机械设计课程设计说明书模板.doc

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1、29燕山大学机械设计课程设计说明书题目：带式输送机传动装置学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 09级机械设计及理论学 号： 090101010322 学生姓名： 乔旋 指导教师： 许立忠 教师职称： 教 授 29目录一、设计任务书.二、传动方案分析. .三、电动机的选择和参数计算.四、传动零件的设计计算.五、轴的设计.六、键的选择校核.七、轴承的校核.八、联轴器的选择及校核.九、密封与润滑的选择.十、减速器附件及说明.十一、装配三维图.十二、设计小结.参考资料.二、传动方案分析2.1.传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并

2、协调二者的转速和转矩。2.2传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。2.3电机和工作机的安装位置：电机安装在远离高速轴齿轮的一端；工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。2.4画传动系统简图： 设计及计算过程结果三、电动机的选择和参数计算 电动机是标准部件，设计时要根据工作机的工作特性，工作环境和工作载荷等条件，选择电动机的类型、结构容量和转速。1、

3、选择电动机类型和结构形式 由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时应选三相交流电动机，又有三相异步电动机应用最广泛，所以根据用途选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自冷式结构。2、 选择电动机的容量（功率） 由于减速器工作载荷较稳定，长期连续运行，所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的工作功率Pd即PedPd，电动机就能安全工作。(1) 卷筒的输出功率(2) 电动机输出功率Pd传动装置的总效率式中、为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。弹性柱销联轴器=0.99；圆柱齿轮传动=0.97； 滚动轴承=0.98；则故 电动机计算公式和有关数据皆引自机械设计课程设计指导手册第9页第1

4、1页、第119页主要参数：Pw=1.41Kw设计及计算过程结果3、 转速：卷筒转速:电机转速 nd=(840) =452.802264 r/min选择同步转速为1000 r/min的电动机，如下表：电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min)满载转速（r/min)起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y100L-62.210009402.02.04、 传动比分配（1） 各轴转速： 轴 轴 轴 卷筒轴 （2） 各轴的输入功率轴 轴 轴 传动装置总传动比的确定及其分配公式和有关数据皆引自机械设计课程设计指导手册第12页第15页设计及计算过程结果卷筒轴 （3）各轴的输入转矩电动机的输出转矩Td为：

5、 轴 轴 轴 卷筒轴 轴号功率P/kw转矩T/（Nm）转速n/(rmin)传动比i效率电机轴1.6616.869401.000.991轴1.6416.699404.800.952轴1.5676.15195.833.460.953轴1.48250.4656.601.000.97卷筒轴1.44243.0056.60表2 运动和动力学参数设计及计算过程结果四、传动零件的设计计算1、高速级齿轮的设计1.1选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为45钢，调质，硬度为24010HBS，大齿轮材料为45钢，正火，硬度为20010HBS，二者材料硬度差为40HBS。2）精度等级选用8-7-7级

6、精度；3）选小齿轮齿数z120大齿轮齿数 取96；误差 4）初选=15 d=1.11.2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 （1） 载荷系数 动载系数Kv=1.07齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第76页第98页斜齿圆柱齿轮主要参数：45号钢调质HB1=240HBSHB2=200HBSz1=20z2=96=15d=1.1Kv=1.07设计及计算过程结果齿间载荷分配系统，齿向载荷分配系数则 （2） 计算小齿轮传递的转矩（3） 查得区域系数 （4） 重合度系数因，取，（5） 螺旋角系数 （6） 弹性影响系数（7）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极

7、限应力Hlim1590MPa；大齿轮疲劳强度极限应力Hlim2470MPa； （8）应力循环次数取疲劳寿命系数;（允许有点蚀） (9)接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 Hlim1=590MPaHlim2=470MPa设计及计算过程结果取（10）试算小轮分度圆直径d1t（11）实际圆周速度（12）修正载荷系数：按 查得动载系数（13）校正分度圆直径（14）计算法向模数,取（15）中心距 圆整取（16）修正螺旋角（17）修正 由于之值改变较小，所以不需要修正,.d=38.95mm=设计及计算过程结果（27）计算分度圆直径（17）齿宽 圆整取mm，mm1.3齿根弯曲

