课程设计说明书.docx
《课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计说明书.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
课程设计说明书
前言
一、课程设计目的
课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。
课程设计的基本目的是：
1：
综合运用机械设计基础和其他选修课程的知识。
分析和解决机械设计问题，进一步稳固、加深和扩展所学的知识。
2：
通过设计实践，逐步树立真确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。
3：
通过设计计算、绘图以及运用技术标准、范围、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基础技能的训练。
二、课程设计内容
课程设计的内容主要包括：
分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图设计；编写设计计算说明书。
课程设计中要求完成以下工作：
1.减速器装配图1张〔A1图纸〕；
2.减速器零件图2张〔A3图纸〕；
3.设计计算说明书1份。
三、设计题目：
带式运输机传动装置
四、传动方案：
五、设置参数：
原始数据
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
运输带拉力F〔N〕
2500
2300
2200
2100
2100
2000
2200
2600
2450
2400
运输带速度V〔m/s〕
滚筒直径D〔mm〕
300
330
340
350
360
380
380
300
360
320
六、设计者具体计算条件
1、运输带拉力2200N。
2、运输带速度2.4m/s。
3、滚筒直径340mm。
4、滚筒效率0.96。
5、工作情况：
两班制〔8小时/班〕，连续单向运行，载荷较平稳；
6.使用期限：
10年，每年按300天计算；
7.工作环境：
室内，最高温度35℃，灰尘较大；
8.电力来源：
三相交流，电压380/220V；
9.维修间隔期：
四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；
10.制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
七、课程设计工作量
1.减速器装配图1张〔A0或A1〕；
2.零件图2张〔高速级小齿轮，低速级〔齿轮〕轴〕；
3.设计计算说明书1份〔约5000~7000字〕。
设计时间：
2011年5月25
设计过程
一、电动机的选择
计算说明和计算过程
计算结果
1.选择电动机的类型和结构，因为装置的载荷比较平稳，因此可以选用Y系列三相异步电动机，它具有国际互换性，有防止粉尘
铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工作环境也能满足要求。
而且结构简单价格低廉。
查机械设计课程设计手册可知，V带的传动效率为η带=0.96，轴承的效率为η轴承=0.99〔润滑正常〕齿轮的效率为η齿轮=0.97，联轴器效率为η2，滚筒的效率η
总效率η=η带×η齿轮×η轴承2×η联×η筒
××9××2×
=69工作机所需的功率Pw=
kw=
kw=kw
电动机的所需功率Pd=
kw=kw=8kw
工作机转速为n=
r/min=1r/min
查机械设计手册知V带和齿轮的转动比范围分别为2-4,3-5。
电动机可选的转动范围为：
Nd=i带×i齿轮×n=〔2-4〕×〔3-5〕×n
=〔810～2700〕r/min
查标准JB3074—82选用型号为Y160M-6的三相异步电动机额定功率为7.5kw，满载转速为970r/min。
Pw=5..28kw
所需电动机功率Pd=6.08kw
电机为Y160M-6
二、传动比的分配和各轴的转速
计算说明和计算过程
计算结果
总的传动比为：
i=
=
=
其中，nm〔r/min〕为电动机满载转速，nw〔r/min〕为工作机转速。
根据V带和齿轮的传动比范围结合各级传动比的分配原则及i=i齿轮×i带，V带的传动比为i带，齿轮的传动比为i齿轮=3。
1、各轴转速
0轴转速：
n0=nm=970r/min
1轴转速：
n1=
=r/min=404r/min
2轴转速：
n2=
=404/3r/min=134.72r/min
2、各轴输入功率
P1=P0×η带=76×0.96kw=3kw
P2=P1×η齿轮=3×0.97kw=kw
3、各轴转矩
T0=9550×
Nm=Nm
T1=9550×
Nm=Nm
T2=T1×i齿轮×η齿轮=Nm
总的传动比为i=
i带=2.4
i齿轮=3
运动和动力参数整理如下表
轴名
功率P/kw
转矩T/Nm
转速r/min
传动比
效率
输入
输出
输入
输出
0轴
\
76
\
6
970
\
1轴
3
7
13
404
2.4
6
2轴
0
39
135
3
7
滚轴
1
9
3
37
135
\
92
三、V带传动的设计计算
1、求计算功率
查机械设计手册知KA
Pc=KA××3kw=kw
式中Pc为计算功率，KA为工作情况系数
2、选V带型号
选择普通V带，根据Pc=kw，nm=970r/min查普通V带选型图次坐标点位于B型处。
3、求大小带轮的直径d2，d1
查表V带轮最小基准直径d1应该不小于125mm，现取d1=140mm，由d2=
d1（1-ε）=（970/404）×140×〔1-0.02〕=329mm。
查表取d2=315mm。
其中ε为带的滑动率。
4、验算带速V带
V带=
×140×970/（60×1m/s
带速在〔5-25）m/s范围内，合适
5、求V带基准长度Ld和中心距
a0=1.5〔d1+d2×〔140+315〕mm=mm
取a0=700mm，符合0.7〔d1+d2〕＜a0＜2〔d1+d2〕
带长L0=2a0+
（d1+d2）+
=2126mm查机械设计手册，对B型带选Ld=2240m，实际中心距a=a0+
=757mm.
