天津理工大学专业课程设计样本

天津理工大学专业课程设计天津理工大学机械设计基础课程设计设计题目：带式输送机传动装置学院：机械工程学院班级：2012级机电一班姓名：学号：指导老师：一设计目的……………………………………………………二设计题目……………………………………………………三传动装置简图………………………………………………四原始数据……………………………………………………五技术条件……………………………………………………六设计计算步骤………………………………………………………………………………………………………………………………，P，T……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………七设计总结……………………………………………………八参考资料……………………………………………………一设计目的：1综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。

2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。

3、进行机械设计基本技能训练。

（设计计算、绘图、使用技术资料）。

二设计题目：带式输送机传动装置三传动装置简图四原始数据已知Ⅱ输送带拉力F（N）输送带速度v（m/s）卷筒直径D（mm）五技术条件1、工作有轻微振动，空载起动，工作时经常满载，单向运转。

2、单班制工作，减速器使用寿命为5年，小批量生产。

3、输送带速度误差为±5%。

4、起动载荷/。

项目设计计算及说明计算结果1.选择电动机电动机转速电动机功率计算P工作机效率Pw=FV/1000=/1000=kw查手册：卷筒轴承效率：η卷筒轴承=卷筒效率：η卷筒=低速级联轴器效率：η联轴器=Ⅲ轴轴承效率：η轴承=低速级齿轮啮和效率：η齿轮=Ⅱ轴轴承效率：η轴承=高速级齿轮啮和效率：η齿轮=Ⅰ轴轴承效率：η轴承=带传动效率：η带=传动装置的总效率:η总=η卷筒轴承*η卷筒*……*η带=（0.82~0.83）电动机需要功率：Pd=Pw/η总=1=kwPw=η总=Pd=kwnw=r/min选定电动机2.分配各级传动比工作机转速nw=V*60*1000/πD=r/min根据所需功率与转速选定电动机型号：Y数据如下：同步转速n;r/min满载转速nm;r/min额定功率P;kw轴的中心高;电动机轴经;最大转矩/额定转矩;取电动机转速为满载转速nm=r/mini总=nm/nw=i带=i减=i总/i带=i总= i带* i减= i带* i高*i低n=r/minnm=r/minP=kwi高=i低=i高=1.3i低i减= 1.3 i低i高= i低=项目设计计算及说明计算结果3.计算各轴的N，P，T高速轴（I 轴）中间轴（II 轴）电机轴（0轴）输入功率:P0=Pw/ŋ总= Pd=kw转速: n0 =nm=r/min输入扭矩:T0=9550*P0/n0=9550*=Nm高速轴（I轴）输入功率:PI入=P0 ŋ带==kw输出功率:PI出=PI入ŋ轴承=kw转速: n1=n0/ i带=r/min输入扭矩:TI入=9550*P I入/n1=Nm输出扭矩:TI出= TI入ŋ轴承=Nm中间轴（II轴）输入功率:PII入=PI出ŋ齿轮=kw输出功率:PII出=PII入ŋ轴承=kw转速: n2=n1/i高=r/min输入扭矩:TII入=9550*PII入P0=kwn0 =r/minT0=NmPI入= kwPI出=kwn1=r/minTI入=NmTI出=NmPII入=kwPII出=kwn2=r/minTII入=NmTII出=NmPIII入=kwPIII出=kwn3=r/min低速轴（III轴）滚筒轴（IV轴）/n2=Nm输出扭矩:TII出=TII入ŋ轴承=Nm低速轴（III轴）输入功率:PIII入=PII出ŋ齿轮=kw输出功率:PIII出=PIII入ŋ轴承=kw转速: n3=n2/i低=r/min输入扭矩:TIII入=9550*PIII入/n3=9550*Nm输出扭矩:TIII出=TIII入ŋ轴承=Nm滚筒轴（IV轴）输入功率:PIV入=PIII出ŋ联轴器=kw输出功率:PIV出=PIV入ŋ轴承kw转速: n4=n3=r/min输入扭矩:TIV入=9550*PIV入TIII入=NmTIII出=NmPIV入=kwPIV出=kwn4=r/minTIV入=NmTIV出=Nm/n4=Nm输出扭矩:TIV出= TIV入ŋ轴承=Nm将以上数据整理后列入下表项目设计计算及说明计算结果4.V带传动的计算计算功率Pc轴号功率P kw扭矩T Nm转速nr/min传动比i电动机轴i=I轴i12=5I23=3I34=1II轴III轴IV轴主动轮的转速n0 =nm=r/min从动轮的转速n1=r/minPc=kw选带型号验算带速求Ld和中心距a 传递的功率Pd=kw根据工作条件单班制工作每天工作8小时查表13-8得KA=1.1Pc=KA*Pd=kw根据Pc=kw n0=r/min查图13-15选型带查表13-9 d1=, 取d1=mm 