機(jī)械零件課程設(shè)計任務(wù)書

1、 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計(論文)設(shè)計（論文）題目 皮帶運輸機(jī)械傳動設(shè)計 學(xué)院名稱 核技術(shù)及自動化工程學(xué)院 專業(yè)名稱 工業(yè)工程 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 任課教師 設(shè)計（論文）成績 教務(wù)處 制2015年 7 月 5 日目錄第一章機(jī)械零件課程設(shè)計任務(wù)書3第二章系統(tǒng)總體法案設(shè)計42.1 傳動系統(tǒng)工作條件42.2傳動方案簡圖4第三章電動機(jī)的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算53.1電動機(jī)的選擇53.2計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比73.3計算各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩7第四章.傳動零件的設(shè)計84.1皮帶輪傳動設(shè)計84.2齒輪傳動的設(shè)計計算10第五章.軸的設(shè)計115.1主動軸的設(shè)計115.2輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計125.3軸的校核13第一章機(jī)械零件課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目皮帶運輸機(jī)械傳動裝置學(xué)生姓名陳雪瀟所在院系核技術(shù)與自動化工程學(xué)院專業(yè).年級.班級012級工業(yè)工程（3）班設(shè)計要求：兩班制工作，有輕度振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，軸承壽命2年，減速器使用年限5年，運輸帶允許誤差+5%,運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速為130r/min，減速箱輸出軸功率為4.5（馬力）設(shè)計內(nèi)容：1.設(shè)計一級圓柱齒輪減速器，計算傳動。 2.繪制齒輪減速器裝配圖一張，齒輪及軸零件工作圖各一張。 3.設(shè)計計算說明書一分.設(shè)計進(jìn)度安排：1設(shè)計準(zhǔn)備，傳動裝置總體設(shè)計。 1.5天2裝配圖設(shè)計。 7天3零件工作圖設(shè)計。 1天4編寫設(shè)計計算說明書。 1.

3、5天參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)。第二章系統(tǒng)總體法案設(shè)計2.1 傳動系統(tǒng)工作條件兩班制工作，有輕度振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，軸承壽命2年，減速器使用年限為5年，運輸帶允許誤差+5%,運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速為130r/min，減速箱輸出軸功率為4.5（馬力）2.2傳動方案簡圖第三章電動機(jī)的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算3.1電動機(jī)的選擇（1）電動機(jī)類型的選擇根據(jù)已知工作條件和要求選擇：Y系列三相異步電動機(jī)。（2）電動機(jī)的容量（a）傳動裝置總效率帶=0.96 齒輪=0.97 滾=0.99總=帶齒滾2=0.960.970.992=0.913（b）電動機(jī)所需工作功

4、率 P減速器輸出馬力=馬力值0.735kw=4.50.735=3.3075kw Pd=P減速器輸出馬力總=3.30750.913=3.623kw（3）電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的確定卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速nw=130r/min查表得出合理傳動比范圍，取V帶傳動比Iv=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍Ic=36，則合理總傳動比i的范圍為i=624，故而電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍可取nd=inw=（624）130=7803120r/min復(fù)合這一范圍的有1000r/min，1500 r/min，3000r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由手冊查出三種適用的電動機(jī)機(jī)型號，如下表方案電動機(jī)型號額定功率Ped（kw）電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）

5、電動機(jī)重量（kg）參考比價傳動裝置傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比V帶傳動減速器 1Y112M-2430002890452.2619.933.85.22Y112M-4415001440432.2211.082.34.33Y132M1-641000960 733.486.622.13.15注：比價為以4極（同步轉(zhuǎn)速1500r/min），功率0.55kw的電動機(jī)價格為1計算，價格為相對值。（4）選擇電動機(jī)的型號根據(jù)電動機(jī)和傳動裝置的尺寸，重量，價格和帶傳動，減速器的傳動比，選擇方案2比較適合，因此選Y132S-4合適，其性能如下表：型號額定功率（kw）滿載時轉(zhuǎn)速（r/min）額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y132

6、S-4414402.22.33.2計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比總傳動比：i總=n電動/nw=1440145=11.08分配各級傳動比根據(jù)指導(dǎo)書，取iv=2.3ic=i總/iv=11.082.3=4.83.3計算各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩1）各軸轉(zhuǎn)速n0=n電機(jī)=1440r/minn=n0/iv=14402.3=626.1r/minn= n/ic=626.14.8=130.43r/minn卷筒=nw= n=145.6r/minnw=n0i總=144011.08=129.96 r/min驗算誤差：n= （nw - nw）/ nw100%=（130.43-129.96）129.96100%=0

