机械设计课程设计设计计算说明书

机械设计课程设计

设计计算说明书

设计题目：蜂窝煤成型机及传动装置设 计 者： 霍 浩 学 号： 20090259

专业班级： 机械工程及自动化 6 班 指导教师： 柴晓艳

完成日期： 2012年 5月30日

天津理工大学机械工程学院

目 录

一设计任务书 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

二传动方案简述 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

三传动设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

四轴的计算与校核 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

五轴承选择计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22

六联轴器的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25

七减速器的润滑与密封 „„„„„„„„„„„„„„„„„25

八减速器箱体及其附件 „„„„„„„„„„„„„„„„„„26

九参考资料 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29

十设计总结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30

一、 课程设计的任务

1．设计目的

课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：

(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。

(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。

(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。 2．设计题目：

执行机构方案设计、传动装置总体设计及机构运动简图已经在机械原理课程设计中完成（详见机械原理课程设计资料，在此略），现将对传动装置进行具体设计。

设计题目：蜂窝煤成型机

原始数据：

型煤尺寸：Φ³h=100mm³75mm

粉煤高度与型煤高度之比（压缩比）：2∶1，即工作盘高度H=2h=150mm 工作条件：载荷有轻微冲击，一班制

使用期限：十年，大修期为三年 生产批量：小批量生产（少于十台） 转速允许误差：±5%

分配轴 ：与减速器输出轴(联轴器处)相连接，即输入轴。 工作机输入功率、生产率为输入轴的参数。

2、设计任务

1）总体设计计算

(1)选择电动型号

计算所需电机功率，确定电机转速，选定电机型号； (2)计算传动装置的运动、动力参数； a.确定总传动比i，分配各级传动比； b.计算各轴转速n、转矩T； c.传动零件设计计算；

d.校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度； 2）绘制减速器装配图（草图和正式图各一张)；

3）绘制零件工作图：减速器中大齿轮和中间轴零件工作图；

（注：当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）；

4）编写设计计算说明书。 3、传动装置部分简图

二、电动机的选择

1．电动机类型的选择

按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。

2． 确定电动机输出功率Pd

电动机所需的输出功率Pd=Pw/η

其中：Pw----工作机分配轴的输入功率

η---由电动机至分配轴的传动总效率

工作机的分配轴输入功率：

∵T9.55106

总效率η =η带²η

查表可得：

η带 =0.96， ηη

齿轮

轴承

Pn

2

(Nmm)

齿轮

3

轴承

²η²η

联轴器

=0.99， =0.99，

=0.98， η

联轴器

则

η = 0.96³0.993³0.982³0.99=0.87

电动机所需的功率：

Pd = Pw/η=1.40KW

3．确定电动机转速

工作机转速nw (若选取15块，计算结果过小，所以适当增大到20块)

nw= 20r/min

确定电动机转速可选范围:

V带传动常用传动比范围为: i带=2～4， 双级圆柱齿轮传动比范围为i减=14～18， 则电动机转速可选范围为:

n’d=nw i总=(2～4)( 14～18) nw

=(28～72)³20= 560～1440 r/min

其中： i总= i带³ i减=(2～4) ³(14～18) =28～72

i减——减速器传动比

符合这一转速范围的同步转速有500、750、1000 r/min，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。（建议：在考虑保证减速器传动比i时，来确定电机同步转速）。

4.确定电动机型号

根据所需效率、转速，由《机械设计手册 》或指导书 选定电动机： Y100L-6型号（Y系列）

数据如下: 额定功率P：1.50kw (额定功率应大于计算功率)

满载转速：nm = 940 r/min （nm—电动机满载转速） 同步转速： 1000r/min 电动机轴径:20mm

减

>14

三、传动装置的总传动比和分配各级传动比

1．传动装置的总传动比

i总= i带³ i减= nm/ nw =940/ 20 = 47 nw——工作机分配轴转速

2．分配各级传动比

为使V带传动外部尺寸不要太大，可初步取i带=3左右

则：i减=i总/i带=47/3=15.67

减速器传动比分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。

i减=i高*i低

i高——高速级传动比 i低——低速级传动比

建议取： i高=（1.2～1.3)i低

则： i减= （1.2～1.3) i2低 i减= 1.3 i2低=15.67 i低=3.472 i高= 1.3 i低=4.5136

四、传动装置的运动和动力参数的计算

1．计算各轴的转速

Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）：nⅠ=nm/i带= 940/3=313.33 r/min Ⅱ轴（中间轴）：nⅡ= nⅠ/ i高=313.33/4.5136=69.42 r/min Ⅲ轴（低速级大齿轮轴）：nⅢ=nⅡ/i低= 69.42/3.472=19.99r/min Ⅳ轴（与Ⅲ轴通过联轴器相连的轴）: nW= nⅢ=19.99r/min 2．计算各轴的输入功率和输出功率

