械設計基礎課程設計說明書編寫格式 -PAGE17- 第17頁 DATE\@"yyyy-M-d"2024-5-28機械設計基礎課程設計設計說明書（指導手冊）設計題目：學院系專業(yè)設計者：指導教師：年月日安徽工業(yè)大學目錄目錄···································································11.設計任務書·····························································22.電動機的選擇計算·······················································33.傳動裝置高、低速軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與效率計算·······························4.傳動皮帶和齒輪零件的設計計算··········································5.軸的設計計算···························································6.滾動軸承的選擇與壽命計算···············································尺寸、配合尺寸、明細表對應）零件工作圖一張（A3圖幅高速軸軸齒輪，圖中必需有齒輪參數(shù)表）；（參考手冊P253圖19-7，參數(shù)表只列到精度即可）③設計說明一份（正文5000字，約15頁）。工作條件工作期限10年（每年300天）檢修期間隔3年工作條件兩班工作載荷性質(zhì)空載啟動、單向連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)生產(chǎn)批量小批量生產(chǎn)動力來源三相交流電、電壓220/380V指導教師（簽字）：2.電動機的選擇計算計算過程計算結果2.1選擇電動機的轉(zhuǎn)速2.1.1計算滾筒的轉(zhuǎn)速帶式輸送機的傳動方案示意圖見設計任務書。∵滾筒的直徑和工作帶的帶速已知∴滾筒轉(zhuǎn)速計算如下：2.2.2選擇電動機的類型及同步轉(zhuǎn)速因考慮帶式輸送機需要較大的轉(zhuǎn)矩，而對轉(zhuǎn)速要求不高，故選擇電動機的步驟如下：①選擇電動機的類型因考慮工作條件為空載啟動、單向連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)，所以選擇三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，380，系列，同步轉(zhuǎn)速確定為。（同步轉(zhuǎn)速為1500或1000）②計算傳動裝置的總效率（參考手冊P187）傳動裝置的結構簡圖如設計任務書圖。總效率的計算如下：其中：——帶的傳動的效率（0.92）；——一對滾動軸承的效率（0.99）；——閉式齒輪傳動效率；（0.98）——彈性柱銷聯(lián)軸器的效率（0.9995）；——滾筒的效率（0.96）。③確定所需電機的功率＝（kW）－工作機實際需要的輸入功率，kW，－為工作機實際需要的電動機輸入功率，kW。滾筒的轉(zhuǎn)速為：傳動總效率為：0.888*0.96＝0.8526計算過程計算結果④.確定電機的型號所選電動機的額定功率應該等于或稍大于工作要求的功率。因為滾筒的轉(zhuǎn)速。擬選擇同步轉(zhuǎn)速系列的電動機，由表12-1【2】（[2]表示參考文獻2，所使用機械設計課程設計手冊）選擇系列三相電動機——型，其額定功率為,滿載轉(zhuǎn)速。由表12-2、3、4、5【2】查得中心高H、軸伸尺寸E、鍵連接尺寸F。注意：1、小帶輪的半徑應該小于中心高H；2、小帶輪的寬度應小于軸伸尺寸15～20mm，這就要求帶的根數(shù)不能太大。一般A型帶3～4根，B型帶2～3根。預留15～20mm的空間是預留給拆卸帶輪的扳手空間。參考手冊P20圖916－17。3、鍵連接尺寸應該和高速軸鍵槽相應。選4極或6極，1000或1500轉(zhuǎn)的，并盡量選擇1500轉(zhuǎn)。電機型號為：—型;額定功率為:;滿載轉(zhuǎn)速：。中心高H＝mm軸伸尺寸E＝mm鍵連接尺寸F＝mm。3.傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算計算過程計算結果3.1總傳動比的計算＝3.2各級傳動比的分配根據(jù)表2-2.1和各級傳動間的尺寸協(xié)調(diào)、結構均勻，滿足，所以帶和減速器分配如下：2～4，最大是7；3～5，最大為8，并且最好使得齒數(shù)互質(zhì)。