6、验算小带轮包角α1=180-57.3〔d2-d1〕/a=167＞120合适。
7、求V带根数Z
Z=
式中Pc为计算功率，△P0为功率增量，Kα为包角修正系数，Kl为带长修正系数，P0为V带的传递功率。
令n0=970r/min,d1=140mm,查机械设计手册P0=kw。
V带的传动比为i=
=135/（140×0.08）=2.3
查机械设计手册△P=0.30kw，Kα=0.97,Kl=1z=92×=取4根。
8、求作用在带轮轮轴上的压力FQ
单根V带的初拉力F0=
（
-1）+qv2
=203N
作用在轴上的压力FQ=2zF0sin
=2×3×268×sin
=1614N
四、齿轮传动的设计计算
1、选择材料及许用应力
小齿轮采用45钢调质，齿面硬度197-286HBS，接触疲劳极限σHlim1=600MPa，弯曲疲劳极限σFE1=450MPa。
大齿轮采用45钢正火，接触疲劳极限σHlim2=380MPa，弯曲疲劳极限σFE2=320MPa
查表的最小安全系数SH=1.0，SF
[σH1]=
MPa=
MPa=600MPa
[σH2]=
MPa=
MPa=380MPa
[σF1]=
MPa=
MPa=360MPa
[σF2]=
MPa=
MPa=256MPa
2、按齿轮面接触强度设计
设齿轮按8级精度制造，去载荷系数K=1.2，齿宽系数Φd=1
传动功率P=P0η带η轴承=××0.99kw=kw
小齿轮上的转矩T1×106×
×106×
=1,38×100000N·mm
取ZE=188
d1=
=8mm
齿数取Z1=34，则Z2=34×3=102，实际传动比为i=102/34=3
模数m=d1/Z1=3，齿宽b=Φd×d1=1×mm=mm
取b2=90mm，b1=95mm。
查表取m=3，实际d1=Zm=34×3=102mm
d2=102×3=306mm，中心距a=
=（102+306）/2=204mm
3、验算齿轮的弯曲强度
54〔机械设计第五版图11-9〕，YFa2=2.212
σF1=
=51MPa＜[σF1]=360MPa
σF2=
=49MPa＜[σF2]=256MPa
安全。
4、齿轮的圆周速度
v=
=4××404）/（6×1000）m/s=m/s
对照机械设计第五版表11-2可知选用8级精度是合宜的。
五、减速箱体的主要尺寸/mm
名称
符号
减速器尺寸
箱座壁厚
δ
8
箱盖壁厚
δ1
8
箱盖凸缘厚度
b1
12
箱座凸缘厚度
b
12
箱座底凸缘厚度
b2
20
地脚螺钉直径
df
20
地脚螺钉数目
n
4
轴承旁连接螺栓直径
d1
14
盖与座连接螺栓直径
d2
12
连接螺栓d2的间距
l
180
轴承端盖螺钉直径
d3
8
视孔盖螺钉直径
d4
6
定位销直径
d
8
df,d1,d2至外箱壁距离
C1
262018
df,d2至凸缘边缘的距离
C2
2416
轴承旁凸台半径
R1
2416
凸台高度
h
以扳手操作
外箱壁至轴承座断面距离
l1
50
铸造过度尺寸
x,y
3/15
大齿轮顶圆与内箱壁距离
Δ1
齿轮断面与内箱壁距离
Δ2
＞8
箱盖、箱座肋厚
m1,m2
轴承端盖外径
D2
125～129
轴承旁连接螺栓距离
s
尽量靠近
六、低速轴的设计与校核
1、选轴的材料，确定需用应力
减速器的传递功率属于中心功率，对材料无特殊要求，选45钢并调质处理，查机械设计手册得强度极限δB=650MPa，需用弯曲应力[δ-1b]=60MPa。
2、按扭转强度估算直径
P2=P0η带η齿轮η轴承=6kw
n2=n=135r/min大齿轮从动轮分度圆直径：
d=mZ=3×115mm=345mm，圆周力Ft=
=2589N，径向力Fr=Fttanα=942N
估算直径d’=c
=（107-118）
=5mm
最小直径处需要安装联轴器有键槽，将估算直径加大3%-5%即1-42.89mm查机械设计手册取标准d1=40mm
3、设计轴的结构，并绘制结构草图
单级减速器可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮的两侧，轴的外伸端安装半联轴器
（1）确定轴上零件的位置和固定方式
（2）确定轴段的直径
轴段1的最小直径为d1=40mm，轴段2上应有轴肩〔对安装在轴段1上的联轴器进行定位〕为顺利地在轴段2上安装轴承，轴段2必须满足轴承内径为标准取轴段2的直径为d2=45mm，轴段3上安装齿轮取d3=50mm，轴段4d4=55mm。
查滚动轴承6209型，取d5=52mm轴6d6=d2=45mm
〔3〕确定的各段的长度
齿轮2的宽度为90mm，取轴段3的长度为91mm，为保证齿轮断面与箱体四壁不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应留一定的间距，取间距为15mm，为保证轴承安装在箱体轴承孔，轴承宽为B=19mm，考虑润滑，取轴承端面与箱体内壁距离为5mm。
轴承支点距离为90+54+19=163mm，根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定的距离要求，取轴承段2的长度为75mm，查阅有关的联轴器手册，取轴段1的长度的为70mm在轴段1,3上分别加工出键槽，两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮瀫宽度小5-10mm，键的宽度按轴段直径手册得到。
〔4〕选轴的结构细节，如圆角，倒角，推到槽等尺寸。
（5）按弯扭合成强度校核轴径
1、画出水平面的受力图
2、作水平面的的弯矩图，支点反力为
Fha=Fhb=Ft2/2=1295N
