【文章內容簡介】 基礎課程設計》，中國礦業(yè)大學出版社，主編：張建中。 《畫法幾何及機械制圖》（教材），中國礦業(yè)大學出版社，主編：李愛軍、陳國平。 《 AutoCAD2022》（教材），中國礦業(yè)大學出版社，主編：莊宗元。 機械設計課程設計范例 2 姓名： 班級： 學號： 21 指導教師： 成 績： 日期： 2022 年 6 月 目 錄 1. 設計目的…… ……………………………………………………… 2 2. 設計方案…………………………………………………………… 3 3. 電機選擇…………………………………………………………… 5 4. 裝置運動動力參數(shù)計算…………………………………………… 7 ………………………………………………………… 9 …………………………………………………………… 18 ……………………………………………………… 28 …………………………………………………… 31 … …………………………………………………… 32 …………………………………………… 33 ………………………………………………… 33 22 ………………………………………………………… 34 ………………………………………………………… 35 1. 設計目的 機械設計課程是培養(yǎng)學生具有機械設計能力的技術基礎課。課程設計則是機械設計課程的實踐性教學環(huán)節(jié)，同時也是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)學生第一次全面的設計能力 訓練，其目的是： （ 1）通過課程設計實踐，樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論與實際知識去分析和解決機械設計問題的能力。 （ 2）學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規(guī)律。 （ 3）通過制定設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力，確定尺寸和掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握 機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設計過程和方法。 23 （ 4）學習進行機械設計基礎技能的訓練，例如：計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，運用標準和規(guī)范等。 2. 設計方案及要求 據所給題目：設計一帶式輸送機的傳動裝置（兩級展開式圓柱直齒輪減速器）方案圖如下： 技術與條件說明： 1）傳動裝置的使用壽命預定為 8 年每年按 350 天計算， 每天 16 小時計算； 2）工作情況：單向運輸，載荷平穩(wěn)，室內工作，有粉塵，環(huán)境溫度不超過 35 度； 3）電動機的電源為三相交流電，電壓為 380/220 伏； 1— 輸送帶 2— 電動機 3— V 帶傳動 4— 減速器 5— 聯(lián)軸器 24 4）運動要求：輸送帶運動速度誤差不超過 %5 ；滾筒傳動效率 ； 5）檢修周期：半年小修，兩年中修，四年大修。 設計要求 1）減速器裝配圖 1 張； 2）零件圖 2 張（低速級齒輪，低速級軸）； 3）設計計算說明書一份，按指導老師的要求書寫 4）相關參數(shù)： F=8KN， V= sm/ ， D=400mm。 3. 電機選擇 電動機類型的選擇 按工作要求和工作條件選用 Y 系列鼠籠三相異步電動機。其結構為 全封閉自扇冷式結構，電壓為 380V。 選擇電動機的容量 工作機有效功率 Pw =1000vF? ,根據任務書所給數(shù)據 F=8KN， V= sm 。則有：Pw =1000vF? = 1000 ? = 從電動機到工作機輸送帶之間的總效率為 ? ? = 1? 542342 ???? ???? 式中 1? ， 2? ， 3? ， 4? ， 5? 分別為 V 帶傳動效率 , 滾動軸承效率，齒輪傳動效率，聯(lián)軸器效率，卷筒效率。據《機械 設計手冊》知 1? =， 2? =，3? =， 4? =， 5? =，則有： ?? =? ? ? ? 25 = 所以電動機所需的工作功率為： Pd =?? wP= ? = 取 Pd = 確定電動機的轉速 按推薦的兩級同軸式圓柱斜齒輪減速器傳動比 I齒 =8~40 和帶的傳動比I帶 =2~4，則系統(tǒng)的傳動比范圍應為： I? =I齒 帶i? =（ 8~40） ?（ 2~4） =16~200 工作機卷筒的轉速為 nw = D v?100060? = m in/ r?? ?? 所以電動機轉速的可選范圍為 nd =I? wn? =（ 16~200） ? min/r =（ 459~5740） min/r 符合這一范圍的同步轉速有 750r/min,1000r/min 和 1500r/min 三種，由于本次課程設計要求的電機同步轉速是 1000r/min。查詢機械設計手冊（軟件版）【常有電動機】 【三相異步電動機】 【三相異步電動機的選型】【 Y 系列（ IP44）三相異步電動機技術條件】 【電動機的機座號與轉速對應關系】確定電機的型號為 970r/min,額定功率為 。 4. 裝置運動動力參數(shù)計算 26 傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 1）傳動裝置總傳動比 I? = ??wdnn 2）分配到各級傳動比 因為 Ia = 齒帶 i?i 已知帶傳動比的合理范圍為 2~4。