模板机械设计课程设计计算说明书概要.docx
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模板机械设计课程设计计算说明书概要
机械设计课程设计
设计计算说明书
设计题目：
姓 名：
学 号：
班 级：
指导教师：
二○一五年 月 日
一、设计任务书…………………………………………………1
二、传动方案修改………………………………………………2
三、总体设计计算………………………………………………3
1.电机型号选择
2.各级传动比分配
3.各轴的运动参数和动力参数计算（转速、功率、转矩）
四、传动机构设计计算（只写自己设计计算的机构）………………
1.带传动
2.齿轮传动
（一）
3.齿轮传动
（二）或蜗杆传动
五、轴系零件设计计算…………………………………………
1.输入轴的设计计算
（初估各轴最小直径、受力、弯矩、扭矩分析图、强度校核、刚度校核等）
2.输出轴的设计计算
3.滚动轴承的选择与寿命校核计算
4.联轴器的选择
六、润滑和密封方式的选择……………………………………
七、箱体及附件的结构设计和选择……………………………
八、设计总结……………………………………………………
参考文献…………………………………………………………
附录………………………………………………………………
一、设计任务书
机械设计训练课题一——带式输送机传动系统设计
下图所示为带式输送机传动系统的一个实现方案。
电动机1通过带传动2—圆柱齿轮传动3—链传动4—驱动滚筒5带动输送带6。
设滚筒直径Φ500，其输出扭矩T=600N·m，转速n=60r/min。
试对该传动系统进行结构设计。
图一带式输送机传动系统运动方案图
现要求将原训练课题方案中的链传动改为齿轮传动、齿轮输出轴与驱动滚筒5之间用联轴器连接，输出条件不变（即滚筒直径Φ500，其输出扭矩T=600N·m，转速n=60r/min），重新选择电动机型号、分配总传动比、计算各轴的转速、输入输出功率。
对带传动和两级齿轮传动进行设计计算，并对两级闭式齿轮传动进行结构设计（含箱体设计）。
机械设计训练课题二——理糖供送机传动系统设计
图一理糖供送机原理图
如图一所示，糖果由间歇振动料斗落到锥形盘1上，在离心力作用下进入螺旋槽2内。
层叠的糖果被毛刷3刷掉，理顺的糖果进入输送带4。
图二为该机器传动系统的一个实现方案。
试对该传动系统进行结构设计。
图二理糖供送机传动系统运动方案图
现要求在原训练课题系统传动方案的基础上，将齿轮输出轴Ⅱ与输送带4的驱动滚筒之间用联轴器连接，保证输出条件、修改方案参数，对带传动、蜗杆传动、齿轮传动重新进行设计计算，并对蜗杆、齿轮传动、主动链轮进行闭式结构设计（含箱体设计，不含蜗轮轴系设计，但应考虑蜗轮悬臂装入位置）。
机械设计训练课题三——香皂自动包装机传动系统设计
香皂自动包装机有6个子功能，下图所示为其传动系统的一个实现方案。
电动机经带传动、齿轮传动和链传动将运动传到分配轴Ⅲ上。
轴Ⅲ经锥齿轮、链传动驱动送纸机构，经链传动、棘轮步进机构带动进皂输送带间隙运动。
偏心轮T1、T2、T3通过连杆机构分别带动推皂机构、抄纸机构、顶皂机构等完成折叠裹包操作。
机器生产率120块/min，电动机功率0.75kW，试对该传动系统进行结构设计。
图一香皂自动包装机传动系统运动方案图
现要求将原训练课题方案中轴Ⅱ到轴Ⅲ的链传动改为齿轮传动，两端通过联轴器输出分别带动轴Ⅲ上各从动系统，其他条件不变（生产率120块/min，电动机功率0.75kW）。
重新选择电动机型号，分配总传动比，计算各轴的转速、输入输出功率。
对带传动和两级齿轮传动进行设计计算，并对两级闭式齿轮传动进行结构设计（含箱体设计）。
以下仅为参考模板，其中的字体格式和计算过程有些错误，按《湖南大学毕业设计（论文）撰写规范》予以纠正：
设计过程及计算说明
二、传动方案修改
1.系统运动方案图
2.工作条件：
使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。
3.原始数据：
滚筒圆周力F=1000N；带速V=2.0m/s；
滚筒直径D=500mm；滚筒长度L=500mm。
F=1000N
V=2.0m/s
D=500mm
L=500mm
三、总体设计计算
1、电机型号选择
（1）电动机类型的选择：
Y系列三相异步电动机
（2）电动机功率选择：
传动装置的总功率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96
=0.85
电机所需的工作功率：
P工作=FV/1000η总
=1000×2/1000×0.8412
=2.4KW
（3）确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
=60×1000×2.0/π×50
=76.43r/min
按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i’a=3~6。
取V带传动比i’1=2~4，则总传动比理时范围为i’a=6~24。
故电动机转速的可选范围为n’d=i’a×n筒=（6~24）×76.43=459~1834r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：
因此有三种传支比方案：
如指导书P15页第一表。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。
（4）确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。
其主要性能：
额定功率：
3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。
质量63kg。
2、计算总传动比及分配各级的伟动比
（1）总传动比：
i总=n电动/n筒=960/76.4=12.57
（2）分配各级伟动比
据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=6（单级减速器i=3~6合理）
∵i总=i齿轮×I带
