机械课程设计机械设计说明书.docx
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机械课程设计机械设计说明书
实训（论文）说明书
题目：
院（系）：
专业：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计任务书……………………………………………………3
电动机的选择…………………………………………………5
计算传动装置的运动和动力参数……………………………6
轴的设计计算…………………………………………………9
键联器于键的算则计算………………………………………11
参考资料目录…………………………………………………12
机械设计课程设计任务书
设计题目：
带式运输机的传动装置的设计
一 带式运输机的工作原理
带式运输机的传动示用意如图
一、电动机二、带传动3、齿轮减速4、轴承五、联轴器、六、鼓轮7、运输带
二工作情形：
已知条件
1 工作条件：
两班制，持续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有尘埃，环境最高温度35℃；
2 利用折旧期；8年；
3 检修距离期：
四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；
4 动力来源：
电力，三相交流电，电压380/220V；
5 运输带速度允许误差：
±5%；
6 制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
三原始数据
题号
参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
运输带工作拉力F/N 1500 2200 2300 2500 2600 2800 3300 4000 4500 4800
运输带工作速度v/（m/s） 1. 3
卷筒直径D/mm 200 250 310 410 230 340 350 400 420 500注：
运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑
四 传动方案
带——单级直齿轮圆柱齿轮减速器
五 设计内容
1. 电动机的选择与运动参数计算；
2. 直齿轮传动设计计算
3. 轴的设计
4. 转动轴承的选择
5. 键和连轴器的选择与校核；
6. 装配图、零件图的绘制
7. 设计计算说明书的编写
带传动不用绘制
六 设计任务
1． 减速器总装配图一张
2． 齿轮、轴零件图各一张
3． 设计说明书一份
七 设计进度
一、 第一阶段：
整体计算和传动件参数计算
2、第二阶段：
轴与轴系零件的设计
3、第三阶段：
轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
4、第四阶段：
装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
八评分细则
1、设计任务说明书.30分
2、图纸质量30分
3、进度检查表（天天进行一次进度检查）20分
4、原始文稿20
题号
运输带工作拉力F/（N）
运输带工作速度V/（m/s）
卷筒直径D/（mm）
1500
350
传动方案设计及说明
一、电动机的选择
1、电动机型号的选择:
该装置的工作状况是：
载荷平稳，单向旋转，两班制，持续单向运转，室内工作，有尘埃，环境最高温度35℃所以选用Y系列三相异步的电动机，全封锁自冷结构，电压380V。
二、肯定电动机的功率
（1）电动机的总效率：
ηζ=ηd*ηc*ηl*ηy*ηz*ηz*ηz
查表可得：
V带传动ηd=096
联轴器的效率ηl=
运输带的效率ηy=
闭式齿轮传动效率ηc=
每根轴上一对轴承的机械效率ηz=
可得电动机的总效率ηζ=
（2）工作机所需功率Pw
