机械设计基础课程设计任务书.doc

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1、机械设计基础课程设计任务书姓名 李峻赫 专业 采矿工程 班级 10-3班 学号 03101107 设计题目 设计带式输送机的传动装置运动简图原始数据已知条件题号拉力F/N速度V(m/s)滚筒直径D/mm数据570001.05270工作条件 输送机连续工作，单向提升，载荷平稳，两班制工作，使用期限10年，输送带速度允许误差为5%。设计工作量设计说明书1份减速器装配图1张减速器零件图1张指导老师 孟庆睿开始日期 2013年1月9日完成日期 2013年1月14日第一章 机械设计基础课程设计任务书第二章 机械传动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要是分析和拟定传动方案，选择电动机型号，计算总传动比和

2、分配各级传动比，计算传动装置的运动和动力参数，为设计传动件和装配草图提供依据。第一节 分析和拟定传动方案本设计中，采用机械设计基础课程设计任务书中运动简图所示的传动方案。第二节 选择电动机电动机是最常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简单和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构型式、容量（功率）和转速、确定具体型号。1、选择电动机类型按工作要求和条件选取Y或YB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 工作机所需的功率其中带式输送机的效率（查机械设计基础课程设计表10-1）。电动机的输出功率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

3、对齿轮传动、两对滚动轴承及联轴器等的效率，值计算如下：由机械设计基础课程设计表10-1查得V带传动效率，一对齿轮传动的效率，一对滚动球轴承传动效率，联轴器效率，因此所以根据选取电动机的额定功率使，并由机械设计基础课程设计表10-110查得电动机的额定功率为。3、选择电动机的转速先计算工作装置主轴的转速，也就是滚筒的转速根据机械设计基础课程设计表3-1确定传动比的范围，取V带传动比，单级圆柱齿轮传动比，则总传动比的范围为电动机的转速范围应为在这个范围内的电动机的同步转速有和两种，综合考虑电动机和传动装置的情况再确定最后的转速，为降低电动机的重量和成本，可选择同步转速为。根据同步转速查机械设计基础

4、课程设计表10-110确定电动机型号为，其满载转速。此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。第三节 总传动比的计算与分配电动机确定后面，根据电动机的满载转速和工作装置的转速，就可以计算传动装置的总传动比。总传动比的分配是个比较重要的问题。它将影响到传动装置的外轮廓尺寸、重量、润滑等许多问题。1、计算总传动比2、分配各级传动比为使带传动的尺寸不至过大，满足，可取，则齿轮的传动比第四节 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数是指各轴的转速、功率和转矩，这些参数是设计传动零件（齿轮和带轮）和轴时所必需的已知条件。计算这些参数时，可以按从高速轴往低速轴的顺序进行。1、各轴

5、的转速2、各轴的功率3、各轴的转矩最后，将计算结果填入下表：参数轴名电动机轴轴轴滚筒轴转速n/（r/min）2950983.33254.75254.75功率P/KW3028.827.8027.10转矩T/（N.M）97.12279.701042.161015.92传动比 i33.861效率 0.960.9650.975第三章 传动零件的设计计算设计时，一般先作减速器箱外传动零件的设计计算，以便确定减速器内的传动比及各轴转速、转矩的精确数值，从而使所设计的减速器原始条件比较准确。第一节 减速器外传动零件的设计本传动方案中，减速器外传动即电动机与减速器之间的传动，采用V带传动。V带已经标准化、系列

6、化，设计的主要内容是确定V带型号和根数，带轮的材料、直径和轮毂宽度、中心距等。1、 求计算功率查机械设计基础表13-8得，故2、 选V带型号根据，由机械设计基础图13-16查出此坐标点位于窄V带SPA型号区域。3、 求大、小带轮基准直径查机械设计基础表13-9，应不小于90mm，现取，由机械设计基础式（13-9）得式中。由机械设计基础表13-9，取。4、 验算带速带速在范围内，合适。5、 求V带基准长度和中心距初步选取中心距由机械设计基础式（13-2）得带长查机械设计基础表13-2，对B型带选用。再由机械设计基础式（13-16）计算实际中心距6、 验算小带轮包角由机械设计基础式（13-1）得合

7、适。7、 求V带根数由机械设计基础式（13-15）得令，查机械设计基础表13-4得由机械设计基础式（13-9）得传动比查机械设计基础表13-5得由查机械设计基础表13-7得，查机械设计基础表13-2得，由此可得取9根。8、 求作用在带轮轴上的压力查机械设计基础表13-1得，故由机械设计基础式（13-17）得单根V带的初拉力作用在轴上的压力9、 带轮结构设计带轮速度，可采用铸铁材料。小带轮直径，采用实心式；大带轮直径，采用轮辐式。第二节 传动比及运动参数的修正外传动零件设计完成后，V带的传动比随之确定。用新的传动比对减速器内轴的转速、转矩数值进行修正。1、对轴转速的修正2、对轴转矩的修正 最后，

