机械设计基础课程设计说明书编写格式

备注：该模板仅供参考，不一致之处请以教材或设计手册为准! 机械设计基础课程设计
设计说明书
（指导手册）
设计题目_________________
______________________ 学院
______________________ 系
______________________ 专业
设计者：__________________
指导教师：___________________
年月日
安徽工业大学
目录目录•
1.设计任务书• 2
2.电动机的选择计算• 3
3.传动装置高、低速轴的转速、转矩与效率计算•
4.传动皮带和齿轮零件的设计计算•
5.轴的设计计算…
6.滚动轴承的选择与寿命计算•
7.键联接的选择和验算•
8.联轴器的选择…
参考文献…
1.机械设计基础课程设计任务书（16开复印）课程设计题目：胶带运输机的传动装置设计
课程设计内容：单级圆柱直齿轮减速器设计题号：______________
已知条件（见分配给每个学号的数据表）：
1输送带工作拉力F= kN ；
2输送带工作速度：V= m/s ；
（允许输送带速度误差为±5% ）；
3滚筒直径D= mm ;
4滚筒效率n w=0.96 （包括滚筒轴承的效率损失）
工作条件：见下表;
设计工作量：
①减速器装配图一张（A1号图幅，绘三视图。

注意图面布置，使其饱满均匀。

技术特性、技术条件、标题拦书写必须规范）；（参考手册P250图19-4和P265
图19-16 , 不同1斜齿轮变直齿轮，2轴承为深沟球轴承，3自己计算尺寸，主要
检查齿轮中心矩
a、总体尺寸、配合尺寸、明细表对应）
②零件工作图一张（A3图幅高速轴轴齿轮，图中必需有齿轮参数表）
；（参考手
册P253图19-7，参数表只列到精度即可）
③设计说明一份（正文5000字，约15页）。

2.电动机的选择计算
计算过程计算结果
2.1选择电动机的转速
2.1.1计算滚筒的转速
带式输送机的传动方案示意图见设计任务书。

• • •滚筒的直径和工作带的带速已知
•••滚筒转速计算如下：
60 1000 v ,.
nw ------------------- - r/m in
D
2.2.2选择电动机的类型及同步转速
因考虑带式输送机需要较大的转矩，而对转速要求不高，故选择
电动机的步骤如下：
①选择电动机的类型
因考虑工作条件为空载启动、单向连续运转、载荷平稳，
所以选择三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，380 V , Y系列，同步转速确定为n0 = r/min °（同步转速为1500 或1000 ）
②计算传动装置的总效率（参考手册P187 ）
传动装置的结构简图如设计任务书图。

总效率的计算如下：
_ 2 _
—V b g c W —滚筒的转速为：r w r/min
b 对滚动轴承的效率（0.99 ）; 传动总效率为:
V带的传动的效率（0.92 ）;
其中：V――
计算过程计算结果
g——闭式齿轮传动效率；（0.98 ）
y
C――弹性柱销联轴器的效率（0.9995 ）;
W――滚筒的效率（0.96 ）。

③确定所需电机的功率
FV / 、
F W kW = （kW）
1000
F d Fw
F W —工作机实际需要的输入功率，kW,
F d —为工作机实际需要的电动机输入功率，kW。

=0.888*0.96 =0.8526
计算过程计算结果
④.确定电机的型号
所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。

因为滚筒的转速n W = r/min。

拟选择同步转速n0 = r/min系列的电动机，由表
12-1【2】（［2］表示参考文献2，所使用机械设计课程设计手册）选择丫系列三相电动机丫M ―― 型，其额定功率为P e = kW,满载转速n m = r/min。

