【設(shè)計(jì)】熱能與動(dòng)力工程專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)例.doc

1、2021/2021 學(xué)年 第 1 學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計(jì)2021 年 11 月設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力f=2200n運(yùn)輸帶速度 v=1.40m/s滾筒的運(yùn)算直徑 d=260mm設(shè)計(jì)要求：原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，齒輪單向傳動(dòng)，有稍微沖擊；工作條件：工作時(shí)間10 年，每年按 300 天計(jì)單班工作（每班 8 小時(shí)）；傳動(dòng)示意圖如下：河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書電機(jī)帶傳動(dòng)i齒輪減速器鏈傳動(dòng)ii聯(lián)軸器f vd滾筒運(yùn)輸帶iii目 錄1、電機(jī)的挑選022、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和安排傳動(dòng)比：023、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)034、v 帶的設(shè)計(jì)045、減速器齒輪的設(shè)計(jì)06

2、6、軸的設(shè)計(jì)與校核087、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)178、聯(lián)軸器的挑選189、鍵的校核1910、減速箱的結(jié)構(gòu)尺寸1911、軸承端蓋的參數(shù)2212、帶輪的參數(shù)2313、設(shè)計(jì)小結(jié)2314、參考資料23一、挑選電機(jī)河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書111、工作機(jī)所需功率pw： pw=2200*1.40/1000=3.08kw 1 帶傳動(dòng)效率： 0.95 2 每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.99 3 圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.975 4 鏈的傳動(dòng)效率： 0.965 5 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99 6 滾筒的傳動(dòng)效率： 0.96電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率：pw =3.08kw 總 = 1* 2 * 3 *

3、 4 * 5 * 62=0.95*0.992 *0.975*0.965*0.99*0.96=0.832 總 =0.83260vn卷筒 =360* 1.4 * 1000=102.89r/mind * 103.14 * 2602、確定電機(jī)轉(zhuǎn)速p電機(jī) =pw / 總 =3.08/0.832=3.70kw初選電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min，依據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊(cè) 第 167 頁(yè)表 12-1 ，查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y1112m 4；其額定功率為 4.0kw，轉(zhuǎn)速為 1440r/min,工作輸出功率為 3.70kw；符合所需設(shè)計(jì)要求；二、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和安排傳動(dòng)比：n卷筒 =102.89

4、r/minp電機(jī) =3.70kwn=1440r/min總傳動(dòng)比： i 總 =n電 動(dòng) 機(jī)=n卷 筒1440102.89=14.00河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書平均平均傳動(dòng)比： i=314.00=2.41ii 總 =14.00i 帶 =2.0安排傳動(dòng)比：取i帶= 2.0； i齒輪=3.2就 i鏈 =總i 帶 * i 2=2.1875i齒輪=3.2注： i 帶 為帶輪傳動(dòng)比， i齒輪 為齒輪傳動(dòng)比，i鏈 為鏈傳動(dòng)比三、運(yùn)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為1 軸、2 軸、3 軸, 01 , 12 , 23依次為電機(jī)與軸 1，軸 1 與軸 2，軸 2 與

5、軸 3 之間的傳動(dòng)效率；i鏈 =2.18751. 各軸轉(zhuǎn)速： n= n電 動(dòng) 機(jī)1i帶= 1440 =720 r/min2.02n= n1n電 動(dòng) 機(jī)=1440=225 r/mini1i 帶 * i12.0 * 3 .23n= n2 =n電動(dòng)機(jī)=1440102.857 r/mini 2i帶 * i 1 * i 22.0 * 3.2 *2.18752. 各軸輸入功率： p1 =p電動(dòng)機(jī) * 01 =3.7*0.95=3.515 kwp2 =p1 * 12 =3.515*0.99*0.975=3.40kwp3 =p2 * 23 =3.40*0.965*0.99*0.96=3.11 kw3. 各軸輸

