机械原理课程设计说明书施绍毅Word格式.docx

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图-1

1、原始数据：

数据编号

22

运送带工作拉力F/kN

2.2

运输带工作速度v/（m/s）

1.1

卷筒直径D/mm

240

2、工作条件

（1）、两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃，每年350个工作日；

（2）、使用折旧期8年；

（3）、检修间隔期：

四年一大修，两年一中修，半年一次小修；

（4）、动力来源的：

电力，三相交流，电压380V/220V；

（5）、运输速度允许误差为；

（6）、一般机械厂制造，小批量生产；

3、课程设计内容

（1）、装配图一张（A3）；

（2）、零件工作图两张（A3）输出轴及输出齿轮；

（3）、设计说明书一份。

二.电动机设计步骤

1.传动装置总体设计方案

本组设计数据：

运送带工作拉力F/kN2.2运输带工作速度v/（m/s）1.1,卷筒直径D/mm240。

1.外传动机构为联轴器传动。

2.减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。

3.该方案的优缺点：

瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。

轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。

减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。

但减速器轴向尺寸及重量较大；

高级齿轮的承载能力不能充分利用；

中间轴承润滑困难；

中间轴较长，刚度差；

仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。

原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。

总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

2.计算电机的功率p：

查机械设计手册第三页表1-7可得：

带传动效率

每对轴承传动效率

圆柱齿轮的传动效率

联轴器的传动效率

卷筒的传动效率

=0.96

=0.99

=0.98（7级精度一般齿轮传动）

=0.993

=0.96

传动装置的总效率：

=0.86

由已知条件可以算出带传输所需的功率p：

p=2.2×

1.1=2.42kw

所以电机的功率为2.42÷

0.86=2.81kw

3.求电机的转速n：

械设计手册可以查表得

公式：

已知：

卷筒直径d=240mm、带工作速度=1.1m/s

87.6r/min（这是工作机的转速）

电动机的转速：

i=10-40，所以n=876﹏3504r/min

电机所需功率2.81kw

由课程设计查表可得12-1Y系列（IP44）电动机的技术数据

的电机为：

Y100L2-4、额定功率p=3kw、满载转速n2=1430r/min

4.传动比的分配：

i=，其中n1是工作机的转速87.6r/min、n2是电机的额定转速1430r/min.

然后分配传动装置各级传动比：

i=i带×

i齿1×

i齿2，分配原则：

i带=1、i齿=3-5

减速器总的传动比是：

16.32

靠近电机的是高速级齿轮，靠近输出端的是低速级齿轮，所以，

二级减速器的高速级齿轮传动比是：

i齿1==4.61

低速级齿轮传动比：

i齿2=16.32/4.61=3.54

三、运动参数和动力参数计算

1.各轴的转速：

n2=1430r/min

轴1的转速：

na1=n2/i带=1430÷

1=1430r/min

轴2的转速：

na2=n2/i齿1=1430÷

4.61=310.19r/min

轴3的转速:

na3=n2/i齿2=310.19÷

3.54=87.6r/min

2.各级的输入功率：

电机额定功率p=3kw

Pa1=p×

η1=3×

0.96=2.88kw

Pa2=2.88×

0.96×

0.99=2.74kw

Pa3=2.74×

0.99=2.61kw

3.各轴的输入转矩;

电机的输入转矩T=9.55

Ta1=9.55×

2.88/1430=19.23N.m

Ta2=9.55

Ta3=9.55×

2.61/87.6=284.53N.m

下面是装置的运动参数和动力参数:

项目

轴号

功率

转速

转矩10

传动比

电机轴

3

1430

20.03

1

1轴

2.88

19.23

4.61

2轴

2.74

310.19

84.36

3.54

3轴

2.61

87.6

284.36

四．V带的设计和带轮的设计计算、

已知电机的功率是P1=3kw，电机的转速也就是小带轮的转速是1430r/min，年工作日。

1.确定计算功率：

由课本156页表8-8可查得，工作情况系数KA=1.3;

所以Pc=KA.P1=1.3×

3=3.9KW.

2.确定V带的型号:

（1）.根据Pc和小带轮转速1430r/min可以选用A型，所以取d1=100mm，查课本157页图8-11得。

（2）.验算带速v=πd1n1／60×

1000=7.48m/s因为5m/s＜V＞30m/s,故带速是合理的.

（3）.计算大带轮的基准直径：

d2=n1d1（1-ε）/n2=100mm.查表可得8-9.

