机械设计基础课程设计书.doc

《机械设计基础课程设计书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础课程设计书.doc（28页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 机械设计基础 课程设计书设计题目：设计输送传动装置中的一级圆柱齿轮减速器学 院：工 学 院班 级：交运1201班学 号：20121035姓 名：张 辉 煌指导老师：徐 雪 红1 / 28目录一、设计任务书 二、传动装置的总体设计 1.传动装置方案的拟定及其说明2.选择电动机3.计算传动装置的运动和动力参数三、传动零件的设计计算1.带传动的设计2.齿轮传动的设计四、轴与键的设计计算1.减速器输入轴的结构设计2.减速器输出轴的结构设计与强度校核五、滚动轴承的选择及其寿命计算1.轴承型号选择2.计算输出轴承六、键的选择及其校核计算1.所有键的选择2.键的校核七、箱体的设计 八、润滑方式及其润滑油的

2、选择1.齿轮传动的润滑2.滚动轴承润滑方式的确定及其润滑剂的选择 一、设计任务书 机械设计课程设计的题目：设计输送传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 原始数据如下:题号12345输出轴功率P（kw）344.856.2输出轴转速n(r/min)3538404550传动工作年限6108108每日工作班数21111工作场所车间矿山矿山车间车间批量小批大批小批成批成批题号678910输出轴功率P（kw）3.54.45.565.8输出轴转速n(r/min)3840484850传动工作年限8108108每日工作班数21111工作场所车间车间矿山车间矿山批量小批成批大批成批小批设计工作量：一、编写设计计算说明书

3、份二、绘制减速器大齿轮零件图1张（3号图纸）三、绘制减速器低速轴零件图1张（3号图纸）四、绘制减速器装配图1张（1号图纸）二、传动装置的总体设计 1.传动方案的拟定及其说明: 采用普通V带和圆柱直齿轮组合，满足传动要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸震能力。结构简单，成本低，易于维护和使用。 .选择电动机（1）电动机的类型和结构形式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机。（2）传动装置的总效率：由课程设计表2-4查得：V带传动1=0.94，滚动轴承2=0.99，圆柱齿轮闭式与开式传动分别为3=0.97，4=0.94。所以总效率=0.94x0.993x0.97x0.94=0.

4、832 (3)电动机功率：d=pw/=6.2/0.832=7.45kw查手册可选择额定功率为7.5kw的电动机。（4）确定电动机的转速：查表得：普通V带传动比i=25，圆柱齿轮i=5,单级圆柱减速器i=35，则总传动比i=30125.nd=ixn=(30125)x50=(13505625)r/min 查表得:电动机型号为：Y132S2-2.电动机型号额定功率kw满载转速r/min堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132S2-27.529002.02.2 3.传动比分配 根据电动机满载转速n可得总传动比i.则总传动比ia=nm/n可得 ia=2900/45=64.44.综合传动比ia=i1i

5、2i3。可得i1=3.89,i2=5,i3=4.284.运动条件及运动参数分析计算（1）各轴输入功率P1=p0=7.45kwP2=p1=7.45x0.94=7.003kwP3=p223=7.003x0.99x0.97=6.725kwP4=p324=6.725x0.99x0.94=6.2582kw（2）各轴转速 ：n1=n0=2900r/min : n2=n1/i1=2900/3.89=745.5r/min : n3=n2/i2=745.5/5=149.1r/min : n4=n3/i3=149.1/4.28=34.836r/min（3）各轴转矩 电动机输出转矩:T1=T0=9590xp/n=9

6、590x7.45/2900=24.53 Nm各轴输入转矩： T2=T1x1xi1=24.534x0.94x3.5=80.72 Nm T3=T2x2x3xi2=80.72x0.99x0.97x4.3=333.32 Nm T4=T3x4x2xi3=333.32x0.99x0.94x3.85=1194.22 Nm 轴号功率P（KW）转速N (r/min)转矩T ( Nm)传动比i效率 7.45290024.534 7.003745.580.723.890.94 6.725149.1333.3250.97 6.258334.8361194.224.280.94将上述数据列表如下：三、传动零件的设计1.

