机械设计基础课程设计样本001.docx

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1、武汉理工大学网络继续教育学院机械设计基础课程设计一陕西建校学习中心 函授站（学习中心）专业 级（春、秋）层次 指导教师学生姓名武汉理工大学网络继续教育学院前言 2传动系统的参数设计 3带传动的设计计算4齿轮的设计计算 5轴的设计计算6主动轴的设计计算6从动轴的设计计算8键的设计计算 9主动轴外伸端处键的校核 9从动轴外伸端处键的校核 10轴承的选择与验算 11主动轴承的选择与验算 11从动轴承的选择与验算 12联轴器的选择与验算 12箱体、箱盖主要尺寸计算 12齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择 13减速器附件的设计 13结束语 14、，.刖 百（一）课程设计的目的机械设计基础课程设计是学生学

2、习机械技术（上、下）课程后进行的一项综合训练，其主要目的是通过课程设计使学生巩固、加深在机械技术课 程中所学到的知识，提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力。 同时学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置 或简单机械的设计方法与步骤，为今后学习专业技术知识打下必要的基础。（二）传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递 原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重 要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。 合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成 本低廉、传

3、动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级 传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低.在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但 有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低 传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是 现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动（说明直齿轮传动的优缺点）。说明减速器的结构特点、材料选择和应用场合 （如本设计中减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成）。设计说明书一、

4、传动系统的参数设计已知输送带的有效拉力 Fw= 2000N,输送带的速度 Vw=1.1m/s,滚筒直径D=250mm。连续工作，有 轻微振动、单向运转。1)选择合适的电动机；2)计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；3)计算传动装置的运动参数和动力参数。解：1、选择电动机(1)选择电动机类型：按工彳要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。(2)选择电动机容量工作机所需功率：PwFw Vw 2000 1.1100010002.2kW电动机输出功率：Po -Pw2.22.54kW0.8674其中刀为电动机至滚筒、主动轴传动装置的总效率，包括V带传动效率Y b、一对齿轮传动

5、效率刀g、两对滚动轴承效率刀r2、联轴器效率刀c、及传动滚筒效率Yw值计算如下： 4 二4b r)gpr 2 C crw=0.8674由机械设计课程设计表82(63页)查得各效率值，y b=0.96, r g=0.97 ,刀尸0.99,打c=0.99,Pm=(11.3)Po,由机械设计刀w=0.96，代入公式计算出效率及电机输出功率。使电动机的额定功率 课程设at»表171Y(153页)查得电动机的额定功率 Pm=5.5kW。选择电动机的转速计算滚筒的转速:60 1000Vw60000 1.125084.08 r/min计算时取nw 85 r/min根据表31确定传动比的范围：取 V

6、带传动比ib=24,单级齿轮传动比ig=35,则总传动比 的范围：i = (2X3)(4X5) =6-20o电动机的转速范围为n =i nw(620) nw=504.481681.6在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min ,综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000,根据同步转速确定电动机的型号为Y132M2-6 |,满载转速|96& (机械设计课程设计153页)型号额定功率满载转速同步转速Y 1 3 2M 2 65 . 59 6 010002、计算总传动比并分配各级传动比计算总传动比：i=nm/nw=96

7、0/84.08=11.42 , 在814范围内(2)分配各级传动比：为使带传动尺寸不至过大，满足ib<ig,可取ib = 23,则齿轮传动比ig=i/ib(在4左右，取小数点后两位，不随意取整)。3、计算传动装置的运动和动力参数nw=nnPw=P11 f r f c(1)各轴的车t速：n1=nm/ibnn=n1/ig(2)各轴的功率： P1=Pm F bP11=P1 -Y r -Y g(3)各轴的转矩：T0=9550FWnm 最后将计算结果填入下表：T1=9550P1/n1T11=9550P11/n11Tw=9550Pw/nw参数轴名电机轴I轴II轴滚筒轴转速 n(r/min)nm=96

