机械设计基础课程设计(作业范例)

武汉理工大学

机械设计基础课程设计报告

专业班级：

课题名称：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器

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学号：

指导老师：

完成日期：

一 、电动机的设计

1．电动机类型选择

按工作要求和条件选取Y 系列一般用途的全封闭（自扇）冷笼型三相异步电动机。

2．选择电动机容量 (1)计算工作机所需功率Pw

P w =

= 4000×1.2/1000×0.98 Kw ≈ 11Kw

其中，带式输送机的效率:ηw =0.98(查《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1)。 (2)计算电动机输出功率P 0

按《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1查得V 带传动效率ηb = 0.96，一对滚动球轴承效率ηr = 0.99，一对圆锥齿轮传动效率ηg = 0.97，联轴器效率ηc = 0.98。 （其中，η为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V 带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率）。 传动装置总效率为：

η =ηb ηr 2ηg ηc = 0.95×0.992×0.97×0.98 = 0.894， 电动机所需功率为：

P 0 = η

w

P = 4.90/0.894 Kw ≈ 5.48 Kw 。

根据P 0 选取电动机的额定功率Pm ，使Pm = (1～1.3) P 0 = 5.48 ～ 7.124 Kw 。为降低电动机重量和成本，由《机械设计、机械设计基础课程设计》P212附表10-112查得电动机的额定功率为Pm = 5.5 Kw 。 (3)确定电动机的转速

工作机主轴的转速n w ，即输送机滚筒的转速： n w =

D

v

π100060⨯= 60×1.2×1000/3.14×400 r/min ≈ 57.30 r/min

根据《机械设计、机械设计基础课程设计》P12表3-3确定传动比的范围，取V 带传动比i b = 2～4, 单级圆锥齿轮的传动比i g = 2～3，则传动比范围比 i = (2×2)～（4×3) = 4～12。 电动机的转速范围为：

n = in w = (4～12)×57.30 r/min = 230～688 r/min ，符合这一同步转速范围的有750 r/min 一种。根据同步转速查《机械设计、机械设计基础课程设计》 P212附表10-11确定电动机的型号为Y160M2—8，其满载转速n m = 970 r/min 。

此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。 3．计算总传动比并分配各级传动比 (1)总传动比

i =w

m

n n = 720/57.30 r/min = 12.57 r/min

(2)分配各级传动比

为使带传动的尺寸不至过大，满足

i b

传动比：i g = i/i b = 12.57/3 = 4.19 4．计算传动装置的运动和动力参数 (1)各轴的转速

n Ⅰ = n m / i b = 720/3 r/min = 240 r/min n Ⅱ = n Ⅰ/i g = 240/4.19 r/min = 57.30 r/min n w = n Ⅱ = 57.30 r/min

(2)各轴的功率

P Ⅰ = P m ηb = 5.5×0.96 Kw = 5.28 Kw

P Ⅱ= P Ⅰηr ηg = 5.28×0.99×0.97 Kw = 5.07 Kw P W= P Ⅱηr ηc = 5.07×0.99×0.98 Kw = 13.28 Kw (3)各轴的转矩各轴的转矩 T 0 = 9550

n P = 9550×5.5/720 N ·m ≈ 73 N ·m

T 1 = 9550 1

1

n P = 9550×5.28/240 N ·m ≈ 210.1 N ·m

T 2 = 2

2

9550

n P = 9550×5.07/57.3 N ·m ≈ 845 N ·m T w = 9550 Pw/ n w = 9550×4.92/57.3 N ·m ≈ 820 N ·m (4)将计算的结果填入下表

5．电动机的草图

二、带传动的设计

由设计任务书条件要求，此减速器工作场合对传动比要求不严格但又要求传动平稳，因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。V带传动时当量摩擦系数大，能传递较大的功率且结构紧凑；故此处选择V型槽带轮。

带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，当带的速度 v ≤25 m/s时，可采用HT150；当带速 v=25～30 m/s时，可采用HT200；当 v≥35 m/s时，则用铸钢或锻钢（或用钢板冲压后焊接而成），传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料等材料。

带轮的设计准则是，在保证代传动不产生打滑的前提下，具有足够的疲劳强度，带轮的质量小，结构公益性好，无过大的铸造内应力，质量分布要均匀等。

1. 确定计算功率

P C = K A P = 1.2×5.5 = 6.6 Kw

查《机械基础》P226页表9-7知：K A=1.2

2. 确定V带型号

按照任务书要求，选择普通V带。

根据P C = 6.6 Kw及n1 = 720 r/min，查《机械基础》P227页图9-8确定选用B型普通V带。

3. 确定带轮基准直径 (1)确定带轮基准直径

根据《机械基础》P228页 表9-8取标准值确定：d d1 = 140mm 。 (2)计算大带轮直径 d d2 = i d d1（1-ε）=（720/240）×140×（1-0.02）mm = 411.6mm 根据GB/T 13575.1-9规定，选取d d2 = 410mm 。 4. 验算带速 v=

1000

601

1⨯n d d π = 3.14×140×720/60×1000m/s = 5.28 m/s

由于5m/s ＜v ＜25m/s,带速合适。 5. 确定带长及中心距 (1)初取中心距a 0 = 500 mm

根据()()2102127.0d d d d d d a d d +≤≤+ 知：385≤a 0≤1100. (2)确定带长L d ：

根据几何关系计算带长得

()()0

221210422a d d d d a L d d d d do -+++=π

= 1900.39 mm

根据《机械基础》P226表9-6取相近的标准值L d ，L d = 2000 mm (3)确定中心距

2

L -L d0

d 0+

=a a = 500+(2000-1900.39)/2 mm = 549.81mm ， 取a= 550 mm ；

a min = a - 0.015Ld = 550 - 0.015×2000 mm = 520mm ； a max = a + 0.03Ld = 550 + 0.03×2000 mm = 610mm.

6. 验算小带轮包角：

3.571801

21⨯--

=a

d d d d α = 151.9°＞120°，符合要求。