8、将修正结果填入下表：参数轴名电动机轴轴轴滚筒轴转速n/（r/min）2950964.05254.75254.75功率P/KW3028.827.8027.10转矩T/（N.M）97.12285.301042.161015.92传动比 i3.063.861效率 0.960.9650.975第三节 减速器内传动零件的设计减速器内的传动零件主要是指齿轮轴。本传动方案中的减速器采用直齿圆柱齿轮进行传动。直齿圆柱齿轮传动设计需要确定齿轮的材料、模数、齿数、分度圆、顶圆和根圆、齿宽和中心距等。1、 选择材料及确定许用应力小齿轮用调质，齿面硬度，（机械设计基础表11-1），大齿轮用调质，齿面硬度，（机械设计基

9、础表11-1）。由机械设计基础表11-5，取，2、 按齿面接触强度设计设齿轮齿面按7级精度制造。取载荷系数（机械设计基础表11-3），齿宽系数（机械设计基础表11-6）。小齿轮上的转矩取（机械设计基础表11-4）齿数取，则。故实际传动比。模数齿宽，取，这里取。按机械设计基础表4-1取，小齿轮实际的分度圆直径，大齿轮实际的分度圆直径。齿顶高齿根高小齿轮齿顶圆直径小齿轮齿根圆直径大齿轮齿顶圆直径大齿轮齿根圆直径中心距3、 验算轮齿弯曲强度齿形系数（机械设计基础图11-8），（机械设计基础图11-9），由机械设计基础式（11-5）4、 齿轮的圆周速度对照机械设计基础表11-2可知选用7级精度是合宜的

10、。第四节 轴运动参数的修正内传动零件设计完成后，齿轮的传动比随之确定。用新的传动比对减速器内轴的转速、转矩数值进行修正。1、 对轴、工作装置转速的修正2、 对轴、工作装置转矩的修正最后，将修正结果填入下表：参数轴名电动机轴轴轴滚筒轴转速n/（r/min）2970964.05248.79248.79功率P/KW3028.827.827.1转矩T/（N.M）97.12285.301067.141040.25传动比 i3.063.8751效率 0.960.9650.975第四章 轴的设计计算第一节 高速轴的计算已知轴传递的功率，转速，小齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。1、初步估算轴的直径查

11、机械设计基础表14-1轴的常用材料及其主要力学性能表，选取45号钢作为轴的材料，并进行调质处理。查机械设计基础表14-2常用材料的值和C值，取。由机械设计基础式（14-2）得考虑到有键槽的存在，轴径加大5%左右即取。2、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。（2）确定轴的各段直径轴结构示意图1轴段安装带轮，轴径取不大于70mm的标准值，这里取；2轴段安装轴承端盖，取；3轴段安装轴承，轴径为轴承内径的大小 。查机

12、械设计基础课程设计续表10-35：选取深沟球轴承6311，轴承内径，外径，轴承宽。这里取Error! Reference source not found.；轴两端安装轴承处轴径相等，则6段取；4轴段安装齿轮，齿轮内径，齿轮的轴向定位轴肩，取。（3）确定轴的各段长度结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据带轮结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，起厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽挡油环的长度和)；4轴段（因为小齿轮的齿宽为80mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）,5轴段长度15mm；6轴段(轴承的宽挡油环的长度和)。3、按弯扭合成强度对轴

13、的强度进行校核已知：转矩，小齿轮分度圆直径。圆周力径向力法向力（1）绘制轴受力简图（如下）（2）绘制垂直面弯矩图（如下）垂直面内的轴承支反力：水平面内的轴承支反力：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 （3）绘制水平面弯矩图（如下）截面C在水平面上弯矩为：（4）绘制合弯矩图（如上）（5）绘制扭矩图（如上）扭矩：（6）当量弯矩计算扭矩产生的扭转力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：（7）校核危险截面C的强度判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，调质处理，查机械设计基础表14-1得；查机械设计基础表14-3查得则：该轴强度足够。第二节 低速轴的计算已知轴

14、传递的功率，转速，大齿轮的齿宽,齿数，模数，压力角，载荷平稳。1、初步估算轴的直径查机械设计基础表14-1轴的常用材料及其主要力学性能表，选取45号钢作为轴的材料，并进行正火处理。查机械设计基础表14-2常用材料的值和C值，取。由机械设计基础式（14-2）得根据联轴器结构及尺寸，取。2、 轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。 （2） 确定轴的各段直径轴结构示意图由图中个零件配合尺寸关系知；，。（3）确定轴的各