由表12-2、3、4、5【2】查得中心高H、轴伸尺寸E、键连接尺寸F。

注意：1、小带轮的半径应该小于中心高H ;
2、小带轮的宽度应小于轴伸尺寸15〜20mm ,这就要求带的根数不能太大。

一般A型带3〜4根，B型带2〜3根。

预留15〜20mm 的空间是预留给拆卸带轮的扳手空间。

参考手册P20图916 —17。

3、键连接尺寸应该和高速轴键槽相应。

选4极或6极，1000
或1500转的，并尽量
选择1500转。

电机型号为：
丫M —型；
额定功率为：
P e = kW;满载转速：
n m = r / min。

中心高H = mm
轴伸尺寸 E =
mm
键连接尺寸 F =
mm。

3•传动装置的运动和动力参数计算
计算结果计算过程
3.1总传动比
i 的计算
n m
3.2各级传动比的分配 根据表2-2.1和各级传动间的尺寸协调、结构均匀，满足 i V < i g ，所以V 带和减速器分配如下:
i V =
2〜4，最大是7;
i g = 3〜5,最大为8，并且最
好使得齿数互质 3.3传动装置的运动和动力参数的计算 ①各轴的转速计算 根据总的传动比及各级传动比的分配， 计算各轴的转速如下: 电机：n m = 二 r/min
； 减速器咼速轴: %1 n m
r/min ； i v
减速器低速轴: n
g2 = r /
min ； 滚筒的转速： n
w = r/min 。

②各轴的输入功率和转矩
功率（KW ） 转矩(N M)
电机
P 1 P 额定 T 1 T d = 9550 直
n m
高速轴
P 2 P 1带传动
E
T 1i 1
带传动
低速轴
E
P 2
轴承齿轮 T 3
T 2i 2轴承齿轮
表3-1各轴的输入功率和转矩 总传动比i :
■
i =
各级传动比分配:
1、 带设计好后，检验 传
动误差是否超标。

否则，
就要对初设传 动比进行修
正，主要 是调整大小带轮
直 径。

2、 齿轮设计完了后，
检验总的传动误差是 否
超标（允许输送带 速度
误差为±5% ）。

3、若提高传动装置精
度，则需要在带设计 完
后进行本节计算。

4、功率和转矩的计算理论滚筒
上是按照实际需要功率进
行计算，但是实际生产和
使用中，为了使所设计的
传动装置具有一定的超载
能力，此处按额定功率和
额定转矩计算。

可知，工作点处于 型相邻区之间，可取 型和型分别计算,
最后择优选用。

本设计为减少带的根数，现取 型带。

③确定带轮的基准直径与带速验算
.大带轮的直径d d2
i V d d1（1_ ）
[1]
=
由表 8-4 [1]取 d d2 = mm 。

此时从动轮实际转速
n 2
4 .传动零件设计计算
计算过程 计算结果
4.1减速器以外传动零件的设计计算 ①电机传动形式的选择 从传动的形式和经济效性考虑，确定由电动机传动 V 带，所以V 带
轮的小带轮转速n g1 n m r /min 。

②计算功率并选取V 带型号 根据工况确定工况系数 •• •工作班制为2班制 .•.工作时间W
16小时 载荷平稳 根据表8-3[1 ]查得K A =，故 F C K A R kW 根据p c =
kW 和小带轮转速n g1 =
r/min ，由图 8-10⑴ 选择由电动机传动
V 带
参考教材P147例
题1。

根据所选电机的型号可知，电机中心高
H 为
mm ，又传动比
确定V 带的截型：
V 带的带型为 型
确定为i V
，所以小带轮的直径
d d1取为
mm 。

根据小带轮的直径，确定大带轮的直径，滑动率
为 0.015 [1]
确定小带轮直径：
d d1 mm
大带轮直径（半径
转速误
<5%，合适。

般小于减速器中
注意：因为整个传 动装置允许的传动
误差为5% ,所以齿 轮齿数圆整就要和
此处能够相消一部 分误差。

注意：若带速没有 在此
范围内，应重 新进行设
计。

主要 是调整带轮直
径或 者重新选择电动机
或重新进行传动比 的分
配。

计算过程 计算结果
心高）：
d d2 mm
根据公式： v 1
d"" [1]
m/s
60 1000 60 1000
符合设计要求：5m/s v 1 25m/ s ④初定中心矩a 0
0.7(d di d d2)W a ° W 2(d di d d2
)
[2]
现根据结构要求，取 a 0
mm
⑤ 初算带的基准长度L o
L0 2a02(dd2 dd1)
2
(d d2 d d1)
4a o
mm
由表8 —1[1]，选取带的基准长度L d mm。

