機械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、.計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果目錄 2 3 3V 6 7 13 22 24 24 25 25 28;.第一章設(shè)計任務(wù)書：一、課程設(shè)計題目設(shè)計一用于帶式運輸機上的單級圓柱齒輪減速器。運輸機連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動。減速器小批量生產(chǎn)。使用期限 10 年，兩班制工作。運輸帶容許速度誤差為5%。原始數(shù)據(jù)：第 1 組：運輸帶拉力 F=2300N，運輸帶速度 v=1.5m/s，卷筒直徑 D=400mm。原始數(shù)據(jù)運輸帶拉力 F(N)運輸帶速度 v(m/s)卷筒直徑 D(mm)第 1 組23001.5400二、課程設(shè)計內(nèi)容、傳動方案的分析、電動機的選擇、與傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算；、傳動零件（

2、如齒輪、帶傳動） ，軸系零件的設(shè)計；、連接件、密封、潤滑條件的選擇；、裝配草圖的設(shè)計；、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；、裝配圖和零件圖的設(shè)計；9、設(shè)計計算說明書的編寫。三、課程設(shè)計的要求、減速器裝配圖一張（號圖紙） ；、零件工作圖兩張（中間傳動軸零件圖，齒輪零件圖）；、設(shè)計計算說明書一份（包括總結(jié)） ；;.、時間： 12 月 221 月 9 號。課程設(shè)計完成后進行答辯。第二章傳動方案的分析與擬定本設(shè)計采用帶傳動和單級圓柱齒輪傳動，傳動見圖如圖。第三章電動機的選取計算一、電動機的選?。?、選擇電動機類型：按工作要求選用Y 系列全封閉自扇冷式籠型三項異步電動機，電壓 380V2、選擇電動機容量：運輸帶拉力 F=

3、2300N，運輸帶速度 v=1.5m/s，工作機所需功率為：;.Pw =FV1000 wPw =3.59kw= 2300 1.510000.96傳動裝置的總效率：22a = 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 0.97 0.95 0.990.995V 帶傳動效率， 深溝球軸承傳動效率 （一對），直齒圓柱齒輪傳動效率1 =0.97，聯(lián)軸器傳動效率4 =0.995，卷筒傳動效率5 =0.96a = 0.970.950.9920.995a =0.898電動機輸出功率為：Pw3.59Pd0.898Pd3.99kWa所選電動機額定功率為 4kw3、確定電動機轉(zhuǎn)速：滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：nw = 60 1000

4、v = 601000 1.5nw71.62r / minD400V 帶傳動比常用范圍為2id4，單級圓柱齒輪減速器傳動比3 ic 5 ，總傳動比范圍，總傳動比范圍in 6 20，故電動機轉(zhuǎn)速范圍： nd (6 20)71.26n d427 .56 1425 .3r / min選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，電動機型號為： Y132M1-6 ，滿載轉(zhuǎn)速 n0 960r/min總傳動比為：96013.4i71.62ic4.80選取 i d 2.84 ，則 ic4.80 ，所以 i實13.63id2.84二、各級轉(zhuǎn)速計算：i實13.63;.n0960n2.84i dn0960n13.63i實三、傳

5、動裝置的運動和動力參數(shù)電動機：PP4kW0dn0nm 960r / minT 0P095504955039.79 N mn0960軸 1（高速軸）：P P0140.95nn0960i d2.84T 9550 P195503.8n1338.03軸 2（低速軸）：PP234.980.990.97n0960n13.63i實T 9550 P295503.649n270.4軸各軸的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率：P1'P123.8 0.99T 1'T12107.360.99P 'P23.6490.99T 'T2494.840.99.n338.03

6、r / minn70.4r / minP3.80kW1n338.03r / minT107.36N mP3.65kWn70.4r / minT 494.84 NmP'3.76kWT1'106.29N mP '3.61kWT '489.90N m;.將上述參數(shù)匯成表格：軸名功率 P/kw轉(zhuǎn)矩 T/N.m轉(zhuǎn)速輸入輸出輸入輸出n/（ r/min ）電動機49601 軸3.803.76107.36106.29338 032 軸3.653.61494.84489.9070.40第四章V 帶選擇一、定 V 帶型號和帶輪直徑：工作情況系數(shù)：查表得，KA1.1計算功率： PcK

