机械设计课程设计概述(ppt 38页).docx

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1、唐 山 学 院机 械 设 计 课 程 设 计 题 目 系 (部) 机电工程系 班 级 13级本1 姓 名 学 号 指导教师 15 年12月 24 日至 1 月 14 日 共 3 周 16年 1 月 16 日课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数 缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定 指导教师签名： 年 月 日目 录1 概述 1.1 课程设计的目的.2 1.2 设计内容和任务.21.2.1 设计内容和任务.21.2.2 设计要求.21.3 设计的步骤.22 传动装置的总体设计.22.1 拟定传动方案.62.

2、2 选择电动机.72.2.1 选择电动机类型和结构型式. 72.2.2 确定电动机的功率.72.2.3 确定电动机的转速.72.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配.82.3.1 计算总传动比.82.3.2 合理分配各级传动比.82.4 传动装置的运动和动力参数计算.82.4.1 0轴（电机轴）输入功率、转速、转矩.82.4.2 轴（高速轴）输入功率、转速、转矩.82.4.3 轴（中间轴）输入功率、转速、转矩.82.4.4 轴（低速轴）输入功率、转速、转矩.92.4.5 轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩.93 传动零件的设计计算.103.1 高速级齿轮传动设计.10.3.2 低速级齿轮

3、传动设计.154 轴系的设计.20 4.1中间轴的设计（包括轴承的选择）.20 4.2高速轴的设计（包括联轴器和轴承的择）.25 4.3低速轴的设计（包括联轴器和轴承的选择）.275 键的强度校核. 29 5.1高速轴键. 29 5.2中间轴键 . 29 5.3低速轴键. 294唐山学院机械设计课程设计6 减速器的结构 6 箱体的结构设计.307 润滑和密封设计.33 8 减速器的附件.338.1 杆式游标.338.2 排油孔螺塞.338.3 窥视孔盖.338.4 通气器.338.5 起吊装置.348.6 起盖螺钉.348.7调整垫片.34 8.8定位销.346 设计心得.35参考文献.36附

4、录.371 前言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、传动效率高和使用维护方便。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、圆柱齿轮传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间的传动装置。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动

5、化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速器的应用，且在工业应用上，减速器具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。本设计中的减速器原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为直齿圆柱齿轮减速器，第二级传动为斜齿圆柱齿轮传动。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。由已知运输带与卷筒的相关数据来设计合适的减速器，设计基本思路为： 首先，通过运输带的工作速度和工作拉力确定发动机的类型，各部分的传动比，以及总体参数；其次，根据传动比

6、，以及求出的减速系统的总体参数确定使用的传动零件，即带传动与齿轮传动，同时进一步设计计算出传动零件的相关参数；再次，根据传动零件来设计计算连接部件，即轴，轴承，连轴器等，并校核设计的数据。最后，根据各个部件的设计参数来确定减速器机箱的总体设计，以及附件的选择二、设计方案工作条件三班制单向连续运转，载荷较平稳；运输机工作转速允许误差5% ；使用折旧期为10年，每年工作250天；工作环境：室外，灰尘较大，常温；动力来源为电力，三相交流，电压380/220V ；检修间隔期为三年一大修；制造条件及生产批量为一般机械制造工厂，批量生产。原始数据数据编号A1, 带工作拉力F（N）=1900,带速度V=1.

7、35m/s,卷筒直径D=270mm。设计任务画A1号装配图一张，A3号零件图二张；设计计算说明书一份，60008000字。设计目的综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力；学习简单机械传动装置的设计原理和过程；进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、使用技术资料）总体设计由电机、减速器、卷筒等组成系统。如图二级圆柱齿轮减速器（展开式）。图2-1 传动装置总体设计图1、电动机的选择1.选择电动机类型：按工作要求选用Y系列全封闭自扇式笼型三相异步电动机，电压380V。2.选择电动机容量：电动机所需工作功率为，工作机所需功率为，传动装置的总效率为各部分效率：滚动轴承效率=0.99；闭式齿

8、轮传动效率=0.97；联轴器效率=0.99；传动滚筒效率=0.96。代入得 =0.850所需电动机功率为=2.89KW因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。选电动机的额定功率为3KW。3.确定电动机转速滚筒轴工作转速二级圆柱齿轮减速器的传动比i=840,故电动机转速的可选范围为 现选取同步转速为1500的电动机。综上所述，符合以上数据要求的电动机只有Y100L2-4型电动机。2 传动装置的传动比及运动动力参数1.计算传动比1.因为没有V带和带轮，取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比4.563，则低速级的传动比 3.259，以上传动比的分配只是初步的。2.运动和动力参数计算0轴（电动机轴）kW 1