7、.36%2）各軸功率各軸輸入功率軸 p=pd帶=3.820.96=3.67kw軸 p=p滾齒=3.670.990.97=3.52kw卷筒軸 p=p滾聯(lián)軸器=3.520.990.99=3.45kw各軸輸出功率p= p滾=3.670.99=3.63kwp= p滾=3.520.99=3.48 kwp= p滾=3.450.99=3.41 kw3）各軸轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩：Td=9550=95503.82/1440=25.33N.m其余各軸的輸入轉(zhuǎn)矩軸 T= Tdiv帶=25.332.30.96=55.94 N.m軸 T= T1ic滾齒=55.944.30.990.97=230.98 N.m卷筒軸 T=

8、 T滾聯(lián)軸器=230.980.990.99=226.38 N.m各軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.99，下表為運動和動力參數(shù)計算結(jié)果：軸名效率 P kw轉(zhuǎn)矩 T N.m轉(zhuǎn)速nr/min輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸3.8225.331440軸3.673.6355.9455.38626.1軸3.523.48230.98228.7130.43卷筒軸3.453.41226.38224.1129.96第四章.傳動零件的設(shè)計4.1皮帶輪傳動設(shè)計1）確定計算功率由課本可查得KA=1.2故此 Pc=KAPed帶=1.240.96=4.6kw2）選用V帶的型號根據(jù)Pc=4.6kw, n0=n電機(jī)=14

9、40r/min查表選擇A型3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速選擇了A型v帶，按要求d1 dmin=80mm,選取d1=100mm查公式d2=d1(1-)=1440/626.1112（1-0.02）=225.4mm 查表取d2=224mm（運輸帶允許誤差小于5%）帶速驗證：v1=d1n0/601000=7.54m/s 帶速在525m/s范圍內(nèi)，合適。4）求v帶基準(zhǔn)長度Ld和中心距a初步選取中心距 a0=1.5（d1+d2）=1.5（100+224）=486mm由于0.7（d1+d2）a02（d1+d2）即 226.8 a0120。，合適6）求v帶根數(shù)z由公式得 z=今n0=n電機(jī)=1440r/min

10、，d1=100mm，查表可得=1.32kw由公式得傳動比i=d2/d1（1）=224/100（1-0.02）=2.3查表得=0.17kw由1=166.3，查表得，Ka=0.95，KL=0.98由此可得z=3.32取4根。合適7）求作用在帶輪軸上的壓力FQ查表得q=0.1kg/m，故有公式得到單根v帶的初拉力F0=（-1）+qv2=（-1）+0.17.547.54=130.79N8）作用在軸上的壓力FQ=2zF0sin=24130.79sin=1038.81N4.2齒輪傳動的設(shè)計計算1）齒輪材料的選擇和熱處理方式，以及確定許用應(yīng)力?？紤]到減速器傳遞效率不大，故設(shè)為閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，選擇

11、價格便宜便于制造的材料。小齒輪：選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217255HBS。Hlim1=580Mpa，F(xiàn)E1=250Mpa。大齒輪：選用45號鋼，正火處理，齒面硬度167217HBS。Hlim2=400Mpa，F(xiàn)E2=150Mpa。查表可得SH=1.0，SF=1.35。H1= =580MpaH2=400 MpaF1=185.19MpaF2=111.11Mpa2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計按要求，選擇8級精度制造。取載荷系數(shù)K=1.4，d=1,小齒輪上的轉(zhuǎn)矩:T1=9.55106=9.55106=5.3104N.mm 取ZE=188，ZH=2.5d1= =63.21mm計算齒數(shù)比：u=i總=4.

12、37，滿足齒數(shù)取z1=2817,則z2=4.328=120,故實際傳動比=4.29模數(shù) m=2.74mm齒寬 b=dd1=163.21=63.29mm，故取b2=65mm，b1=70mm，查表取m=3mm，實際的d1=z1m=233=69mm,d2=993=297mm中心距 a=183mm3）驗算齒輪彎曲強(qiáng)度查表：齒形系數(shù)YFa1=2.55 YSa1=1.61，YFa2=2.16，YSa2=1.81由公式得F1=54MpaF1=360Mpa，安全。F2=F1=58=52MpaF2=240Mpa，安全。4）齒輪的圓周速度：v=2.1m/s6m/s查表對照可知選用8級精度是合宜的。5）驗算齒輪傳動