8、0n1=384nn=85nw=85功率P(kW)Pm=5.5P1=5.28P11=5.081Pw=4.991转矩T(N m)T0=54.71T1=131.31T11=570.75Tw=560.64传动比iib=2.5ig=4.571效率44 b=0.96nb 7 r=0.96" r 7 c=0.98三、带传动的设计计算已知带传动选用Y系列异步电动机，具额定功率Pm=5.5kW,主动轮转速nw=960r/min, 从动轮的转速ni=384r/min,ib=2.5。两班制工作，有轻度冲击。计算项目计算内容计算结果确定设计功查机械设计基础表87 （175页），取Ka=1 . 2,率故Pd=

9、KAP=1. 2 义 5.5=6.60kWPd=6.60kw选V带型号根据Pd和n1查机械设计基础图8-8 （176页），选B型普通V带B型确定带轮直由机械设计基础表8-4 （171页），取小带轮基准径直彳dd ddl=125mmdd1=125mm传动比i 2.5大带轮基准直径 dd2=i x dd1= 2.5x 125=312.5mm圆整 da2=315mmdd2=315mm於管dd1R1125 960 公” /v=6. 28m/s验算带速60 100060 1000合适5m/s <v <25m/s,符合要求确定带的基由 0.7(cd1+dd2)<aO< 2(dd1+

10、dd2)初定中心距 a0=准长度700mm带的基准长度为传动中心距Ldo= 2a0(dd1dd2) ( d2 d1)24a0L "L2 =2X700+ (125+315)+ (2)-=2104mm24 700查表机械设计基础表8-3（167页），取Ld=2240mmLd=2240mm实际中心距Ld Ldo2240 2104a=768mma=a0+700+=768mm22验算小带轮dc -d,1 180 -57.3 幺d1 165.81 165.8 0a包角1 165.8)120°,合适合适计算带的根卜卸计算V带根数数计算初拉力计算对轴的 压力带轮结构设计 绘工作图Pd z=

11、（nn）K Ki由ddi=125mm, ni=960r/min,查表机械设计基础 表 85 （173 页）,P1=1.64kW查表机械设计基础表 88 （177页），B型带， 由i=2.5,得P1=0.29kW查表机械设计基础表 810 （179页）K =0.96由Ld=2240mm,查表查表机械设计基础表 811 （179 页）,得 Kl=1.00则7=660 3.56（1.64 0.29） 0.96 1.00取z = 4根查表机械设计基础表8-2 （167页），B型带， q=0. 17kg/m;计算初拉力2.5Pd2F0 500（1） qvKzv2 56 60o=500X（ 1） 0.17

12、 6.282=217.44N0.964 6.28计算作用在带轮轴上的压力Q =2zF0sin2X 4X 217.44X sin=1726.18N22z=4F0=217.44NQ=1726.18N四、齿轮的设计计算已知传递的名义功率Pi = 5.28,小齿轮转速n=384,传动比ig = 4.57连续单向运转,传动尺寸无严格限制；电动机驱动。计算项目计算内容计算结果1.选精度等 级、材料 及齿数1) 精度等级选用8级精度；2) 试选小齿轮齿数 z1 = 24,大齿轮齿数z2=96的；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Z1=242.按齿面接进行#算Z2=96触强度设 计3:2按

13、式(1021)试算，即dtn 空工上互ZAU 昨' 按式K K K K K a v查表35-12得Ka=1初估速度=4%3传动尺寸计 算由图35-30b查得Kv=1.1 ,取 =0由式 =1.88-3.2 （ 一+ ）cos =1.713 Z1 Z2取=1d由图35-31 得，K =1.46;由图 35-32得，K =1.05所以 Kt=1.364dt 61.4mmd1n1一，v= 60 000 =3.08m/s因与初估圆周速度相差较大，故应修正载荷系数及小齿轮直径由图 35-30b得Kv=1.03,算得 K=1.276,d1=59.5mm1，八四一a - d1 d2 =147.6,取

14、 150mm2d1 cosm=2.48mm,取 m=2.5mm乙2ad1= =60mm ;d2=ud1=240mmu 1b= dd1 取 b1=70mm , b2=60mm3）结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而乂小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。五、轴的设计计算（一）主动轴的设计计算已知传递的功率为Pi=5.28kW,主动轴的转速为ni=384r/min ,小齿轮分度圆直径di=60mm, 啮合角d=20o,轮毂宽度B小齿轮= 700mm,工作时为单向转动。与轴承与齿轮 与轴承 与带轮与透盖 % .解：1、选择轴的材料、热处理方式，确定许用