9、轴（高速轴） 2轴（中间轴） 2.85kw, 3轴（低速轴） 4轴（滚筒轴） 各轴运动和动力参数计算结果：轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴339.5451420111轴2.972.9419.9719.77142010.992轴2.852.8287.4686.59311.24.5630.963轴2.7372.71273.73270.9995.493.2590.96滚筒轴2.682.653258.03255.4595.4910.983齿轮的设计3.1高速级齿轮传动设计1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为

10、。 （2）带式输送机为一般工作机器，选用7级精度。 （3）材料选择。 由表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢，齿面硬度为240HBS。 （4）、选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取。2.按齿面接触疲劳强度设计 试算小齿轮分度圆直径，即。确定公式中各参数的值。 试选； 计算小齿轮传递的转矩； 由表10-7选取齿宽系数；由图10-20查得区域系数; 由表10-5查得材料的弹性影响系数； 由式10-9计算接触疲劳强度用重合系数： 计算疲劳许用应力； 由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为、。 计算应力循环次数： 由图10-23查取接触疲劳寿

11、命系数、，取失效概率为1%，安全系数S=1，可得： 取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即。试算小齿轮分度圆直径：（2）、调整小齿轮分度圆直径计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度V：齿宽b：计算实际载荷系数由表10-2查得使用系数;根据V=2.549 m/s、7级精度，由图10-8查得动载系数；齿轮的圆周力： 由表查得齿间载荷分配系数;由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支撑不对称布置时，得齿向载荷分布系数；由此得到实际载荷系数：可得按实际载荷系数算得的分度圆直径： 及相应的齿轮模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）试算模数，即确定公式中各参数的值试选；由式10-5计算弯曲疲劳

12、强度用重合度系数：；计算由图10-17查得齿形系数、；由图10-18查得应力修正系数、；由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 、 ；由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数、；取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得： 取其较大者，即试算模数：（2）调整齿轮模数计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度V。齿宽b。宽高比b/h。计算实际载荷系数根据、7级精度，查得动载系数；由；查表得齿间载荷分配系数；由表10-4用插值法查得，结合，得，则载荷系数：;可得按实际载荷系数算得的齿轮模数： w为使其满足要求，取m=1.5mm，取。1.1.4、几何尺寸计算由上有m=1.5mm。，；则，。（4）齿面接

13、触疲劳强度校核 按前述类似做法，有，有 （5）齿根弯曲疲劳强度校核 按前述类似做法，有，有 ，m=1.5mm，。有 齿根弯曲疲劳强度满足要求主要设计结论： 3、2低速级齿轮传动设计1.选齿轮类型、精度等级、材料及齿数 选用斜齿圆柱齿轮，压力角=20，初选螺旋角=，精度等级选用7级精度；材料及热处理：选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。试选小齿轮齿数z123，大齿轮齿数z2=z1*=23*3.259=74.96.圆整z2=75。此时，i=75/23=3.260，误差为0.05%。2. 按齿面接触强度设计3

14、. 2.按式（1021）试算小齿轮分度圆直径，即 确定公式内的各计算数值，试选Kt1.3 由图1020选取区域系数，2.433由表10-7选取尺宽系数， d1 计算小齿轮传递的转矩， T21=表105查得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa 计算接触疲劳强度用重合度系数.= = = =1.825，=0.46665螺旋角系数=0.985由图1025d查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1550MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2550MPa；由式（1015）计算应力循环次数N160n1jLh603111（2425010）1.12 N2N1/53.436由图1023查得接触疲劳寿命系数KH

15、N10.93；KHN20.96 MPa558MPa MPa528MPa 取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,因此可得 =528MPa .计算小齿轮分度圆直径 =（2）调整小齿轮分度圆直径计算实际载荷系数前的数据准备：圆周速度v。=0.59m/s齿宽b。b=1x36.23mm=36.23mm。计算实际载荷系数。已知载荷平稳，所以取=1根据v=0.59m/s,7级精度，由图108查得动载系数=1.02N/mm100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数=1.2。由表104用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑对称布置时，得齿向载荷分配系数=1.417。故实际载荷系数=2.023由式（10-

16、12）可得按实际的载荷系数算得的分度圆直径，=及相应的齿轮模数=3.齿根弯曲疲劳强度校核 由式（10-7）计算模数，即 （1）确定公式中各参数的值： 试选=1.3。由式（10-5）计算弯曲疲劳强度用重合度系数。= =由式（10-19），可计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数。=0.787 计算。由当量齿数=25.178， =82.1，查10-17得齿形系数=2.75,=2.26。由图10-18查得应力修正系数=1.57、=1.72。由图1024c查得小齿轮的齿根弯曲疲劳强度极限Flim1500MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限Flim2380MPa；由图1022查得弯曲疲劳寿命系数KFN10.92,KF

