最新整理机械设计基础课程设计教案资料.docx
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最新整理机械设计基础课程设计教案资料
机械设计基础
课程设计计算说明书
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
专业年级:
电气工程系15级
学号:
11111111111
学生姓名:
宋
指导教师:
机械工程系
完成时间2017年7月7日
机械设计基础课程设计任务书
学生姓名:
学号:
11111111111111专业:
电气工程系
任务起止时间:
2017年7月3日至2017年7月7日
设计题目:
设计带式输送机中的传动装置
一、
传动方案如图1所示:
1—电动机;2—V带传动;3—单级圆柱齿轮减速器
4—联轴器;5—带式输送机;6—鼓轮;7—滚动轴承
图1带式输送机减速装置方案图
二、原始数据
滚筒直径d/mm
400
传送带运行速度v/(m/s)
1.6
运输带上牵引力F/N
2100
每日工作时数T/h
24
传动工作年限
5
单向连续平稳转动,常温空载启动。
三、设计任务:
1.低速轴系结构图1张(A2图纸);
2.设计说明书1份。
在1周内完成并通过答辩
参考资料:
《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》
《工程力学》《机械制图》
指导教师签字:
2017年7月7日
(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
封闭式结构
u=380v
Y型
2.电机容量的选择
工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000=3.36kW
V带效率:
0.96
滚动轴承效率:
0.99
齿轮传动效率(闭式):
0.97x1(对)
联轴器效率:
0.99传动滚筒效率:
0.96
传输总效率
=0.859
则,电机功率
=3.91kW
3.电机转速确定
工作机主动轴转速n工作机=
=76.43r/min
V带传动比范围:
2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围:
3~6
总传动比范围:
6~24
∴电动机转速的可选范围为:
458.58~1834.32r/min
在此范围的电机的同步转速有:
1500r/min,1000r/min,750r/min
依课程设计指导书Y系列三相异步电机技术数据(JB3074-82)选择电机的型号为;Y132M1-6性能如下表:
电机型号
功率
KW
满载时
额定转矩
质量
kg
转速n
r/min
电压V
电流A
功率因数
Y132M1-6
4
960
380
9.4
0.8
2.0
75
(二)传动装置的运动和动力参数计算
所选电机满载时转速nm=960r/min
总传动比:
i总=
=12.56
1.分配传动比及计算各轴转速
i总=iD×i
带传动的传动比iD=3
一级圆柱齿轮减速器传动比i=4.19
则高速轴I轴转速n1=320r/min
则低速轴II轴的转速n2=76.37r/min
2.各轴输入功率,输出功率
P输出=
P输入,效率如前述。
则高速轴I轴的输入功率PI=3.75kW,
输出功率PI'=3.71kW,
则低速轴II轴的输入功率PII=3.60kW,
输出功率PII'=3.56kW。
3.各轴输入转矩:
小带轮输入转矩Td=38.9N•m
I轴输入转矩TI=111.9N•m
II轴输入转矩TII=450.2N•m
(三)V带传动设计
1.确定计算功率Pc
已知电机输出功率,依教材《机械设计基础》表13-9,取KA=1.2,故Pc=4.7kW。
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13-15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》表13-10取d1=125mm,带传动比iD已知,则d2=iD·d1=375mm,取d2=375mm
4.验算带速v
6.3m/s
5.求V带基准长度和中心距(L0,a)
初定中心距
=1.5(d1+d2)=750mm,选a0=800mm