∴i带=i总/i齿轮=12.57/6=2.095
3、各轴运动参数及动力参数计算
（1）计算各轴转速（r/min）
nI=n电机=960r/min
n
=nI/i带=960/2.095=458.2（r/min）
n
=n
/i齿轮=458.2/6=76.4（r/min）
（2）计算各轴的功率（KW）
P
=P工作=2.4KW
P
=P
×η带=2.4×0.96=2.304KW
P
=P
×η轴承×η齿轮=2.304×0.98×0.96
=2.168KW
（3）计算各轴扭矩（N·mm）
T
=9.55×106P
/n
=9.55×106×2.4/960
=23875N·mm
T
=9.55×106P
/n
=9.55×106×2.304/458.2
=48020.9N·mm
T
=9.55×106P
/n
=9.55×106×2.168/76.4
=271000N·mm
n滚筒=76.4r/min
η总=0.8412
P工作=2.4KW
电动机型号
Y132S-6
i总=12.57
据手册得
i齿轮=6
i带=2.095
nI=960r/min
n
=458.2r/min
n
=76.4r/min
P
=2.4KW
P
=2.304KW
P
=2.168KW
T
=23875N·mm
T
=48020N·mm
T
=271000N·mm
四、传动机构设计计算
1、带传动的设计计算
（1）选择普通V带截型
由课本P83表5-9得：
kA=1.2
PC=KAP=1.2×3=3.9KW
由课本P82图5-10得：
选用A型V带
（2）确定带轮基准直径，并验算带速
由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为75~100mm
则取dd1=100mm>dmin=75
dd2=n1/n2·dd1=960/458.2×100=209.5mm
由课本P74表5-4，取dd2=200mm
实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/200=480r/min
转速误差为：
n2-n2’/n2=458.2-480/458.2=-0.048<0.05（允许）
带速V：
V=πdd1n1/60×1000
=π×100×960/60×1000
=5.03m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3）确定带长和中心矩
根据课本P84式（5-14）得
1.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）
1.7（100+200）≤a0≤2×（100+200）
所以有：
210mm≤a0≤600mm
取a0=500
由课本P84式（5-15）得：
L0=2a0+1.57（dd1+dd2）+（dd2-dd1）/4a0
=2×500+1.57（100+200）+（200-100）2/4×500
=1476mm
根据课本P71表（5-2）取Ld=1400mm
根据课本P84式（5-16）得：
a≈a0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2
=500-38
=462mm
（4）验算小带轮包角
α1=1800-dd2-dd1/a×57.30
=1800-200-100/462×57.30
=1800-12.40
=167.60>1200（适用）
（5）确定带的根数
根据课本P78表（5-5）P1=0.95KW
根据课本P79表（5-6）△P1=0.11KW
根据课本P81表（5-7）Kα=0.96
根据课本P81表（5-8）KL=0.96
由课本P83式（5-12）得
Z=PC/P’=PC/（P1+△P1）KαKL
=3.9/（0.95+0.11）×0.96×0.96
=3.99
（6）计算轴上压力
由课本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2
=[500×3.9/4×5.03×（2.5/0.96-1）+0.1×5.032]N
=158.01N
则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）
FQ=2ZF0sinα1/2=2×4×158.01sin167.6/2
=1256.7N
2、齿轮传动
（一）的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。
大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P139表6-12选7级精度。
齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
（2）按齿面接触疲劳强度设计
由d1≥76.43（kT1（u+1）/φdu[σH]2）1/3
由式（6-15）
确定有关参数如下：
传动比i齿=6
取小齿轮齿数Z1=20。
则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=6×20=120
实际传动比I0=120/2=60
传动比误差：
i-i0/i=6-6/6=0%<2.5%可用
齿数比：
u=i0=6
由课本P138表6-10取φd=0.9
（3）转矩T1
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2
=50021.8N·mm
（4）载荷系数k
由课本P128表6-7取k=1
（5）许用接触应力[σH]
[σH]=σHlimZNT/SH由课本P134图6-33查得：
σHlimZ1=570MpaσHlimZ2=350Mpa
由课本P133式6-52计算应力循环次数NL
NL1=60n1rth=60×458.2×1×（16×365×8）
=1.28×109
NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×10
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