东北大学机械设计课程设计
东北大学机械设计电子教案第一章机械设计基础
fP—激振频率； f0—固有频率
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§1.4 静应力下零件的零件的强度计算
(Strength calculation of machine parts under static stress )
一、载荷与应力 (Load and stress)
F
1、载荷分类
（1）载荷性质
静载荷：
t F 周期
③敏感性: 对材料、几何形状敏感
④突发性: 突然断裂
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§ 1 . 5 对称循环变应力下零件强度计算
一、疲劳曲线与疲劳极限
( Strengthcalculation of machinepartsundervariablestressin an alternatingsymmetricalcycle )
一、极限应力线图(Curve of fatigue limit)
1、材料的极限应力线图
同种材料、 r不同时，σr在σm– σa 坐标系下的关系曲线
A: σm=0, r=-1
a
A
-1 0/2
C: σm=σa , r=0
CE
σr =σm+ σa
(-1≤ r ≤+1)
O
ACB —实验线图 ACED—简化线图
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§1.1 绪论（Introduction）
二、机械的组成
抽象： 原动机
二、机械的组成
传动装置 控制系统
工作机
工作机
原动机
传动装置
皮带运输机传动简图
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§ 1.1 绪论（Introduction）
二、机械的组成
运动分析 具体：
制造分析
机械设计基础课程设计汇本东北大学
机械设计基础课程设计说明书题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置专业：材料成型及控制工程班级：成型1104设计者：鞠英男学号：20110399指导教师：陈良玉目录1.设计任务书 (2)1.1.设计题目 (2)1.2.工作条件 (2)1.3.技术数据 (2)2.电动机的选择计算 (3)2.1.选择电动机系列 (3)2.2.选择电动机的功率及转速 (3)2.3.选择电动机的型号 (4)3.传动装置的运动和动力参数计算 (5)3.1.分配传动比 (5)3.2.各轴功率、转速和转矩的计算 (5)4.传动零件的设计计算 (6)4.1.减速器以外的传动零件（链传动）的设计计算 (6)4.2.减速器以的传动零件（齿轮）的设计计算 (8)5.轴的设计计算 (12)5.1.减速器高速轴的设计 (12)5.2.减速器低速轴的设计 (13)6.滚动轴承的选择及其寿命计算 (16)6.1.减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (16)6.2.减速器低速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (17)7.键连接的选择和验算 (20)7.1.减速器大齿轮与低速轴的键连接 (20)7.2.小链轮与减速器低速轴轴伸的键连接 (20)7.3.联轴器与减速器高速轴轴伸的键连接 (20)8.联轴器的选择 (21)9.减速器的其他附件 (21)10.润滑和密封 (22)10.1.减速器齿轮传动润滑油的选择 (22)10.2.减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择 (22)10.3.减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 (22)11.整体装配 (22)12.参考文献 (24)1.设计任务书1.1.设计题目设计胶带传输机的传动装置1.2.工作条件1.3.技术数据2. 电动机的选择计算2.1. 选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭自扇 冷式结构，电压380伏，Y 系列电动机2.2. 选择电动机的功率及转速2.2.1. 卷筒所需有效功率kW FVp w30.310005.122001000=⨯==P W =3.30kW2.2.2. 传动总效率根据表2-11-1确定各部分的效率:弹性联轴器效率 η1=0.99 一对滚动球轴承效率η2=0.98闭式圆柱齿轮的传动效率 η3=0.97（暂定8级） 开式链传动效率 η4=0.92 一对滑动轴承的效率η5=0.97运输滚筒的效率 η6=0.967901.096.097.092.097.098.099.026543221=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=ηηηηηηηη=0.7901 2.2.3. 所需电动机的功率kW 18.47901.030.3p p w r ===ηPr=4.18kW 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式 结构，电压380V ，Y 系列。
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机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定 (2)二、电动机的选择 (2)三、计算总传动比及分配各级的传动比 (4)四、运动参数及动力参数计算 (4)五、传动零件的设计计算 (4)六、轴的设计计算 (8)1、输出轴的设计计算----------72、输入轴的设计计算----------10七、滚动轴承的选择及校核计算 (11)八、键联接的选择及计算 (12)九．联轴器的选择 (13)十. 润滑与密封 (13)十一.参考文献 (13)3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×2.0/3.14×320=119.42r/min按手册推荐（P90,表2-11-1）的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。
