机械设计实训报告.docx

1、机械设计实训报告设计题目 机械设计基础课程设计 院（系） 专业班级 学号 设计人 指导教师 完成日期 年 月 日-大学第一章： 传动方案的拟定及说明003第二章： 电动机的选择004第三章： 计算传动装置的运动和动力参数005第四章： 带传动设计006第五章： 齿轮设计008第六章： 减速器的装配草图的确定009第七章： 轴的设计计算011第八章： 滚动轴承的选择及计算016第九章： 键连接的选择及校核计算016第十章： 联轴器的选择017第十一章： 减速器箱体和附件的选择017第十二章： 润滑与密封018第十三章： 三维及动画000第十四章： 设计小结019参考文献： 000第一章 传动方案

2、的拟定及说明设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动。1、使用年限6年，工作为双班工作制，载荷平稳，环境有轻度粉尘。、原始数据：传送带卷筒转速nw (r/min)= 110 r/min减速器输出功率pw(kw)= 3.3 kw使用年限Y（年）= 10 年拟定四种传动方案:方案a制造成本低，但是宽度尺寸大，带的寿命短而且不宜在恶劣环境中工作。方案b结构紧凑、环境适应性好，不适于连续长期工作，且制造成本高。方案c工作可靠、传动笑了高、维护方便、环境适应好，但宽度较大。方案d具有方案c 的优点，而且要尺寸脚下，但制造成本高项目方案a方案b方案c方案d结构尺寸大小较大较小传动效率较高低高高工作寿命短中等长长

3、成 本低高中等高连续工作性能较好间歇好好环境适应性能差较好较好较好电动机与减速器高速轴之间的传动动，采用带传减速器则为齿轮传动的。这样即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，且结构简单，成本低，使用维护方便。 第二章 选择电动机1、电动机类型和结构形式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2、电动机容量1）卷筒周的输出功率Pw已知Pw=3.3kW2）电动机输出功率PdPd=Pw/传动装置总效率=1223其中，1，2分别为从电动机至低速输出轴之的各传动机构和轴承的效率。由表2-4差得：V带传动1=0.9

4、6、滚动轴承2=0.99、圆柱齿轮传动3=0.97、=0.960.9920.970.91故 Pd=3.3/0.91=3.63kW由课程设计书P196表20-1查得 电动机额定功率为Ped=4kw3、电动机转速的选择由课程设计书P4表2-1查得 V带传动常用传动比范围i1=24，单极圆柱齿轮传动比范围i2=36，则电动机转速可选范围为nd=nwi1i2=6602640 r/min可见同步转速为750 r/min 1000 r/min 1500 r/min的电动机机都符合。这里初选1000 r/min 和1500 r/min的电动机进行比较。如下表;方案电动机型号额定功率（kW）电动机转速（r/m

5、in）电动机质量（kg）传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动单级减速器1Y112M-44150014404313.092.55.242Y132M1-641000960738.732.53.49由表中数据可知两个方案都可以，但方案2的传动比较小， 传动装置结构尺寸较小，可用方案2，选定发动机Y132M1-6第三章 计算传动装置的运动和动力参数电动机技术数据和外形尺寸电动机型号尺寸HABCDEY132M1-61322161788938801、计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比i=nm/nw=960/110=8.732）分配各级传动比取V带传动的传动比i1=2.5，则单极圆

6、柱齿轮减速器的传动比为i2=i/i1=8.73/2.5=3.49所得i2值符合一般援助齿轮传动和单极圆柱齿轮减速器传动常用范围2、计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为n0=nm=960 r/minn=n0/i1=960/2.5=384r/min n= n1/i2=384/3.49110 r/min2)各轴输入功率按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率，即P0= Ped=4kWP=P01=40.96=3.84kWP= P23=3.840.990.97=3.69kW2）各轴转矩T0=9550P0/n0=95504/960=39.80NmT