实际中心矩和小带轮包角
中心矩可调整，则
a a。

L d L0
2 mm
小带轮包角:
1 1800
d d2 d d1 0
------------ 57.3
，大于120。

，能满足要求。

V带传动的中心
距为：
单根V带所能传递的功率p0和增量P o
根据n1= r/min 和d d1
P0 = kW。

mm查表8 —2a[1]，用插值法求得已知型V带，小带轮转速n1 n m
查表8 —2b[1]得：p o = 计算V带的根数
z ------
(P。

kW。

r/min，传动比i V
由表8 —5［1 ］查得K a = ;由表8- 6［1］查得K L = ，故
z
取z= 根。

所采用得V带为。

⑨作用在带轮轴上的力
由式（8 —17）［1］求单根V带的张紧力
确定V带的根数：
Z =
（A型带不多于4
根，B型带不多于
3根。

）
V带型号：
（例如：B —1600
X3）
计算过程计算结果
所以作用在轴上的力为
a 1
F
2zF 0 sin ——
2
⑩带轮的结构和尺寸设计
小带轮的尺寸，基准直径为
参照表 以及表
电机的外型及安装尺寸可知：
型电机的基本尺寸为：
轴伸直径： ；
轴伸长度： ；
中心高： ；
所以小带轮的轴孔直径
，毂长应小于。

根据以上参数及表 ，确定小带轮的结构为辐板轮，轮槽尺寸及
轮宽按表 计算，并参照图 V 带轮的典型结构，
得到如图的简图。

其中小带轮的各尺寸如表 4-1。

表4-1 :小带轮的基本尺寸
F 0 500(2.5
K
1）
z C q v 2⑴（式中q-v 带每米的重量）
查表8 — 8[1]得q =
kg/m ，故
带的张紧力F 0：
F 0=
N
作用在轴上的力
F =
N
课程设计A 必有 带轮
设计，课程设 计B ,可
没有此项 设计。

小带轮的基本尺
寸：
如表4-1、图4-1。

参考教材 141 —
P143图表。

大带轮的尺寸计算方法同小带轮:
大带轮的基准直径。

其结构简图如图4-2。

'大带轮的各尺寸如表4-2。

表4-2 :大带轮的基本尺寸
大带轮的基本尺
寸：
如表4-2、图4-2。

计算过程计算结果
4.2减速器内的零件设计
①选择齿轮材料、确定许用接触应力
根据工作要求，采用齿面硬度< 350HBS。

小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS ;
小齿轮选用45钢，调质，硬度为220HBS ;
由表9 —5[1]的公式，可确定许用接触应力H :
小齿轮H 1= 380 + 0.7HBS = 380 + 0.7 X260 = 562MPa
大齿轮H 2= 380 + 0.7HBS = 380 + 0.7 X220 = 534MPa
②选择齿数和齿宽系数
便，取齿宽系数a
③确定载荷系数k
因齿轮相对轴承对称布置，且载荷角平稳，故取k = ④计算中心距a
48(i 1) KT1
3
mm
⑤选择齿数并确定模数
取Z1= ( 20 , 40)，则Z2iz1= = 。

与z1互质2a
m = = mm
Z1 Z2 1、所选取模数必须大于计算模数，若想调小模数，需要对之前的设计数据进行调整。

取标准模数（表9 —1[1]）, m = mm。

⑥齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径2、当m为小数时，Z2尽量取偶硬度可调
由于减速器是闭式传动，可选取,考虑加工和制造方
计算过程 计算结果
数。

3、
m = mm d 1 = mm d a1 = mm
d 2 = mm
d a2 = mm a = mm 应
调整为5的倍 数，至
少应是整 数。

b 1 = mm b 2 = mm
d 1 Z 1 m mm d a1 d 1 2m mm
大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
d 2 Z 2 m mm d a2 d 2 2m mm
亠、卄 d 1 d 2
中心距： a -------------------- -- = mm
2
大齿轮宽度 b 2 a a =
= mm
△、验算弯曲应力
计算时应以齿宽b 2带入，则
小齿轮宽度 因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差，避免
工作时在大齿轮齿面上造成压痕，一般
b 1应比b 2宽些，取
b i b i + 5
mm
⑦确定齿轮精度等级齿轮圆周速度
⑧齿轮弯曲强度验算
△1、确定许用弯曲应力
根据表9-7【11查得
小齿轮z 2 = ，由表9-6[1]查得Y F 2 =
Y F1
F 1
Y F2
F 2
因一
Y F 1
_
_Y F 2_ ,所以应验算 齿轮。