Pd=FV/1000*ηζ=（1500N*s）/1000*=
3、肯定电动机的转速
卷筒的轴的转速：
nw=60*1000*v/πd
=60*1000*（*350）=min
取V带传动比I’=2~4,一级圆柱齿轮减速器传动比I’’=3~5,则总传动比合理范围为i=6~20，则电动机的转速范围为：
n’=i*nw=（6~20）*
=474~1580r/min
4、电动机的型号：
按照电动机的额定功率Ped≥Pd及工作情形，选用Y100L2-4X型号的电动机，其参数如下：
电动机型号
额定功率/kw
满载转速/（r/min）
堵转转矩/额定转矩
最大转矩/额定转矩
Y100L2-4X
3
1420
二、计算传动的装置的总传动比i并分派传动比
一、总传动比iζ
iζ=Nm/Nw=1420/=
二、分派各级传动比
ζ=i1*i2
将总传动比分派到各级传动中，使之知足i=i1*i2*i3*…*iN，V带传动比选为i1，齿轮传动比为i2。
经分析：
i1=3，
i2=iζ/i1=3=
三、计算传动装置的运动参数和动力参数
电动机轴
转速：
Nm=1420r/min
功率：
Pd=kW
输入转矩：
Td=*106*Pd/Nm=*106*1420）=*104N·mm
轴Ⅰ
转速:
N1=Nm=1420r/min
功率:
p1=Pd=kW
转矩:
T1=Td=*104N·mm
轴Ⅱ
转速：
NⅡ=N1/i1r=1420/3=min
功率：
pⅡ=ηdP1=*=
转矩：
TⅡ=*106*PⅡ/NⅡ=*106*
=*104N·mm
轴Ⅲ
转速:
N1=Nm=min
功率:
pⅢ=ηzηcP2=**=
转矩:
TⅢ=*106*PⅢ/NⅢ=*106*
=3*105N·mm
Ⅳ轴
转速:
NⅣ=NⅢ=min
功率:
pⅣ=ηzηlpⅢ=**=
转矩:
TⅣ=*106*PⅡ/NⅡ=*106*
=*105N·mm
四、各轴间的传动比
i电轴-Ⅰ=1
iⅠ-Ⅱ=N1/NⅡ=1420/=3
iⅡ-Ⅲ=NⅡ/NⅢ==
iⅢ-Ⅳ=NⅢ/NⅣ==1
五、齿轮的设计
1、选择齿轮材料
齿轮
材料
热处理
硬度
小齿轮
45号钢
调制
260HBS
大齿轮
45号钢
正货
200HBS
2、按齿面接触强度设计
（1）极限应力
Hlim=+380=*260+380=Mpa
Hlim=+380=*120=*200+380=554Mpa
以下的计算取用两式的最小值
（2）齿轮分度圆直径
dt≥
肯定式中个参数值
载荷系数Kt=
齿宽系数φd＝1
区域系数
=
材料弹性影响系数Ze=
许用接触应力[
]=554Mpa
小齿轮名义转矩T=*106*PⅡ/NⅡ=*106*
=*104N·mm
算得dt≥80mm
3、几何计算
（1）分度圆直径
d1=mz1=*30=45mm
d2=mz2=*120=180mm
（2）中心距的选择a=（d1+d2）/2=（45+180）/2=
（3）齿数z1=30，z2=120
（4）模数m=d1/z1=
（5）齿宽b=d1*φd=45mm
b2=b=45mm
b1=45+5~10mmb1=（50~55）取b1=51mm
（6）顶圆直径
da1=d1+2ha=m（z1+2）=80mm,
da2=d2+2ha=m（z2+2）=
（7）根圆直径
df1=d1-2hf=m=,
df2=d2-2hf=m=
3、校核齿根弯曲疲劳强度
一、许用齿根应力
（1）极限应力
=+275=*260=457Mpa
=+275=*200=415Mpa
（2）安全系数Sf=
（3）许用齿根应力
[
]F1=
Flim/=326Mpa
[
]F2=
Flim/=296Mpa
二、校核齿根应力
复合齿形系数
Yfs1=,Yfs2=4
=2KT1/bdm*Yfs1=2***104*45*45*=69Mpa
=
*（Yfs2/Yfs1）=69*（4/=71Mpa
因为
<[
],
<[
]故弯曲疲劳强度足够结果适合
六、轴的设计
一、轴Ⅱ的设计