带长
=2405mm
由表13-2,对A型带进行选用,Ld=2480mm
则实际中心距:
837.5mm
6.验算小带轮包角
163°>120°合格。
7.求V带根数Z
已知n1,d1,查表13-4,得P0=1.37kW
已知传动比iD,查表13-6,得ΔP0=0.11kW
已知
1,查表13-8得K
=0.96,查表13.2得KL=1.09
则V带根数Z=
3.03,
取4根。
8.求作用在带轮上的压力FQ
由《机械设计基础》表13-1,可知A型带每米质量q=0.105kg/m
单根V带的拉力F0=
2=155N
作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin
=1226N
(四)减速器(齿轮)参数的确定
1.选择材料及确定许用应力
由《机械设计基础》表11-1得:
小齿轮用:
40MnB,热处理方式:
调质,齿面硬度为241~286HBS
大齿轮用:
ZG35SiMn,热处理方式:
调质,齿面硬度为241~269HBS
由表11-5,取安全系数SH=1.0,SF=1.25。
则许用应力为:
[σH1]=σHlim1/SH=720MPa.[σH2]=σHlim2/SH=615Mpa
[σF1]=σFE1/SF=476MPa.[σF2[=σFE2/SF=408MPa
2.按齿面接触强度设计
设齿轮按9级精度制造,按齿面接触强度设计。
由表11-3得载荷系数K=1.5,由表11-6得齿宽系数Φd=0.8。
小齿轮输入功率P=3.75kW,
转矩T1=9.55×
×
=1.12×105N•mm,
由表11-4可得弹性系数ZE=188.9
则小齿轮直径d1≥
齿数取Z1=24,Z2=iZ1=101模数m=d1/z1=2.81
按表4-1,标准模数m=3,实际传动比i=Z2/Z1=4.21
传动比误差0.02,是符合要求。
d2=mZ2=303mm,
齿根顶圆直径d2a=d2+2ha=309mm,齿根圆直径d2f=d2-2hf=295.5mm。
实际标准中心距离a=187.5mm
齿宽
56mm(圆整)
为补偿安装误差,取小齿轮齿宽b1=b+5=60mm
3.验算轮齿弯曲强度
由图11-8,取齿形系数YFa1=2.76,YFa2=2.24.
由图11-9,取外齿轮齿根修正系数YSa1=1.59,YSa2=1.82
判断:
122MPa≦[σF1]
判断:
113MPa≦[σF2]
满足条件合适
4.齿轮的圆周速度
1.2m/s
对照表11-2可知,选着9级精度是合适的。
(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14-1得,高速轴材料为:
45钢,热处理方式:
调质
低速轴材料为:
45钢,热处理方式:
调质
高速轴极限强度[σB1]=650MPa,低速轴极限强度[σB2]=650MPa
根据表14-3得,高速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa
低速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa
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14-2得常数C110
=24.9mm,结合大带轮轮毂内径,圆整后暂取d1=25mm
大轮轴颈
=39.7mm,结合联轴器内径,圆整后暂取d2=40mm
3.轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定,定位,安装要求,初步确定轴的径向尺寸。
高速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
(有键槽加大3%),取d1=28mm。
d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=36mm。
d3=d2+2mm=38mm,取标准值d3=40mm。
d4=d3+2mm=42mm。
d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=50mm。
取d6=32mm,比轴承内圈外径小,砂轮越程槽。
d7=d3=40mm.