取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~24。
故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒n d=（6~24）×119.42=716.52~2866.08r/min 符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。
根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N功率因数同步转速满载转速1 Y100L2-4 3.0 1500 1430 38 2.22 Y 132S-6 3.0 1000 960 63 2.03 Y 132M-8 3.0 750 710 79 2.0根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。
截面C在水平面上弯矩为：M H=F AZ L/2=500.2×50=25N·m(4)绘制合弯矩图（如图d）M=(M V2+M H2)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m (5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m (6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：Me=[M2+(αT)2]1/2=[26.62+(1×48)2]1/2=99.6N·m(7)校核危险截面C的强度由式（6-3）σe=Me/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa∴该轴强度足够。
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机械设计基础课程设计说明书 题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置 班 级: 姓 名:学 号:指导教师:成 绩:年 月 日目录1.设计任务书 (3)1.1设计题目. (3)1.2工作条件. (3)1.3技术数据. (3)2.传动装置总体设计 (3)2.1电动机的选择. (3)2.2分配传动比. (4)2.3传动装置的运动和动力参数计算............. . 53.传动零件的设计计算 (6)3.1减速器以外的传动零件设计计算............. . 63.2减速器以内的传动零件设计计算............. . 74.轴的设计计算 (9)4.1初步确定轴的直径. (9)4.2轴的强度校核. (10)5.滚动轴承的选择及其寿命验算. (11)5.1低速轴轴承. (11)5.2高速轴轴承. (12)6.键联接的选择和验算 (12)6.1减速器大齿轮与低速轴的键联接............. . 126.2小链轮与减速器低速轴轴伸的联接. (12)6.3联轴器与减速器高速轴轴伸的联接. (13)7.联轴器的选择 (13)8.减速器的润滑及密封形式选择. (13)参考文献 (14)1. 设计任务书1.1 设计题目设计用于胶带运输机的机械传动装置1.2 工作条件1.3 技术数据2. 传动装置总体设计2.1 电动机的选择2.1.1 选择电动机系列 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷 式结构，电压 380V ，Y 系列。
2.1.2 选择电动机功率1) 传动滚筒所需有效功率：2) 传动装置总效率：按表 2-11-1 确定各部分效率如下 :弹性联轴器的效率 1 0.99一对滚动轴承的效率 2 0.99闭式齿轮传动的效率 3 0.97 (暂定精度为 8级)开式滚子链传动的效率 4 0.92传动滚筒的效率 6 0.96 传动装总效率3) 所需的电动机功率：查表 2-19-1, 可选 Y 系列三相异步电动机 Y112M-4 型，或选 Y 系列三相异步电动机 Y132M1-6型，额定功率均为 P 0 4.0kW ，均满足 P 0 P r2.1.3 确定电动机转速1) 传动滚筒轴工作转速：现以同步转速为 1500r/min 及 1000r/min 两种方案进行比 较，但总传动比较大。
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. . . .. .. .一、设计任务书（1） 设计题目 ：设计胶带输送机的传动装置 （2） 工作条件（3） 技术数据二、电动机的选择计算（1）选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机， 封闭式结构，电压380伏，Y 系列电动机。
（2）滚筒转动所需要的有效功率kw FV p w 25.210005.29001000=⨯==根据表2-11-1，确定各部分的效率:V 带传动效率 η1 =0.95 一对滚动球轴承效率 η2 =0.99 闭式齿轮的传动效率 η3 =0.97 弹性联轴器效率 η4 =0.99 滑动轴承传动效率 η5 =0.97传动滚筒效率 η6=0.96则总的传动总效率η = η1×η2×η2 ×η3×η4×η5×η6= 0.95×0.99×0.99×0.97×0.99×0.97×0.96 = 0.8326（3）电机的转速min /4.1194.05.26060r D v n w =⨯⨯==ππ 所需的电动机的功率kw p p w r 70.28326.025.2===η现以同步转速为Y100L2-4型（1500r/min ）及Y132S-6型 （1000r/min ）两种方案比较， 传动比98.114.119143001===w n n i ，04.84.11996002===w n n i ； 由表2-19-1查得电动机数据，比较两种方案，为使传动装置结构紧凑，同时满足 i 闭=3~5，带传动i=2~4即选电动机Y132S —6型 ，同步转速1000r/min 。