6、入轉(zhuǎn)矩： t電動(dòng)機(jī) =p電動(dòng)機(jī)n電動(dòng)機(jī)* 9550 =24.54 nm1t= 9550 p1n12t= 9550 p2n2t= 9550 p33n=46.62 nm=144.31nm=288.35nm3河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書四、設(shè)計(jì) v 帶：1、確定 v 帶型號(hào)查課本 p218 表 13-8 得： k a =1.2就運(yùn)算功率 pcp c =ka *p 電動(dòng)機(jī) =1.2*3.7=4.44 kw依據(jù) pc =4.44 kw， n電動(dòng)機(jī) =1440 r/min,由課本 p219 圖 13-15 ，挑選 a 型v帶；取 d 1 =90 mm，就29d2 =i 帶 *d 1 *

7、1- = 194.04mm查課本 p 219 表 13-9 取 d 2 =200mm為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率=0.01 0.02 2、驗(yàn)算帶速：d 1 =90mmd 2 =200mmv= d電動(dòng)機(jī) =3.14 * 90 * 1440 =6.78 m/s60 *100060* 1000v=6.78 m/s帶速在 525 m/s范疇內(nèi)，合適3、取 v 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 l d 和中心距 a： 初步選取中心距 a：a0 =1.5 *d1 d21.5 * 90200435mma 0 =450mm取 a 0 =450 mm符合 0.7d 1 +d 2 a0 2.73kw 故合格，其參數(shù)：p=25.4mm；排距pt =

8、29.29mm；5. 實(shí)際中心距a=40p=40*25.4=1016 mm6運(yùn)算鏈速由式（ 13 20）v=z 1 * p * n=1.09 m/s60 * 10007.作用于軸上的壓力體會(huì)所述fq =1.21.3f取 fq =1.3ff=1000*pc =3357.8n， f =1.3f=4365 nqv八、 聯(lián)軸器的挑選由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特別要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問題，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，取工作情形系數(shù)k1.3河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書選用 hl3 型（ gb4323-84 ）彈性套柱銷聯(lián)軸器 ,依據(jù)主動(dòng)軸連接聯(lián)軸器處 d=30mm，將各種參數(shù)列表如下

9、：公稱許用型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)數(shù)號(hào)tn軸孔直徑 d軸孔長(zhǎng)度 l外徑 d材料軸孔類型tl563050003082160hty 型200聯(lián)軸器承擔(dān)轉(zhuǎn)矩 ;1.3 * 3.11t=103*9550=375 630n m故： 合適九、鍵的校核材料挑選及其許用擠壓應(yīng)力 :挑選 45 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) p458 表 3 2-3其許用擠壓應(yīng)力jy100 mpa（1） ） 主動(dòng)軸外伸端，考慮到鍵在軸中部安裝，挑選平鍵可以了，已挑選 gb1096-1990型鍵；： b=8mm； h=7mm,l=40mm靜連接工作面的擠壓應(yīng)力： jy =2* 462200.5* 7 * 25* 40=26.4mpa河 北 工

10、 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書就：強(qiáng)度足夠， 合適（2） ） 從動(dòng)軸外伸端，考慮到鍵在軸中部安裝，挑選平鍵可以了，已挑選 gb1096-1990型鍵；： b=8mm； h=7mm,l=35mm靜連接工作面的擠壓應(yīng)力： jy =2 * 144310=78.5mpa0.5 * 7 * 30 * 35就：強(qiáng)度足夠， 合適十、減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)及尺寸 箱體一般用灰鑄鐵ht150或ht200制造；對(duì)于重型減速器也可以采納球墨鑄鐵或鑄鋼制造； 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)減速器的箱體是支持和固定軸及軸上零件并保證傳動(dòng)精度的重要零件，其重量一般約占減速器總重量的40 50，因此，箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的性能、制造工藝、