故取 V 帶的傳動比01i ? 則 I齒 01??iia 分配減速器傳動比，參考機械設計指導書圖 12 分配齒輪傳動比得高速級傳動比 ?i ，低速級傳動比為 23 ??i 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 電動機軸： 轉速： n0 =970 min/r 輸入功率： P0 =Pd = 輸出轉矩： T0 = 10? 60nPd? =610?? = 410? N mm? Ⅰ軸（高速軸） 轉速： n1 = m in/440m in/r rin ??帶 輸入功率： P1 =P KWP ?????? ?? 輸入轉矩 T1 = ???1 nP 610? mmN ???? Ⅱ軸（中間軸） 轉速： n2 = m in/ 0121 rin ?? 輸入功率： P2 =P ?????? ? ??? P = 27 輸入轉矩： T2 = ???2 nP 610? mmN ???? Ⅲ軸（低速軸） 轉速： n3 = m in/ 232 rin ?? 輸入功率： P ?3 P ?????? ? ??? P = 輸入轉矩： T 663363 ??????? np N mm? 卷筒 軸： 轉速： n m in/ 3 r??卷 輸入功率： P卷 =P3 42334 ??? ??? ?P = ?? = 輸入轉矩： 66446 ??????? npT 卷 N mm? 各軸運動和動力參數(shù)表 軸 號 功率 （ KW） 轉矩（ N mm? ） 轉速（ minr ） 電機軸 6 410? 970 1 軸 510? 440 2 軸 510? 28 3 軸 610? 卷同軸 610? 圖 41 確定計算功率 Pca 據 [2]表 87 查得工作情況系數(shù) KA =。故有： Pca =KA ? P ??? 選擇 V 帶帶型 據 Pca 和 n 有 [2]圖 811 選用 A 帶。 確 定帶輪的基準直徑 d1d 并驗算帶速 （ 1）初選小帶輪的基準直徑 d 1d 有 [2]表 86 和 88，取小帶輪直徑d1d =125mm。 （ 2）驗算帶速 v，有： 100060 01 ? ???? ??? ndv d? = sm 因為 ~30m/s 之間，故帶速合適。 （ 3）計算大 帶輪基準直徑 d 2d 7 5 m 1d2 ????? 帶id d 取 2d =280mm 新的傳動比 i帶 =125280 = 確定 V 帶的中心距 a 和基準長度 Ld 29 (1)據 [2]式 820 初定中心距 a0 =700mm (2)計算帶所需的基準長度 02212100 4 )()(22 addddaL ddddd ????? ? 7004 )125280()125280( 2??????? =2044mm 由 [2]表 82 選帶的基準長度 Ld =2022mm （ 3）計算實際中心距 2 204420227002 00 ?????? dd LLaamm678? 中心局變動范圍： mmdaa 6 4 80 1 in ??? mmdaa a x ??? 驗算小帶輪上的包角 ???? ?????? )(180 12 add dd? 計算帶的根數(shù) z （ 1）計算單根 V 帶的額定功率 Pr 由 mmdd 1251 ? 和 9700?n r/min 查 [2]表 84a 得 P0 = 據 n0 =970 minr ， i= 和 A 型帶，查 [2]84b 得 ? P0 = 查 [2]表 85 得 K? =， KL =，于是： Pr =(P0 +? P0 )? KL ? K? =（ +） ? ? = 30 （ 2）計算 V 帶根數(shù) z ??? rcaPpZ 故取 5 根。 計算單根 V 帶的初拉力最小值（ F0 ） min 由 [2]表 83 得 A 型帶的單位長質量 q= mkg 。所以 2m in0 )(500)( qvvzK PKF ca ?????? ? ? .66)(500 ???? ???? = 應使實際拉力 F0 大于（ F0 ） min 計算壓軸力 Fp 壓軸力的最小值為： （ Fp ） min =2 ??z （ F0 ） min ? sin2? =2? 5? ? = 帶輪設計 （ 1）小帶輪設計 由 Y160M 電動機可知其軸伸直徑為 d=mm，故因小帶輪與其裝配，故小帶輪的軸孔直徑 d0 =42mm。有 [4]P622 表 1418 可知小帶輪結構為實心輪。 （ 2）大帶輪設計 大帶輪軸孔取 32mm，由 [4]P622 表 1418 可知其結構為輻板式。 31 高速級齒輪設計 ，精度等級，材料及模數(shù) 1）按要求的傳動方案，選用圓柱直齒輪傳動； 2）運輸機為一般工作機器，速度不高，故用 8 級精度；（ GB10095— 88） 3）材料的選擇。由 [2]表 101選擇小齒輪材料為 45鋼（調質）硬度為 240HBS，大齒輪的材料為 45 鋼（正火）硬度為 200HBS，兩者硬度差為 40HBS； 4 ）選小齒輪齒數(shù)為 Z 1 =24 ，大齒輪齒數(shù) Z 2 可由 Z 2 = 12i 1Z? 得 Z2 =，取 113； 按公式： 23 11 )][(HHdtt ZuuTKd ?? ????? （ 1）確定公式中各數(shù)值 1）試選 Kt =。 2）由 [2]表 107 選取齒寬系數(shù) d? =1。 3）計算小齒輪傳遞的轉矩，由前面計算可知：