机械设计基础课程设计样本001.docx
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机械设计基础课程设计样本001
武汉理工大学网络继续教育学院
机械设计基础课程设计
_______陕西建校学习中心函授站(学习中心)
专业级(春、秋)层次
指导教师
学生姓名
武汉理工大学网络继续教育学院
年月日
前言……………………………………………………………………..................2
传动系统的参数设计…………………………………………………..................3
带传动的设计计算……………………………………………………..................4
齿轮的设计计算………………………………………………………..................5
轴的设计计算…………………………………………………………..................6
主动轴的设计计算……………………………………………………..................6
从动轴的设计计算……………………………………………………..................8
键的设计计算……………………………………………………..........................9
主动轴外伸端处键的校核………………………………………..........................9
从动轴外伸端处键的校核……………………………………….........................10
轴承的选择与验算……………………………………………….........................11
主动轴承的选择与验算………………………………………….........................11
从动轴承的选择与验算………………………………………….........................12
联轴器的选择与验算…………………………………………….........................12
箱体、箱盖主要尺寸计算………………………………………….....................12
齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择……………………….........................13
减速器附件的设计……………………………………………….........................13
结束语…………………………………………………………….........................14
前言
(—)课程设计的目的
机械设计基础课程设计是学生学习《机械技术》(上、下)课程后进行的一项综合训练,其主要目的是通过课程设计使学生巩固、加深在机械技术课程中所学到的知识,提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力。
同时学习机械设计的一般方法,了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置或简单机械的设计方法与步骤,为今后学习专业技术知识打下必要的基础。
(二)传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。
传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。
传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。
合理的传动方案除满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。
传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低.在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之—。
本设计采用的是单级直齿轮传动(说明直齿轮传动的优缺点)。
说明减速器的结构特点、材料选择和应用场合(如本设计中减速器的箱体
采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成)。
设计说明书
一、传动系统的参数设计
已知输送带的有效拉力Fw=2000N,输送带的速度Vw=1.1m/s,滚筒直径D=250mm。
连续工作,有轻微振动、单向运转。
1)选择合适的电动机;2)计算传动装置的总传动比,分配各级传动比;3)计算传动装置的运动参数和动力参数。
解:
1、选择电动机
(1)选择电动机类型:
按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
(2)选择电动机容量
工作机所需功率:
电动机输出功率:
其中η为电动机至滚筒、主动轴传动装置的总效率,包括V带传动效率ηb、一对齿轮传动效率
ηg、两对滚动轴承效率ηr2、联轴器效率ηc、及传动滚筒效率ηw值
计算如下:
η=ηb·ηg·ηr2·ηcηw=0.8674
由《机械设计课程设计》表8—2(63页)查得各效率值,ηb=0.96,ηg=0.97,ηr=0.99,ηc=0.99,ηw=0.96,代入公式计算出效率及电机输出功率。
使电动机的额定功率Pm=(1~1.3)Po,由《机械设计课程设计》表17—1Y(153页)查得电动机的额定功率Pm=5.5kW。
(3)选择电动机的转速
计算滚筒的转速:
r/min
计算时取85r/min
根据表3—1确定传动比的范围:
取V带传动比ib=2~4,单级齿轮传动比ig=3~5,则总传动比的范围:
i=(2X3)~(4X5)=6~20。
电动机的转速范围为n´=i·nw(6~20)·nw=504.48~1681.6