15、段长度结合绘图后确定各轴段长度如下：1轴段的长度取（根据联轴器结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，其厚度，还有箱体的厚度取10mm）；3轴段(轴承的宽挡油环的长度和)；4轴段（因为大齿轮的齿宽为75mm，轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm）；5轴段；6轴段。3、按弯扭合成强度对轴的强度进行校核已知：转矩：，大齿轮分度圆直径。圆周力径向力法向力（1） 绘制轴受力简图（如下）（2） 绘制垂直面弯矩图（如下）垂直面内的轴承支反力：水平面内的轴承支反力：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 （3）绘制水平面弯矩图（如下）截面C在水平面上弯矩为：（4） 绘制合弯

16、矩图（如上）（5）绘制扭矩图（如上）扭矩：（6）当量弯矩计算扭矩产生的扭转力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：（7）校核危险截面C的强度判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，正火处理，查机械设计基础表14-1得；查机械设计基础表14-3查得则：该轴强度足够。第五章 键的选择与强度验算1、 高速轴上键的选择与校核（1） 最小直径处：1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2)确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，查机械设计基础课程设计表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为。3)强度校核：轴所受转矩。查机械设计基础表10-10，取，。由机械设计

17、基础式（10-26）有：键连接的挤压强度。由机械设计基础式（10-27）有：键连接的压强。强度满足要求。该键标记为：键 。(2) 齿轮处1） 选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2）确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，查机械设计基础课程设计表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为。3） 强度校核：查机械设计基础表10-10，取，。由机械设计基础式（10-26）有：键连接的挤压强度。由机械设计基础式（10-27）有：键连接的压强。强度满足要求。该键标记为：键 。2、 低速轴上键的选择与校核（1）最小直径处1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2

18、)确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，查机械设计基础课程设计表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为。3)强度校核：轴所受转矩。查机械设计基础表10-10，取，。由机械设计基础式（10-26）有：键连接的挤压强度。由机械设计基础式（10-27）有：键连接的压强。强度满足要求。该键标记为：键 （2）齿轮处：1）选择键型：该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。2）确定键的尺寸：该轴上最小直径为，轴长，查机械设计基础课程设计表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为。3） 强度校核：查机械设计基础表10-10，取，。由机械设计基础式（10-26）有：键连接的挤压强度。由机械设计基础式（1

19、0-27）有：键连接的压强。强度满足要求。该键标记为：键 。第六章 滚动轴承的选择及联轴器的选择第一节 滚动轴承的选择根据设计条件，轴承预计寿命：小时1、计算高速轴处的轴承对于高速轴处的轴承选择，首先考虑深沟球轴承。初选用6311型深沟球轴承，其内径为55mm,外径为120mm，宽度为29mm，极限转速（脂）：5300r/min；极限转速（油）：6700r/min。因轴承工作温度不高、载荷平稳，查机械设计基础表16-8及表16-9，取；由于轴向力的影响可以忽略不计，即，取X=1，Y=0.则当量动载荷，转速n=285.30r/min，小时，。由机械设计基础式（16-3）得：所需径向基本额定动载荷

20、查机械设计基础课程设计表10-35得：，故选用6311型深沟球轴承符合要求。2、计算低速轴处的轴承对于低速轴处的轴承选择，考虑深沟球轴承，初选6018型深沟球轴承，其内径为90mm，外径为140mm，宽度为24mm，极限转速（脂）：4300r/min；极限转速（油）：5300r/min。因轴承工作温度不高、载荷平稳，查机械设计基础表16-8及表16-9，取；由于轴向力的影响可以忽略不计，即，取X=1，Y=0.则当量动载荷，转速n2=248.79r/min，小时，。由机械设计基础式（16-3）得：所需径向基本额定动载荷查机械设计基础课程设计表10-35得：，故选6018型深沟球轴承符合要求。第二

21、节 联轴器的选择轴与V带轮通过键连接来传递力和扭矩，不需用联轴器；轴与滚筒之间用联轴器联接实现力和扭矩的传递。需选用合适的联轴器。考虑此运输机的功率不大，工作平稳，考虑结构简单、安装方便，故选择弹性柱销联轴器。计算转矩按下式计算：式中 T名义转矩；Nmm； KA工作情况系数；取KA=1.5，则轴的转速为n2=248.79r/min输出轴输出段直径为d=80mm。查机械设计课程上机与设计表14-5，可选择YL14或YLD14型弹性联轴器。第七章 减速器润滑与密封1、润滑齿轮圆周速度，采用油池润滑，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。选择油面的高度为40mm。并