15、应力 （按教材表39 1、398）轴名材料热处理硬度抗拉强度许用弯曲应力主动轴45号钢调制217255650MPa60MPa2、画出轴的结构示意图:3、计算轴各段直径计算项目计 算 内 容计算结果1、计算d1由教材表39-7得：A=11A 106,取A=118（取较大值）2、计算d23、计算d3：4、计算d45、计算d5di" A 3吧 27.14,轴上有一个键槽，故轴径增大5 % n n1di = di"X (1+5% =28.50按 138页圆整di=30d 2 = d1+2a= d1+2><0 . 07-0. 1) x d1=34.2-36 ,因 d2必须

16、符 合轴承密封元彳的要求，取d2=35。(191页)d 3 - d2+ (1-5) m仲36-40, 必须与轴承的内径一致， 圆整d3=40。所选轴承型号为 6208, B= 18, D= 80, G= 22.8, C0r=15.8d 4 =d+(1-5)mm=41-45,为装配方便而加大直径，应 圆整为标准直径；一M取0,2,5,8为尾数。取d4-45d 5=d=40,同一轴上的轴承选用同一型号，以便于 轴承座孔键制和减少轴承类型。d二30mmd2=35mmd3=40mmd4=45mmd5=40mm4、计算轴各段长度计算项目计 算 内 容计算结果1、计算L1第轮=(Z1)e+2f= , e、

17、f值查教材表34-8 L1'=(1.5 2)d1,按 138页取L1-58L1-582、计算L2L2=l1+e+m=50e=1.2d3,其中d3为螺钉直径，查表51(23页)m=L- 4-B轴承小=6+C+G+(3 8)- 小一 R由承小=20式中6、Cl、G查表51。11、&/、查表68(75页，L2-50按凸缘式端蛊查i1),若m<ekm=e可。 L3-B由承小+ &小+ A小，4小查表6 8(75页)1-3=403、计算L3it d- d).4<10-15,故小齿轮做成齿轮轴，L4= B、齿轮12L4-704、计算L5、计算匕Ls-LL5-405、校核

18、轴的强度计算项目计 算 内 容计算结果1.求轴上的载何Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.弯扭校合333W 0.1d0.1 6021600mmv'M m ( T1)2p51.2MPa ppW6、回出轴的工作图，标出具体尺寸和公差与轴承与齿轮与轴承（二）从动轴的设计计算已知传递的功率为 Pii=5.08 ,从动轴的转速为 nii=85,大齿轮分度圆直径 d2=240 啮合角a =200轮毂宽度Ek齿轮=600mm工作时为单向转动。解：1、选择轴的材料、热处理方式，确定许用应力（按教材表391、39-8）轴名材料热处理硬度抗拉强度b许用弯曲应力b从动轴45号钢正火170-

19、217600MPa55MPa画出轴的结构示意图计算轴各段直径计算项目计 算 内 容计算结果1、计算d1，2、计算d23、计算d34、计算d45、计算d56、计算d6由教材表39-7得：A=118-106,取A=115 （取较大值）d1" A胆,轴上有一个键槽，故轴径增大5% n n1d1'=d1”X （1+5% =45,为使所选轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器。查184页，相配合的联轴器选HL4 型弹性柱销联轴器，轴径相应圆整为dJ, 半联轴器长1=112。d 2'=3+2al=d1 十2X0.07-0.1） 刈1=36.48-38.4 ,因d2必须符合轴

20、承密封元件的要求，取d2=55o （191页）d 3'=&+（15）mm=41-45 d3必须与轴承的内径一致,圆整d3=。所选轴承型号为 6212, B=22 D=110 Cr=36.8, Cor=27.8d 4 =cb+（15）mm=为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径：一M取0,2,5,8为尾数。取d4=62d 5'=&+2a=a+2><0.07-0.1） M% d5=75（取整）d 6=da=60,同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴承座孔隹制和减少轴承类犁。d1二45d2=55d3=60d4=62d5=75d6=60计算项目计 算 内 容