取ε=0.01d2=n1d1(1-ε)/n2=mm查表13-9取d2=mmV=πd1n1/60*1000=m/s带速在5~25m/s范围内，合适初选中心距a0=1.5(d1+d2)=)=mm取a0=mm 符合0.7*(d1+d2)<ao<2(d1+d2)L0=2a0+π/2(d1+d2)+(d1-d2)²d1=mmd2=mmV=m/sLd=mma=mm/4a0==mm查表13-2 取Ld=mm Kl= 实际中心距a=a0+ (Ld－L0)/2 =(mma=mm项目设计计算及说明计算结果验算小带轮的包角α求带根数求作用在轴上的压力验算小带轮的包角αα1≈180°－57.3°（d2－d1）/a=≥120°合适求带的根数zn0 =r/mind1=mm查表13-3 P0=kw传动比i=d2/d1(1-ε)=查表13-5得∆Po=kwα1=°查表13-7 Kα=查表13-2 KL=求带根数Z=Pc/（Po+∆Po）KαKL=Z取5根求作用在带轮上的压力查表13-1得q=kg/mFo= 500*Pc(2.5/Kα-1)/zv + qv2=N作用在轴上的压力α1=°Z=FQ=N5.齿轮传动的设计和计算（一）高速级齿轮传动的设计计算确定许用应力FQ=2zFosinα1=N已知：TI出=Nmn1=r/min i高=选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8初选β=15°按闭式软齿面传动设计计算查表11-5取SH=1.0 SF=1.25小齿轮σHim=MPa σFE=Pa大齿轮σHim=MPa σFE=Pa[σH1]=σHim/SH=MPa[σF1]=σF1/SH=MPa[σH2]=σHim/SH=MPa[σF2]=σF2/SH=MPa[σH1]=MPa[σF1]=MPa[σH2]=MPa[σF2]=MPa项目设计计算及说明计算结果按齿面接触强度设计验算齿轮的弯曲强查表得ZE= u= ZH=K=1.1 Zβ=√cosβ=0.983φd=0.8初算小齿轮直径=30.02mm初估小齿轮齿数取Z1=25Z2=i*Z1=i实=误差=i实-i/i=%<5%端面模数mt=d1/Z1==法面模数mn=mtcosβ=1.198 取1.5中心距a=mn(Z1+Z2)/2cosβ=118.8 a取120确定β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″分度圆直径d1=mnZ1/cosβ=1.5x25/0.9563=mmZE=K=1ZH=Zβ=0.983φd=0.8d1=mmZ1Z2=i实=mt=mn=a=mmβ=°′″d1=mmd2=mmb1=b2=度齿轮圆周速度d2=mnZ2/cosβ=1.5x128/0.9563=200.77mmb=φdxd1== b2= b1=计算齿形系数Zv1=Z1/cos²β=Zv2=Z2/cos²β查图11-8 11-9Ysa1= YFa2=Ysa1= YFa2=σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1]σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2]校核结果安全Zv1=Zv2Ysa1=YFa2=Ysa1=YFa2=校核结果安全齿轮圆周速度V=πd1n1/60x1000=m/s项目设计计算及说明计算结果高速级主要尺寸参数（二）低速级齿轮传动的设计计算高速级主要尺寸参数d1=mm d2=mmha=mn=mmhf=1.25mn=mmh=ha+hf=mmc=hf-ha=mmda1=d1+2ha=mmda2=d2+2ha=mmdf1=d1-2hf=mmdf2=d2-2hf=mm已知：T出=Nmn1=r/min i低=选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8初选β=15°按闭式软齿面传动设计计算查表11-5取SH=1.0 SF=1.25确定许用应力按齿面接触强度设计小齿轮σHim=MPa σFE=Pa大齿轮σHim=MPa σFE=Pa[σH1]=σHim/SH=MPa[σF1]=σF1/SH=MPa[σH2]=σHim/SH=MPa[σF2]=σF2/SH=MPa查表得ZE=188 u=53.93 ZH=K=1.1 Zβ=√cosβ=0.983初算小齿轮直径=mmZE=188K=1.1ZH=Zβ=0.983φd=0.8d1=mm项目设计计算及说明计算结果验算齿轮的弯曲强度初估小齿轮齿数取Z3=Z4=i*Z1=i实=118/30=3误差=i实-i/i=%<5%端面模数mt=d1/Z1=法面模数mn=mtcosβ= mn取中心距a=mn(Z3+Z4)/2cosβ=a取mm确定β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″分度圆直径d3=mnZ3/cosβ==mmd4=mnZ4/cosβ=mmb=φdxd3= b4=mmb3=mm计算齿形系数Zv1=Z1/cos²β=Zv2=Z2/cos²β=Z3= Z4=i实=mt=mn=a=mmβ=°′″d3=mmd4=mmb3=mmb4=mmZv1Zv2=Ysa1=YFa2=Ysa1=YFa2=齿轮圆周速度低速级主要尺寸参数查图11-8 