3.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算①各軸的轉(zhuǎn)速計算根據(jù)總的傳動比及各級傳動比的分配，計算各軸的轉(zhuǎn)速如下：電機：；減速器高速軸：；減速器低速軸：；滾筒的轉(zhuǎn)速：。②各軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩表3-1各軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩功率（KW）轉(zhuǎn)矩(N·M)電機＝高速軸低速軸滾筒總傳動比：＝各級傳動比分配：注意：1、帶設計好后，檢驗傳動誤差是否超標。否則，就要對初設傳動比進行修正，主要是調(diào)整大小帶輪直徑。2、齒輪設計完了后，檢驗總的傳動誤差是否超標（允許輸送帶速度誤差為±5%）。3、若提高傳動裝置精度，則需要在帶設計完后進行本節(jié)計算。4、功率和轉(zhuǎn)矩的計算理論上是按照實際需要功率進行計算，但是實際生產(chǎn)和使用中，為了使所設計的傳動裝置具有一定的超載能力，此處按額定功率和額定轉(zhuǎn)矩計算。4．傳動零件設計計算計算過程計算結果4.1減速器以外傳動零件的設計計算①電機傳動形式的選擇從傳動的形式和經(jīng)濟效性考慮，確定由電動機傳動帶，所以帶輪的小帶輪轉(zhuǎn)速。②計算功率并選取帶型號根據(jù)工況確定工況系數(shù)∵工作班制為2班制∴工作時間16小時載荷平穩(wěn)根據(jù)表8-3[1]查得，故根據(jù)＝kW和小帶輪轉(zhuǎn)速＝r/min，由圖8-10[1]可知，工作點處于型相鄰區(qū)之間，可取型和型分別計算，最后擇優(yōu)選用。本設計為減少帶的根數(shù)，現(xiàn)取型帶。③確定帶輪的基準直徑與帶速驗算根據(jù)所選電機的型號可知，電機中心高為，又傳動比確定為，所以小帶輪的直徑取為。根據(jù)小帶輪的直徑，確定大帶輪的直徑，滑動率為0.015[1]∴大帶輪的直徑[1]＝由表8-4[1]取＝。此時從動輪實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差<5%，合適。根據(jù)公式：[1]符合設計要求：初定中心矩[2]現(xiàn)根據(jù)結構要求，取mm選擇由電動機傳動V帶參考教材P147例題1。確定帶的截型：帶的帶型為型確定小帶輪直徑:大帶輪直徑（半徑一般小于減速器中心高）:注意：因為整個傳動裝置允許的傳動誤差為5%，所以齒輪齒數(shù)圓整就要和此處能夠相消一部分誤差。注意：若帶速沒有在此范圍內(nèi)，應重新進行設計。主要是調(diào)整帶輪直徑或者重新選擇電動機或重新進行傳動比的分配。計算過程計算結果初算帶的基準長度＝＝mm由表8－1[1]，選取帶的基準長度mm。實際中心矩和小帶輪包角中心矩可調(diào)整，則＝mm小帶輪包角：＝＝，大于1200，能滿足要求。單根V帶所能傳遞的功率和增量根據(jù)＝r/min和＝mm查表8－2a[1]，用插值法求得＝kW。已知型V帶，小帶輪轉(zhuǎn)速r/min，傳動比，查表8－2b[1]得：＝kW。計算V帶的根數(shù)]由表8－5[1]查得＝；由表8－6[1]查得＝，故取z＝根。所采用得V帶為。作用在帶輪軸上的力由式（8－17）[1]求單根V帶的張緊力帶傳動的中心距為：確定V帶的根數(shù)：Z＝（A型帶不多于4根，B型帶不多于3根。）V帶型號：（例如：B－1600×3）計算過程計算結果[1]（式中q-V帶每米的重量）查表8－8[1]得q＝kg/m，故∴＝N所以作用在軸上的力為＝N帶輪的結構和尺寸設計小帶輪的尺寸，基準直徑為參照表以及表電機的外型及安裝尺寸可知：型電機的基本尺寸為：軸伸直徑：;軸伸長度：;中心高：;所以小帶輪的軸孔直徑，轂長應小于。根據(jù)以上參數(shù)及表，確定小帶輪的結構為輻板輪，輪槽尺寸及輪寬按表計算，并參照圖Ⅴ帶輪的典型結構，得到如圖的簡圖。其中小帶輪的各尺寸如表4-1。表4-1：小帶輪的基本尺寸大帶輪的尺寸計算方法同小帶輪：大帶輪的基準直徑。其結構簡圖如圖4-2。`大帶輪的各尺寸如表4-2。表4-2：大帶輪的基本尺寸帶的張緊力F0：F0=N作用在軸上的力＝N課程設計A必有帶輪設計，課程設計B，可沒有此項設計。小帶輪的基本尺寸：如表4-1、圖4-1。參考教材141－P143圖表。大帶輪的基本尺寸：如表4-2、圖4-2。計算過程計算結果4.2減速器內(nèi)的零件設計①選擇齒輪材料、確定許用接觸應力根據(jù)工作要求，采用齒面硬度≤350HBS。