21、计算结果1、计算L2、计算匕半联轴器的长度1=112 ,为保证轴端挡圈只压在半 联轴器上，而不压在轴的端面上，故第1段的长度应 比l略短一些，按138页取L1=82L 2=l1+e+m=50e=1.2d3,其中d3为螺钉直径，查表5-1（23页）m=L-ArB轴承小=6+G+G+（3 8）- 4小一 每承小=20式中6、Cl、Q查表51。11、4小查表68（75页，L1=82L2=503、计算13按凸缘式端蛊查11）,右m<em=抑可。L3=54L3=B由承大+ZW + &大,A大，大=A小+=54 （公式中B为齿L4=584、计算L42L5=225、计算L5轮宽度）6,计算L6

22、1 L 4=火齿轮一 2 = 60L6=45L 5=b=1.4a4=12取整）L 6= B轴承大+& +A大一1-5=315、校核轴的强度计算项目计 算 内 容计算结果2.求轴上的载何Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.弯扭校合W 0.1d3 0.1 60321600mm3i 2- 24Mm （ T1）2p '51.2MPa ppW6、画出轴的工作图，标出具体尺寸和公差 （例图）略计算注意事项：1、主动轴与从动轴的e应相等，2、主、从动轴m+A3+珊应相等（一）主动轴外伸端处键的校核已知轴与带轮采用键联接，传递的转矩为Ti=131,轴径为di=30,轴长Li=

23、58带轮材料为铸铁，轴和键的材料为45号钢，有轻微冲击六、键的选择与验算计算项目计 算 内 容计算结果1）键的类型带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A®及其尺平键联接。键bxh寸根据轴径d=30,由表10-33（165页），查得：键宽键长L=50选择b=8,键高h=7,因轴长L1=58,故取键长L=50将I=L b, k=0.4h代入公式得挤压应力为2）验算挤压 强度2T 1000p -j 53.82Mpap =53.58由教材表333查得，轻微冲击时的许用挤压应p < p强度足够3）确定键槽 尺寸及相应的力p5060MPa p< p,故挤压强度足够。公差.H 7 .

24、（以75为例）由附表10-33（165页）得，r6轴槽宽为20N 90520 ,轴槽深t=7. 5mm r6对应的极限偏差为:竺62。毂槽宽为20Js9土 0.026 ,毂槽深 0.043h=4.9 mniH7寸应的极Bg偏差为0.0304）绘制键槽工作图（二）从动轴外伸端处键的校核已知轴与联轴器采用键联接，传递的转矩为Tii=570,轴径为d1=45,宽度L1=82 联轴器、轴和键的材料皆为钢，有轻微冲击计算项目计 算 内 容计算结果1）键的类型带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A®及其尺平键联接。键bxh寸根据轴径d=45,由表10-33（165页），查得：键宽键长L-70选

25、择b-12,键高h=8,因轴长Li=82,故取键长L=70将I=L b, k-0.4h代入公式得挤压应力为2）验算挤压 强度2T 1000 cmp j 52.41Mpap-52.41由教材表333查得，轻微冲击时的许用挤压应p < p强度足够3）确定键槽 尺力p5060MPa p< p,故挤压强度足够。寸及相应的公差.H 7 .（以 75 一 为例）由附表10-33（165页）彳马， r6轴槽宽为20N 90520 ,轴槽深t-7. 5mm r6对应的极限偏差为：0062。毂槽宽为20Js9土 0.026 ,毂槽深0.043h-4.9 mm, H7寸应的极Bg偏差为0.030（三）

26、从动轴齿轮处键的校核已知轴与齿轮采用键联接，传递的转矩为Tii=570,轴径为di=52,宽度L4=58 齿轮、轴和键的材料皆为钢，有轻微冲击计算项目计 算 内 容计算结果1）键的类型带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A®及其尺平键联接。键bxh寸根据轴径d=30,由表10-33（165页），查得：键宽W： L-45选择b=14,键高h=9,因轴长Li=60,故取键长L=45将I=L b, k=0.4h代入公式得挤压应力为2）验算挤压 强度2T 1000 lc - p 59.17Mpak l dp =59.17由教材表333查得，轻微冲击时的许用挤压应p < p强度足够3）