7、=9550P/n=95503.84/384=95.50NmT=9550P/n=95503.69/110=320.4 Nm将各计算结果汇总列表备用：项目电动机轴高速轴低速轴转速（r/min）960384110功率（kW）43.843.69转矩（Nm）39.8095.50320.4传动比2.53.49效率0.960.97第四章 带传动设计1、求计算功率 由机械设计基础课本P218表13-8查得 KA=1.2，故Pc=KAP=1.24=4.8kW2、选V带型号可用普通V带或窄V带，先选用普通V带根据Pc=4.8kW，n1=960 r/min，由机械设计基础课本P219图13-15查得此点位于A型3、

8、求大、小带轮基准直径d2、d1由机械设计基础课本P219表13-9查得d1应不小于75，现取d1=132mm，得d2=n1d1(1)/n2=960132(10.02)/384=323.4mm由机械设计基础课本P219表13-9查得取d2=355mm（虽使n2略有增大，但其误差小于5%，故允许）4、验算带速vv=d1n1/(601000)=3.14132960/(601000)=6.63m/s带速在525m/s范围内，合适5、求V带基准长度Ld和中心距a 初步选取中心距a0=1.5（d1d2）=1.5(132355)=730.5mm取a0=750mm，符合0.7（d1d2）a02（d1d2） L

9、0=2 a0（d1d2）/2（d2d1）2/4 a0=25303.142(132355)(355132)24530mm1847mm 由机械设计基础课本P212表13-2查得Ld=1800mm，KL=1.01计算实际中心距aa0（LdL0）/2=530(18001847)/2=507mm6、验算小带轮包角1=180（d2d1）57.3/ a179120合适。7、求V带根数zz= Pc/(P0P0)KKL 今n1=960 r/min，d1=132mm，由机械设计基础课本P214表13-3查得P0=1.62kW 由 i= 2.5 由机械设计基础课本P216表13-5查得 P0=0.17kW 由机械设

10、计基础课本P217表13-7查得 KL=0.99 由此可得z=4.8(1.620.17)0.980.99=2.7取3根8、球作用在带轮轴上的压力FQ 由机械设计基础课本P212表13-1查得 q=0.1kg/m 故单根V带的初拉力F0=500 Pc（2.5/K1）/zvqv2=192N 作用在轴上的压力FQ=2z F0Sin1/2=1148N第五章 齿轮设计1、选择材料及确定许用应力小齿轮用45钢 调质，齿面硬度197286HBS，由机械设计基础课本P166表11-1查得 Hlim1=600Mpa ，FE1=450Mpa 大齿轮用45钢 正火，齿面硬度156217HBS，由机械设计基础课本P1

11、66表11-1差得 Hlim2=350Mpa ，FE2=300Mpa 由机械设计基础课本P171表11-5查得 取SH=1.1 ，SF=1.25 ，H1=Hlim1/SH=545MPaH2=Hlim2/SH=318MPaF1=FE1/ SF=360 MpaF2=FE2/ SF=240 Mpa2、按齿面接触强度设计设齿轮9级精度制造。由机械设计基础课本P169表11-3查得 取载荷系数K=1.2 ，由机械设计基础课本P175表11-6查得 齿宽系数d=0.8，小齿轮上的转矩T1=9.55106P/n1=9.551063.84/384=95500Nmm由机械设计基础课本P171表11-4查得 取Z

12、E=188d132KT1/d(u+1)(ZEZH/H)2/u =64.96mm齿数取z1=35 ，则z2=3.4935=122 ，故实际传动比 i=122/35=3.49模数 m=d1/z1=81/32=2.5mm齿宽 b=dd1=0.864.96=51.96 取b2=52 ，b1=62由机械设计基础课本P57表4-1查得 取m=2实际 d1=z1m=352=70mm ,d2=z2m=1222 =244mm中心距 a=（d1d2）/2=（70224）/2=157mm3、验算齿轮弯曲强度由机械设计基础课本P173174图11-8及11-9查得齿形系数YFa1=2.56 ，YSa1=1.63 ，Y

