机械设计课程设计姓名：班级：学号：指导教师：成绩：日期：2011 年6 月目录1. 设计目的 (2)2. 设计方案 (3)3. 电机选择 (5)4. 装置运动动力参数计算 (7)5.带传动设计 (9)6.齿轮设计 (18)7.轴类零件设计 (28)8.轴承的寿命计算 (31)9.键连接的校核 (32)10.润滑及密封类型选择 (33)11.减速器附件设计 (33)12.心得体会 (34)13.参考文献 (35)1. 设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。

课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。

（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。

（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。

（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。

2. 设计方案及要求据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱直齿轮减速器）方案图如下：技术与条件说明：1）传动装置的使用寿命预定为 8年每年按350天计算， 每天16小时计算；2）工作情况：单向运输，载荷平稳，室内工作，有粉尘，环境温度不超过35度；3）电动机的电源为三相交流电，电压为380/220伏；4）运动要求：输送带运动速度误差不超过%5；滚筒传动效率0.96； 5）检修周期：半年小修，两年中修，四年大修。

设计要求1）减速器装配图1张；2）零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）； 3）设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写1—输送带2—电动机3—V 带传动4—减速器5—联轴器4）相关参数：F=8KN ，V=0.6s m /，D=400mm 。

3. 电机选择3.1 电动机类型的选择按工作要求和工作条件选用Y 系列鼠笼三相异步电动机。

其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V 。

3.2 选择电动机的容量工作机有效功率P w =1000vF ⋅,根据任务书所给数据F=8KN ，V=0.6s m 。

则有：P w =1000v F ⋅=10006.08000⨯=4.8KW从电动机到工作机输送带之间的总效率为η∑=1η542342ηηηη⨯⨯⨯⨯ 式中1η，2η，3η，4η，5η分别为V 带传动效率, 滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。

据《机械设计手册》知1η=0.96，2η=0.99，3η=0.97，4η=0.99，5η=0.99，则有：∑η=0.96⨯499.0⨯297.0⨯99.099.0⨯=0.85所以电动机所需的工作功率为： P d =∑η9.0w P =85.096.08.4⨯=5.88KW 取P d =6.0KW3.3 确定电动机的转速按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速器传动比I 齿=8~40和带的传动比I 带=2~4，则系统的传动比范围应为：I ∑=I 齿带i ⨯=（8~40）⨯（2~4）=16~200 工作机卷筒的转速为 n w =D v π100060⨯=min /7.2840014.36.0100060r =⨯⨯⨯所以电动机转速的可选范围为n d =I ∑w n ⨯=（16~200）⨯28.7min /r =（459~5740）min /r符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min 和1500r/min 三种，由于本次课程设计要求的电机同步转速是1000r/min 。

查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y 系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为Y160M-6.其满载转速为970r/min,额定功率为7.5KW 。

4. 装置运动动力参数计算4.1 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 ∑=8.337.28970==w d n n 2）分配到各级传动比因为I a =齿带i ⨯i 已知带传动比的合理范围为2~4。

故取V 带的传动比01i 2.2=则I 齿5.1501==i i a分配减速器传动比，参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得高速级传动比0.7412=i ，低速级传动比为27.370.45.1523==i 4.2 传动装置的运动和动力参数计算电动机轴： 转速：n 0=970min /r 输入功率：P 0=P d =6.0KW 输出转矩：T 0=9.5510⨯60n P d ⨯=9.55610⨯970.6⨯ =5.9410⨯N mm ⋅ Ⅰ轴（高速轴） 转速：n 1=min /440min /r 2.29700r i n ==带 输入功率：P 1=P KW P 76.596.00.610010=⨯=⨯=⨯ηη 输入转矩 T 1==⨯⨯1161055.9n P 9.55610⨯mm N ⋅⨯=⨯5103.144076.5 Ⅱ轴（中间轴） 转速：n 2=min /6.937.4440121r i n == 输入功率：P 2=P 97.099.076.5321121⨯⨯=⨯=⨯⨯ηηηP =5.5KW输入转矩： T 2==⨯⨯2261055.9n P 9.55610⨯mm N ⋅⨯=⨯5106.56.935.5 Ⅲ轴（低速轴） 转速：n 3=min /6.2827.36.93232r i n == 输入功率：P =3P 97.099.05.5322232⨯⨯=⨯=⨯⨯ηηηP=5.28KW输入转矩： T 663363106.71.62828.51055.91055.9⨯=⨯⨯=⨯=n p N mm ⋅卷筒轴：转速：n min /6.28n 3r ==卷输入功率：P 卷=P 342334ηηη⨯=⨯⨯P =5.2899.099.0⨯⨯ =5.17KW输入转矩：66446103.71.62817.51055.91055.9⨯=⨯⨯=⨯=n p T 卷 N m m ⋅ 各轴运动和动力参数表4.1图4-15.带传动设计5.1 确定计算功率P ca据[2]表8-7查得工作情况系数K A =1.1。