Ⅰ截面处的弯矩为MhⅠ=1295×163/2Nmm=105542Nmm
Ⅱ截面处的弯矩为MhⅡ=1295×Nmm=56333Nmm
3、作垂直面内的弯矩图，支点反力为
Fva=Fvb=Fr/2=942/2=471Nmm
Ⅰ截面处的弯矩为MvⅠ=Fva/2=38386mm
Ⅱ截面处的弯矩为MvⅡ=Fvb×=20489mm
合成弯矩图
Ⅰ截面MⅠ=
=50866Nmm
Ⅱ截面MⅡ=
=36118Nmm
4、作扭矩图
T2×106×P2/n2=396148Nmm
求当量弯矩
因减速器单向运转，故可以认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数α=0.6，由公式当量弯矩Me=
求得：
Ⅰ截面：
MeⅠ=90757Nmm
Ⅱ截面：
MeⅡ=Nmm
确定危险截面及校核强度
由图可知截面Ⅰ，Ⅱ所受转矩相同，但弯矩Ⅰ截面大于Ⅱ截面，Ⅰ截面可能是危险截面，但由于轴径d3＞d2,所以也应对截面Ⅱ进行校核。
Ⅰ截面：
σeⅠ=
=
MPa=20.40MPa
Ⅱ截面：
σeⅡ=
=
MPa=MPa
[σ-1b]=60MPa,满足σe≤[σ-1b]故设计合理。
七、高速轴结构设计
选用轴的材料为45钢调质处理，强度极限为650MPa，许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa，采用低速轴估算直径同样的方法估算高速轴的直径得d的范围为-mm，由于需要安装键槽将估算直径加大3%-5%
即〔28.02-31.5〕mm，取直径d=30mm，确定轴的最小直径d1=30mm，依据低速轴的设计原理给出d2=35mm,d3=45mm,d4=50,d5=35+2×3.5=42mm。
确定各段的长度，轴段3的长度为88mm，根据轴承内径为35mm查表选择轴承代号为6208，轴承宽度为18mm由低速轴的设计原理给出轴承支撑点距：
95+54+19=168mm，轴段1跟V带轮相连，根据V带轮各尺寸之间的关系L1=2d1=2×30mm=60mm。
八、输出滚动轴承的设计
〔1〕初步计算当量动载荷P
因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=942N
〔2〕求轴承应有的径向基本额定载荷值
Cr=
（
Lh）
N=8657N
〔3〕选择轴承型号
查课本表11-5，选择6209轴承Cr=31500KN＞8657N
∴此轴承合格
九、联轴器的选择
〔1〕类型选择
由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。
〔2〕型号选择
根据TC，轴径d，轴的转速n，查标准GB/T5014—2003，选用lt7型弹性套柱销联轴器，其额定转矩[T]=500Nm,许用转速[n]=3600r/m,轴孔直径为40-48mm，轴孔长度为84mm，故符合要求。
十、键的选择
1、轴段1上的键：
轴径d1=40mm，查表得键的公称尺寸b×h=12×8，L=51mm。
选择A型平键。
挤压强度σp=
=90MPa＜[σp]=100-120MPa
2、轴段3上的键：
d3=50mm，查表得键的公称尺寸b×h=14×9，L=49mm。
选择A型平键。
挤压强度σp=
=7MPa＜[σp]=100-120MPa
符合要求。
十、密封和润滑的设计
由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。
毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，到达密封的目的。
毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。
轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。
2润滑
〔1〕对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v<12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。
同时为了防止油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于30~50mm。
对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0m3。
〔2〕对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。
这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动外表完全分开的一层薄膜。
十一、设计总结
机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。
（1）通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步稳固、深化和扩展。
（2）学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。
（3）进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料〔手册、图册、标准和标准等〕以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。
十二、参考资料
1、机械设计基础〔第五版〕杨可桢、程光蕴、李仲生主编，高等教育出版社。
2、机械设计课程设计手册〔第三版〕高等教育出版社
升级会员 