11、材料消耗、重量和成本等影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必綜合考慮，仔細(xì)對(duì)待；1（1）軸承座上下設(shè)置加強(qiáng)筋；（2） 軸承座房設(shè)計(jì)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；凸臺(tái)的設(shè)置可使軸承座旁的聯(lián)接設(shè)計(jì)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)要留意以下幾個(gè)問題：a 軸承座旁兩凸臺(tái)螺栓距離s應(yīng)盡可能靠近； 對(duì)無油構(gòu)箱體 （軸承采納油脂潤(rùn)滑）取 sd2，應(yīng)留意凸臺(tái)聯(lián)接螺栓（d1）與軸承蓋聯(lián)接螺釘（d3）不要相互干涉；對(duì)有油溝箱體（軸承采納潤(rùn)滑油潤(rùn)滑），取sd2，應(yīng)留意凸臺(tái)螺栓孔（ d1）不要與油溝相通，以免漏油；d2就為軸承座凸緣的外徑；b 凸臺(tái)高度 h的確定應(yīng)以保證足夠的螺母搬手空間為準(zhǔn)就；搬手空間依據(jù)螺栓直徑的大小由尺寸 c1和 c2確定；c 凸臺(tái)沿軸向的寬度同樣取決于不

12、同螺栓直徑所確定的c1+ c2之值，以河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書保證足夠的搬手空間；但仍應(yīng)小于軸承座凸緣寬度35mm.，以便于凸緣端面的加工；（3） 箱座的內(nèi)壁應(yīng)設(shè)計(jì)在底部凸緣之內(nèi)；（4） 地腳螺栓孔應(yīng)開在箱座底部凸緣與地基接觸的部位；不能懸空；（5） 箱座是受力的重要零件，應(yīng)保證足夠的箱座壁厚，且箱座凸緣厚度可稍大于箱蓋凸緣厚度；2、確保箱體接合面的密封、定位和內(nèi)部傳動(dòng)零件的潤(rùn)滑；為保證箱體軸承座孔的加工和裝配的精確性，在接合面的凸緣上必需設(shè)置兩個(gè)定位用的為保證箱蓋、箱座的接合面之間的密封性，接合面凸緣聯(lián)接螺栓的間距不宜過大，一般不大于150180mm，并盡量對(duì)稱布置；

13、假如滾動(dòng)軸承靠齒輪飛濺的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，就箱座凸緣上應(yīng)開設(shè)集油溝， 集油溝要保證潤(rùn)滑油流入軸承座孔內(nèi)，再經(jīng)過軸承內(nèi)外圈間的間隙流回箱座內(nèi)部，而不應(yīng)有漏油現(xiàn)象發(fā)生；3、箱體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工藝性鑄造工藝性的要求，箱壁不宜太薄，min 8mm，以免澆鑄時(shí)鐵水流淌困難，顯現(xiàn)充不滿型腔的現(xiàn)象；壁厚應(yīng)勻稱和防止金屬積聚、防止產(chǎn)生的縮孔、裂紋等缺陷；當(dāng)箱壁的厚度變化較大時(shí)，應(yīng)采納平緩過渡的結(jié)構(gòu)；防止顯現(xiàn)狹縫結(jié)構(gòu)，由于這種結(jié)構(gòu)的砂型易碎裂，正確的做法應(yīng)聯(lián)成整體箱壁沿?fù)苊较驊?yīng)有1：101： 20的撥模斜度；（2）機(jī)械加工工藝性的要求軸承座孔應(yīng)為通孔，最好兩端孔徑一樣以利于加工；兩端軸承外徑不同時(shí)，可以在座孔中

14、安裝襯套，使支座孔徑相同，利用襯套的厚度不等，形成不同的孔徑以滿意兩端軸承不同外徑的協(xié)作要求；同一側(cè)的各種加工端面盡可能一樣平齊，以便于一次調(diào)整刀具進(jìn)行加工；加工表面與非加工表面必需嚴(yán)格區(qū)分，并盡量削減加工面積；因此，軸承座的外端面、觀看孔、透氣塞、吊環(huán)螺釘、油標(biāo)尺和油塞以及凸緣連接螺栓孔等處均應(yīng)制出凸臺(tái)（凸出非加工面35mm）以便加工； 所示為軸承座凸緣的河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書外端面與凸臺(tái)之間的合理與不合理的結(jié)構(gòu)；本減速箱箱體，壁厚采納8mm10m，m符合標(biāo)準(zhǔn)；密封與潤(rùn)滑潤(rùn)滑技術(shù)的核心問題是要解決摩擦副也就是我們通常所說的潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑問題，對(duì)于從事潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用的人來