8、强度校核 (1)重合度系数 (2)螺旋角系数 (3)当量齿数 ，(4)齿形系数 (5)应力修正系数 (6)弯曲疲劳极限应力及寿命系数 ，mmmm1设计及计算过程结果(7)弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1 (8)弯曲应力 结论：强度足够所以：第一级齿轮的参数为齿轮类型齿数分度圆直径mm齿宽mm中心距mm螺旋角模数传动比齿顶高系数顶隙系数小齿轮2041.385312014.8424.810.25大齿轮96198.62461.4.结构设计大齿轮为锻造结构，小齿轮为齿轮轴S=1设计及计算过程结果2.低速级齿轮的设计及其计算2.1选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为

9、45钢，调质，硬度为24010HBS，大齿轮材料为45钢，正火，硬度为20010HBS，二者材料硬度差为40HBS。2）精度等级选用8-7-7级精度；3）选小齿轮齿数z120大齿轮齿数 ，圆整取z270；误差 4）初选=14 d=1.12.2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 （7） 载荷系数 动载系数Kv=1.0齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计76页第98页斜齿圆柱齿轮主要参数：45号钢调质HB1=240HBSHB2=200HBSZ120Z270=14d=1.1Kv=1.0=1.62=1.75设计及计算过程结果齿间载荷分配系统，齿向载荷分配系

10、数则 （8） 计算小齿轮传递的转矩 （9） 查得区域系数 （10） 重合度系数因 1,取=1 （11） 螺旋角系数 （12） 弹性影响系数（13）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限应力Hlim1590MPa；大齿轮疲劳强度极限应力Hlim2470MPa； （14）应力循环次数取疲劳寿命系数;（允许有点蚀） （15）接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 =3.37Hlim1590MPaHlim2470MPa设计及计算过程结果取（10）试算小轮分度圆直径d1t（11）实际圆周速度（12）修正载荷系数：按 查得动载系数（13）校正分度圆直径（14）计算法向模数,取（

11、15）中心距 圆整取（16）修正螺旋角(17) 修正 由于之值改变较小，所以不需要修正,.d=58.05mm设计及计算过程结果（27）计算分度圆直径（17）齿宽 圆整取=69mm，mm2.3齿根弯曲强度校核 (1)重合度系数 (2)螺旋角系数 (3)当量齿数 (4)齿形系数 (5)应力修正系数 =69mm 设计及计算过程结果(6)弯曲疲劳极限应力及寿命系数 ， (7)弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1 (8)弯曲应力 结论：强度足够所以：第二级齿轮的参数为齿轮类型齿数分度圆直径mm齿宽mm中心距mm螺旋角模数传动比齿顶高系数顶隙系数小齿轮2062.227614015.3633.

12、510.25大齿轮70217.78692.4结构设计大齿轮为锻造结构，小齿轮为模锻。1S=1设计及计算过程结果五、轴的设计1、 初步计算轴径 先按式102初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调制处理。输入轴与联轴器连接段，根据表102，取，于是得 轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增加3%5%，于是得中间轴根据表102，取，于是得 输出轴与联轴器连接段，根据表10-2，取C=112，于是得轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增加3%5%，于是得以轴与齿轮连接段的最小轴径作为设计基准，尽量满足联轴器段的最小轴径要求。所以取轴的计算和有关公式皆引自机械设计第137151页设计及计算过程结果2、

13、轴的结构设计1、输出轴的初步设计如下图装配方案是：左端，大齿轮、套筒、左端轴承、调整垫片、端盖依次从轴的左端向右安装；右端，右端轴承、调整垫片、端盖、密封圈、联轴器依次从轴的右端向左安装。轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（ 38）mm，否则可取（13）mm。 轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离取（13）mm，靠近轴

