机械设计基础课程设计(作业范例)(经典实用)

武汉理工大学机械设计基础课程设计报告专业班级： 课题名称：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器姓 名： 学 号： 指导老师： 完成日期：一 、电动机的设计1电动机类型选择按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭（自扇）冷笼型三相异步电动机。2选择电动机容量(1)计算工作机所需功率PwPw = = 40001.2/10000.98 Kw 11Kw其中，带式输送机的效率:w=0.98(查机械设计、机械设计基础课程设计P131附表10-1)。(2)计算电动机输出功率P0按机械设计、机械设计基础课程设计P131附表10-1查得V带传动效率b = 0.96，一对滚动球轴承效率r = 0.99，一对圆锥齿轮传动效率g = 0.97，联轴器效率c = 0.98。 （其中，为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率）。传动装置总效率为： =br2gc = 0.950.9920.970.98 = 0.894，电动机所需功率为：P0 = = 4.90/0.894 Kw 5.48 Kw。 根据P0 选取电动机的额定功率Pm，使Pm = (11.3) P0 = 5.48 7.124 Kw。为降低电动机重量和成本，由机械设计、机械设计基础课程设计P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm = 5.5 Kw。 (3)确定电动机的转速工作机主轴的转速nw，即输送机滚筒的转速：nw = = 601.21000/3.14400 r/min 57.30 r/min根据机械设计、机械设计基础课程设计P12表3-3确定传动比的范围，取V带传动比ib = 24, 单级圆锥齿轮的传动比ig = 23，则传动比范围比 i = (22)（43) = 412。电动机的转速范围为：n = inw = (412)57.30 r/min = 230688 r/min ，符合这一同步转速范围的有750 r/min一种。根据同步转速查机械设计、机械设计基础课程设计 P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M28，其满载转速n m = 970 r/min。此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。3计算总传动比并分配各级传动比(1)总传动比i = 720/57.30 r/min = 12.57 r/min(2)分配各级传动比 为使带传动的尺寸不至过大，满足ib<ig ，可取 ib = 3,则齿轮的传动比：ig = i/ib = 12.57/3 = 4.19 4计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速n = nm / ib = 720/3 r/min = 240 r/minn = n/ig = 240/4.19 r/min = 57.30 r/minn w = n = 57.30 r/min(2)各轴的功率P = Pmb = 5.50.96 Kw = 5.28 Kw P= Prg = 5.280.990.97 Kw = 5.07 KwPW= Prc = 5.070.990.98 Kw = 13.28 Kw(3)各轴的转矩各轴的转矩T0 = 9550 = 95505.5/720 Nm 73 NmT1 = 9550 = 95505.28/240 Nm 210.1 NmT2 = = 95505.07/57.3 Nm 845 NmTw = 9550 Pw/ nw = 95504.92/57.3 Nm 820 Nm(4)将计算的结果填入下表参数轴名称电动机轴轴轴滚筒轴转速n（r/min）72024057.357.3功率P（kw）5.55.285.074.92转矩T（Nm）73210.1845820传动比 i34.191效率 0.960.960.975电动机的草图型号额定功率满载转速Y160M2-85.5 KW720 r/min2.02.0二、带传动的设计由设计任务书条件要求，此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳，因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。V带传动时当量摩擦系数大，能传递较大的功率且结构紧凑；故此处选择V型槽带轮。 带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，当带的速度 v25 m/s时，可采用HT150；当带速 v=2530 m/s时，可采用HT200；当 v35 m/s时，则用铸钢或锻钢（或用钢板冲压后焊接而成），传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料等材料。 带轮的设计准则是，在保证代传动不产生打滑的前提下，具有足够的疲劳强度，带轮的质量小，结构公益性好，无过大的铸造内应力，质量分布要均匀等。1. 确定计算功率PC = KAP = 1.25.5 = 6.6 Kw查机械基础P226页 表9-7知：KA=1.22. 确定V带型号按照任务书要求，选择普通V带。