Ⅰ轴： PⅠ入=Pd²η带=1.40³0.96 =1.344 kw

PⅠ出= PⅠ入²η

轴承

= 1.344³0.99 =1.331kw Ⅱ轴： PⅡ入= PⅠ出²η

齿轮

=1.331³0.98 =1.304kw PⅡ出= PⅡ入²η

轴承

=1.304³0.99 =1.291kw Ⅲ轴： PⅢ入= PⅡ出²η

齿轮

=1.291³0.98 =1.265kw PⅢ出= PⅢ入²η

轴承

=1.265³0.99 =1.252kw

Ⅳ轴（分配轴）:

PⅣ入= PⅢ出²η

联轴器 =1.252³0.99 =1.239 kw

PW=PⅣ出= PⅣ入²η

轴承

=1.239³0.99 =1.227kw

3.计算各轴的输入转矩和输出转矩 公式: T=9.55³106³P/n (N·mm)

Ⅰ轴： TⅠ入=9.55³106³PⅠ入/ nⅠ=40.964³103(N·mm)

TⅠ出=9.55³106³PⅠ出/ nⅠ=40.568³103 (N·mm)

Ⅱ轴： TⅡ入=9.55³106³PⅡ入/ nⅡ=179.389³103 (N·mm)

TⅡ出=9.55³106³PⅡ出/ nⅡ=177.601³103 (N·mm)

Ⅲ轴： TⅢ入=9.55³106³PⅢ入/ nⅢ=604.340³103 (N·mm)

TⅢ出=9.55³106³PⅢ出/ nⅢ=598.129³103 (N·mm)

Ⅳ轴： TⅣ入=9.55³106³PⅣ入/ nⅢ=591.918³103 (N·mm)

TW=TⅣ出=9.55³106³PⅣ出/ nⅢ=586.186³103 (N·mm)

将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：

五、传动零件的设计计算 1．V带传动的设计计算 计算功率 PC=KAP

2．齿轮传动的设计计算

第一级传动（PⅠ入= 1.344 kw ，nⅠ=313.33r/min， i=4.5136，）

预期寿命为10年，每年300个工作日，单班制，电动机工作中有轻微冲击，小批量生产，采用闭式软齿面斜齿轮传动（工作时间占20%）

材料选择及类型选择：

大齿轮：45钢 正火 硬度取169-217 平均取200HB 小齿轮：45钢 调质 硬度取229-286 平均取240HB

第二级传动（PⅡ入= 1.304kw ，nⅡ= 69.42 r/min， i=3.472，）

预期寿命为10年，每年300个工作日，单班制，电动机工作中有轻微冲击，小批量生产，采用闭式软齿面斜齿轮传动（工作时间占20%）

材料选择及类型选择：

大齿轮：45钢 正火 硬度取169-217 平均取210HB 小齿轮：45钢 调质 硬度取229-286 平均取260HB

六、轴的强度校核

轴径选择：公式：d1.高速轴：

m

传递功率：P1=1.344kW 转速：n1=313.33r/min 直径：d1≥18.198mm 取20mm 2.中间轴：

传递功率：P2=1.304kW 转速：n2=69.42r/min 直径：d2≥29.773mm 取30mm 3.低速轴：

传递功率：P3=1.265kW 转速：n3=19.99r/min 直径：d3≥44.632mm 取45mm

据各项数据计算，中间轴设计如下：

.

