安徽工业大学机械设计基础课程设计说明书编写格式

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：

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，系列，同步转速确定为。（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：

其中：——带的传动的效率（0.96）；

      ——一对滚动轴承的效率（0.99）；

      ——闭式齿轮传动效率；（0.98）

      ——弹性柱销联轴器的效率（0.995）；

——滚筒的效率（0.96）。

③确定所需电机的功率

          ＝     （kW）

－工作机实际需要的输入功率，kW，

－为工作机实际需要的电动机输入功率，kW。

滚筒的转速为： 

传动总效率为：

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。

拟选择同步转速系列的电动机，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）选择系列三相电动机   ——  型，其额定功率为,满载转速。

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：

   —  型;

额定功率为:

       ;

满载转速：

。

中心高H＝    mm

轴伸尺寸E＝     mm

键连接尺寸F＝   mm。

         ＝

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，所以带和减速器分配如下：

  2～4，最大是7； 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：；

减速器高速轴：；

减速器低速轴：；

滚筒的转速：。

②各轴的输入功率和转矩

表3-1 各轴的输入功率和转矩

① 电机传动形式的选择

从传动的形式和经济效性考虑，确定由电动机传动带，所以带轮的小带轮转速。

② 计算功率并选取带型号

根据工况确定工况系数

∵工作班制为2班制

∴工作时间16小时

载荷平稳

根据表8-3[1]查得  ，故

   根据＝ 和小带轮转速＝ ，由图8-10[1]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

根据所选电机的型号可知，电机中心高为     ，又传动比确定为    ，所以小带轮的直径取为  。

根据小带轮的直径，确定大带轮的直径，滑动率为0.015 [1] 

∴大带轮的直径[1] ＝

由表8-4 [1] 取 ＝      。

此时从动轮实际转速

转速误差                  <5%，合适。

根据公式： [1] 

符合设计要求： 

4初定中心矩

    [2]

现根据结构要求，取    mm

选择由电动机传动V带

参考教材P147例题1。

确定带的截型：

带的带型为  型

确定小带轮直径:

大带轮直径（半径一般小于减速器中心高）:

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。

     ＝                                          

     ＝      mm

由表8－1[1]，选取带的基准长度     mm。

6实际中心矩和小带轮包角

     中心矩可调整，则

                         ＝    mm

小带轮包角：

   ＝

   ＝     ，大于1200，能满足要求。

7单根V带所能传递的功率和增量

根据＝    r/min和＝   mm查表8－2a[1]，用插值法求得＝   kW。

已知  型V带，小带轮转速    r/min，传动比  ，

查表8－2b[1]得：＝    kW。

8计算V带的根数

] 

由表8－5[1]查得＝ ；由表8－6[1]查得＝ ，故

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

带传动的中心距为：

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－1600×3）

查表8－8[1] 得q＝        kg/m，故

∴ 

         ＝     N                    

所以作用在轴上的力为

                     ＝          N

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

 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

带的张紧力F0：

F0=     N

作用在轴上的力

＝      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。

大带轮的基本尺寸：

如表4-2、图4-2。

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：

小齿轮＝380＋0.7HBS＝380＋0.7×260＝562MPa

大齿轮＝380＋0.7HBS＝380＋0.7×220＝534MPa

②选择齿数和齿宽系数

由于减速器是闭式传动，可选取＝         ,考虑加工和制造方便，取齿宽系数＝          。

3确定载荷系数  

 因齿轮相对轴承对称布置，且载荷角平稳，故取＝      。

4计算中心距

  ＝                    ＝     mm

5  选择齿数并确定模数

取＝（20，40），则＝     ＝     。与互质。

＝         ＝     mm

取标准模数（表9－1[1]），＝  mm。

6齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径

大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径

中心距：＝         ＝     mm

大齿轮宽度＝           ＝   mm

硬度可调

注意：

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。

2、当为小数时，尽量取偶数。

3、

＝    mm

＝    mm

＝    mm

＝    mm

＝    mm

＝    mm

＝    mm

＝    mm

圆整为整数

＝＋5＝    mm

7确定齿轮精度等级 齿轮圆周速度

         ＝       

或         ＝      

根据工作要求和圆周速度，由表9-3[1]选用   级精度。

8齿轮弯曲强度验算

△1、确定许用弯曲应力

根据表9-7【1】查得

△2、查齿形系数，比较

小齿轮＝   ，由表9-6[1]查得＝     ；

小齿轮＝   ，由表9-6[1]查得＝     。

＝    ＝     

＝    ＝     

因   ，所以应验算  齿轮。

△3、验算弯曲应力   计算时应以齿宽带入，则

＝            ＝    MPa<192 MPa，安全。

或＝            ＝    MPa<184 MPa，安全。

齿轮精度等级：

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

（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＝

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＝  

③高速轴的结构设计、受力分析及强度校验

根据带轮的大小，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由齿轮径向力和带压轴力引起的垂直面弯矩图

②由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图

③轴的扭矩图

④合成弯矩图

⑤当量弯矩图  

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。

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，→）

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：

（其中，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＝            。

键连接挤压强度校核：

                  ≤  

   键连接的剪切强度校核：

＝                      ≤

∴   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

    根据低速轴的扭矩要求，查表     可知，选择联轴器为HL3型弹性柱销联轴器，其基本尺寸如下：

经过有关计算，高速轴满足要求。

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16×10×100

联轴器的选择：

根据低速轴的上的转矩，确定箱体及配套零件如下表：

表5-1圆柱齿轮减速器铸铁箱体的结构尺寸

名称