機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄1. 傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì)1.1 電機(jī)的選擇.11.2 求傳動(dòng)比 .21.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩.22. 齒輪的設(shè)計(jì)2.1 原始數(shù)據(jù).32.2 齒輪的主要參數(shù).32.3 確定中心距 .42.4 齒輪彎曲強(qiáng)度的校核.52.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).63. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 軸的材料的選擇和最小直徑的初定.73.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).83.3 軸的強(qiáng)度校核 .104. 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算4.1 滾動(dòng)軸承的選擇.144.2 滾動(dòng)軸承的校核.145. 鍵連接的選擇與計(jì)算5.1 鍵連接的選擇.155.2 鍵的校核 .156. 聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的選擇.

2、166.2 聯(lián)軸器的校核.167. 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油型號(hào)及密封方式的選擇7.1 潤(rùn)滑方式的選擇.167.2 密封方式的選擇.168. 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇8.1 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸.178.2 附件的選擇 .189. 設(shè)計(jì)小結(jié) .1910.參考資料 .19機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 已知條件：項(xiàng) 目運(yùn)輸帶拉力F（N）運(yùn)輸帶速v（m/s）卷筒直徑D(mm)參 數(shù)7502.7280結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1 傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì)1.1 電機(jī)的選擇1.1.1 類型：Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)1.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 電源為交流電源；工作環(huán)境為鑄工車(chē)間運(yùn)型砂，要求連續(xù)工作，工作時(shí)有輕微的振動(dòng)。選擇Y型系列三相異步電動(dòng)

3、機(jī)。假設(shè)： 工作機(jī)所需功率，; 電動(dòng)機(jī)的額定功率，； 電動(dòng)機(jī)所需功率，；則：工作機(jī)所需要的有效功率：電動(dòng)機(jī)所需功率： 查表可得：所以： 由表16-1選取，電動(dòng)機(jī)的額定功率為3。1.1.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇以及型號(hào)的確定 選擇常用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min；查表16-1，確定以下三種方案：方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）總傳動(dòng)比1Y100L2-43150014207.7072Y132S-6310009605.2103Y132M-837507103.853輔助計(jì)算： 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，總傳動(dòng)比應(yīng)在3-5左右

4、，為了能夠合理的分配傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，所以應(yīng)按方案3選擇電動(dòng)機(jī)，即電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132s-6。 查表16-2，可得：中性高為H=132，外伸軸長(zhǎng)度80,直徑38，額定功率和滿載轉(zhuǎn)速見(jiàn)上表。1.2 求傳動(dòng)比 1.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速n、功率p、轉(zhuǎn)矩T1.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 1.3.2 各軸的輸入功率 1.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 各軸運(yùn)動(dòng)及功率參數(shù)軸號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）功率P（kW）轉(zhuǎn)矩（Nm）傳動(dòng)比19602.41424.03.8532224.32.31898.73224.32.27296.72 齒輪的設(shè)計(jì)2.1 原始數(shù)據(jù)材料牌號(hào)熱處理方法強(qiáng)度極限屈服極限硬 度45調(diào) 質(zhì)6503602

5、1725540MB正 火750500241286 其中小齒輪40MB鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)。2.2 齒輪的主要參數(shù) 由上述硬度可知，該齒輪傳動(dòng)為閉式軟尺面?zhèn)鲃?dòng)，軟尺面硬度350，所以齒輪的相關(guān)參數(shù)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度校核。 由教材圖529查得：小齒輪； 大齒輪所以：式中：重合度系數(shù)，對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，=0.750.88，取=0.8； 載荷系數(shù)，一般近視取k=1.31.7,因是斜齒輪傳動(dòng)，取=1.5；齒寬系數(shù)，對(duì)于軟尺面（350），齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置時(shí)，,取齒數(shù)比，對(duì)于斜齒輪。 所以： 2.3 確定中心距 式中：小齒輪的齒數(shù)； 大齒輪的齒數(shù)； 齒輪的螺旋角； 斜齒輪的模數(shù)。對(duì)于軟尺面的

6、閉式傳動(dòng)，在滿足齒輪彎曲強(qiáng)度下，一般選擇=2440之間，選取=22，則；螺旋角，一般情況下在，當(dāng)制造精度較高或?qū)φ駝?dòng)、噪音有要求的齒輪，可取，或者更大值。本設(shè)計(jì)為一般要求，所以初選 斜齒輪的模數(shù)，由漸開(kāi)線圓柱齒輪第一系列，取=1.5所以：取中心距a=90 mm,所以，符合其條件。齒數(shù)比，與i=4.28相比，相對(duì)誤差為0.2%5%。 符合條件。2.4 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 式中： 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取=2； 試驗(yàn)齒輪的齒根的彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力，由教材圖5-28可得； 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取=1.4； 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，取=1； 彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算尺寸系數(shù)，取=1.由， 式中： 外齒