13、Fa2= 2.10 ，YSa2=1.83F1=2KT1YFa1Ysa1/bm2z1=152 MpaF1= 360 MpaF2=F1YFa2YSa2/ YFa1Ysa1=139 MpaF1= 240 Mpa ，安全。4、齿轮的圆周速度v=d1n1/601000=3.1470384601000=1.4m/s2 m/s由机械设计基础课本P168表11-2可知 选用9级精度是合宜的。整理齿轮系数于下表小轮大轮m2a157z35122d70244da74248df65239b6252第六章减速器的装配草图的确定初步绘制减速器装配草图1、视图选择与布置图面。2、减速器装配图通常用三个视图主、俯和侧视图并辅

14、以必要的局部视图（零件图和复杂截面图）来表达。初步估计减速器的长为493，宽为436，高为350.选用A3图纸，以1：2的比例绘制草图。3、确定齿轮位置和箱体内壁线。先从主视图和俯视图开始。在主视图和俯视图位置由中心距a=157画出齿轮的中心线，再根据齿轮直径和齿小齿d1=70mm ,齿宽 b1=62，大齿d2=244mm ，齿宽b2=52 。绘制齿轮轮廓位置。nw=49 r/minPw=3.4kwY=6年Pw=3.3kW=70.91Pd=3.63kWPed=4kwi =8.73i1=2.5i2=3.49n0=960 r/minn=384r/min n110 r/minP=3.84kWP=3.

15、69kWT0=39.80NmT=95.50NmT=320.4 NmPc=4.8kWd1=132mmd2=355mmv=6.63m/sa507mmz=3T1=95500N.mmb2=52 ，b1=62m=2d1=244mma=157mmv=1.4m/s然后按表6.1各零件位置之间的关系，绘出箱体内壁线和轴承内侧端面的初步位置图6.表6.1代号名称数值代号名称数值1齿轮顶圆至箱体内壁的距离9.67箱底至箱底内壁的距离232齿轮端面至箱体内壁的距离12H减速器中心高1923轴承端面至箱体内壁的距离8L1箱体内壁至轴承座孔端面的距离554旋转零件间的轴向距离e轴承端盖凸缘厚度9.65齿轮顶圆至轴表面的

16、距离99L2箱体内壁轴向距离866大齿轮顶 圆至箱底内壁的距离50L3箱体轴承座孔端面间的距离1863，确定箱体壁厚壁厚和由表6.2确定的轴承旁螺栓的尺寸C1,C2，和表6.1初步确定轴承座孔的长度L1=55可画出箱体轴承座孔外端面线，如图6.1 表6.2符号尺寸关系箱座壁厚8箱盖壁厚18箱体凸缘厚度b，b1，b2箱座b=12，箱盖b1=12，箱底座b2=20加强肋厚m，m1箱座m=6.8，箱盖m1=6.8地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联接螺栓直径d 116箱盖，箱座联接螺栓直径d 210轴承盖钉直径和数目d 3,n8轴承盖外径D2130观察孔盖螺钉直径d 46d至外壁距离C122

17、C220箱体外壁至轴承座端面距离l155 图6-1第七章 轴的设计计算1，初算轴的直径按扭转强度估算各轴的直径，即：dA mm,式中;P轴所传递的功率，kW；N轴的转速，r/min；A由材料的许用扭转应力所确定的系数可得高速轴d25mm 低速轴d38mm2，轴的结构设计输入轴1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键1）轴的各段直径A.从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴联接，因此右端第一段直径查机械手册表9-1 通过轮槽数为3，可知其长度为50mm，孔径初取32mmB.右起第二段直径比第一段稍微大，查机械手册表9-9和表16-9可初步取直

18、径为38mmC.右起第三段，该段与滚动轴承配合，查机械手册表15-3，选用深沟球轴承6308，那么该段的直径为D3=40mm，长度待定，约为33mmD.右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=50mm，长度取L4= 10mmE.右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为74mm，分度圆直径为70mm，齿轮的宽度为62mm，所以，此段的直径为D5=74mm，长度为L5=62mmF.右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩, 直径与右起第四段相同，D4=50mm，长度取L4= 10mmG.右起第七段，该段与滚动轴承配合。应与右起第三段相同，选用深沟球轴承6308，