Y132S —6型 同时，由表2-19-2查得其主要性能数据列于下表：三、传动装置的运动及动力参数计算（1）分配传动比总传动比04.80==wn n i ;由表2-11-1得，V 带传动的 传动比i 01= 2.5，则齿轮传动的传动比为：i 12=i/i 01=8.04/2.5=3.22此分配的传动比只是初步的，实际传动比的准确值 要在传动零件的参数和尺寸确定后才能确定。
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机械设计基础课程设计说明书题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置专业：材料成型及控制工程班级：成型1104设计者：鞠英男学号：20110399指导教师：陈良玉目录1.设计任务书 (2)1.1.设计题目 (2)1.2.工作条件 (2)1.3.技术数据 (2)2.电动机的选择计算 (2)2.1.选择电动机系列 (2)2.2.选择电动机的功率及转速 (2)2.3.选择电动机的型号 (3)3.传动装置的运动和动力参数计算 (4)3.1.分配传动比 (4)3.2.各轴功率、转速和转矩的计算 (4)4.传动零件的设计计算 (6)4.1.减速器以外的传动零件（链传动）的设计计算 (6)4.2.减速器以的传动零件（齿轮）的设计计算 (7)5.轴的设计计算 (11)5.1.减速器高速轴的设计 (11)5.2.减速器低速轴的设计 (12)6.滚动轴承的选择及其寿命计算 (15)6.1.减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (15)6.2.减速器低速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (16)7.键连接的选择和验算 (19)7.1.减速器大齿轮与低速轴的键连接 (19)7.2.小链轮与减速器低速轴轴伸的键连接 (19)7.3.联轴器与减速器高速轴轴伸的键连接 (19)8.联轴器的选择 (20)9.减速器的其他附件 (20)10.润滑和密封 (21)10.1.减速器齿轮传动润滑油的选择 (21)10.2.减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择 (21)10.3.减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 (21)11.整体装配 (21)12.参考文献 (23)1.设计任务书1.1.设计题目设计胶带传输机的传动装置1.2.工作条件1.3.技术数据2. 电动机的选择计算2.1. 选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭自扇 冷式结构，电压380伏，Y 系列电动机2.2. 选择电动机的功率及转速2.2.1. 卷筒所需有效功率kW FVp w 30.310005.122001000=⨯==P W =3.30kW2.2.2. 传动总效率根据表2-11-1确定各部分的效率:弹性联轴器效率 η1=0.99 一对滚动球轴承效率η2=0.98闭式圆柱齿轮的传动效率 η3=0.97（暂定8级） 开式链传动效率 η4=0.92 一对滑动轴承的效率η5=0.97运输滚筒的效率 η6=0.967901.096.097.092.097.098.099.026543221=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=ηηηηηηηη=0.7901 2.2.3. 所需电动机的功率kW 18.47901.030.3p p w r ===ηPr=4.18kW 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式 结构，电压380V ，Y 系列。
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机械设计基础课程设计说明书题目：设计胶带输送机的传动装置。
班级：姓名：学号：指导教师：成绩：2014.7.7一、设计任务书（1） 设计题目 ：设计胶带输送机的传动装置 （2） 工作条件（3） 技术数据二、电动机的选择计算（1）选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机， 封闭式结构，电压380伏，Y 系列电动机。
（2）滚筒转动所需要的有效功率kw FV p w 25.210005.29001000=⨯==根据表2-11-1，确定各部分的效率:V 带传动效率 η1 =0.95 一对滚动球轴承效率 η2 =0.99 闭式齿轮的传动效率 η3 =0.97 弹性联轴器效率 η4 =0.99 滑动轴承传动效率 η5 =0.97转速1000r/min 。
Y132S —6型 同时，由表2-19-2查得其主要性能数据列于下表：三、传动装置的运动及动力参数计算（1）分配传动比总传动比04.80==wn n i ;由表2-11-1得，V 带传动的 传动比i 01= 2.5，则齿轮传动的传动比为：i 12=i/i 01=8.04/2.5=3.22此分配的传动比只是初步的，实际传动比的准确值 要在传动零件的参数和尺寸确定后才能确定。
并且允许 有（3-5%）的误差。
（2） 各轴功率、转速和转矩的计算0轴：（电动机轴）P 0=p r =2.70 kw ，n 0=960r/minT 0=9550×p 0/ n 0=9550×2.70/60=26.86 N •m四、传动零件的设计计算电动机型号为Y132S-6，额定功率P=3.0kw，转速为n1=960r/min，减速器高速轴转速n2=384r/min，班制是2年，载荷稍有波动。