14、肩处的距离应大于等于5mm2、中间轴的初步设计如下图设计及计算过程结果装配方案是：左端，小齿轮、套筒、左端轴承、调整垫片、端盖依次从轴的左端向右安装；右端，大齿轮、套筒、右端轴承、调整垫片、端盖依次从轴的右端向左安装。尺寸设计准则同输出轴。3、 输入轴的初步设计如下图装配方案是：左端，左端轴承、调整垫片、端盖、密封圈、联轴器依次从轴的左端向右安装；右端，套筒、右端轴承、调整垫片、端盖依次从轴的右端向左安装。尺寸设计准则同输出轴。3、 输出轴的弯扭合成强度计算由输出轴轴承处轴的直径d=45mm,查机械设计指导手册得到应使用轴承型号为6209，D=85mm，B=19mm。设计及计算过程结果1、计算

15、齿轮受力：螺旋角： 分度圆直径： 大齿轮受力：转矩：T2=250460N.mm 圆周力： 径向力：轴向力：2、计算轴承反力水平面： 垂直面： 3、画出水平面弯矩图Mxy，垂直面变矩Mxz图，和合成弯矩图4、画出轴的转矩T图，T=250447Nmm设计及计算过程结果设计及计算过程结果5、判断轴的危险截面应力大（弯矩M大、有扭矩T、轴径d小） 应力集中（过盈配合、键槽、过渡圆角） 所以确定危险截面在 1、2、3截面附近，且2截面最危险 6. 查表得疲劳极限：轴材料为45刚，调制处理，查得，由表10-5所列公式求得疲劳极限 轴的强度计算公式和有关数据皆引自机械设计第142157页45号钢调质=0.1

16、1=0.04设计及计算过程结果7, 求截面2的应力弯矩M1=112772=50121N.mm=5.5Mpa, =6.85MPa8, 求截面2的有效应力集中系数 因在此截面处有轴直径变化，过渡圆角半径r=2mm 其应力集中可查表得 由查得（用插值法）9, 求表面状态系数和尺寸系数，由表10-13查得 （Ra=3.2um ，），由表10-14查得（按靠近应力处的最小直径查得）10, 求安全系数 由式（10-5） （设为无限寿命，）得 =1.8所以安全可靠=5.5MPa=24.51=14.08S=12.21设计及计算过程结果六、键的选择校核1. 键的选择，根据轴径和轴的长度选择键，这里都选择普通平键

17、输入轴：联轴器段轴径18，选键 6632中间轴：大齿轮配合段轴径30，选键 8732小齿轮配合段轴径30，选键 8763输出轴：大齿轮配合段轴径48，选键 14956联轴器段轴径35，选键10870 2. 键的校核由于静连接，取，输出轴，联轴器段键的接触长度 能传递的转矩为输出轴，大齿轮配合段键的接触长度 能传递的转矩为校核通过结论：键安全键的选择引自机械设计手册第189页课程设计指导设计及计算过程结果七、轴承的校核1、基本寿命：八年一班 2、输出轴寿命校核轴承型号为深沟球轴承6209,其尺寸为dDB=458519。计算轴承的轴向载荷的基本额定动载荷,基本额定静载荷C=31.7KN 极限转速：

18、 轴承2压紧 则 则 则,按计算：=2.1419200h结论：轴承安全八、联轴器的选择及校核1、电动机与输入轴之间： 为了减小启动转矩，减小转动惯量和良好的减震性能，采用弹性柱销联轴器。 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。查得电机轴外伸直径D=18mm，选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160，半联轴器的孔径，半联轴器长度mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为30mm。2、 输出轴与卷筒轴之间：选HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为315，半联轴器的孔径d1=35mm3.、联轴器校核结论，联轴器安全。滚动的计算公式和数据皆引自机

19、械设计第159173页=2.14设计及计算过程结果九、密封与润滑 1、 齿轮采用浸油润滑，由机械设计（机械设计基础）课程设计表16-1查得选用N220中负荷工业齿轮油（GB5903-86）。，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高。由于第二级大圆柱齿轮圆周速度，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。2、滚动轴承的润滑开设油沟，飞溅润滑。3、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用SH 0537-1992润滑油。4、密封方法的选取轴端透盖根据润滑方式和轴径选择J型骨架式橡胶油封，检查减速器剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油