七、滚动轴承的选择和计算

轴承选择深沟球轴承，代号6206和6211 基本参数：6206:Cr=15000N,Cr0=10000N

6211:Cr=33500N,Cr0=25000N

八 键连接的选择和计算中间轴高速大齿轮键槽

①选择键联接的类型和尺寸

一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键. 根据 d1=34mm d2=38mm d3=55mm

查表6-1取： 键宽 b1=16mm h1=8mm L1=50mm

b2=16mm h2=8mm L2=70mm b3=21mm h3=10mm L3=56mm

②校和键联接的强度

查表6-2得 [p]=110MPa 工作长度 l1L1b150-16=34mm

l2L2b270-16=54mm

l3L3b356-21=35mm

③键与轮毂键槽的接触高度 K1=0.5 h1=8mm K2=0.5 h2=8mm K3=0.5 h3=10mm 由式（6-1）得：



p1



2T110K1l1d1

3



3

2179.381000

53434

62.07

＜[p] ＜[p] ＜[p]

 

p2



2T210K2l2d22T310K3l3d3



3

2179.381000

554342604.341000

63555

39.08

p3

104.65

三者都合适 取键标记为：

键1: 10x8 A GB/T1095-1979 键2：10x8 A GB/T1095-1979

键3：16x10 A GB/T1095-1979

九 联轴器的选择

选用“弹性套柱销联轴器”，型号为TL8

十、 润滑和密封的选择 1减速器的润滑 （1） 齿轮的润滑：

除少数低速（v〈0.5m/s）小型减速器采用脂润滑外，绝大多数减速器的

齿轮都采用油润滑。

本设计高速级圆周速度v≤12m/s，采用浸油润滑。为避免浸油润滑的搅

油功耗太大及保证轮赤啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油齿高为适度，但不应小于10mm。

浸油润滑的油池应保持一定的深度和贮油量。油池太浅易激起箱底沉查和

油污。一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于30～50mm。为有利于散热，每传递1KW功率的需油量约为0.35～0.7L。

齿轮减速器的润滑油黏度可按高速级齿轮的圆周速度V选取：V≤2.5可

选用中极压齿轮油N320。 （2）轴承的润滑

减速器中浸油齿轮的圆周速度v〈1.5～2m/s时，油飞溅不起来，应选用

脂润滑。

2减速器的密封

轴伸出处的密封：

选用粘圈式密封，粘圈式密封简单，价廉，主要用于脂润滑以及密封处轴颈圆周速度较低的油润滑。

箱盖与箱座接合面的密封：

在箱盖与箱座结合面上涂密封胶密封最为普遍，效果最好。 其他部位的密封：

检查孔盖板、排油螺塞、油标与箱体的接合面均需加纸封油垫或皮封油圈。 十一 箱体尺寸

名称

箱座壁厚 箱盖壁厚 箱体凸缘厚度 加强肋厚

符号 δ δ1 尺寸关系

δ=0.025a+Δ≥8 δ1=0.025a+Δ≥8 计算结果 8 8

b=10 b1=12 b2=18 m=5.8 m1=5.1 17.4->M20 4

13.05->M16 9.57->M10

b,b1,b2 b=1.5δ;b1=1.5δ;b2=2.5δ m,m1 箱座m=0.85δ;箱盖

m1=0.85δ

地脚螺钉直径 df 0.036a+12 地脚螺钉数目 n a≤250,n=4;a>250~500,n=6;

a>500,n=8

箱盖、箱座联接螺栓d1 0.75df 直径

轴承旁联接螺栓直径 d2 (0.5~0.6)df;

轴承盖（轴承座端面）D2

外径

观察孔盖螺钉直径 d4

轴承旁凸台高度和半h,R1

径

箱体外壁至轴承座端l1 C1+C2+(5~10) 50

面距离

注：选用螺栓C1、M8 M10 M16 M20

C2值

C1=13;C2=11 C1=16;C2=14 C1=22;C2=20 C1=26;C2=24

十二 设计总结

这次关于减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过将近一个月的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.

1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原螺栓间距L≤150~200 见表9-9,9-10,s≈D2,s为轴承两侧联接螺栓间的距离 （0.3~0.4）df 6.09->M8 h由结构确定R1=C2 h=40,R1=20

理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。

2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械

设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。

3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合

各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。

4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.

5. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知

识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

十三 参考资料

[1] 邱宣怀主编.机械设计.第4版. 北京：高等教育出版社

[2] 申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社.1999

[3] 吴宗泽等主编. 机械设计课程设计手册.第3版. 北京：高等教育出版社

[4] 王昆等主编.机械设计课程设计. 北京. 高等教育出版社