（1）减速器以外的传动零件的设计计算1.选择V带的型号由书中表10-3查得工况系数K A=1.2;Pc=K A.P0 =1.2×3.0=3.6 kw查表10-4和课本图10-8，可得选用A型号带，d d1min =75mm;由表10-4，取标准直径,即d d1=100mm;2.验算带速V=3.14×d d1×n1 /(60×1000)=5.03 m/s;满足5 m/s <= V<=25-30 m/s;3.确定大带轮的标准直径d d2=n1/n 2×d d1×（1-ε）=960/384×100×0.99=247.5mm;查表10-5，取其标准值d d2=250mm；验算带的实际传动比：i实=d d2/d d1=250/100 =2.5；4.确定中心距a 和带长LdV带的中心距过长会使结构不紧凑，会低带传动的工作能力；初定中心距a0, a0=(0.7-2.0)( d d1 +d d2)=245~700 mm 取a0=500mm，相应a0的带基准长度Ld0:Ld0=2a0+π/2 ×( d d1 +d d2)+(d d2 –d d1)2/（4×a0）=1561.03mm;查表10-2可得，取Ld=1600mm; 带长Ld=1600mm;由Ld求实际的中心距a, 中心距a= 519.5mma = a0+(Ld –Ld0)/2 =519.5mm5.验算小轮包角α1由式α1=1800-(d d2 –d d1)/a×57.30;α1 =1800 -(250-100)/519.5×57.30 =163027’>1200符合要求；6.计算带的根数z= Pc /[( P0 +ΔP0 )×Kα×K L ]由图10-7查得，P0 =1.0kw, ΔP0 =0.12kw查表10-6可得，Kα=0.955，查表10-2，K L = 0.99，代入得，z =3.6/[(0.13+1.0)×0.955×0.99 ] =3.4;取z =4根。
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机械设计基础课程设计说明书题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置班级：姓名：学号：指导教师：成绩：年月日目录1.设计任务书设计题目设计用于胶带运输机的机械传动装置。
工作条件2.传动装置总体设计电动机的选择2.1.1选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷 式结构，电压380V, Y 系列。
2.1.2选择电动机功率 1) 传动滚筒所需有效功率： 2) 传动装置总效率：按表2-11-1确定各部分效率如下 技术数据查表2-19-1,可选Y 系列三相异步电动机 Y112M-4 型，或选Y 系列三相异步电动机 Y132M1-6型，额定功率均为P ) 4.0kW ，均满足 R P r2.1.3确定电动机转速 1) 传动滚筒轴工作转速:现以同步转速为1500r/min 及1000r/min 两种方案进行比 较，查表2-18-1(P158)得电动机数据，计算总传动比列于下表:弹性联轴器的效率 一对滚动轴承的效率 闭式齿轮传动的效率 幵式滚子链传动的效率 一对滑动轴承的效率 传动滚筒的效率传动装总效率 3)所需的电动机功率:1 0.99 20.9930.97 （暂定精度为8级）40.920.97 0.96比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比较大。
为使传动装置结构紧凑，决定选用方案 2电动机型号为 Y132M1-6,同步转速为1000r/min 。
由表2-19-1 和表2-19-2查得主要性能技术数据和安装尺寸：分配传动比传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电动机的主动轴：1轴：即减速器高速轴，与电动机轴采用联轴器链接，传动比i 011,查表2-11-1(P90)弹性联轴器的传动效率总传动比：据表2-11-1(P90)取链传动比: 则齿轮传动的传动比：匹鱼0 10.05n w 95.5i 232.5 i 12ii 238.38 2.53.3520.99，则:2轴：即减速器低速轴，动力从1轴到2轴经历了1轴上的一对滚动轴承和一对齿轮啮合，故发生两次功率损耗，计算效率时都要计入，查表2-11-1(P90) —对滚动轴承的传动效率利率20.99，闭式齿轮传动的效率为30.97 (暂定齿轮精度为8级)，则：3轴：即传动滚筒轴，动力从2轴到此轴经历了2轴上的一对滚动轴承和幵式滚子链传动，故发生两次功率损耗，计算效率时都要计入，查表2-11-1(P90) 一对滚动轴承的传动效率为0.99，幵式滚子链传动的效率为0.92，则:3. 传动零件的设计计算减速器以外的传动零件设计计算3.1.1设计链传动1）确定链轮齿数:由传动比取小链轮齿数z, 29 2i 24,因链轮齿数最好为奇数，z, 25;大链轮齿数z2 iz, 2.5 24 60,取，z? 63。
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2）、滚筒转动所需要的有效功率Fv/1000=2.42 根据表2-11-1确定各部分的效率:V 带传动效率 η1 =0.95 一对滚动球轴承效率 η2 =0.99 闭式齿轮的传动效率 η3 =0.97 弹性联轴器效率 η4 =0.99 滑动轴承传动效率 η5 =0.97 传动滚筒效率 η6 =0.96 则总的传动总效率：η = η1×η2η2 ×η3×η4×η5×η6= 0.95×0.99×0.99×0.97×0.99×0.97×0.96 = 0.83263)、需要电动机的功率 2.91KWkw p p w r 91.28326.042.2===η 电机的转速 131.3r/min3.13132.02.26060n =⨯⨯==ππD v w (r/min) 现以同步转速为Y100L2-4型（1500r/min ）及Y132S2-6型（1000r/min ）两种方案比较，传动比96.103.131144001===w n n i31.73.13196002===w n n i ； 由表2-19-1查得电动机数据，比较两种方案，为使传动装置结构紧凑，决定选 用方案2 ，选电动机Y132S —6型 ，额定功率3.0 kw, 同步转速1000r/min,满载转速960r/min 。