小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為260HBS；小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為220HBS；由表9－5[1]的公式，可確定許用接觸應力：小齒輪＝380＋0.7HBS＝380＋0.7×260＝562MPa大齒輪＝380＋0.7HBS＝380＋0.7×220＝534MPa②選擇齒數(shù)和齒寬系數(shù)由于減速器是閉式傳動，可選取＝,考慮加工和制造方便，取齒寬系數(shù)＝。確定載荷系數(shù)因齒輪相對軸承對稱布置，且載荷角平穩(wěn)，故取＝。計算中心距＝＝mm選擇齒數(shù)并確定模數(shù)取＝（20，40），則＝＝。與互質(zhì)。＝＝mm取標準模數(shù)（表9－1[1]），＝mm。齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑中心距：＝＝mm大齒輪寬度＝＝mm硬度可調(diào)注意：1、所選取模數(shù)必須大于計算模數(shù)，若想調(diào)小模數(shù)，需要對之前的設計數(shù)據(jù)進行調(diào)整。2、當為小數(shù)時，盡量取偶數(shù)。3、＝mm＝mm＝mm＝mm＝mm＝mm應調(diào)整為5的倍數(shù)，至少應是整數(shù)。＝mm＝mm計算過程計算結果小齒輪寬度因小齒輪齒面硬度高，為補償裝配誤差，避免工作時在大齒輪齒面上造成壓痕，一般應比寬些，取＝＋5＝mm確定齒輪精度等級齒輪圓周速度＝或＝根據(jù)工作要求和圓周速度，由表9-3[1]選用級精度。齒輪彎曲強度驗算△1、確定許用彎曲應力根據(jù)表9-7【1】查得2、查齒形系數(shù)，比較小齒輪＝，由表9-6[1]查得＝；小齒輪＝，由表9-6[1]查得＝。＝＝＝＝因，所以應驗算齒輪。△3、驗算彎曲應力計算時應以齒寬帶入，則＝＝MPa<192MPa，安全。或＝＝MPa<184MPa，安全。齒輪精度等級：經(jīng)強度校驗，齒輪輪齒滿足彎曲強度要求。齒輪機構見手冊P163表11-6計算過程計算結果4-3軸的設計計算（1）減速器高速軸的設計①選取軸的材料因為該軸無特殊要求且精度要求較，所以選取45鋼，（熱處理），由表12-2[1]查得＝②估算最小軸徑按扭轉(zhuǎn)強度式估算最小軸徑由于V帶輪配合段直徑處有一鍵槽，應增大3%按軸的標準調(diào)整＝③高速軸的結構設計、受力分析及強度校驗根據(jù)帶輪的大小，初選軸承為62型，則高速軸基本尺寸如圖4-3所示：按照以上的軸的結構，畫出軸的計算簡化式：如圖4-4所示：①由齒輪徑向力和帶壓軸力引起的垂直面彎矩圖②由齒輪圓周力引起的水平面彎矩圖③軸的扭矩圖④合成彎矩圖⑤當量彎矩圖確定危險截面，根據(jù)當量彎矩圖，彎矩的危險截面位于圖中彎矩最大處。1、低速軸6段，高速軸5段即可。2、進行軸的設計必須先計算部分箱體主要結構尺寸（鑄造）（說明書附表）（手冊P158表11-1、2、3、4、5）3、在估算最小軸徑后，為確定軸向尺寸，一般在此時需要初繪裝配底圖1（P205圖16-4，中心線，→）項目計算過程計算結果由表查得根據(jù)高速軸的結構簡圖可知，該齒輪軸中齒輪的齒根圓直徑為，滿足要求。④低速軸的結構設計、受力分析及強度校驗（略）（課程設計A必須有此項設計。課程設計B可省略此項設計）4-4滾動軸承的選擇由于高速軸選用深溝球軸承低速軸選用深溝球軸承4-5鍵的選擇與校核∵∴鍵選為A型圓頭普通平鍵①大帶輪與高速軸連接鍵：因軸徑d為，所以查表7-2[1]的鍵的基本尺寸為：（其中，可比軸上零件的輪轂短些。）根據(jù)軸的尺寸和齒輪材料為鋼材，按輕微沖擊載荷，查表7-3[1]得＝。鍵連接擠壓強度校核：≤鍵連接的剪切強度校核：＝≤∴鍵的強度足夠，鍵連接安全。②大齒輪與低速軸連接鍵：（同上）③小帶輪與電機軸連接鍵：（同上）④低速軸與聯(lián)軸器連接鍵：（同上）4-6聯(lián)軸器的選擇根據(jù)低速軸的扭矩要求，查表可知，選擇聯(lián)軸器為HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其基本尺寸如下：經(jīng)過有關計算，高速軸滿足要求。經(jīng)過有關計算，低速軸滿足要求。低速齒輪鍵的選擇：A型圓頭普通平鍵，標記示例：GB/T1096鍵16×10×100聯(lián)軸器的選擇：5其他零件設計計算過程計算結果5-1箱體及其配套零件設計根據(jù)低速軸的上的轉(zhuǎn)矩，確定箱體及配套零件如下表：表5-1圓柱齒輪減速器鑄鐵箱體的結構尺寸名稱符號設計選用值下箱座壁厚