低速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
(有键槽加大3%),取d1=42mm
d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=50mm。
d3=d2+2mm=52mm,取标准值d3=55mm。
d4=d3+2mm=57mm。
d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=65mm。
取d6=47mm,比轴承内圈外径小,砂轮越程槽。
d7=d3=55mm。
5.轴的轴向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定,定位,安装要求,初步确定轴的轴向尺寸。
高速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
l1=2f+3e-3mm,其中A型带f=9mm,e=15mm,则l1=60mm。
l4=b-2mm=58mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。
l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。
l7=B+挡油环宽度-4mm=18+19-4=33mm。
C,e,K:
取H=10mm,
=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+10mm,取C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。
轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm,则e=9.6mm,取e=10mm,联轴器到轴承盖的距离取K=20mm。
l2=K+e+(C-
-B)=57mm,l3=B+
+H+2mm=45mm。
取l6=4mm。
低速轴:
(带尺寸的草图)
各尺寸确定的依据:
l1=112-2=110mm,轴段长度应比联轴器轴孔长度短1-2mm。
l4=b-2mm=54mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。
l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。
l7=B+挡油环宽度-4mm=21+19-4=36mm。
C,e,K:
取H=10mm,
=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+5mm,取C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。
轴承盖厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm,则e=9.6mm,取e=10mm,联轴器到道轴承盖的距离取K=20mm。
l2=K+e+(C-
-B)=54mm,l3=B+
+H+2mm=48mm。
取l6=4mm。
(六)轴承的选择
高速轴承的主要参数
轴承代号
轴承内径mm
轴承外径mm
轴承宽度mm
径向基本额定动载荷Cr
6208
40
80
18
29.5
低速轴承的主要参数
轴承代号
轴承内径mm
轴承外径mm
轴承宽度mm
径向基本额定动载荷Cr
6211
55
100
21
43.2
(七)联轴器的选择
根据轴孔直径d2=42mm输出转矩T=445N•m依据《课程设计指导书》,选定联轴器型号:
TL7
联轴器选择表
公称扭矩
/N•m
许用转数
/(r/min)
D
/mm
D1
/mm
D2
/mm
转动惯量
/kg•m2
质量
/kg
500
3600
190
42
0.06
15.6
(八)键连接的选择和计算
轴名
安装直径d/mm
类型
h/mm
b/mm
轮毂长度
键长L/mm
高速轴
28
A
7
8
63
55
42
A
8
12
60
50
低速轴
42
A
8
12
112
90
57
A
10
16
56
45
附表1机体各部分尺寸(mm)
名称
符号
尺寸
机座壁厚
δ
8
机盖壁厚
δ1
8
机座凸缘厚度
b
12.5
机盖凸缘厚度
b1
12.5
机座底凸缘厚度
b2
20
地脚螺钉直径
df
20
地脚螺钉数目
n
4
轴承旁联接螺栓直径
d1
16
盖与座联接螺栓直径
d2
12
连接螺栓d2的间距
l
180
轴承端盖螺钉直径
d3
8
窥视孔盖螺钉直径
d4
8
定位销直径
d
10
df,d1,d2至外机壁距离
c1
26,22,18
df,d2至土元边缘距离
c2
24,16
轴承旁凸台半径
R1
20
凸台高度
h
35
外机壁与轴承座端面距离
l1
47
大齿轮端面圆与内机壁距离
△1
10
齿轮端面与内机壁距离
△2
9
机盖,机座筋厚
m1,m
8,8
轴承端盖外径
D2
120,140
轴承旁联接螺栓距离
s
附表2减速器整体最大几何尺寸及特性尺寸(mm)
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
参考文献:
1机械设计基础课程设计指导书,2009年哈尔滨理工大学机械基础工程系编制;
2机械设计基础第2版,胡家秀主编
(9)心得体会
为时一周的课程设计终于结束了,脑力与精力消耗很多,身心俱疲,但看到在自己手中完成的说明书与图纸,一切付出都不算什么了。
第一天老师对相关知识讲解完成后,课程设计便正式开始了。
首先是零件参数的确定与选择,第一遍时我很快完成有关计算,但它远远不是我想象中那样简单。
在之后与同组同学的核对中,我与同伴发现了很多错误,前面任何一个数据的差误,都会导致之后计算的连环错误。
我们一点修正,多次核对,前后数据算了很多遍。
之后在画图过程中,我们又发现有些范围性数据取的并不合理,又再次对相关数据进行更换。
最终的结果来之不易,也许仍有不足之处,但不留遗憾。
这次课程设计应该是我第一次进行如此完整的设计过程,我收获很多。
头一次那么大规模的计算极大锻炼了我的耐心与毅力,许多学过的知识得到了运用。
此次课程设计对我以后的学习来说有很大参考借鉴价值,开拓了我的眼界。
在以后的学习中我将更严格的约束自己,争取更大的进步。
总成绩:
指导教师签字:
年月日