同时，由表2-19-1和2-19-2查得电动机堵载转矩/额定转矩为2.2，中心高H=132mm ，外伸轴段直径与长度分别为D=38mm ，E=80mm 。
三、传动装置的运动及动力参数计算总传动比31.70==wn n i ;由表2-11-1得，V 带传动的i12= 2.5，则齿轮传动的传动比为：i23=i/i12=7.31/2.5=2.92此分配的传动比只是初步的，实际的要在传动零件的和尺寸确定后才能确定。
并且允许有±（3-5%）的误差。
东北大学机械学院机械设计课程设计ZL_20B
本设计要求的转矩较大，故部分齿轮和轴选用40Cr为材料，如转矩较小，可使用45#钢机械设计课程设计说明书机械工程与自动化学院机械工程及自动化专业机械班学号：设计者：指导老师：2013年6月19日目录1.设计任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄32.电动机的选择计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33.传动装置的运动与动力参数的选择和计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄44.传动零件的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄95.轴的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄186.轴的强度校核┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄197.滚动轴承的选择和寿命验算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 48.键联接的选择和验算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄259.联轴器的选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 610.减速器的润滑及密封形式┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 611.参考资料┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 6一．设计任务书1） 设计题目 ：设计胶带输送机的传动装置 2） 工作条件：工作年限工作班制 工作环境 载荷性质 生产批量 102多灰尘 稍有波动小批3） 技术数据题 号滚筒圆周力F(N)带 速v(m/s) 滚筒直径 D(mm) 滚筒长度 L(mm) ZL-20 480000.244001000二． 电动机的选择计算1） 选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y 系列。
2） 选择电动机功率 滚筒转动所需要的有效功率为KW FV P w52.11100024.0480001000=⨯==传动 筒开齿联承齿弹联ηηηηηηη⨯⨯⨯⨯⨯=52按表4.2-9取:弹性联轴器效率 η弹联=0.99 闭式齿轮啮合效率 η齿=0.97联轴器效率 η联=0.99传动总效率η=0.791所需的电动机功 率KW P r 223.14=选Y 型三相异 步电动机滚动轴承效率 η承=0.99 开式齿轮啮合效率 η开齿=0.94 滚筒效率 η筒=0.96 则传动总效率791.096.094.099.099.097.099.052=⨯⨯⨯⨯⨯=η所需的电动机的功率为 KW P P w r 223.14791.052.11===η3).选择电机的转速 滚筒轴转速为 min /64.114.024.06060r D v nw=⨯⨯==ππ 查表4.12-1选Y 型三相异步电动机Y180L —6型，额定功率15kw, 同步转速1000r/min,满载转速970r/min 。
东北大学机械设计课件第机械设计的基础知识
第四节 静应力机械零件的强度计算
名义载荷
原动机
传动机
工作机
额定功率
在理想工作条件
工作阻力
力学公式 名义载荷P、M、T、F
第四节 静应力机械零件的强度计算
计算载荷
P ca KP M ca KM T ca KT F ca KF
第四节 静应力机械零件的强度计算
2.应力的分类
1.具有预定功能的要求 2.经济性要求 3.安全性要求 4.可靠性要求 5.操作使用方便的要求
第一节 概 述
三、本课程的内容、性质和任务
内容: 机械设计的基础知识
联接零件设计：螺纹联接、轴毂联接
传动零件设计：带传动、链传动、齿轮传动、 蜗杆传动、螺旋传动、摩擦传动 轴系零部零件设计：轴、滚动轴承、滑动轴承、 联轴器、离合器
2. N>N0 KN=1；
3. N0<103按静应力问题处理;
4. 近似的疲劳曲线.
第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算
m axm in
2
σa
σmax
σmin
σm
r min
max
0
t
第四节 静应力机械零件的强度计算
脉动循环 r=0
稳定变应力
σm= σa =σmax/2 ,σmin=0
对称循环 r=－1 σmax= σa = －σmin ,σm=0
非对称循环 －1<r<1 σmax= σm+σa σmin= σm－σa
其它零部件设计：弹簧
机械设计新方法
第一节 概 述
本课程的性质: 专业技术基础课
本课程的任务:
使学生掌握机械设计 的基本知识、基本理 论和基本技能
东北大学机械原理课程设计_杨强
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void bark(n1,n2,n3,k,r1,r2,game,t,w,e,p,vp,ap) int n1,n2,n3,k; double r1,r2,gam; double p[20][2],vp[20][2],ap[20][2]; double t[10],w[10],e[10];
①
3 ② β d
l1
θ1
l2
θ２ 2
1
Ｐ１
Ｐ２