F 1
F 2
V i
d 1 n 1 60 1000 m/ s
d 2 n 2 或v 2
60 1000
m/s
根据工作要求和圆周速度，由表
9-3 [1]选用
级精度。

F 1 140 0.2HBS 140 0.2 260 190MPa F 2
140 0.2HBS
140 0.2 220 184MPa
△ 2、 查齿形系数Y F , 比较Y F /
F
小齿轮 z 1 = ，由表9-6[1喳得Y F 1
——
;
齿轮精度等级:
2K「Y F1
F1 2
bz1m= MPa<192 MPa 安全，安
全。

2KT2Y F2
或 F 2 -------------- 2 =
bz2m
= MPa<184 MPa安全，安
全。

经强度校验，齿轮
轮齿满足弯曲强
度要求。

齿轮机构见手册
P163 表11-6
计算过程计算结果
4-3轴的设计计算
（1 ）减速器高速轴的设计
①选取轴的材料
因为该轴无特殊要求且精度要求较，所以选取45钢，（热处理），由表12-2 [1]查得C =
②估算最小轴径
按扭转强度式估算最小轴径
由于V带轮配合段直径处有一键槽，应增大3%
按轴的标准调整d =
③高速轴的结构设计、受力分析及强度校验
根据V带轮的大小，初选轴承为62 型，则高速轴基本尺寸如图4-3所示：
按照以上的轴的结构，画出轴的计算简化式:
如图4-4所示：1、低速轴6段，高速轴5段即可。

2、进行轴的设计必须先计算部分箱体主要结构尺寸（铸造）（说明书附表）
（手册P158表
11-1、2、3、4、5）3、在估算最小轴径后，为确定轴向尺
寸，一般在此时需
要初绘装配底图1（P205 图16-4 ,
中心线，T）
①由齿轮径向力F r和V带压轴力F引起的垂直面弯矩图M V
②由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图
③轴的扭矩图T
④合成弯矩图M = M V2+M H
' 2 2
⑤当量弯矩图M e =「M +( T)
确定危险截面，根据当量弯矩图，弯矩的危险截面位于图中弯矩最大处。

项目计算过程计算结果
由表查得
d >3 Me
[04 -ib]
mm
根据高速轴的结构简图可知，该齿轮轴中齿轮的齿根圆直径为，满足要求。

④低速轴的结构设计、受力分析及强度校验（略）
（课程设计A必须有此项设计。

课程设计B可省略此项设计）
4-4滚动轴承的选择
由于
高速轴选用深沟球轴承
低速轴选用深沟球轴承
4-5键的选择与校核
•••键选为A型圆头普通平键
①大带轮与高速轴连接键：
因轴径d为，所以查表7-2[1]的键的基本尺寸为：
b h
t
t i
l
（其中I 1.5d，可比轴上零件的轮毂短些。

）
根据轴的尺寸和齿轮材料为钢材，按轻微冲击载荷，查表7-3 [1]得经过有关计算，咼速轴满足要求。

经过有关计算，低速轴满足要求。

低速齿轮键的选择：
A型圆头普通平键，标记示例：
GB/T 1096 键16 X 10 X100
键连接挤压强度校核:
2F t
P -----------
键连接的剪切强度校核:
F t
键的强度足够，键连接安全。

②大齿轮与低速轴连接键：（同
上）
③小带轮与电机轴连接键：
（同上）
④低速轴与联轴器连接键：
（同上）
4-6联轴器的选择
HL3型弹性柱销联轴器，其基本尺寸如下:
根据低速轴的扭矩要求，查表可知，选择联轴器为
联轴器的选择:
5其他零件设计
计算结果计算过程
5-1箱体及其配套零件设计
根据低速轴的上的转矩T = Nm，确定箱体及配套零件如下表:
计算过程计算结果
参考书目
[1]—《机械设计基础》，第六版；卢玉明编，高等教育出版社
[2]—《机械设计基础课程设计手册》，第3版；吴宗泽，罗圣国主编, 高等教育出版社，2006.05。