22、考虑轴承的润滑方式，计算：高速轴：低速轴：；所以选用脂润滑，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较大润滑脂。2、密封为了防止润滑油或脂漏出和箱体外杂质、水及灰尘等侵入，减速器在轴的伸出处、箱体的结合面处和轴承盖、窥视孔及放油孔与箱体的结合面处需要密封。轴伸出处的滚动轴承密封装置采用毛毡圈密封，由机械原理课程上机与设计表15-15可得，其中输入轴按密封圈密封处直径：，选择毛毡圈尺寸：。输出轴按密封圈密封处直径：。选择毛毡圈尺寸：。第八章 减速器附件选择1、轴承端盖轴承端盖全部采用外装式轴承端盖，并根据机械设计课程上机与设计表13-4与表15-3进行选择。1）、高速轴的轴承端盖轴承外径，螺栓直

23、径，端盖上螺栓数目6；，取，取。2）、低速轴的轴承端盖： 轴承外径，螺栓直径，端盖上螺栓数目6；，取， 取2、通气器减速器工作时，由于箱体内部温度升高，气体膨胀，压力增大，使得箱体内外压力不等。为使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏，需要顶部或直接在窥视孔盖板上设置通气器。本设计将通气器安装在窥视孔盖板上。选用通气帽根据机械设计课程上机与设计表15-5进行选择。3、窥视孔窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及齿轮损坏情况，并兼做注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油，观察孔应设置在减速器箱盖上方的适当位置，以便直接进行观察并使手能伸入箱体

24、内进行操作，平时观察孔用盖板盖住。查机械设计基础课程设计表5-16，取窥视孔孔盖的结构尺寸如下：150200100 150 M620 6个124、油标为指示减速器内油面的高度符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上需设置油面指示装置。本设计选用长形油标，油标尺中心线与水平面成45度，注意加工油标凸台和安装油标时，不与箱体凸缘或吊钩相干涉。查机械设计课程上机与设计表15-10，选择A80 GB1161油标。5、放油孔及放油螺塞为排放减速器箱体内油污和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面、向放油孔方向倾斜1度到2度，油孔附近作成凹坑，以便污油排尽。平时用放油螺

25、塞将放油孔堵住圆柱螺纹油塞自身不能防止露油，在六角头与放油孔接触处加油封垫片。螺塞直径为减速器壁厚22.5倍。查机械设计课程上机与设计表15-5，选取M221.5。6、定位销对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度，在箱体与箱座的联接凸缘上设置两个定位销。定位销孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓连接紧固后，镗销轴承孔之前加工。定位销直径取凸缘连接螺栓直径的0.8倍。取定位销直径为10。7、启盖螺钉由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或

26、密封胶，因而在拆卸时难于开盖，因此，在箱盖凸缘的适当位置加工一个螺孔。装入起盖用的圆柱端螺钉，旋动起盖螺钉可将箱盖顶起。起盖螺钉为M12。8、地脚螺栓为防止减速器倾倒和振动，减速器底座下部凸缘应设有地脚螺钉与地基连接。地脚螺钉为M24 取4个。9、箱体设计箱盖壁厚：10mm,箱座底凸缘厚度：10mm,地脚螺钉直径：24mm。数目：4个,轴承旁联结螺栓直径：16mm。第九章 设计小结 通过本次对一级减速器的课程设计，加深了我对机械设计基础课程的认识，明白了一个机器设计的艰难，以及机械科技的发展对于国家发展的重要性。在这短短一周时间里，虽然时间紧迫，但是通过与同学交流和查阅相关书籍，终于完成了对这

27、一传动器的设计包括带传动、齿轮、轴、轴承、箱体等。通过计算我熟悉了与机械设计有关的标准、规范、资料、手册，并培养了自己解决实际问题的能力以及使用资料进行计算、绘图和数据处理的能力以及和同学交往的能力。这周下来，我觉得我收获的非常多，学到了很多书本之外的知识。我始终相信，只要抱着对设计制图工作的热情和认真态度，就一定能做好。 但是，我认为自己的设计也存在很多缺点，很多数据都是取整得来的，所以不够精确，箱体结构也没有仔细的计算。通过这次设计，我觉得自己仍然存在很大的不足之处，在以后的学习工作中，要尽量避免，争取以最小的失误做到最好的最精密的设备。 最后，感谢老师的指导和鼓励，为我的计算设计提供了很大的帮助，以后我要更加努力学习，多做实践。我相信，只要努力辛苦过后，就体会到其中的乐趣与真谛！第十章 参考文献1程志红,唐大放.机械设计课程上机与设计M.东南大学出版社.2006.102杨可桢等.机械设计基础M.高等教育出版社.2006.53张建中.机械设计基础课程设计M.中国矿业大学出版社.2006.9