3.确定V带的中心距和基准长度Ld：

A．初定中心距a0:

0.7（d1+d2）≦a0≧2（d1+d2）,故a0=140-400取a0=270mm。

B．计算基准长度:

Ld0=2a0+π／2﹙d1﹢d2﹚﹢﹙d2-d1﹚／4a0=854，查表课本表145页8-2可得。

Ld=890mm

C,实际中心距a=a0+Ld－Ld0／2=270＋890－854／2＝288

4.小带轮上的包角：

α1=180-0=180°

＞120°

5.计算带的根数:

d1=100mm,n1=1430r/min查表152页8-4，p0=1.32kw；

查表8-5可得

ΔP0=0.00；

查表8-6，Kα=1；

查表8-2，Kl=0.87

Pr=﹙1.32+0﹚×

1×

0.87=1.15kw；

则z=pc／pr=3.9÷

1.15=3.39，所以取4根。

6.v带的初拉力F0：

V带的质量是0.105kg。

F0=500﹙2.5-1﹚pc／kαzv﹢qv²

=103.63N

7.计算压轴力Fp=2zF0sinα1／2=2×

4×

103.63×

1=829.04N.

故V带的型号是A型4根，带的基准长度890mm，带轮基准直径d1和d2都是100mm，中心距控制在274.5—314.7之间。

初拉力F0=103.3N。

五．齿轮的设计和计算

靠近电机的齿轮我们一般设计为高速齿轮，因为电机的转速较高。

远离电机靠近输出端的齿轮设计为低速齿。

已知输入功率为3kw，小齿轮转速为1430r/min，齿数比υ=4.61，工作寿命8年。

（一）.高速级齿轮的计算设计

1.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数

（1）按图-1所示的传动简图可以选用斜齿圆柱齿轮传动，压力角为20°

。

（2）带式输送机为一般工作机器，参考课本205页表10-6，齿轮精度等级选用7级。

（3）材料选择，查课本191页表10-1，选择小齿轮材料为40cr（正火），齿面硬度为280HBS，大齿轮材料选择45钢（正火），齿面硬度为240HBS。

（4）由于齿轮是在闭式中作业，选小齿轮齿数为Z1=25，则大齿轮的齿数为Z2=υ×

z1=25×

4.61=115.25，取大齿轮z2=116

（5）斜齿轮有螺旋角一般在8°

-20°

，这里取β=15°

2.按齿面接触疲劳强度设计

（1）小齿轮分度圆的直径的d1

确定公式中的各参数。

a．试选载荷系数Kt=1.3

b．查课本203页图10-20可得区域系数ZH=2.445

c．计算接触疲劳强度用重合度系数Z

由图10-23可得螺旋角系数

d．T1=

e．查表10-7选齿轮系数=1

f．查表10-5差得材料的弹性影响系数ZE=189.8MP½

g．计算接触疲劳许用应力[]

由图课本212页10-25查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限

计算应力循环次数N：

N1=60n1jL=60×

1430×

﹙2×

8×

300×

15﹚＝6.177×

10

N2=N1/υ=6.177×

10÷

4.64=1.33×

10,查图10-23取接触疲劳强度KhN1=0.90，KhN1=0.95，安全系数S=1所以：

[σH]1=0.9×

600/1=540Mp，[σH]2=0.95×

550/1=523Mp

取较小的为接触疲劳许用应力[σΗ]=523Mp

d1=18.95mm

（2）.调整小齿轮的分度圆直径

a.圆周速度V=πd1tn1/60×

1000=3.14×

18.95×

1430/60000=1.41m/s

齿宽b=.d1t=1×

18.95mm

b.计算实际载荷系数K。

查表10-2得KA=1.1根据v=1.41m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1

c.齿轮的圆周力Ft1=2T1/d1t=2×

20.03×

10000/18.95=2.1139×

KAFt1/b=1227N/m＞100N/m,所以查课本表10-2，KHα=1.2，表10-4，KHβ=1.417。

所以载荷系数Kα,Kβ=1.1×

1.2×

1.417=1.87

实际分度圆直径d1=18.95=2=32.566mm

3.计算齿轮的模数m

按齿根弯曲疲劳强度设计：

m，

a．载荷系数Kft=1.3

b．重合度系数Y

β=arctan﹙tanβcosαt﹚=arctan（tan14cos20.646）=14.076

4.几何尺寸的计算

a.计算中心距a

a==19+84/2cos15=106.635mm取中心距a=106mm

b.修正螺旋角

计算小大轮的分度圆直径:

d1=取d1=41mm

取d2=174mm

齿根圆直径：

d

c.计算齿轮的宽度b=

考虑不可避免安装误差，一般将小齿轮加宽（5-10）mm，所以

取b2=41，b1=46

5．圆整中心距后的强度校核

计算出：

KH=2.23、T1=20.03、d1=40.23mmυ=4.61、ZH=2.45.、ZE=189.8MpZ=0.41Z=0.99所以代入下式：

强度校核合理。

轮的结构设计

小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用实心打孔式结构

大齿轮的有关尺寸计算如下：

轴孔直径43mm轮毂长度与齿宽相等

轮毂直径

轮缘厚度板厚度

腹板中心孔直径腹板孔直径

齿