根据PC = 6.6 Kw及n1 = 720 r/min，查机械基础 P227页 图9-8确定选用B型普通V带。3. 确定带轮基准直径(1)确定带轮基准直径根据机械基础P228页 表9-8取标准值确定：dd1 = 140mm。(2)计算大带轮直径dd2 = i dd1（1-）=（720/240）140（1-0.02）mm = 411.6mm根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd2 = 410mm。4. 验算带速v= = 3.14140720/601000m/s = 5.28 m/s由于5m/sv25m/s,带速合适。5. 确定带长及中心距(1)初取中心距a 0 = 500 mm根据知：385a 01100.(2)确定带长Ld：根据几何关系计算带长得 = 1900.39 mm根据机械基础P226表9-6取相近的标准值Ld，Ld = 2000 mm(3)确定中心距= 500+(2000-1900.39)/2 mm = 549.81mm，取a= 550 mm；a min = a - 0.015Ld = 550 - 0.0152000 mm = 520mm；a max = a + 0.03Ld = 550 + 0.032000 mm = 610mm.6. 验算小带轮包角： = 151.9120，符合要求。7. 确定V带根数Z根据dd1 = 140mm及n1 = 720r/min，查机械基础P224表9-3得:P0 = 1.75Kw，根据带型和i查机械基础P224表9-4得：P0 = 0.23Kw，查机械基础P225表9-5得：K = 0.93，查机械基础P226表9-6得：Kl = 0.98,Z = Pc /P0 = 3.66, 取Z=4.8. 确定V带初拉力F0查机械基础P219表9-1得:q = 0.17/m,则F0 = 500 N = 268.6 N9. 作用在轴上的力FQ FQ = 2ZF0sin= 24268.6sin151.9/2 N = 2084.5 N10.带轮的结构尺寸及草图B型V带：节宽bp /mm:14.0 ； 顶宽b/mm:17.0；高度h/mm:11.0； 楔角:40；截面面积A/ mm2 :138； 每米带长质量q/（ kgm-1 ）:0.17。V带轮：基准宽度bp/mm:14.0； 基准线至槽顶高度hamin:3.5；槽顶宽b/mm:17.2； 基准线至槽底深度hfmin:10.8；槽间距e/mm:190.4； 第一槽对称线至端面距离f/mm: 12.5；最小轮缘厚度/mm:7.5；轮缘宽度B/mm: B =(Z-1)e+2f(Z为齿模数) = 82mm。三减速器齿轮设计设计任务书齿轮传动由主动轮、从动轮（或齿条）和机架组成，通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴，使其获得预期的转速和转矩。锥齿轮的传动比恒定，结构紧凑且效率高，工作可靠且寿命长。鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动，即圆锥齿轮是两相交轴传动。所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。齿轮材料要求齿面硬，齿芯也要有韧性，具有足够的强度以及具有良好的加工工艺及热处理性，当齿轮的尺寸较大（da400 mm600 mm）或结构复杂不容易锻造以及一些低速运载的开式齿轮传动时，才有铸钢；高速小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊齿轮传动中，也常采用非金属材料。材料：小齿轮 40Cr调质后表面淬火处理 齿面平均硬度HB1 =4855；大齿轮 45钢 调质处理 齿面平均硬度HB2 =217255。1. 材料选择及热处理由于结构要求紧凑，故采用硬齿齿轮传动。查机械基础P181表6-3，选择小齿轮材料为40cr,调质后淬火处理，齿面平均硬度HB=53HRC；大齿轮选用45 钢调质处理，齿面平均硬度HB=250HRC。2. 参数选择和几何尺寸计算(1)齿数比取小齿轮齿数Z1 = 20，则大齿轮齿数Z2 = 204.19 = 84，实际齿数比 = Z2/Z1 = 4.2，与要求相差不大，可用。(2)齿宽系数两轮为硬齿面非对称布置，R = b/R = 0.284。一般取: 取R = 0.250.30，齿宽b R/3（查机械基础P195表7-2）。(3)载荷系数由于载荷较平稳，且采用硬齿面齿轮，应取最大值，故查机械基础P183表6-5，取K=1.2。3确定许用应力小齿轮查机械基础P181表6-3，取H1=1080MPa, bb1=510MPa, 由于承受单向载荷，故 bb1=510MPa不变；大齿轮查机械基础P181表6-3，用插值法得H2=522MPa, bb2=304MPa,因受单向载荷，故bb2=304MPa不变。4选择精度运输机为一般机械，速度不高，故选择9级精度。5. 根据齿轮强度条件设计(1)按齿面接触疲劳强度设计根据齿面接触疲劳强度，按机械基础P197公式（7-7）确定尺寸d：d ZHZE/H 4KT1/0.85R(1-0.5R) 2= 104.05 mm式中R =0.28，按机械基础P183表6-5选载荷系数K=1.2，转矩T1=9.55106 P1/N1 = 9.55106 5.28/240 Nmm=2.1105Nmm。查机械基础P181表6-3H1=1080MPa ，H2=522MPa,钢制齿轮配合：Z E = 189.8