在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1000,根据同步转速确定电动机的型号为Y132M2-6,满载转速960。
(《机械设计课程设计》153页)
型号
额定功率
满载转速
同步转速
Y132M2-6
5.5
960
1000
2、计算总传动比并分配各级传动比
(1)计算总传动比:
i=nm/nW=960/84.08=11.42,在8~14范围内
(2)分配各级传动比:
为使带传动尺寸不至过大,满足ib 3、计算传动装置的运动和动力参数 (1)各轴的转速: n1=nm/ibn11=n1/ignw=n11 (2)各轴的功率: P1=Pm·ηbP11=P1·ηr·ηgPw=P11·ηr·ηc (3)各轴的转矩: T0=9550Pm/nmT1=9550P1/n1T11=9550P11/n11Tw=9550Pw/nw 最后将计算结果填入下表: 参数 轴名 电机轴 I轴 II轴 滚筒轴 转速n(r/min) nm=960 n1=384 n11=85 nw=85 功率P(kW) Pm=5.5 P1=5.28 P11=5.08 Pw=4.99 转矩T(N·m) T0=54.71 T1=131.31 T11=570.75 Tw=560.64 传动比i ib=2.5 ig=4.57 1 效率η ηb=0.96 nb·ηr=0.96 ηr·ηc=0.98 三、带传动的设计计算 已知带传动选用Y系列异步电动机,其额定功率Pm=5.5kW,主动轮转速nw=960r/min,从动轮的转速n1=384r/min,ib=2.5。 两班制工作,有轻度冲击。 计算项目 计算内容 计算结果 1确定设计功率 2选V带型号 3确定带轮直径 4验算带速 5确定带的基准长度 6验算小带轮包角 7计算带的根数 8计算初拉力 9计算对轴的压力 ⑩带轮结构设计绘工作图 查《机械设计基础》表8—7(175页),取KA=1.2,故 Pd=KAP=1.2×5.5=6.60kW 根据Pd和n1查《机械设计基础》图8—8(176页),选B型普通V带 由《机械设计基础》表8—4(171页),取小带轮基准直径ddl=125mm 传动比2.5 大带轮基准直径dd2=i×dd1=2.5×125=312.5mm 圆整da2=315mm 验算 5m/s〈v〈25m/s,符合要求 由0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)初定中心距a0=700mm带的基准长度为 传动中心距 Ld0= =2×700+(125+315)+=2104mm查表《机械设计基础》表8—3(167页),取Ld=2240mm 实际中心距 a=a0+700+=768mm 180°-57.3°×165.8° 165.8°〉120°,合适 下面计算V带根数 z= 由ddl=125mm,n1=960r/min,查表《机械设计基础》表8—5(173页), P1=1.64kW 查表《机械设计基础》表8—8(177页),B型带,由i=2.5,得 P1==0.29kW 查表《机械设计基础》表8—10(179页) K=0.96 由Ld=2240mm,查表查表《机械设计基础》表8—11(179页),得KL=1.00 则Z= 取z=4根 查表《机械设计基础》表8—2(167页),B型带,q=0.17kg/m;计算初拉力 =500×=217.44N 计算作用在带轮轴上的压力 Q=2zF0sin2×4×217.44×sin=1726.18N Pd=6.60kw B型 dd1=125mm dd2=315mm v=6.28m/s 合适 Ld=2240mm a=768mm 165.8° 合适 z=4 F0=217.44N Q=1726.18N 四、齿轮的设计计算 已知传递的名义功率P1=5.28,小齿轮转速n=384,传动比ig=4.57连续单向运转,传动尺寸无严格限制;电动机驱动。 计算项目 计算内容 计算结果 1.选精度等级、材料及齿数 2.按齿面接触强度设计 3传动尺寸计算 1)精度等级选用8级精度; 2)试选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=96的; 因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 按式(10—21)试算,即dt≥ 按式 查表35-12得Ka=1 初估速度=4 由图35-30b查得Kv=1.1,取=0 由式=[1.88-3.2(+)]cos=1.713 取=1 由图35-31得,=1.46;由图35-32得,=1.05 所以Kt=1.364 dt61.4mm v==3.08m/s 因与初估圆周速度相差较大,故应修正载荷系数及小齿轮直径 由图35-30b得Kv=1.03,算得K=1.276,d1=59.5mm =147.6,取150mm =2.48mm,取m=2.5mm d1==60mm;d2=ud1=240mm b=取b1=70mm,b2=60mm 3)结构设计 以大齿轮为例。 因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。 其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 Z1=24 Z2=96 五、轴的设计计算 (一)主动轴的设计计算 已知传递的功率为P1=5.28kW,主动轴的转速为n1=384r/min,小齿轮分度圆直径d1=60mm, 啮合角d=20o,轮毂宽度B小齿轮=700mm,工作时为单向转动。 解: 1、选择轴的材料、热处理方式,确定许用应力(按教
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- 机械设计 基础 课程设计 样本 001