7、 V带传动设计(1) 因为载荷变化较小且工作时间为8h/天，可得KA=1.1 PC=KAP=1.1x7.5=8.25 KW(2) 选取普通V带型号 PC=8.25 KW， n0=2900r/min ,查表选A型 确定带轮基准直径：查表得取 D1=100 ,=1 D2=D1xi1x（1-）=100x3.89x0.99=385.11 查表得D2=400大轮转速 n2=n0xD1x（1-）/D2=2900x100x0.99/400=808.73r/min其误差为3.875,误差较小，允许（3）验算带速 V=D1n0/（601000）=3.14x100x2900/(60x1000)=15.18m/s

8、在525m/s范围内，所以带适合 （4）确定带的基准长度Ld和实际中心距a初定中心距为a0=1.4（D1+D2）=1.4(100+400)=700mm 取a0=700mm L=2a0+(D1+D2)/2+(D2-D1)/4a0=2017.1 mm查表9.4取基准长度Ld=2000 mm实际中心距a为a=(2Ld-(D1+D2)+(2Ld-(D1+D2)2-8(D2-D1)/8=(2x2000-3.14x455+(2x2000-3.14x455)2-8x2552) =629.92 mm(5)验算小带轮的包角1=180-57.3（D2-D1）/a=156.8120，合格。(6)确定V带根数传动比

9、i=3.89查表p0=2.09 kw 同时查表得 p0=0.3kw Ka=0.94 KL=1.03 V带根数 Z=PC/P0=PC/(P0+p0)KakL)=3.49所以 Z=4根（7）求单根V带初拉力：查表得A型普通V带的每米长质量q=0.10Kg/m得F0=（500Pc/ZV）（2.5/Ka-1)+qv=135.79 N.(8) 计算带轮轴上所受的压力FQ=2FQZsin(a1/2)=1064.13 N(9) 带轮结构设计略2. 齿轮传动的设计计算 减速器齿轮设计： （1）选定齿轮材料及精度等级机 因为器运行速度不高，要求精度也不高，所以选用8级精度小齿轮材料为40MnB调质，硬度为241

10、286 HBS 大齿轮材料为45钢调质，硬度为197286 HBS (2) 许应接触应力H：查表查得 Hlim1(680,760)MPa Hlim2(550,620)MPa Flim1(580,610)Mpa Flim2(410,480)Mpa取 Hlim1=720MPa Hlim2=600MPa Flim1=600Mpa Flim2=600Mpa 由表查得 SH=1 SF=1.25 计算接触疲劳许用应力：H1Hlim1/SH720MPa H2Hlim2/SH600MPaF1=Flim1/SF=480Mpa F2=Flim2/SF=360MPa（3）试算小齿轮分度圆直径，确定模数： 查表得：载

11、荷系数K1.1 d齿宽系数 d =0.8 小齿轮上的转矩：T1=9550x7.003/828.57=80.72 Nmm取 ZE=188 传动比i=4.3 d13(（2KT1/d）(+1)/)(ZEZH/H)2) =32x1.1x80.72x103x5.3x(188x2.5)2/(0.8x4.3x6002)=55.17选小齿轮齿数Z135，则大齿轮齿数Z2i Z1=4.335=150 实际齿数比i=4.29.模数 m=d1/z1=1.58 mm 查表取标准模数 m=2 mm（4）主要尺寸计算： 实际的分度圆直径 d1=mz1=235=70 mm d2=mz2=2150=300 mm 齿宽 b=d

12、d1=0.855.17=44.1 mm 取b2=45mm b1=b2+5=50 mm中心距a=0.5m（Z1+Z2）=185 mm（5）按齿根弯曲疲劳强度校核:由式（11.12）得出，如FF，则校核合格。确定有关系数和参数：齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.51 YF2=2.18 应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.65 Ys2=1.82F1=2KT1Ys1YF1/(bm2Z1)=2x1.1x80.72x2.51x1.65/(45x4x35) =116.74 MPaF1F2=F1xYF2x Ys2/(Ys1YF1)=111.84 MPaF2齿根弯曲疲劳强度校核合格。(6)

13、 验算齿轮的圆周速度：V=d1n1/（601000）=3.04 m/s 由表11.21可知，选8级精度合适.(7) 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da，查机械设计基础4-2得： ha*=1 c*=0.25齿顶圆直径： da1=d1+2ha1=(Z1+2h*)m=(35+2)x2=74 mmda2=d2+2ha2=(Z1+2h*)m=(150+2)x2=304 mm齿根圆直径：df1=(Z1-2h*-2c*)m=(35-2-0.5)x2=59 mmdf2=(Z2-2h*-2c*)m=(150-2-0.5)x2=295 mm齿距：P=m=3.14x2=6.28 mm 齿顶高： ha=h*m=2 mm