7、APcd1.144.4kW選帶型號：選 A 型小帶輪直徑：查相關(guān)手冊，取D1125mmD2355mm) D 1n0125 960大帶輪直徑： D 2(1(10.01)（設(shè)1% ）n338.03n2338.03r / min大帶輪轉(zhuǎn)速： n2n二、求中心距和帶長中心距： 336a960取a=700mmL'd2191.8mmL'd 2aD1D 227003.14 12535522取帶長 Ld=2240mm 。a729mmaLd L'd70022402191.8a02amin695.4mm2amina 0.015Ldamaxa0.03Ldamax796.2mm四、小輪包角：1

8、61.9120D 2D 1355 125111806018060a729包角驗算合格。;.四、求帶根數(shù)：由表11.8， P01.40kW ，由表 11.7， k 0.98由表 11.12， kL1.06，由表 11.10， P0 0.11kWzPc4.42.805(PP0)k kL (1.40 0.11) 0.98 1.06D n13.14125960帶速： v1100060100060傳動比： idn1960n2338.03五、求軸上載荷：初拉力 F0 ：F0 500P( 2.5 k ) qv 25004.4( 2.51) 0.10 6.2832cvzk6.283 30.98軸上的壓力 FQ

9、 ：FQ 2zF 0 sin2 3 184.98 sin 161.9122.z 3v 6.283m/ s id 2.84q 0.10kg / m F0 184.98 NFQ1096.7 N小帶輪包角直徑 d / mm轉(zhuǎn)速 r / min帶型號中心距 a / mm 帶長 L / mm帶速 v m/ s 傳動比 i 帶根數(shù) z軸上載荷 FQ / N小帶輪大帶輪161.9125355960 338.03A72922406.2832.8431096.7第五章斜齒圓柱齒輪的設(shè)計功率小，采用 8 精度閉式軟齒面，按解除疲勞強度設(shè)計中心距，;.按彎曲疲勞強度校核， 因傳動尺寸無嚴格限制， 小批量生產(chǎn)， 故小

10、齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度270HBS，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 240HBS，計算步驟如下：一、齒面接觸疲勞計算：1、初步計算：轉(zhuǎn)速：i實13.63i C4.80id2.84接觸疲勞極限設(shè)計，查圖表可得：H lim 1710MPaH lim 2570MPaSH 1.1H 11710 /1.1645MPaH lim 1SHH 2 1570 /1.1518MPaH lim 2SHF lim 1245MPaF lim 2 195MPa SF1.3F lim 1245F1188MPaSF1.3F lim 2195F 2150MPaSF1.32、強度設(shè)計：傳動中有輕微沖擊，載荷平穩(wěn)，取

11、K=1.1 齒寬系數(shù)a0.5 ，初選螺旋角為153、中心距 a 、模數(shù) mn 及螺旋角的確定：z1212z2101a 4.8 1 3305 1.1 1.074 105149.32mm518 0.5 4.8取 z1 21 ， z2 ic z1 4.8 21 100.8mn2.5mm;.a 2cos149.322 cos15mn212.364mmz1 z2101圓整法面模數(shù) mn2.5mm確定中心距 amnz1 z22.521 1012cos2157.88mmcos15圓整中心距 a160mm齒寬 baa150 0.5 80mmb2 80mmb185mmarccos 2.522110117 36

12、44160二、齒根彎曲疲勞計算zV 1z124.25cos317 36 44當量齒數(shù)：z2zV 2116.62cos3 17 36 44查表可得：小齒輪齒形系數(shù)YF12.75大齒輪齒形系數(shù)YF22.181.61.11.07361052.75188MPaF185212.5246.577MP aF11.61.14.94841052.18150MPaF2801012.5237.596MP aF 2強度校核合格。三、齒輪的圓周速度校核vd1n3.14 2.521 338.031000600.929m / s601000滿足 8 精度要求。.a160mm17 36 44b185mmb280mm選8級精度

