机械设计基础课程设计.docx
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机械设计基础课程设计
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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v6.3m/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。
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