19、那么该段的直径为D3=40mm，长度待定，约为33mm (2)求齿轮上作用力的大小、方向 A.小齿轮分度圆直径：d1=70mmB.作用在齿轮上的转矩为：T1 =95.50 NmC.求圆周力：FtFt=2T2/d2=295.50103/70=2729ND.求径向力FrFr=Fttan=2729tan200=993N（3）输入轴的校核A.水平面的支反力：RH1=RH2=Ft/2 =1364.5NB.垂直面的支反力：RV1=RV2= 496.5NC.皮带轮产生的力：P=1148NP的方向不确定，按最不利情况考虑，绘出D图D.绘水平弯矩图，如B图Mh=RH10.5L=1364.50.50.125=85

20、.28N.mE.绘垂直弯矩图，如C图 Mv=RV10.5L=496.50.50.125=31.03N.mF.P产生的弯矩图，如D图 Mp=P0.095=11480.095=109.06N.mG.求合成弯矩图最不利情况: MA=+Mp =199N.mH.危险截面系数的当量弯矩 Me=如果认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，则折合系数 =0.6 Me=207N.mI.计算危险截面外轴直径轴材料选45钢，调质 查表14-1和14-3得=650MPa -1b=60MPa，则 d=32.6mm 此段轴直径70mm远远大于32.6mm，故强度足够。输出轴1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键

21、8轴承端盖 9轴端挡圈 10联轴器1）确定轴各段直径和长度A.从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴联接，查机械手册表17-4取40mm，长度为112mmB.右起第二段，和端盖配合，查表可初步取直径为42mmC.右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承6309，那么该段的直径为45mm，D.右起第四段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5=65mm ,长度取L5=18.5mmE右起第五段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为244mm，则第五段的直径取50mm,齿轮宽为b=52mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=51mmG.右起第六

22、段，该段为滚动轴承安装处，选用深沟球轴承6309，那么该段的直径为45mm， 第八章 滚动轴承的选择和计算1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=993N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值Cr因轴的结构要求两端选用同样尺寸的轴承。因受中等冲击载荷，查表16-9得fp=1.5；工作温度正常，查表16-8得ft=1. 根据题目要求，轴承预计寿命合计为Lh=1036516=58400小时所以 C=fpP/ft(60nLh/1000000)1/3 =16443.8N选择6308轴承，查课本附表1， Cr=40.8KN 16.443

23、8KN此轴承合格第九章 键联接的选择及校核计算1输入轴与带轮联接采用平键联接此段轴径d1=32mm,L1=50mm查机械手册表14-1得，选用C型平键，得：键C108 GB1096-79 L=45mmT=95.50Nm h=8mm根据课本P158式10-26得p=4 T/(dhL)=495.501000/（32845） =33Mpa R (110Mpa)合格2、输出轴与齿轮联接采用平键联接此段轴径d2=50mm L2=51mm 查机械手册表14-1得，选用A型平键，得：键149 GB1096-79 L=40mmT=320.4Nm h=9mm根据课本P158式10-26得p=4 T/(dhL)=

24、4320.41000/（50940）=71.2Mpa R (110Mpa)合格3.输出轴与联轴器联接用平键联接此段轴径d2=40mm L2=112mm 查机械手册表14-1得，选用C型平键，得：键C128 GB1096-79 L=100mmT=320.4Nm h=8mm根据课本P158式10-26得p=4 T/(dhL)=4320.41000/（408100）=40.05Mpa R (110Mpa)合格第十章联轴器的选择（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联轴器。（2）型号选择根据T=320.4N，轴的直径为40，选用HL3型弹性柱销联轴器

25、。 第十一章 减速器箱体和附件的选择(1)窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。(2)窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。注油前用螺塞赌注。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或

26、密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。(6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。(9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，

27、必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。第十二章 润滑与密封1.密封选用毡圈密封。毡圈密封效果是靠矩形毡圈安装于梯形槽中所产生的径向压力来实现的。其特点是结构简单，价廉，但磨损较快，寿命短。它主要用于轴承采用脂润滑。毡圈具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2润滑(1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350