13、v0.929m/ sz130z2160d155mm;.四、齒輪各參數(shù)的計算1、小齒輪：分度圓直徑da160mmd1mn z12.521/ cos55.08mmcos17 36 44d f 148.85mm齒頂圓直徑：da1mn z12h*amn2.5 212 1 2.5 60.08mmst 4.12mmcoscos17 36 44齒根圓直徑：d f 1mn z12 ha*c*2.5 212 1 0.25 2.5 48.85mmcoscos17 36 44端面齒厚：stmn /( 2cos )3.142.54.12mm2cos17 36 442、大齒輪：分度圓直徑：d2mn z22.5101/

14、cos264.9mmcos17 36 44齒頂圓直徑：da2mn z22.5101/ cos270.0mmcos17 36 44齒根圓直徑：d f 2 mn z2 / cos2 ha*c* mn2.5 1012 1 0.25 2.5 258.65mmcos17 36 44斷面齒厚：st3.142.5mn / 2cos4.12mm2 cos1736 44傳動無過載，故不作靜強度校核。齒輪1齒輪2模數(shù) m2.52.5d2265mmda270.0mmd f 2258.65mmst4.12mm;.法向壓力角20o20o螺旋角17 36 4417 36 44分度圓直徑 d / mm55.0265.0齒頂

15、高 h / mm2.52.5a齒根高 hf / mm3.1253.125齒頂圓直徑 da / mm60270齒根圓直徑 d f / mm48.85258.85標準中心距 a / mm160傳動比 i4.80第六章軸的設(shè)計與校核一、高速軸的設(shè)計：1、高速軸材料的選擇：由于小齒輪較小，則高速軸設(shè)計為齒輪軸，選材與小齒輪材料相同，為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，系數(shù)A 選 105，45MPa2、初步估算軸頸：d1A3P105 33.823.5mm因軸上有鍵槽，故增大4%，n338.03d124.44mm ，圓整為 25mm。3、初選深溝球軸承： 6307，d=35mm，D=72mm，B=17mm4、軸的結(jié)構(gòu)

16、設(shè)計：A 計算小齒輪的受力情況：2T2107.36切向力： Ft3.898kNd155.0軸向力： Fa Ft tan3.898 tan17 3644 1.949kNFt3.898kNFa1.949kNFr1.488kN;.徑向力： FrFt tan3.898 tan17 36 44 1.488kNcoscos17 36 44B 根據(jù)軸上零件的定位、裝配及軸的工藝性要求，初步確定出軸的結(jié)構(gòu)，如圖6-1-1：圖 6-1-1C、計算軸的受力：受力圖見圖 6-1-2：FZ 11.949kNFZ 21.949kNFx11.702kN圖 6-1-2Fx21.311kND、 計算軸承的支反力：FZ1FZ

17、23.898FZ11.949kNZ 方向的支反力：71FZ2 142 0FZ21.949kN3.898X 方向的支反力：E、扭矩校核：Fx1Fx21.0971.4881.702kN1.48871Fx2Fx1142 1.097 2351.311kN1.23727.55Fx20如圖 6-1-3 所示：;.圖 6-1-3M n107.37 103maxW n45MPaD316D3107.37103扭矩校核合格。459.125 d1 25mmF、畫軸彎矩圖：簡易法做出彎矩圖，如下，YZ 面內(nèi)彎矩圖： M YZ / N mm ，見圖6-1-4；XY 面彎矩圖：Mxz / N mm，見圖 6-1-5;合成

18、彎矩圖： M n / N m ，見圖 6-1-6 ；圖 6-1-40.59圖 6-1-5;.圖 6-1-6當量彎矩 Me 的計算：材料 40Cr，許用應(yīng)力值：用插入法由表查得： 1b88MPa0b 148MPa應(yīng)力校正系數(shù)：880.59148當量彎矩 MeM n2T 2其中 M n為合成彎矩，為應(yīng)力校正系數(shù)，T為對應(yīng)扭矩。 與扭矩合成的當量彎矩圖，見圖6-1-7， M e / N m ：所以：d125mm圖 6-1-7d230mmd335mmG、校核軸頸的危險截面：危險截面取圖6-1-1 中所示， 1、2、3、 d442mm在強度上合格。4 四個危險截面，計算軸徑：M e78.5910325m

