机械设计基础课程设计

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： *********** 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 传送带运行速度v /(m/s) 运输带上牵引力F /N 每日工作时数T /h 传动工作年限 三、设计任务： 400 1.6 2100 24 5 在1周内完成并通过答辩 1.低速轴系结构图1张（A2图纸）； 2.设计说明书1份。 单向连续平稳转动，常温空载启动。 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

目 录

（一）电机的选择 ..................................................................... 1 （二）传动装置的运动和动力参数计算 ................................. 2 （三）V带传动设计.................................................................. 3 （四）减速器（齿轮）参数的确定 ......................................... 5 （五）轴的结构设计及验算 ..................................................... 7 （六）轴承根据........................................................................ 12 （七）联轴器的选择 ............................................................... 12 （八）键连接的选择和计算 ................................................... 12 （九） 心 得 体 会 ............................................................... 14

（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= 3.36 kW V带效率： 0.96 滚动轴承效率： 0.99

齿轮传动效率（闭式）: 0.97 x 1 (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

PdP工作机= 3.91 kW 3.电机转速确定

工作机主动轴转速n工作机=60v1000= 76.43 r/min

dV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

1

∴电动机转速的可选范围为： 458.58 ~ 1834.32 r/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（JB30 74-82）选择电机的型号为； Y132M1-6 性能如下表：

满载时 功率 电机型号 KW r/min 转速n 电压V 电流A 数 kg 功率因 额定转矩 质量 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= 960 r/min 总传动比：i总=

nmn工作机= 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

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= 3.75 kW ， 输出功率PI＇= 3.71 kW， 则低速轴II轴的输入功率PII= 3.60 kW， 输出功率PII＇= 3.56 kW。

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

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v

vd1n1601000 6.3m/s 5.求V带基准长度和中心距（L0，a）

初定中心距a0=1.5（d1+d2)= 750mm ,选a0= 800mm 带长 L02a02d2-d12(d1d2)= 2405mm 4a0由表 13-2 ，对 A 型带进行选用，Ld= 2480mm 则实际中心距：aa0Ld-L0 837.5mm 26.验算小带轮包角

1800d2d157.30 163°>120°合格。 a7.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=

Pc 3.03 ，

(P0P0)KKL取 4 根 。

4

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

500Pc2.5(1)qv2= 155N ZvK1作用在轴上的压力FQ=2ZF0 sin= 1226N

2单根V带的拉力F0=

（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=9.55×106×= 1.12×105N•mm ， 由表 11-4 可得弹性系数ZE= 188.9MPa

5

Pn1

则小齿轮直径d1≥32KT1du1ZEZH uH2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=m Z2=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bdd1 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

2KT1YFa1YSa1 122MPa ≦[σF1] 2bmZ1F1YFa2YSa2 113MPa ≦ [σF2] 判断：F2YFa1YSa1F1判断：

满足条件 合适

4.齿轮的圆周速度

vπd1n1 1.2m/s

60x1000对照表 11-2 可知，选着 9 级精度是合适的。

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（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

d1C3P1= 24.9mm ，结合大带轮轮毂内径，圆n1整后暂取d1= 25mm

大轮轴颈d2C3P2= 39.7mm ，结合联轴器内径，圆整后暂取d2= 40 mm n23.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。

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高速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

d1C3

pn(13%)25.6mm（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.

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低速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

dC3 1pn

(13%)41mm （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。

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高速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

l 1=2f+3e-3mm,其中A型带f=9mm,e=15mm，则l 1=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。 取l6=4mm。

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低速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

l 1=112-2=110mm,轴段长度应比联轴器轴孔长度短1-2mm。

l4=b-2mm=54mm,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=21+19-4=36mm。

,C, e,K:取H=10mm, =15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+5mm,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，联轴器到道轴承盖的距离取K=20mm。 l2=K+e+(C--B)=54mm， l3=B++H+2mm=48mm。

取 l6=4mm。

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（六）轴承的选择

高速轴承的主要参数 轴承代号 轴承内径mm 轴承外径mm 轴承宽度mm 径向基本额定动载荷Cr 6208 40 80 18 29.5 低速轴承的主要参数

轴承代号 轴承内径mm 轴承外径mm 轴承宽度mm 径向基本额定动载荷Cr 6211 55 100 21 43.2 （七）联轴器的选择

根据轴孔直径d2= 42mm 输出转矩T= 445N•m 依据《课程设计指导书》，选定联轴器型号： TL7

联轴器选择表 公称扭矩 许用转数 D D1 D2 转动惯量 质量 /N•m 500 /(r/min) 3600 /mm 190 /mm /mm 42 /kg•m2 0.06 /kg 15.6 （八）键连接的选择和计算

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轴名 安装直径 d / mm 28 轮毂长度 类型 A A A A h / mm 7 8 8 10 b /mm 8 12 12 16 L'(1.5~2)d 63 60 112 56 键长L /mm 55 50 90 45 高速轴 42 42 低速轴 57 附 表 1 机 体 各 部 分 尺 寸 （mm） 名称 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺钉直径 地脚螺钉数目 轴承旁联接螺栓直径 盖与座联接螺栓直径 连接螺栓d2的间距 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 df,d1,d2至外机壁距离 df,d2至土元边缘距离 轴承旁凸台半径 凸台高度 外机壁与轴承座端面距离 大齿轮端面圆与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 机盖，机座筋厚 轴承端盖外径 轴承旁联接螺栓距离 符号 δ δ1 b b1 b2 df n d1 d2 l d3 d4 d c1 c2 R1 h l1 尺寸 8 8 12.5 12.5 20 20 4 16 12 180 8 8 10 26,22,18 24,16 20 35 47 10 9 8,8 120,140 △1 △2 m1,m D2 s

附 表 2 减 速 器 整 体 最 大 几 何 尺寸及特性尺寸 (mm) 长度方向最大尺寸 宽度方向最大尺寸 高度方向最大尺寸 特性尺寸 参考文献：

1 机械设计基础课程设计指导书，2009年哈尔滨理工大学机械基础工程系编制； 2 机械设计基础 第2版， 胡家秀主编

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（九）心 得 体 会

为时一周的课程设计终于结束了，脑力与精力消耗很多，身心俱疲，但看到在自己手中完成的说明书与图纸，一切付出都不算什么了。

第一天老师对相关知识讲解完成后，课程设计便正式开始了。首先是零件参数的确定与选择，第一遍时我很快完成有关计算，但它远远不是我想象中那样简单。在之后与同组同学的核对中，我与同伴发现了很多错误，前面任何一个数据的差误，都会导致之后计算的连环错误。我们一点修正，多次核对，前后数据算了很多遍。之后在画图过程中，我们又发现有些范围性数据取的并不合理，又再次对相关数据进行更换。最终的结果来之不易，也许仍有不足之处，但不留遗憾。

这次课程设计应该是我第一次进行如此完整的设计过程，我收获很多。头一次那么大规模的计算极大锻炼了我的耐心与毅力，许多学过的知识得到了运用。此次课程设计对我以后的学习来说有很大参考借鉴价值，开拓了我的眼界。在以后的学习中我将更严格的约束自己，争取更大的进步。

总 成 绩：

指导教师签字：

年 月 日

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