7、輪的符合齒形系數(shù)； 螺旋角系數(shù)。（其他字符的意義同前。） 由教材圖5-40可得：、 因此，彎曲強(qiáng)度足夠。 小齒輪：45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)， 大齒輪：45正火， 2.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.1 計(jì)算齒輪分度圓直徑小齒輪：大齒輪：2.5.2 齒輪寬度按強(qiáng)度計(jì)算要求，取齒寬系數(shù)=1，則齒輪的寬度為圓整后小齒輪的寬度為，大齒輪的寬度為。2.5.3 齒輪的圓周速度 （滿足精度要求）2.5.4 齒輪的相關(guān)參數(shù)如下表名 稱代 號(hào)單 位小齒輪大齒輪中心距amm90傳動(dòng)比i4.27模 數(shù)mm1.5螺旋角齒 數(shù)Z2294分度圓直徑mm34.126145.812齒頂圓直徑mm37.126148.812齒根圓直徑mm30.37

8、6142.062齒 寬bmm40353 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 軸的材料選擇和最小直徑估算3.1.1 軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.1.2 高速軸和低速軸直徑初算直徑時(shí)，若最小直徑段開(kāi)于鍵槽，應(yīng)考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增加5%7%，兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增加10%15%，由教材表12-2，高速軸，低速軸。同時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm。所以 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑，初選彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器LT6 ,轉(zhuǎn)矩：所以初確定3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1.1各軸段徑向尺寸的初定結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑，初選彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器TL6所以??；由此直徑確定軸承，選

9、擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表：基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負(fù)荷/kn極限轉(zhuǎn)速r/mindDB脂油4585191.15278124.517.570009000 ； ； ； 。3.2.1.2各軸端軸向尺寸的初定 ；（聯(lián)軸器的軸孔長(zhǎng)度為） ;（由于軸承蓋外面需要留1015的軸段長(zhǎng)度） ;(軸承孔的寬度) ；（小齒輪的寬度為45） ； ； 。3.2.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1435673.2.2.1各軸段的徑向尺寸的初定 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38，初選凸緣聯(lián)軸器YLD8所以??；由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表：基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負(fù)荷/kn極限轉(zhuǎn)速r/

10、mindDB脂油55100211.564911.533.525.060007500 ； ； ； 。3.2.2.2各軸段的軸向尺寸的確定 ；（聯(lián)軸器的軸孔長(zhǎng)度為84mm） ;（使軸段長(zhǎng)度露在軸承蓋外1015） ; ； ； ； 。3.3 軸的強(qiáng)度校核因低速軸所受轉(zhuǎn)矩大，且兩軸的直徑相差很小，故只校核低速軸.3.3.1 求齒輪上的作用力的大小和方向3.3.1.1齒輪上作用力的大??；3.3.2 求軸承的支反力3.3.2.1水平面上支力 3.3.2.2垂直面上支力 = 5384.470Nm93.218Nm69.975NmFRAFRB10.078Nm42.726NmFa2FRBFt2Fr22Ft2FRA1

11、14.958 Fa2Fr22T2=114.958Nm27.575Nm48.435Nm533.3.3 畫(huà)彎矩圖3.3.3.1水平面上的彎矩 3.3.3.2垂直面上的彎矩 3.3.3.3合成彎矩 3.3.4 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 3.3.5 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，,已知，查表12-1可得，剖面的當(dāng)量彎矩：3.3.6 判斷危險(xiǎn)剖面并驗(yàn)算強(qiáng)度3.3.6.1剖面C當(dāng)量彎矩最大，而且直徑與相鄰段相差不大，故剖面C為危險(xiǎn)面。已知 則3.3.6.2剖面D雖僅受彎矩，但其直徑最小，則該剖面為危險(xiǎn)面。 所以軸的強(qiáng)度足夠。4 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算4.1 滾動(dòng)軸承的選擇高速軸的軸承段的直徑d=45mm，初選深

12、溝球軸承,相關(guān)參數(shù)如下表：基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負(fù)荷/kn極限轉(zhuǎn)速r/mindDB脂油4585191.15278131.520.570009000低速軸的軸承段的直徑d=55mm, 選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表：基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定負(fù)荷/kn極限轉(zhuǎn)速r/mindDB脂油55100211.564911.533.525.0600075004.2 滾動(dòng)軸承的校核FAFR2FR1由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，同時(shí)低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需校核高速軸的深溝球軸承。由前面的計(jì)算可得軸向力：轉(zhuǎn)速：4.2.1 求當(dāng)量動(dòng)載荷由上圖可知軸2未受軸向載荷，軸1受軸向載荷，