（1）初选轴承Ⅱ的材料和型号初选轴承型号：
由于轴Ⅱ①上无轴向力，可选深沟球轴承6004，内孔直径d=20mm,外径D=42mm，宽度B=12mm；材料为45号钢调质硬度260HBS,同理，轴Ⅱ②可选深沟球轴承6407，内孔直径d=100mm,外径D=25mm，宽度B=。
初选轴承Ⅱ的材料和型号初选轴承型号：
由于该轴在减速器运作中
受到必然的轴向力,选用深沟球轴承6006，内孔直径d=30mm,外径D=55mm，宽度B=13mm；材料为45号钢调质硬度200HBS，
同理，轴Ⅱ②可选深沟球轴承6407，内孔直径d=100mm,外径
D=25mm，宽度B=。
（2）求轴Ⅱ轴Ⅲ的作使劲
由于轴为普通轴，故压力角
需按标准值，即
=20°
轴Ⅱ：
Fr=Ft*tan
=580*tan20°=211N
当量动载荷Fp1=Fp2=
轴Ⅲ：
Fr=Ft*tan
=3333*tan20°=1213N
当量动载荷Fp1=Fp2=
（3）估算轴Ⅱ和轴Ⅲ的最小直径
查表得c=118
轴Ⅱ：
mm
考虑到键槽的影响，则d=*=
取标准直径d=25mm
轴Ⅲ：
mm
考虑到键槽的影响，则d=*=
取标准直径d=38mm
（3）计算轴Ⅱ轴Ⅲ的实际寿命
初定轴Ⅱ轴Ⅲ参数
类别
型号
基本额度动载荷C/N
温度系数ft
载荷系数fp
寿命指数↓
轴承的转速/（r/min）
轴Ⅱ①
6004
1
1
3
轴Ⅱ②
6407
1
1
3
轴Ⅲ①
6006
1
1
3
轴Ⅲ②
6407
1
1
3
轴承预期寿命为Lh。
=8*24*365=70080h
经计算轴Ⅱ①的寿命Lh=945000h,由于Lh。
经计算轴Ⅱ②的寿命Lh=862497h,由于Lh。
经计算轴Ⅲ①的寿命Lh=643500h,由于Lh。
经计算轴Ⅲ②的寿命Lh=862497h,由于Lh。
七、联轴器的选取
计算联轴器的转矩T=K*T3
按照传动装置的工作条件和查表得K取
则Tc=*300=450N·m
由于计算转矩Tc不超过联轴器的公称转矩Tn,即Tc<=Tn;转速n不超过联轴器的需用转速[n],即n<=[n];轴端直径一般在联轴器的孔径范围内，故选用弹性套柱联轴器,型号为HL6
选用联轴器的参数
联轴器型号
公称转矩/（N·m）
轴孔直径/mm
轴孔长度/mm
TL3弹性联轴器
630
48
112
八、键的选择
轴Ⅱ两键的选择
经考虑，选用平链接，按照轴Ⅱ①的键按照最小直径d查表选用平头普通键
GB/1096_1079b=8mmh=7mmL=14mm
轴Ⅱ②的键按照最小直径d查表选平头普通键GB/1096_1079b=10mmh=8mmL=23mm
轴Ⅲ两键的选择
经考虑，选用平链接，按照轴Ⅲ①的最小直径d查表选用平头普通键GB/1096_1979
b=8mmh=7L=14mm
轴Ⅲ②的键按照最小直径d查表选用平头普通键GB/1096_1079b=16mmh=10mmL=23mm
进度检查表
6.23计算电动机的功率和转速选择电动机的型号并查验匹配；
6.24计算传动装置的总传动比并分派传动比并检查与所选电动机的数据是不是匹配；
6.25计算传动装置的运动参数和动力参数和各轴间的传动比并检查与电动机参数和和传动比是不是匹配；
6.26设计齿轮并按齿面接触强度计算并查验；
6.27检查吃面接触强度并校核齿根弯曲疲劳强度；
6.28检查齿根弯曲疲劳强度并计算轴的寿命选取轴的材料；
6.29对所有的设计参数计算等进行校核查验。
2010年7月29日
016
工业工程
彭宇
参考资料目录
[1]《机械设计基础（少学时）第四版》，机械工业出版社，天津大学、李秀珍主编，2001年7月第七版；
[2]《机械设计课程设计指导书》，科学出版社，邓德清胡绍平主编，2005年8月第一版；
[3]《机械设计课程设计手册》，国防工业出版社，张龙主编
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