19、m （鍵槽處以d11.0431.04321.58mm0.11b0.188應(yīng)力集中，故軸徑應(yīng)增大4%）d2M e3115.1510330mm30.123.565mm0.11b88d3M e3126.248 10335mm30.124.300mm0.11b88d2 45mmd4M e3140.2310342 mm30.125.164mm0.11b88二、低速軸的設(shè)計：1、低速軸材料的選擇：;.選材為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，系數(shù) A 取 115，35MPa2、初步估算軸徑： d2A3P11533.64942.87mmFt3.898kNn70.42Fa1.949kN有鍵槽存在，增大 4%， d2'

20、;1.04d244.58mm圓整到 45mm3、初選深溝球軸承：6311， d55，D=10，B=21Fr1.488kN4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：A、計算齒輪受力：切向力：軸向力：徑向力：Ft2T2107.363.898kNd155.0FaFt tan3.898tan17 36441.949kNFrFt tan3.898tan17 36 441.488kNcoscos17 36 44B、 根據(jù)軸上零件的定位、裝配及軸的工藝性要求，初步確定出軸的結(jié)構(gòu)，如圖： 6-2-1圖 6-2-1各軸徑如圖 6-2-1 所示。C、受力圖如圖6-2-2Fx11.914kNFx20.426kN;.Fz11.949kNFz

21、21.949kN圖 6-2-2D、靜力分析，計算各軸承的支反力：Fx1Fx21.488Fx11.914kNX 方向受力： 1.488 70Fx 2140Fx 20.426kN1.23726502Z 方向受力：Fz1Fz23.898Fz11.949kNFz21403.89870 0Fz21.949kNE、扭矩校核作扭矩圖如圖 6-2-3 所示。圖 6-2-3M n 494.84103maxW nD335MPa16D3494.8410341.6 d1 45mm扭矩校核合格。35F、畫軸彎矩圖：簡易法做出彎矩圖，如下，YZ 面內(nèi)彎矩圖： M YZ / N mm ，見圖;.6-2-4；XY 面彎矩圖：

22、Mxz / N mm，見圖 6-2-5;合成彎矩圖： M n / N m ，見圖 6-2-6 ；圖 6-2-4圖 6-2-5圖 6-2-66、畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)距： TT 2轉(zhuǎn)距圖：見圖 6-2-8圖 6-2-87、許用應(yīng)力許用應(yīng)力值：表查得：應(yīng)力校正系數(shù)：0b130MPa ，1b75MPa合成彎矩1b750.581302Mxz20 bMMxy;.8、畫當量彎矩圖當量轉(zhuǎn)距： T0.58768370 443290.4，見圖當量彎矩： M 'M 22T當量彎矩圖：見圖6-2-9圖 6-2-99、校核軸頸軸頸：d3 'M '30.1d 2 'M '30.1345

23、16640.139.19mm1b753443290.40.138.95mm1b75第七章軸承的校核：一、 1 軸軸承的校核：1、初選軸承型號為6307，其主要參數(shù)： Cr33.2kN2、計算當量動載荷：齒輪為圓柱齒輪，軸承不受軸向力。所以Fa 0 ，F(xiàn)a0Fr當量動載荷 Pfd ( XFr Y Fa)fd Fr軸承 1 所受軸向力：F 122222048.33NFR '1FR''1552047.6;.軸承 2 所受軸向力：F 2FR ' 2 2FR '' 223258.522047.623848N只需校核軸承 2 即可PfdFr1.2 38484

24、617.6N（因載荷變化不大，工作溫度在 100oC 以下，查表得 fd1.2 ）3、軸承壽命計算：軸承 2 的壽命為：10631063C33200L10hP60309.6819982.6h60n4617.6約為 3.4 年，為安全起見，每3 年更換一次二、 2 軸軸承校核1、初選軸承型號為6311，其主要參數(shù)： Cr71.5kN2、計算當量動載荷：齒輪為圓柱齒輪，軸承不受軸向力。所以Fa0 ， Fa0Fr當量動載荷 Pfd ( X FrY Fa)fd Fr軸承 1 所受軸向力：2222F1FR'1FR''1699.161920.93 2044N軸承 2 所受軸向力：F