15、講，最關(guān)懷的應(yīng)當(dāng)是潤(rùn)滑點(diǎn)；也就是說，不管你采納什么樣的潤(rùn)滑方式，干油潤(rùn)滑也好，稀油潤(rùn)滑也好，油霧潤(rùn)滑也好，或者采納油氣潤(rùn)滑，目的是要使?jié)櫥c(diǎn)始終處于正確的潤(rùn)滑狀態(tài)；潤(rùn)滑點(diǎn)，也就是摩擦副在全膜潤(rùn)滑狀態(tài)下運(yùn)行是一種抱負(fù)的狀況；在這種全膜潤(rùn)滑狀態(tài)下，摩擦面之間有潤(rùn)滑劑，并能生成一層完整的潤(rùn)滑膜， 把兩個(gè)摩擦表面完全隔開；摩擦副運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦是潤(rùn)滑膜的內(nèi)部分子之間的內(nèi)摩擦，而不是摩擦面之間的直接接觸的外摩擦；潤(rùn)滑點(diǎn)所需的潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)以緩慢的勻稱的微量油流到達(dá)軸承，假如潤(rùn)滑點(diǎn)所需要的潤(rùn)滑劑能以源源不斷的細(xì)流方式供應(yīng)，那對(duì)潤(rùn)滑點(diǎn)來說，潤(rùn)滑成效是最抱負(fù)的了；本設(shè)計(jì)潤(rùn)滑采納油浴潤(rùn)滑，齒輪箱中油液面要加埋沒齒輪的1

16、/4 處， 利用齒輪旋轉(zhuǎn)的離心力，使用油布滿整個(gè)齒輪箱；密封：采納骨架油封；在設(shè)計(jì)時(shí)，骨架油封和軸承之間需要有個(gè)臺(tái)階， 當(dāng)安裝軸承時(shí)會(huì)對(duì)軸的表面產(chǎn)生劃傷，假如不加臺(tái)階，骨架油封的密封性能將會(huì)大打折扣；減速器箱體參數(shù)：箱座厚度 =0.025a+3 810mm箱蓋厚度 1 1 =0.02a+3 88mm箱蓋凸緣厚度b1b1 =1.5 12mm 箱座凸緣厚度bb=1.515mm 箱座底凸緣厚度b2b2 =2.5 25mm地腳螺釘直徑dfdf =0.036a+12m16地腳螺釘數(shù)目n查手冊(cè) a2504河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d 1d1 =0.75d fm12蓋

17、與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d 2d2 =0.5 0.6dfm12 軸承端蓋螺釘直徑d3d3 =0.4 0.5df6mm 視孔蓋螺釘直徑d4d4 =0.3 0.4df5mm 定位銷直徑dd=0.7 0.8d28mmd f ， d 1 ， d 2 至外箱壁的距離c 1 查手冊(cè)得 22mm 18mm 16mmd f ， d 2 至凸緣邊緣距離 c2 查手冊(cè)得 20mm 14mm外箱壁至軸承端面距離l 1l1 =c1 +c2 +5 1055mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1 1.2 15mm箱蓋，箱座肋厚m 1 mm1 0.85 1 ， m 0.85 8mm9mm軸承端蓋外徑 d2d2 =d+5 5.5d112m120m軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離ss=d290mm116mm十一、軸承端蓋的參數(shù)第一根軸上（輸入端無孔）河 北 工 程 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書軸承外徑 d0 =100mm d=40mm d5 =35mm d 2 =80mmd 3 =10mme=12mm其次根軸上軸承外徑 d 0 =80mmd=55mm d 5 =50mm d2 =105mm d3 =8mme=9.6mm十二、帶輪的參數(shù)d s =20mm da=164mm d=160mm dh=35mm f=7mm e=12mm 0 =