13、比的相對誤差：i=（i理想-i實際）/ i理想100%=（4.3-4.29）4.3100%=0.2%第五章.軸的設(shè)計材料的選擇，熱處理的選擇以及許用應(yīng)力選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS，查表得：B=650Mpa,s=360Mpa，-1=275Mpa5.1主動軸的設(shè)計1）進(jìn)行初步估算，按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定最細(xì)端軸徑,由于是外伸軸，故取較小的A=110.dminA=110=19.75輸入軸的最小端為安裝帶輪出，取d1=22mm 帶輪寬度為B=3e+2f=315+29=63所以 l1=63mm2）帶輪左端由軸肩定位，取d2=35mm，l1=30mm3)初步選擇滾動軸

14、承，初選深溝球軸承6208型 尺寸為dDB=40mm80mm18mmd3=d6=40mml3=l6=18mm軸承左端用軸肩定位， 查手冊表6-1取d4=47mm 寬度b1.4h=1.43.5=4.9 取d4=6mm4）取安裝齒輪的軸取d5=42mm 已知齒輪輪轂的寬度為70mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸的長度應(yīng)略長于輪轂寬度 ，取l5=74mm5.2輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1)初步估算軸的最小直徑由軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表的C=110得dmin=C3Pn=11033.34145.6=31.24mm輸出軸的最小直徑應(yīng)是接聯(lián)軸器處，為使所取最小軸徑與聯(lián)軸器尺寸相適應(yīng)，應(yīng)先選聯(lián)軸器。2)選擇

15、聯(lián)軸器聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩,查表，選工況系數(shù)為1.3，則規(guī)定計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩，查閱手冊選用LX2彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為560000Nmm.半聯(lián)軸器的孔位d=32mm，長底L=82mm3）根據(jù)軸向定位要求確定各段的直徑和長度 a)取d1=32mm b)為了滿足半聯(lián)軸器的軸定向位要求，右端需用軸肩故取d2=38mml2=30mm c)初選滾動軸承，查手冊，選用深溝球軸承6029型尺寸為458519mm故取d3=45mml3=l6=19mm d)取安裝齒輪處的直徑d4=50mm已知齒輪輪轂寬度為65mm取l4=70mm e)由軸承6209 查手冊，取d5=6mm輸出軸點長度L=224m

16、m查表得軸端倒角1.2455.3軸的校核輸入軸：1， 求軸上的載荷計算力：作用在齒輪上的力：Ft=2Td1=252.510691522NFr=Fttanxn=1522tan20=553.96NFa=Fttan0=Ft=1522N帶輪上的力：Ft=2Td=252510224=468.84NL1=9+39=48mmL2=35+6+9=50mmL3=9=30+31.5=70.5mm Ft+Ft=FNH1+FNH2 1522+468.84=FNH1+FNH2FtL1+FtL1+L2+L3=FNH2(L2+L3) 152248+468.84168.5=FNH2120.5FNH1=728.97NFNH2=

17、1261.87N B=FNH1L1=728.97480=34990.56 c=FNH1L1-FtL2=728.9798-152250=-4660.94Nmm鉛錘：Fr=FNv1+FNv2=553.96 FrL1=FNv2L1+L2=553.9648=FNv298 FNv1=272.43NFNv2=261.53N BV=FNv1L1=272.43.48=13076.64Nmm 彎矩合成：B=BH2+BV2=34990.562+13076.642=37357.03Nmm c=cH=-4660.94Nmm 2. 按彎扭合成應(yīng)力校核的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，只需校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度 取，軸

18、的計算應(yīng)力：選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于查手冊得，所以，故滿足要求。3.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 3.1判斷危險截面截面A、CD只受扭矩作用，雖軸肩及過度配合引起應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但軸的最小直徑處是按扭強(qiáng)度較為寬裕所確定，故無需校核從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面，處過度配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，從受載情況來看，截面B的應(yīng)力最大，由于截面受扭矩，而截面不受扭矩，需校核，而截面B雖應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中并不大，應(yīng)力集中均在兩端，因而只需校核截面 3.2截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)彎矩M=6724.27mm3扭矩彎曲應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由手冊查得截面上

19、由軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)由查表得：又由手冊可得軸的材料敏性系數(shù)故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：由手冊得尺寸系數(shù)，得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨銷加工，由手冊的表面質(zhì)量系數(shù)則綜合系數(shù)查表得碳鋼的特征系數(shù)為于是安全系數(shù):設(shè)軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的4輸出軸 4.1、求軸上的載荷作用在齒輪上的力：Ft=2Td2=2216.810297=1460NFr=Fttan20=525.6N Fa=Ft=1460N L1=40+30+19/2=79.5mm L2=9.5+37.5=47mm L3=32.5+6+9.5=45mm水平：Ft=FNH1+FNH2Mb=0 FtL2=FNH2(L2+L3)FNH1=737.68NF