20、，剖分面涂以水玻璃。设计及计算过程结果十、减速器附件及说明1窥视孔盖窥视孔盖的规格为140100mm。在减速器箱盖顶部开窥视孔，以便于检查传动件的啮合情况、润滑状况、接触斑点级齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够大小，以便手能深入操作。平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。2放油螺塞螺塞规格为，放油孔的位置应在油池的最低处，并安装在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。螺塞材料采用Q235。3油标油标选用M12杆式油标，油标尺常放置在便于观测减速器油面级油面稳定处，对于多级传动油标安置在低速级传动件附近。长期连续工作的

21、减速器，在杆式油标的外面常装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。4通气器减速器在运转时，箱体内温度升高，气压增大，对减速器密封极为不利。为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。5起盖螺钉：箱盖，箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装与其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。起盖螺钉材料为45。螺杆顶部做成半圆形，以免顶坏螺纹。6定位销：为保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体的联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥

22、定位销，并尽量设置在不对称位置。定位销为圆公称直径（小端直径）可取，为箱座，箱盖凸缘联接螺栓的直径；取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利于安装。7起吊装置：选用M1的吊环螺钉，装在箱盖上，用来拆卸和吊运箱盖，也可用来吊运轻型减速器。8调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承的轴向位置。垫片组材料为08F。设计及计算过程结果十一、设计小结我设计的课题是，二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。本次设计得到了指导老师

23、的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助。经过此次的机械设计的训练，对机械设计产生了浓厚的兴趣，也对机械设计的流程有了初步的了解，能够为以后的实践做好指引。 在整个过程中不仅仅将学过的知识用于实践，体会到了真正应用知识的乐趣，更在课程设计的过程中体会到了工程人员应有的素质和技能，在以后的学习生活中，我会进一步的将知识基础打牢，并积极的将所学的知识用于实践，以使自己步入社会时有更多的自信。这次课程设计对以往的学习观念是个颠覆，这次我们充分体会到实践和理论学习的不同，实践中我们会遇到理论学习中的很多容易忽略的东西，而在整个课程设计中老师总是强调的工程无小事深深的刻入我们的心里，工程实践中哪怕一

24、个螺栓一个螺母的选择都是相当谨慎的。此次课程设计收获很多，无论是心理还是知识上都是这些年学习中那一体会到的，也许这就是所谓的深刻。我想，在以后的人生道路中，我们还会遇见很多的困难，此次的课程设计为我们的前进找到了一个坐标，一个方向虽然艰辛虽然有很多的困难，我们还是要坚定的一步一个脚印走下去！课程设计的本质是将理论用于实践，找到自己在学习中的不足和问题，而我们将课程设计做到废寝忘食的地步时，才知道在青春的岁月里，真正的将自己的精力和时间用于一项小小的“事业”是多么的快乐。此次课设老师的严谨精神深深刻在了心里，使我们学到了不少东西，对我们往后的学习具有深远的影响。让我们树立了争做一个严谨的合格的工

25、程设计人员目标。虽然这次设计已告一段落，但是学海无涯、学无止境，这是一个结尾，同时也只是一个开始。今后，我们会以更饱满的热情投入到今后的学习生活中，做一个不断探索，勇于创新的大学生。设计及计算过程结果参考资料：1. 机械设计 周玉林 许立忠主编 北京：中国标准出版社 20092. 机械设计课程设计指导手册 韩晓娟 主编 北京：中国标准出版社 20093. 机械设计课程设计图册 龚溎义 主编 北京：高等教育出版社 20094. 画法几何与机械制图 贾春玉 郑长民 主编 北京：中国标准出版社 20085. 机械原理 安子君 主编 北京：国防工业出版社 20096. 机械设计手册 成大先 主编 北京：化学工业出版社 20087互换性与测量技术基础邵晓荣 主编 北京：中国标准出版社 2011