17、N20.96。 取弯曲疲劳安全系数S1.4，由式（10-14）得=328.57MPa=260.57MPa， 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取=试算模数 =1.512mm调整齿轮模数计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度v。=1.512x23/cos14=35.84mm3.14x35.84x311/60/1000=0.5836m/s齿宽b。b=1x35.84mm=35.84mm齿宽高比b/h。=3.402b/h=35.84/3.402=10.535计算实际载荷系数。根据v=0.5836m/s,7级精度，由图108查得动载系数=1.06；N=N1x4880/35.84=136.18N/mm100N/

18、mm查表10-3得齿间载荷分配系数=1.2。由表104用插值法查得齿向载荷分配系数=1.412,结合b/h=10.535,查图10-13，得=1.348故实际载荷系数=1x1.06x1.2x1.348=1.7147由齿根弯曲疲劳强度校核式代入数值得 满足齿根弯曲疲劳强度。故取模数m=2合适。4.几何尺寸计算计算中心距=(23+75)x2/2cos14=101mm计算大、小齿轮的分度圆直径=计算齿轮宽度=47.4mm考虑都安装误差，取小齿轮齿宽b1=54mm，大齿轮齿宽b2=48mm。结构设计：因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故选用腹板式。5.主要设计结论齿数Z123，Z2=

19、75，模数m=2mm，压力角=，螺旋角=，中心距a=101mm，齿宽b1=54mm，b2=48mm，小齿轮材料为45钢（调质），大齿轮材料为45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。4 传动轴的设计及滚动轴承的选择4.1中间速轴的设计及轴承的选择1. 求中间轴上小大齿轮的功率P，转速n和转矩T。低速级上的小齿轮：高速级上的大齿轮：2. 求作用在齿轮上的力小齿轮：因已知小齿轮的的分度圆直径为而大齿轮：已知大齿轮的的分度圆直径为154.59mm而3初步确定轴的最小直径.先按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得4.轴的结构设计（1）拟定轴方案：如图所示

20、 图3.7.1 中间轴（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 该中间轴的最小直径显然是安装滚动轴承所在的轴的直径，为了使所选的轴的直径与滚动轴承的孔径相适应，故需同时选用滚动轴承，在此处轴既受径向力，又受轴向力，所以选用单列圆锥滚子轴承，参照工作面要求并根据23.44，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7205AC，其尺寸为,所以，左端轴承右侧采用套筒定位，套筒右侧是一非定位轴肩，非定位轴肩的高度，以及考虑键的削弱作用，所以，=35mm,同理，给右端轴承定位的套筒左端也为一非定位轴肩，所以。至此，中间轴上各轴段的直径已设计出。初取齿轮距箱体内壁之距离为14m

21、m ，滚动轴承距箱体内部距离为6mm。所以有15+6+14=35mm由上已知低速级小齿轮的齿宽为，由于齿轮所在轴段应比齿轮轮毂短2-3mm ，所以可确定，两齿轮中间轴段为一轴环，其宽度，所以取。至此，中间轴上各轴段长度已确定。轴段12345直径d2528352825长度L3552102635（3）中间轴上零件的周向定位：齿轮与轴之间的周向定位采用平键连接，由表6-1查得采用平键尺寸为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4） 确定轴上的圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为C2，各轴肩处的圆角半径

22、为R1。5. 轴的强度校核首先根据轴的结构图作出轴的计算简图 在确定轴承的支点位置之前，应从手册中查取a值，对于7205AC的角接触球轴承，由手册中查的，作为简支梁的轴的支撑跨距为160.6mm，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。其中 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图可看出截面2是轴的危险截面，现将计算出的截面B处按弯曲扭转合成应力校核轴的强度根据：=前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得=60MP， ,改选调制处理，此时 =70此时轴合理安全。5. 轴承的校核（1） 求两轴承受到的径向载荷。中间轴上轴承受力,（2） 求两轴承的计算轴向力（3） 求两轴承的当量动载荷查手册可知，判断系数，又因为算比值1.210齿轮端面与内机壁距离9机盖，机座肋厚7 7轴承端盖外径+（55.5）80轴承端盖凸缘厚度t(11.2)6轴承旁联结螺栓距离807润滑和密封设计7、1.齿轮的润滑由于所设计的减速器的圆柱齿轮减速器， 两个大齿轮的转速均不高，均小于 12m/s，减速器的齿轮采用浸油润滑，由于高、低速级的大齿轮的尺寸不同，因而浸油深度就不一样。为了使两齿轮均润滑良好，推荐对大圆柱齿轮通至少一个齿高，即10mm，。而锥齿轮应浸入0.5到1个齿宽，但是不小于10mm，总体上油深不能超过