20、NH2=722.32N Mch=FNH2L3=722.3248=34671.36Nmm 鉛垂： Fr=FNV1+FNV2=525.6FNV1=265.57FNV2=260.03合成彎矩：4.2按彎扭合成應(yīng)力校核的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只需要校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度，州的計算應(yīng)力，（截面C）取由已選軸為45鋼，調(diào)制處理，查得，故安全4.3精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 截面A,B,，只受扭矩作用，雖軸肩，及過度配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，故A,B,，均無需校核從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中，從受載的情

21、況來看，截面C的應(yīng)力最大，截面V的應(yīng)力影響和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做深度校核，截面C上雖應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，且軸的直徑最大，故截面C也不必校核，故只需校核截面左右兩側(cè)即可4.4截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)彎矩M=1658.62Nmm3扭矩彎曲應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，查手冊查得理論應(yīng)力集中系數(shù)軸的材料的敏性系數(shù)為：故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為由手冊得尺寸系數(shù)，得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨銷加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即則綜合系數(shù)碳鋼的特征系數(shù)為 4.5截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)彎矩M=1658.62Nmm3扭矩彎曲應(yīng)力扭矩T：T=2

22、16810Nmm扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力查手冊得綜合系數(shù)安全系數(shù)故設(shè)軸在截面右側(cè)也是安全的軸承壽命計算初選的深溝球軸承6208型2個輸入軸: 壽命計算公式： Ln=10660nft*cfb*p查手冊 Cx=29.5kn ft=0.9 fp=1.1 Cq=18kn1, 兩軸承受受到的徑向載荷 Fr1v=Fr*L1-Fa*d1/2L1+L2=553.96*48-1522*69/248+50=807.13N Fr2v=Fr-Fr1v=553.96-807.13=-253.17N Fr1H=L1L1+L2*Ft=48*1522/48+50=745.47N Fr2H=Ft-Fr1H=1522-745.47=776.5

23、3N Fr1=Fr1v2+Fr1H2=807.132+745.472=1098.72N Fr2=Fr2v2+Fr2H2=253.172+776.532=816.76N2. 計算軸向力Fa2和Fa1對于深溝球軸承查手冊初選 e=0.4估算 Fd1=0.4*Fr1=0.4*1098.72=439.49N Fd2=0.4*Fr2=0.4*816.76=326.70NFa1=Fa+Fd2=1522+326.7+1848.7N Fa2=Fd2=326.70NFa1=1848.718000=0.1.3Fa2=326.718000=0.018查手冊得 e1=0.3 e2=0.21在計算 Fd1=e1*Fr1

24、=0.3*1098.72=329.62N Fd2=e2*Fr2=0.21*816.76=171.52N Fa1=Fa+Fd2=1522+171.52=1693.52N Fa2=Fd2=171.52NFa1=1693.5218000=0.094Fa2=171.5218000=0.01兩次計算Fa相差不大，確定e1=0.3 e2=0.21Fa1=1693.52N Fa2=171.52N3, 求軸承當(dāng)量動載荷Fa1Fr1=1693.521098.72=1.54e1Fa2Fr2=171.52816.76=0.21=e2查手冊得徑向軸向載荷系數(shù)為軸承1： X1=1056 Y1=1.52軸承2： X2=1

25、 Y2=0則 p1=fp*(x1*Fr1+Y1*Fa1)=1.1*(0.56*1098.72+1.52*1693.52)=3508.38NP2=fp*(x2*Fr2+Y2*Fa2)=1.1*1*816.76=898.44N4，軸承壽命因為 p1p2 所以按軸承1計算 Ln=10660*n*cp1=10660*626*5003508.383=18527.80hh固滿足壽命要求輸出軸： 1，兩軸承受到的徑向載荷： Fr1v=Fv*L1-Fa*d2/2L1+L2=525.6*79.5-1460*297/279.5+47=-1383.60 Fr2v=Fr-Fr1v=525.6+1383.6=1909.

26、2NFr1H=Ft*L1/(L1+L2)=1460*79.5/(47+79.5)=917.55NFr2v=Ft-Fr1H=1460-917.55=542.45NFr1=Fr1v2+Fr2H2=13832+917.552=1660.19NFr2=Fr2v2Fr2H2=1909.22542.452=1984.77N2, 計算軸向力 Fa1 Fa2 初選鵝0.4估算 Fd1=0.4*1660.19=664.08N Fd2=0.4*198.77N=793.9NFa1=Fa=Fd2=793.10+1460=2253.1NFa2=Fd2=793.10NFa1/c0=2253.1/20500=0.109Fa2/c0=793.10/20500=0.039查手冊的 e1=0.3 e2= 0.24在計算 Fd1= e* Fr1=0.3*1660.19=498.06N Fd2=e2*Fr2