25、 2FR '22FR''22699.162 1920.932d 3 ' 39.19 602044NPfd Fr1.220442452.8 Nd 2 '38.9550（因載荷變化不大，工作溫度在100oC 以下，查表得fd1.2 ）3、軸承壽命計算：軸承的壽命為：;.10631063C71500>58400hL10hP60 59.416948978h60n2452.8不需要更換第八章鍵的選擇一、 1 軸上的鍵：由于軸轂連接為靜連接，因此選用普通平鍵連接，端部類型為雙圓頭平鍵。軸直徑為30mm ，軸段長 36mm，鍵長 l28mm ，查手冊得： d22

26、 30mm時，鍵寬 b8mm，鍵高 h7mm二、 2 軸上的鍵：1、與齒輪連接處：與齒輪連接處為靜連接，因此選用普通平鍵連接，端部類型為雙圓頭平鍵。軸頸為60mm，軸段長 71mm,鍵長 l63mm，查手冊得：d58 65mm時，鍵寬 b18mm，鍵高 h11mm。2、與聯(lián)軸器連接處：與齒輪連接處為靜連接，因此選用普通平鍵連接，端部類型為雙圓頭平鍵。軸頸為47mm ，軸段長 56.4mm,鍵長 l50mm，查手冊得： d44 50mm時，鍵寬 b14mm，鍵高 h9mm 。第九章聯(lián)軸器的選擇因軸 2 轉(zhuǎn)速不高（ n259.41r / min ），因此選用凸緣聯(lián)軸器。軸頸為 d 48mm選用 Y

27、L9 型聯(lián)軸器。主動端鍵為軸 2 上的鍵，為 A 型，從動端選擇鍵為 B 型， d 50mm，因此選擇的聯(lián)軸器標記為： YL9 聯(lián)軸器J4884J1 B5084;.第十章潤滑與密封一、齒輪的潤滑齒輪采用浸油潤滑。當齒輪圓周速度v12m / s 時，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高， 三分之一齒輪半徑， 大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x30 60mm。軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的1 1 ，采用稠度較小潤滑脂。32二、滾動軸承的潤滑由于軸承周向轉(zhuǎn)速大于500r/min，所以采用油潤滑。三、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置為小型機床齒輪箱，選用 L-AN22 潤

28、滑油。四、密封方法的選取防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦А＿x用嵌入式端蓋易于調(diào)整，內(nèi)圈采用封油圈進行密封；油尺處以及排油孔處用石棉橡膠紙密封；視孔蓋處用石棉橡膠紙密封。第十一章設(shè)計小節(jié)為期三周的課程設(shè)計終于在緊張的節(jié)奏中接近尾聲，三周的時間，同學們都受益匪淺，它是繁忙的，但更是充實的。機械設(shè)計課程設(shè)計， 是機械設(shè)計 課程的最后一個重要教學環(huán)節(jié)，是我們車輛工程專業(yè)第一次也是最重要的一次較全面地運用兩年來所學各方面機械類知識進行實踐性訓練的重要環(huán)節(jié)，它牽涉;.到了兩年來所學的有關(guān)機械類方面課程如 畫法幾何及工程制圖、理論力學、材料力學以及精密機械與儀器設(shè)計的內(nèi)容，還牽涉到了以前所學習的材料力學 、流體力學等課程內(nèi)容，可以說它是對兩年多來前面所學各課程的一個很好總結(jié)， 更是一個前所未有的實踐性挑戰(zhàn)！三周的時間，是漫長的?？梢钥闯觯惶焯?，同學們大都是一步步熬過來的，由于像對軸，齒輪以及鍵的選材等部分內(nèi)容比較難，這要花費我們一部分時間去一點一點兒的查找資料學習， 在加上校核的反復(fù)性， 說是熬過來的一點兒也不為過。 但三周的時間， 也是短暫的。超負荷的工作量，讓我們從早上 8 點到晚上將近 10 點除了吃飯把所有的時間都泡在了專業(yè)設(shè)計教室中， 但仍然感覺時間是那么