P2 y P y 1 arct an P P 2 x 1x 1 P3 x P x l1 cos1 1 P3 y P y l1 sin 1 1 P3 y P2 y 2 arct an P P 2x 3x
{
if(n3!=0)
double rx2,ry2,rx3,ry3;
if(n2!=0)
{ rx2=r1*cos(t[k]); ry2=r1*sin(t[k]); ap[n3][1]=ap[n1][1]-ry3*e[k]-rx3*w[k]*w[k]; p[n2][1]=p[n1][1]+rx2; p[n2][2]=p[n1][2]+ry2; ap[n3][2]=ap[n1][2]+rx3*e[k]-ry3*w[k]*w[k]; vp[n2][1]=vp[n1][1]-ry2*w[k]; } vp[n2][2]=vp[n1][2]+rx2*w[k]; } ap[n2][1]=ap[n1][1]-ry2*e[k]-rx2*w[k]*w[k]; ap[n2][2]=ap[n1][2]+rx2*e[k]-ry2*w[k]*w[k];
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机械设计基础课程设计东北大学
机械设计基础课程设计说明书题目：设计用于胶带运输机的机械传动装置专业：材料成型及控制工程班级：成型1104设计者：鞠英男学号：指导教师：陈良玉目录1.设计任务书 (2).设计题目 (2).工作条件 (2).技术数据 (2)2.电动机的选择计算 (2).选择电动机系列 (2).选择电动机的功率及转速 (2).选择电动机的型号 (3)3.传动装置的运动和动力参数计算 (4).分配传动比 (4).各轴功率、转速和转矩的计算 (4)4.传动零件的设计计算 (6).减速器以外的传动零件（链传动）的设计计算 (6).减速器以内的传动零件（齿轮）的设计计算 (7)5.轴的设计计算 (11).减速器高速轴的设计 (11).减速器低速轴的设计 (12)6.滚动轴承的选择及其寿命计算 (15).减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (15).减速器低速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (16)7.键连接的选择和验算 (19).减速器大齿轮与低速轴的键连接 (19).小链轮与减速器低速轴轴伸的键连接 (19).联轴器与减速器高速轴轴伸的键连接 (19)8.联轴器的选择 (20)9.减速器的其他附件 (20)10.润滑和密封 (21).减速器齿轮传动润滑油的选择 (21).减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择 (21).减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 (21)11.整体装配 (21)12.参考文献 (23)1. 设计任务书1.1. 设计题目设计胶带传输机的传动装置1.2. 工作条件工作年限工作班制工作环境 载荷性质 生产批量102多灰尘稍有波动小批 1.3. 技术数据题号 滚筒圆周力F(N) 带速v (m/s) 滚筒直径D (mm) 滚筒长度L (mm) ZDL2200280 5002. 电动机的选择计算2.1. 选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380伏，Y 系列电动机2.2. 选择电动机的功率及转速2.2.1. 卷筒所需有效功率kW FVp w 30.310005.122001000=⨯==P W =2.2.2. 传动总效率根据表2-11-1确定各部分的效率:弹性联轴器效率 η1= 一对滚动球轴承效率 η2=闭式圆柱齿轮的传动效率 η3=（暂定8级） 开式链传动效率 η4= 一对滑动轴承的效率 η5= 运输滚筒的效率 η6=7901.096.097.092.097.098.099.026543221=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=ηηηηηηη η= 2.2.3. 所需电动机的功率 kW 18.47901.030.3p p w r ===η Pr= 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V ，Y 系列。
东北大学机械设计课程设计zl
东北大学机械设计课程设计zl一、教学目标本课程旨在通过学习东北大学机械设计课程设计zl，让学生掌握机械设计的基本原理和方法，培养学生进行机械设计的能力和解决实际问题的能力。
具体的教学目标如下：1.了解机械设计的基本概念、原则和方法。
2.掌握常用的机械设计软件和工具。
3.熟悉机械设计的流程和步骤。
4.能够运用所学知识进行简单的机械设计。
5.能够使用机械设计软件进行设计计算和绘图。
6.能够分析机械设计中遇到的问题，并提出解决方案。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神。
2.培养学生的工程伦理观念和责任感。
3.培养学生的自主学习和持续学习的习惯。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括机械设计的基本原理、方法和实践操作。
具体的教学大纲如下：1.机械设计的基本概念和原则：介绍机械设计的定义、目的和基本原则。
2.机械设计的流程和步骤：讲解机械设计的初步设计、详细设计和制作过程中的各个步骤。
3.机械设计的方法：介绍常用的设计方法，如解析法、实验法和计算机辅助设计等。
4.机械设计软件的使用：教授如何使用机械设计软件进行设计计算和绘图。
5.机械设计实践操作：安排学生进行实际的设计项目，培养学生的设计能力和解决实际问题的能力。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握机械设计的基本原理和方法。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解机械设计的应用和解决实际问题的方法。