故有： P ca =K A ⨯P KW .66.061.1=⨯=5.2 选择V 带带型据P ca 和n 有[2]图8-11选用A 带。

5.3 确定带轮的基准直径d 1d 并验算带速（1）初选小带轮的基准直径d 1d 有[2]表8-6和8-8，取小带轮直径d 1d =125mm 。

（2）验算带速v ，有： 10006009725114.310006001⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=n d v d π=6.35s m因为6.35m/s 在5m/s~30m/s 之间，故带速合适。

（3）计算大带轮基准直径d 2d75m m 22512.2d 1d 2=⨯=⨯=带i d d 取2d d =280mm 新的传动比i 带=125280=2.24 5.4 确定V 带的中心距a 和基准长度L d(1)据[2]式8-20初定中心距a 0=700mm (2)计算带所需的基准长度22121004)()(22a d d d d a L d d d d d -+++≈π7004)125280()125280(214.370022⨯-+++⨯==2044mm由[2]表8-2选带的基准长度L d =2000mm （3）计算实际中心距 220442000700200-+=-+≈d d L L a a mm678≈ 中心局变动范围：mm d a a 648015.0min =-=mm d a a 73803.0max =+=5.5 验算小带轮上的包角︒︒︒︒≥=⨯--=90.91663.57)(18012a d d d d α5.6 计算带的根数z（1）计算单根V 带的额定功率P r由mm d d 1251=和9700=n r/min 查[2]表8-4a 得 P 0=1.39KW据n 0=970minr ，i=2.2和A 型带，查[2]8-4b 得∆P 0=0.11KW查[2]表8-5得K α=0.96，K L =1.03，于是： P r =(P 0+∆P 0)⨯K L ⨯K α=（1.39+0.11）⨯0.96⨯1.03 =1.48KW （2）计算V 带根数z 46.448.16.6===r ca P p Z 故取5根。

5.7 计算单根V 带的初拉力最小值（F 0）m in由[2]表8-3得A 型带的单位长质量q=0.1mkg。

所以2min 0)5.2(500)(qv vz K P K F ca+⨯⨯-⨯=αα235.61.035.6596.0.66)96.05.2(500⨯+⨯⨯⨯-⨯==170.76N应使实际拉力F 0大于（F 0）m in5.8 计算压轴力F p压轴力的最小值为：（F p ）m in =2⨯⨯z （F 0）m in ⨯sin 2α=2⨯5⨯179.96⨯0.99=1696.45N5.9 带轮设计（1）小带轮设计由Y160M 电动机可知其轴伸直径为d=mm ，故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d 0=42mm 。

有[4]P 622表14-18可知小带轮结构为实心轮。

（2）大带轮设计大带轮轴孔取32mm ，由[4]P 622表14-18可知其结构为辐板式。

6.齿轮设计6.1高速级齿轮设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）3）材料的选择。

由[2]表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS ，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS ，两者硬度差为40HBS ；4）选小齿轮齿数为Z 1=24，大齿轮齿数Z 2可由Z 2=12i 1Z ⨯得 Z 2=112.8，取113； 2.按齿面接触疲劳强度设计 按公式： 2311)][(132.2H H d t t Z u u T K d σφ⋅±⋅⨯≥ （1）确定公式中各数值 1）试选K t =1.3。

2）由[2]表10-7选取齿宽系数d φ=1。

3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T 1=1.3510⨯N mm ⋅。

4）由[2]表10-6查的材料的弹性影响系数Z E =189.8MP 215）由[2]图10-21d 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限1lim H σ=580MP ；大齿轮的接触疲劳强度极限2lim H σ=560MP 。