14、齿根高： hf=(h*+c*)m=2.5 mm (8) 齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构。大齿轮的有关计算：轴孔直径：ds=55 mm轮毂直径： dh=1.6x55=88 mm轮毂长度：Lh=1.4xds=1.4x55=77 mm轮缘厚度：=(34)m=(68) mm 取=8 mm轮缘内径：D2=da2-2h-2=304-2x4.5-2x8=279 mm 取 D2=280 mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x45=13.5 c取15,则c=15腹板中心孔直径：D0=0.5(dh+D2)=0.5(88+280)=184 mm腹板孔直径：d0=0.25(D2-d

15、h)=0.25(280-88)=48mm齿轮倒角：n=0.5m=0.5x2=1 开式齿轮设计：（1）选定齿轮材料及精度等级机 因为器运行速度不高，要求精度也不高，所以选用9级精度因为齿轮为开式齿轮，所以硬度及接触疲劳极限要大 小齿轮材料为38siMnMo表面淬火，硬度为4555 HRC 大齿轮材料为45钢表面淬火，硬度为4050 HRC (2) 许应接触应力H：查表查得 Hlim1(1130,1210)MPa Hlim2(1120,1150)MPa Flim1(690,720)Mpa Flim2(680,720)Mpa取 Hlim1=1180MPa Hlim2=1140MPa Flim1=71

16、0Mpa Flim2=690Mpa 由表查得 SH=1 SF=1.25 计算接触疲劳许用应力：H1Hlim1/SH1180MPa H2Hlim2/SH1140MPaF1=Flim1/SF=568Mpa F2=Flim2/SF=552MPa（3）按照齿轮弯曲强度计算： 查表得：载荷系数K1.2 d齿宽系数 d =0.4 小齿轮上的转矩：T3=9550x6.725/192.69=334.5 Nmm选小齿轮齿数Z117，则大齿轮齿数Z2iZ1=3.8517=65.45 取 Z2=65 齿形系数YF，查表11.12得 YF1=3.08 YF2=2.3 应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.5

17、3 Ys2=1.73 YF1Ys1=3.08x1.53=4.71 YF2Ys2=2.3x1.73=3.98 m32KT1Ys1YF1/(dZ12F) =32x1.2x334.5x103x4.71/（0.4x172x552）=3.9 mm 查表得 m=5 分度圆直径 d1=mz1=517=85 mm d2=mz2=565=325 mm 中心距a=0.5m（Z1+Z2）=205 mm实际传动比i=65/17=3.82 齿宽 b=dd1=0.485=34 mm 取b2=34mm b1=b2+6=40 mm(4) 按齿面接触强度校核取 ZE=188 H=ZEZH(（2KT1/bd12）(+1)/) =

18、188x2.5x(2x1.2x334.5x103x4.85/(34x852x3.85) =954MPaH齿面接触强度校核合格。(5)齿轮的圆周速度：V=d1n1/（601000）=0.86 m/s 由表11.21可知，选9级精度合适.(6) 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da，查机械设计基础4-2得： ha*=1 c*=0.25齿顶圆直径： da1=d1+2ha1=(Z1+2h*)m=(17+2)x5=95 mmda2=d2+2ha2=(Z1+2h*)m=(65+2)x5=335 mm齿根圆直径：df1=(Z1-2h*-2c*)m=(17-2-0.5)x5=72.5 mmdf2=(Z2-2h*-

19、2c*)m=(65-2-0.5)x5=312.5 mm齿距：P=m=3.14x5=15.7 mm齿顶高： ha=h*m=5 mm齿根高： hf=(h*+c*)m=6.25 mm (7) 齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构。大齿轮的有关计算：轴孔直径：ds=60 mm轮毂直径： dh=1.6x60=96 mm轮毂长度：Lh=1.4xds=1.4x60=84 mm轮缘厚度：=(34)m=(1520) mm 取=20 mm轮缘内径：D2=da2-2h-2=335-2x11.25-40=272.5 mm 取 D2=272 mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x34=10