11-9Ysa1= YFa2=Ysa1= YFa2=σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1]σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2]校核结果安全齿轮圆周速度V=πd1n1/60x1000=m/s低速级主要尺寸系数d3=mm d2=mmha=mn=mmhf=1.25mn=mmh=ha+hf=4mmc=hf-ha=mmda1=d1+2ha=mm校核结果安全V=m/sda2=d2+2ha=mm df1=d1-2hf=mm df2=d2-2hf=mm项目设计计算及说明计算结果检查浸油深度6.验算系统速度误差7轴的设当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一由于工作机的转速n4=n3=r/minVw=πn3D/60x1000=m/s误差=V-Vw/V=0%<5%所以系统速度误差合适考虑到键槽对轴的削弱作用当系统速度误差合适计和计算初估轴的最小最小直径该轴有一个键槽时，d值增大5%有两个键槽时d值增大8%高速级IdI≥mm有一个键槽dI≥mm取dI=mm中间轴IIdII≥mm有一个键槽dI≥(1+0.05)xmm取dII=mmdI=mmdII=mm 31nPCd II入≥32nPCd IIII入≥项目设计计算及说明计算结果中间轴的结构设计低速级IIIdIII≥mm有二个键槽dI≥(1+0.08)xmm取dIII=mm传递轴IVdIV=mmdIV取mmdIII=mmdIV=mm 33nPCd IIIIII出初选轴承（使用深沟球轴承）轴承620 d=mm D=mmB=mm轴的相关数据轴全长L= 内壁厚l=壁厚S=箱体壁δ=受力中心计算L1=L2=L3=L1+L2+L3= L= l= S= δ=L1= L2= L3=项目设计计算及说明计算结果中间轴的校核确定齿轮旋向计算齿轮2,3所受各力的大小根据设计要求，中间轴上的齿轮2,3的轴向力应该相反，因此规定Fa2和Fa3相向，通过主动轮即高速轴的转向和轴向力方向，判断1轮为右旋，2轮为左旋，3轮为左旋，4为右旋齿轮2所受各力的大小TII入= d2=取``αn=20°β=°′″tan20°=0.3640圆周力Ft2=2TII入/d2=径向力Fr2=Ft2*tanαn/cosβ=轴向力Fa2=Ft2*tanβ=齿轮3所受各力的大小TIII入= d3=取``αn=20°β=°′″tan20°=0.3640圆周力Ft3=2TII入/d3=1，4轮为右旋，2，3轮为左旋Ft2=Fr2=Fa2=Ft3=Fr3=Fa3=求轴承的支反力并画出弯矩图水平面上支反力H垂直面上支反力V 径向力Fr3=Ft3*tanαn/cosβ=轴向力Fa3=Ft3*tanβ=轴的受力简图如a水平面上的受力简图如b对右侧支点取力矩为0M右=0R1H(L1+L2+L3)+Fr3(L2+L3)-Fr2L3-Fa3*d3/2-Fa2*d2/2=0所以R1H=R2H=Fr2-R1H-Fr3=注结果所带负号表示力的方向与受力图所示的方向相反垂直面上支反力V垂直面受力图如图d对右侧取力矩为0R1H=R2H=R1V=R2V=-M右=0R1V(L1+L2+L3)+Ft3(L2+L3)-F t2L3=0R1V=R2V=-R1V+Ft3+Ft2=项目设计计算及说明计算结果总支反力求弯矩图水平面内弯矩图垂直面内弯矩图R1=√（R1H²+R1V²）=R2=√（R2H²+R2V²）=A左侧有MAH左=R1H*L1=A右侧有MAH右=R1H*L1-Fa3*d2/2=B右侧有MBH右=R2H*L3=B左侧有MBH左=R2H*L+Fa2*d2/2=水平面的弯矩图见图c根据受力关系可知MA V左=MA V右=MA VMBV左=MBV右=MBVMA V=R1V*L1=R1=R2=MAH左=MAH右=MBH右=MBH左=MA V=MBV=合成弯矩求当量弯矩Me MBV=R2V*L3=垂直面的弯矩图见图eMA合左=√（MAH左²+MA V²）=MA合右=√（MAH右²+MA V²）=MB合右=√（MBH右²+MBV²）=MB合左=√（MBH左²+MBV²）=合成弯矩图见图f根据中间轴的载荷特点，取系数α=0.6扭矩T=TII=扭矩合成得当量弯矩MeMeA左=√（MA合左²+0）=MeA右=√（MA合右²+αT）=MeB左=√（MB合左²+αT）=MA合左=MA合右=MB合右=MB合左=MeA左=MeA右=MeB左=MeB右=MeB右=√（MB合右²+0）= 当量弯矩图见图h，扭矩图见图g项目设计计算及说明计算结果计算危险截面处的直径由当量弯矩图知轴的危险截面位于A处轴的材料选用45钢调制处理查手册知σB= [σ-16]=Me max=所以d≥3]16[1.m ax-⨯σMe=考虑到键槽的削弱作用d≥（1+0.05）x =已知初估轴为30mm,所以符合要求d≥所以合适项目设计计算及说明计算结果a中间轴的受力图b水平面受力简图Hc水平面弯矩图MHd垂直面受力简图V。