等级为8级.（3），按齿面接触疲劳强度设计。 本传动为闭式传动，软齿面，因此失效 形式主要为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强度设计，根据（6-41），1），载荷因数K。圆周速度不大，精度

9、不高，齿轮关于轴承对称布置，按表6-9，取K=1.5。2），转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551064.620.96/576=73535N/mm3), 接触疲劳强度许用应力，据式（6-42），查图（6-36）得，=540MPa，=380MPa；接触疲劳寿命ZN：按一年300个工作日，双班每天16小时计算，由公式N1=60njth=60576730016=1.16109N2= N1/i=1.16109/6.28=1.85108查图6-37得，ZN1=1，ZN2=1.12按一般可靠性，取=1，则有H1=540 MPa，=425.6 MPa4）,计算小齿轮的分度圆直径d1.。由表6-11

10、，=0.8，则有=62.73mm故取小齿轮分度圆直径为65mm。5），计算圆周速度v V=m/s=1.96 m/sN0，N0=106）弯曲疲劳最小安全系数。按一般可靠性要求，取=1.计算得弯曲疲劳许用应力为 =390MPa =310MPa3），校核计算=MPa=71.45MPa=MPa=68.08MPa故弯曲疲劳足够，满足条件。（6）齿轮的结构设计与工作图Z1=16，Z,2=100 ，模数m=4，采用正常齿制：=1，=0.25，我国取法向压力角直齿圆柱齿轮几何尺寸名称计算公式具体值/mm齿距p12.56齿顶高haha=4齿根高hfhf5齿全高hh= ha+ hf9分度圆直径dd1=m Z164

11、d2=m Z2400齿顶圆直径dada1=72da2=408齿根圆直径dfdf154df2391中心距aa=（d1+ d2）/2232五 轴的结构设计及验算（1），高速轴及低速轴的材料选择根据表12-1得，高速轴的材料为：45钢，热处理方法：调质处理，低速轴的材料为：45钢，热处理方法：调质处理。高速轴的极限强度=650Mpa，低速轴的极限强度=650MPa根据表12-6得，两根轴的许用弯曲应力=65MPa ，=110MPa（2），轴颈初估初选小轮轴颈，根据扭转强度计算初估轴颈。由表12-5得常数C=115小轮轴颈d1=22.6mm。 结合大带轮轮毂内径，圆整后暂取d1=24mm。大轮轴径d2

12、 =41.43mm。 （3）联轴器选择及确定大轮轴径。 轴转矩为447.13N/m，转速为91.72r/min,大轮轴颈初值为41.43mm，故初定联轴器型号为HL3联轴器 ，42112,（摘自GB5014-85）结合联轴器内径，圆整后暂取d2=42mm。（1）齿轮上作用力的计算.(轴) 齿轮上的转矩T=447.13 N /m齿轮上作用力：圆周力Ft=2T/d2=2447.131000/400=2235.65N/mm径向力Fr=Ft.tan=813.7N/m (2)，低速轴的径向尺寸设计 1），确定轴上零件的位置和固定方式。单级齿轮减速器，将齿轮布置在箱体内壁中央，轴承对称布置在齿轮两侧，轴的

13、外伸端安装联轴器。齿轮靠轴环和套筒实现定位，靠平键和过盈配合实现周向定向；两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现轴向定位；轴通过两端轴承盖实现轴向定位；联轴器靠轴肩、平键和过盈配合实现轴向定位和轴向定位。2），确定各段轴颈。将估算大轮轴颈作为外伸直径d1=42mm，与联轴器相配；考虑到联轴器用轴肩来实现定位，取第二段直径为d2=45mm。齿轮和联轴器从右端装入。考虑拆装方便及零件固定的要求，装轴承的处的轴颈d3应大于d2，考虑到滚动轴承直径系列，取d3=50mm，为便于齿轮拆装，与齿轮配合处轴颈d4应大于d3，故取d4=52mm。齿轮左端用套筒固定，左端用轴环定位，轴环直径d5满足齿轮定位

14、的同时，还应满足左侧轴承的安装要求，根据选定的轴承型号确定。右端轴承与左端轴承相同，取d6=50mm。3），选定轴承型号。选定轴承为深沟球轴承，代号为16009。查手册的，轴承宽为B=10mm，安装尺寸为d按=50mm，故轴环直径为50mm。4）。低速轴结构草图。，（1），齿轮上作用力的计算。（轴） 齿轮上的转矩T=73.54N/m，齿轮上作用力：圆周力Ft=2T/d1=273.541000/64=2298N/mm径向力Fr=Ft.tan=836.45N/m（2），高速轴的径向尺寸设计。 齿轮同样布置在中央，轴承对称分布在，齿轮两侧，轴向外伸装配大皮带轮。 齿轮靠轴环和套筒实现定位，靠平键和过

15、盈配合实现周向定向；两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现轴向定位；轴通过两端轴承盖实现轴向定位；大皮带轮靠平键、轴肩和过盈配合实现轴向定位。（3），轴上各段尺寸的确定。大带轮轮宽为65mm，内径为24mm，大带轮与轴相配合,靠花键来实现径向转动，通过轴肩实现带轮的轴向定位。要便于拆卸轴承和齿轮齿轮，d2Lh，满足要求。六联轴器的选择根据轴孔直径d2=42mm。 输出转矩T=447.13 N /m依据课程设计指导书，选定联轴器型号：HL3联轴器公称转矩Tn/N.m-1许用转数nDD1D2转动惯量Kg.m2质量Kg6305000160751250.68七 键连接的选择和计算 本设计减速器共需

16、键4个 1， 大皮带轮与高速轴连接段直径为=24mm，查表得选择普通平键为：h=7mm，b=8mm，根据对应轴段长度，确定键长为55mm2，高速轴上键安装轴段直径为：=40mm，查表选择普通圆头平键为：h=8mm，b=12mm根据对应轴段长度，确定键长L=45mm3，齿轮轴上所需键安装轴段直径为：=55mm，查表选择普通圆头平键为：h=10mm，b=16mm，根据对应轴段长度，确定键长L=50mm4，大轴上联轴器所需键安装段直径：=42mm，查表选择普通圆头平键为：h=8mm，b=12mm，根据对应轴段长度，确定键长L=75mm参考文献：1，哈尔滨理工大学机械基础工程系编制，机械设计基础课程设

17、计指导书，2009年；2，机械零件设计手册，冶金工业出版社，1974年版3，工程力学，机械工业出版社，2007年版4，机械制图，高等教育出版社，2008年版附 表 1 机 体 各 部 分 尺 寸名称符号尺寸机座壁厚10机盖壁厚18机座凸缘厚度b15机盖凸缘厚度b112机座底凸缘厚度b225地脚螺钉直径df20.35地脚螺钉数目n4轴承旁联接螺栓直径d115.26盖与座联接螺栓直径d210.18连接螺栓d2的间距l150轴承端盖螺钉直径d310.18窥视孔盖螺钉直径d48.14定位销直径d8.14df,d1,d2至外机壁距离c122df,d2至土元边缘距离c220轴承旁凸台半径R120凸台高度h150外机壁与轴承座端面距离l148大齿轮端面圆与内机壁距离1130齿轮端面与内机壁距离215机盖，机座筋厚m1,m8轴承端盖外径D140D250轴承旁联接螺栓距离s50附 表 2 减 速 器 整 体 最 大 几 何 尺寸及特性尺寸长度方向最大尺寸宽度方向最大尺寸高度方向最大尺寸特性尺寸