4.实验法：通过实际操作，让学生掌握机械设计软件的使用和培养学生的设计能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用与东北大学机械设计课程设计zl相关的教材，作为学生学习的基础资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入学习和拓展知识。
东北大学机械设计课程设计ZL
目录一、设计任务书 (3)二、电动机的选择计算 (4)三、传动比的分配: (5)四、传动装置的运动和动力参数： (6)五、闭式齿轮传动设计: (8)（一）高速级齿轮的设计： (8)（ 1 ）材料的选择： (8)( 2 ）按齿面接触强度确定中心距并确定有关参数和几何尺寸 (9)( 3 ) 验算齿面接触疲劳强度 (11)( 4 ) 验算齿根弯曲疲劳强度 (12)（ 5 ）齿轮主要几何参数 (13)（二）低速级齿轮的设计： (14)( 1 ) 材料的选择: (14)( 2 ) 按齿面接触强度确定中心距并确定有关参数和几何尺寸 (15)( 3 ）验算齿面接触疲劳强度 (16)（ 4 ) 验算齿根弯曲疲劳强度 (18)( 5 ）齿轮主要几何参数 (19)六、开式齿轮的设计 (20)( 1 ）选择材料 (20)（ 2 ）齿根弯曲疲劳强度确定模数 (20)( 3 ) 齿轮主要几何参数 (23)七、轴的设计及计算及联轴器的选择 (23)（一）初步确定轴的直径 (23)( 1 ）高速轴的设计 (23)( 2 ) 中间轴的设计 (24)( 3 ) 低速轴的设计 (24)(二）低速轴的强度校核 (252)（ 1 ）有关参数及支点反力.。
.....。
.....。
..。
.。
..。
..。
....。
..252 (三）高速轴的强度校核. (307)（四）中间轴的强度校核 (317)八．滚动轴承的选择及寿命验算 (328)（一）初选滚动轴承的型号 (328)（二）轴承寿命验算 (328)( 1 ) 低速轴轴承寿命验算 (328)（ 2 ) 中间轴的轴承寿命验算 (349)（ 3 ）高速轴的轴承寿命验算 (30)九．键联接和联轴器的选择和校核 (30)（一）键的选择 (30)( 1 ）高速轴上键的选择 (30)（ 2 ) 中间轴上键的选择 (30)（ 3 ) 低速轴上键的选择 (30)（二)键的校核 (30)( 1 ）齿轮处的键 (30)( 2 ）外伸出的键 (31)十. 减速器的润滑，密封形式和联轴器的选择 (351)十一.参考文献 (31)一、设计任务书1．设计题目：设计胶带输送机的传动装置2 。
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软齿面 硬度 350HBS； 硬齿面 硬度 350HBS； 大、小齿轮硬度差 30 ~ 50HBS。
27
第三讲 传动零件的设计计算
2. 减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动
2.2 齿轮的结构
齿轮轴当d a 2d 或齿轮齿根距键槽的距 离小于两倍齿轮模数， X 2m。
19
2. 传动比的分配——初步
2.1 各级传动比的分配 根据表17-9合理选择推荐值。
i总 n0 / nW i减 i带 i齿高 i齿低 i带
*原则各级传动的传动比在推荐值范围内
圆柱齿轮
i闭 =3~5
i开 =4~6
20
带或链：i 2 ~ 4
*保证各级传动不干涉 i带 2 ~ 3 ex. 大带轮太大—— i带不过大，
2
轴的最小直径的确定， d A3 p / n , 考虑结构需要最后确定。
③经验公式确定的尺寸 如箱体结构尺寸，一般都需要圆整。
④自己设计的尺寸： 强度不是主要问题，又无经验公式，通常用类比法设计（轴套）。
(4) 作图正确，表达清晰；计算准确，书写工整。
15
一、设计步骤
1. 电动机的选择
25
1.3 选择联轴器
根据各种联轴器的应用特点，按标准选择（公称转矩 和许用转速）。
Tc Tn n n
26
第三讲 传动零件的设计计算
2. 减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动
设计完减速器以外的传动零件后，要验算原始计算 的运动和动力参数，如有变动应进行相应的修改，然 后，再进行减速器内传动零件的设计计算。
(2) 正确使用设计规范和标准。
(3) 正确处理设计计算和结构设计的关系。
尺寸确定的几种情况： ①几何公式确定的尺寸 如齿轮传动中心距 不得圆整。设计要求，a取Ra40系列值，不是靠圆整得到 的，而是靠调整参数实现的。
14
②由强度公式确定的尺寸： 按接触强度设计齿轮中心距
2 KT1 Z H Z E Z Z 3 a (u 1) 2a u H
≥1.2δ
δ+c1+c2
δ+c3+c4
8~15
齿轮定位轴肩 8~15 轴承定位轴肩
脂润滑 10~15
~10
1、用坐标纸按1:1绘图 2、标注中心矩、各段轴径、图示结构尺寸 3、键联接段的轴长、键长 初估轴径d1,按 联轴器选标准 直径、长度
无定位，直径 大1~3，但须按 轴承取标准值 需定位,直径比 d1大3~10，按 密封件取标准值； 长度按结构
（3）轴承盖 和密封装置
36
第四讲 减速器的构造
4.3 减速器的附件
（4）轴承挡油盘
37
第四讲 减速器的构造
4.3 减速器的附件
（5）定位销
38
第四讲 减速器的构造
4.3 减速器的附件
（6）启箱螺钉
39
第四讲 减速器的构造
4.3 减速器的附件
（7）油面 指示器
40
第四讲 减速器的构造
4.3 减速器的附件
5~8
第五讲 减速器装配草图设计
5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算
（1）轴的强度校核计算 根据俯视草图确定的轴的结构和支点及轴上零 件力的作用点，进行轴的受力分析、绘制弯矩图和 当量弯矩图，判定危险截面进行强度校核（参见教 材第8章 ） 。 要求：只进行输出轴的强度校核，如果强度不 够可通过加大轴径提高其强度。
21
取： i带 2 ~ 3 i减 i总 / i带 i齿高 i齿低
取：i齿高 (1.3 ~ 1.4)i齿低 i齿高 (1.3 ~ 1.4)i减
i齿低 i减 / i齿高