20、.2 取c=11mm腹板中心孔直径：D0=0.5(dh+D2)=0.5(96+272)=184 mm腹板孔直径：d0=0.25(D2-dh)=0.25(272-96)=48mm齿轮倒角：n=0.5m=0.5x5=2.5 四、轴的设计计算1.减速器输入轴的结构设计（1）选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。 由表14.1查得：硬度为（217255）HBS，强度极限B=650Mpa，屈服极限S=360M，弯曲疲劳极限-1=300Mpa。 由表14.2得：=（3040）Mpa，C=（118107）Mpa（2）按钮转强度

21、估算轴径（最小直径）得dCp/n=（107118）7.003/828.57=21.8424.084mm。考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为22.525.29mm，由设计手册取标准直径d=28mm（3）轴的强度校核 圆周力：Ft=2T1/d1=2x80.72x103/70=2306.29N 径向力Fr= Fttan=2306.9xtan=839.64N . 转矩：T1=80.72x103Nmm 做受力简图： 由图表查的：减速器输出轴的结构设计与强度校核(1) 选择轴的材料，确定许用应力：由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，

22、故选用45钢并经调质处理。 由表14.1查得：硬度为（217255）HBS，强度极限B=650Mpa，屈服极限S=360M，弯曲疲劳极限-1=300Mpa。 由表14.2得：=（3040）Mpa，C=（118107）Mpa（2）按钮转强度估算轴径（最小直径）得dCp/n=（107118）6.725/192.69=34.9738.56mm。考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为35.7240.49mm，由设计手册取标准直径d=42mm轴的结构设计草图:轴的设计：1选择轴的材料，确定许用应力：由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，

23、故选用45钢并经调质处理。 由表14.1查得：硬度为（217255）HBS，强度极限B=650Mpa，屈服极限S=360M，弯曲疲劳极限-1=300Mpa。 由表14.2得：=（3040）Mpa，C=（118107）Mpa（2）按钮转强度估算轴径（最小直径）得dCp/n=（107118）6.2583/50=53.5359.04mm。考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为55.1462mm，由设计手册取标准直径d=63mm五、滚动轴承的选择及其寿命计算1.轴承型号选择因为选择了圆柱直齿轮，只要是径向力，所以选择深沟球轴承。轴：根据前面轴的设计可知，轴的内

24、径为50mm,所以尺寸系列代号为10. 因轴承需要工作10年，所以根据公式Lh=(106/60n)(ftC/(fPp) 其中Lh=8x12x30x8=23040h,n= 192.69r/min,ft=1,fp=1.2,=3, C=Cr/2=Fttan/2=T1tan/d1=333.32xtan/70=1733.1N 可得：选择 60210. 六、键的选择及其校核计算1.所有键的选择：均选择A型平键代号轴径/mm键宽/mm键高/mm键长/mm轴键288750轴键55161068轴键4212840轴键84221470 七、箱体的设计 1类型选择：选择一级铸铁圆柱齿轮减速器。2箱体主要结构尺寸：（m

25、m）名 称箱座壁厚箱盖壁厚1箱盖凸缘厚度b1尺 寸/mm8812箱座凸缘厚度b箱底凸缘厚度b2地脚螺钉直径df地脚螺钉数目n轴承旁连接螺栓直径d1122016412盖与座连接螺栓直径d2连接螺栓d2的间距l轴承端盖螺钉直径d3检查孔盖螺钉直径d4定位销直径d10150868df、d1、d2至外箱壁直径C1df、d2至凸缘边缘距离C2轴承旁凸台半径R1凸台高度h外箱壁至轴承座端盖的距离l11614164040齿顶圆与内箱避间的距离1齿轮端面与内箱避间的距离2箱盖、箱座肋厚m1、m2轴承端盖外径D2轴承旁连接螺栓距离S12126.8、6.8102125 【减速器附件的选择】 通气器：由于在室内使用

26、，选通气器（一次过滤），采用M181.5 油面指示器：选用游标尺M16 起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5 八、润滑方式及其润滑油的选择 1.齿轮传动的润滑齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。 2.滚动轴承润滑方式的确定及其润滑剂的选择滚动轴承的润滑：由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、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L-AN15润滑油。 4.密封方法的选取：选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。八、设计小结九、参考资料 友情提示：方案范本是经验性极强的领域，本范文无法思考和涵盖全面，供参考!最好找专业人士起草或审核后使用。