13、則，由教材表14-12可得，查有關(guān)軸承手冊(cè)可得。軸1：，查表可得，可計(jì)算出，由教材表14-11可得 軸2：4.2.2 求軸承壽命 則 按單班制計(jì)算每天工作8小時(shí)，一年工作360天，則 軸承的年限滿足使用要求。5 鍵連接的選擇與計(jì)算5.1 鍵連接的選擇選擇普通平鍵，軸代號(hào)公稱直徑d（mm）公稱尺寸長(zhǎng)度L(mm)深度（mm023844128725.0 258651811547.05.2 鍵連接的校核由教材表6-2可得鍵連接時(shí)的擠壓應(yīng)力，由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對(duì)同一個(gè)軸來(lái)說(shuō)，只需校核短鍵，所以只需校核鍵齒輪軸段的直徑；鍵的長(zhǎng)度；鍵的接觸高度；鍵

14、轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩則：所以鍵連接符合強(qiáng)度要求6 聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的選擇結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm，為高速軸最小直徑，初選彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。型號(hào)為L(zhǎng)T6聯(lián)軸器；低速軸的最小直徑為43mm,初選凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)為YLD8聯(lián)軸器.6.2 聯(lián)軸器的校核因?yàn)榈退佥S所受的轉(zhuǎn)矩較大，只校核低速軸，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小取。所以；所以，聯(lián)軸器符合其強(qiáng)度要求。7 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封方式的選擇7.1 潤(rùn)滑方式的選擇潤(rùn)滑方式有兩種：低速軸的轉(zhuǎn)速為2.7,高速軸的轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,故大齒輪和小齒輪均采用油潤(rùn)滑。7.2 密封方式的選擇一般選用接觸式密封，半粗羊毛氈墊圈。8 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇8.1

15、 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表名稱符 號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸（mm）齒輪減速器箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度箱座、箱蓋的肋厚軸承旁凸臺(tái)的高度和半徑H由結(jié)構(gòu)要求來(lái)確定軸承座的外徑凸緣式：地腳螺釘直徑與數(shù)目單擊減速器16通孔直徑20沉頭座直徑45底座凸緣直徑2523連接螺栓軸承旁連接螺栓直徑箱座、箱蓋連接螺栓直徑,螺栓的間距連接螺栓直徑12通孔直徑13.5沉頭座直徑26凸緣尺寸2016定位銷(xiāo)直徑軸承蓋螺釘直徑視空蓋螺釘直徑吊環(huán)螺釘直徑根據(jù)減速器的重量來(lái)確定箱體外壁至軸承座斷面的距離大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離10.000齒輪斷面與箱體內(nèi)壁的距離10.0008.2 箱體附件的選

16、擇8.2.1 窺視孔及窺視蓋的選擇查表14-4，因?yàn)槭菃渭?jí),則窺視孔及窺視蓋的相關(guān)尺寸如下表(mm)直徑孔數(shù)907560-70554074458.2.2 油標(biāo)指示裝置的選擇根據(jù)表14-8，選擇游標(biāo)尺,其具體尺寸如下表(mm)412628106420168.2.3 通氣器的選擇根據(jù)表14-9，選擇M201.5，其具體尺寸如下表(mm)sLlaM201.53025.4222815468.2.4 起吊裝置的選擇8.2.5 根據(jù)表14-12，選擇吊耳環(huán)和吊鉤，,具體尺寸如下表：(mm)吊鉤（起吊整機(jī)用）吊耳環(huán)（起吊箱蓋用）8.2.6 螺塞和封油墊的選擇選擇外六角螺塞、封油墊(JB/ZQ4450-86)

17、，M181.5，具體尺寸見(jiàn)下表（mm）esLcM201.515.82824.221()3015431.0 9 設(shè)計(jì)小結(jié)真正的體會(huì)到了什么是時(shí)間緊迫，短短的兩周課程設(shè)計(jì)時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，更多的是體會(huì)到了困難和問(wèn)題，以為設(shè)計(jì)和作圖是很簡(jiǎn)單的事情，但是自己真正的操作起來(lái)，真的不像想象的那么簡(jiǎn)單，對(duì)我自己來(lái)說(shuō)，自己的操作動(dòng)手能力，讓自己都覺(jué)得羞愧。無(wú)論從作圖的速度和作圖的質(zhì)量我都對(duì)自己很失望，自己的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到自己理想水平，我需要的是更多的練習(xí)和提高。根據(jù)要求，設(shè)計(jì)，確定尺寸，選擇零件，作圖，作出零件圖和裝配圖。這個(gè)過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)，都要去認(rèn)真的把握，稍有不慎，就有可能犯下錯(cuò)誤，如果是在實(shí)際應(yīng)用中，這可能會(huì)造成極大的影響。所以，千萬(wàn)馬虎松懈不得。另外，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)以前學(xué)習(xí)的金屬工藝學(xué)、工程材料、工程圖學(xué)很有用，這一次綜合的應(yīng)用起來(lái)，還是有些不熟練，所以，基礎(chǔ)知識(shí)還是需要踏踏實(shí)實(shí)的學(xué)習(xí)的，否則，真正到