*允许实际传动比与理论传动比 有误差， 要求：
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i实 i理 i理
100% ( 3 ~ 5)%
选择依据:工作机的特性、工作环境、工作载荷 的大小和性质。 所需选定:电动机的种类、类型和结构形式、功 率、转速。 1.1 种类、类型和结构形式的选择 Y系列三相异步电动机
16
1. 电动机的选择
1.2 电动机功率的选择 选择条件：
P0 Pr
P0 电动机额定功率， kW; Pr 工作机所需电动机功率 ，kW;
9
2 任务：完成任务书中传动系统的设计。 包括： ①选择电机； ②传动装置中运动和动力参数计算； ③主要零件的设计（带、链、齿轮、……）； ④减速器的装配图（0号，1：1）； ⑤部分零件的工作图（箱体、齿轮、轴等）； ⑥设计计算说明书。
10
最终上交材料： 手绘装配草图1张（A2坐标纸，1:1画） 机绘减速器装配图1张——A2号图纸 机绘零件工作图3张：——A3号或A4号图纸
50
第五讲 减速器装配草图设计
5.3 完成减速器装配草图
主要工作：设计轴系部件（箱内传动零件、轴 上其他零件、与轴承组合有关的零件）、箱体及减 速器的具体结构。步骤如下： （1）轴系部件的结构设计 （2）减速器箱体的结构设计 （3）减速器附件的设计
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第五讲 减速器装配草图设计
5.3 完成减速器装配草图
齿轮轴的结构
28
第三讲 传动零件的设计计算
2. 减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动
2.3 齿轮传动的中心距
1 a m( z1 z2 ) 130~160mm,要求中心距为整数。 2cos 直齿圆柱齿轮: 改变齿数、模数或采取 变位。 斜齿圆柱齿轮: 改变齿数、模数、螺旋 角或采取变位。
要求：只进行输出轴上的一对滚动轴承进行校 核计算。
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第五讲 减速器装配草图设计
5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算 （3）键联接强度的校核计算 键联接的强度校核计算主要是验算其挤压应 力，许用挤压应力按键、轴、轮毂三者材料最弱 的选取，一般情况下，轮毂的材料最弱（参见教材第3 章） 。 要求：只进行输出轴上键的强度校核。若计 算应力大于许用应力，可通过改变键长、改用双 键、采用花键、加大轴径、改选较大剖面的键等 来满足强度要求。
（1）轴系部件的结构设计 ① 箱内齿轮的结构设计 若小齿轮做成齿轮轴，俯 视图中的大齿轮采用全剖， 小齿轮根据轴的规定画法 采用局部剖，表面两齿轮 的啮合情况。若为斜齿轮， 应在小齿轮的未剖外形图 上用三条细实线画出齿斜 方向。
52
第五讲 减速器装配草图设计
5.3 完成减速器装配草图
（1）轴系部件的结构设计 ② 滚动轴承的润滑和密 封装置的设计 脂润滑：浸于油中的 齿轮圆周速度 v<2m/s时采 用，充填量为轴承空间的 1/2~1/3，箱体外部轴承座 上适当位置安装油脂杯 。 轴承面向箱体内的一 侧安装挡油盘。
答 辩
4. 课程设计的方法和要求 4.1 方法 方案设计——必要的计算和结构设计—— 设计结果用图纸表达——设计依据为设计 计算说明书。
“三边”设计法——边画图、边计算、边修改。
•误解，先将所有的计算都作完，再画图， 实际这是不可能的。
13
4.2 设计要求
(1) 设计工作要认真、仔细、独立完成。
2.2 传动装置运动和动力参数计算—P,n,T,i,η
3轴 2轴 1轴 0轴
23
4轴
第三讲 传动零件的设计计算
1. 减速器外传动零件的设计计算
1.1 普通V带传动
带的型号、带轮直径和宽度、带的长度、中心距、带的 根数、作用在轴上力的大小和方向。
要求：小带轮直径： d1 d min ; 带的根数：z 10,一般取z 3 ~ 6; 带速：v 5 ~ 25m/s 。
减速器箱盖或箱座工作图1张 大齿轮零件工作图1张 减速器低速轴工作图1张
设计计算说明书一份（手写或打印）
11
3. 课程设计的步骤 传 动 装 置 的 总 体 设 计 传 动 零 件 的 总 体 设 计 减 速 器 装 配 草 图 设 计
12
设 计 准 备
工 作 图 设 计
编 写 设 计 计 算 说 明 书
17
工作机功率
P W FV / 1000
考虑功率损失
Pr PW / 总
总 带
3 2 轴承 齿轮 联轴器 滑动轴承工作机
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1. 电动机的选择
1.3 电动机转速的确定 三相异步电动机的同步转速有3000，1500， 1000，750r/min四种。 建议使用同步转速为1000或1500r/min的电机。 至少选择两种同步转速的电机进行方案比较， 以选择最优方案。 具体见参考教材P11 例2-1。
48
第五讲 减速器装配草图设计
5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算
（2）滚动轴承寿命的校核计算 滚动轴承的寿命最好与减速器的寿命相同，或 与减速器的检修期相符（检修期一般为2~3年）。 若轴承寿命不够，先考虑选用另一种直径系列 的轴承，其次考虑改变轴承的类型，提高基本额定 动载荷（参见教材第9章） 。
45
第五讲 减速器装配草图设计
5.1 初绘减速器装配草图
46
轴环定位，上端按轴承定 位要求，下端按齿轮定位 要求；长度按结构确定
脂润滑 10~15
油润滑 3~5
≥δ
无定位，直径 大1~3；长度比 齿轮短1~3
≥1.2δ
轴套定位，原 则与轴环相同
δ+c3+c4
δ+L1+L2
10~15
初估轴径d1,联轴器 需选标准值;长度按带、 链轮、联轴器定 47 需定位,直径比d1大 5~9，按密封件取标 准值；长度按结构 无定位，直 径大1~3， 但须按轴 承取标准值
东北大学机械工程与自动化学院
皮带运输机
滑动轴承 双级圆柱齿 轮减速器 联轴器 滚动轴承