27、确定键槽 尺力p50-60MPa p< p,故挤压强度足够。寸及相应的公差.H 7 （以75为例）由附表10-33（165页）得， r6轴槽宽为20N 90520 ,轴槽深t=7. 5mm r6对应的极限偏差为：0062。毂槽宽为20Js9± 0.026 ,毂槽深0.043h=4.9 mm, H7寸应的极Bg偏差为0.030注意：从动轴的许用挤压应力p: 100 120Mpa。键的工作图都需要画出七、轴承的选择与验算（一）主动轴承的选择与验算已知轴颈直径点=40, n尸384 Rva=1192 Rb=1192,运转过程中有轻微冲击计算项计算内容计算结果目1、确定轴由轴承型号查课

28、程设计附表得轴承的基本参数承的基本参P-RvA RV1中校大者P-1.2数因球轴承，故c-3,查教材表38-10,取fd-1,2、计算当查教材表38-11 ,取gT-1量动负荷P代入计算得：L1-667(grCr 1 0 0 0 ) Lh'3、计算基Lh>Lh ,本额定有命nfdP合适故所选轴承合适。（Lh 口查表或按大修期确定）（二）从动轴承的选择与验算已知轴 颈直径d3=60, nn=8 5, Rva=3063 , Rw=3063 ,运转过程中有轻微冲计算项计算内容计算结果目1、确定轴由轴承型号查课程设计附表得轴承的基本参数承的基本参P-RvA RV1中校大者P=1.2数因球

29、轴承，故3,查教材表38-10,取fd=1,2、计算当查教材表38-11 ,取gT=1量动负荷P小一上的/日 .16667 grCr 1000代入计算得：Li=（-）Lh3、计算基Lh>Lh ,本额定有能nfdP合适故所选轴承合适。（Lh 口查表或按大修期确定）注意：如寿命过大，则重选轴承型号，取轻或特轻系列八、联轴器的选择与验算已知联轴器用在减速器的输出端，从动轴转速5=85,传递的功率为Pii=5.08传递的转矩为T"=570,轴径为di=45计算项目计算内容计算结果1、类犁选择2、计算转 矩3、型号选 择为减轻减速器输出端的冲击和振动，选择弹性柱 销联轴器，代号为HL由教

30、材表43-l ,选择工作情况系数K=1.25Tc=K- Tn =631.96按计算转矩、轴径、转速，从标准中选取 HL3® 弹性柱销联轴器，采用短圆柱形轴孔。公称转矩：Tn=630>Tc许用转速：巾=1000>'主动端：了型轴孔、A型键槽、轴径&=,半联轴 需长度L：HL单性柱销联 轴 器Tc=631.96联轴器的选择结果型号轴孔直径轴孔长度公称转矩许用转速HL44511212504000九、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，采用HT20瞅铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下:名称符号尺寸箱体厚度具体内容参照23贝表5-18mm十、齿轮和滚动轴承

31、润滑与密封方式的选择（一）减速器的润滑1、齿轮的润滑：根据齿轮的圆周速度6.28 mS选才¥ 10mm 润滑，浸油深度,（36页）润滑油粘度为59。 （41页）2、轴承的润滑：滚动轴承根据轴径选择 脂 润滑，润滑脂的装填量,润滑脂的类型为钙基 2号钠基2号。（39-40页.）（ -2 :）减速器的密封（4246页）1、轴伸出处密封：轴伸出处密封的作用是使滚动轴承与箱外隔绝防止润滑油（脂）漏出和箱外杂质，水基灰尘等侵入轴承室避免轴承急剧磨损和腐蚀，采用垫圈密封2、轴承室内侧密封：采用挡油环密封方式，其作用是防止过多的油，杂质以及啮合处的热油冲入轴承室3、箱盖与箱座接合面的密封：采用密封

32、条密封方法画出封油环与毡圈示意图（46页与191页）卜一、减速器附件的设计说明：按课程设计 4753页进行设计，对每一种附件，说明其作用，并画出结构示 意图。（一）窥视孔盖和窥视孔的设计作用：检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱内注入润滑油 结构示意图窥视孔开在机盖的顶部，应能看到传动零件啮合，并有足够的大小，以便于检修。（二）排油孔与油塞作用：排放污油，设在箱座底部结构示意图放油孔的位置应在油池最低处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放 油，放油孔用螺塞堵住，具结构如图油塞的安装位置十二、结束语由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。