機械設(shè)計--Word-文檔.doc

機械課程設(shè)計說明書2012年5月機械設(shè)計課程設(shè)計任務書一、課程設(shè)計目的: 1.綜合運用機械設(shè)計 課程以及其它先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行機械設(shè)計基本訓練，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想。2.學習并掌握通用機械零件、 機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計過程和方法，培養(yǎng)學生進行獨立設(shè)計和解決實際設(shè)計問題的能力。3.對學生在工程計算、 工程制圖和運用設(shè)計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及進行經(jīng)驗估算、 試算和處理數(shù)據(jù)等機械設(shè)計的基本技能方面進行一次全面訓練，以提高他們的實際工作能力。二、課程設(shè)計內(nèi)容： 以所選題目作為設(shè)計對象，包括以下內(nèi)容： 1.傳動方案的擬定和分析。 2.電動機的選擇與傳動裝置運動和動力參數(shù)計算。 3.傳動零件的設(shè)計。 4.軸的設(shè)計。 5.軸承組合設(shè)計。 6.鍵聯(lián)接、聯(lián)軸器的選擇及校核計算。 7.箱體、潤滑及減速器附件設(shè)計。 8.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)計的主要工作量： 1.減速器裝配圖一張（號圖紙） 2.零件工作圖三張（傳動零件、軸、箱體各一張）3.設(shè)計計算說明書一份（開紙，字）四、課程設(shè)計的一般步驟和時間分配：本次課程設(shè)計時間為兩周，一般分八個階段進行，每個階段的主要工作內(nèi)容的時間分配，如下表，僅供參考。階 段主要工作內(nèi)容所占時間比例一、設(shè)計準備1. 閱讀設(shè)計任務書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求，分析設(shè)計題目，了解原始數(shù)據(jù)及工作條件。2. 參觀及閱讀設(shè)計資料，了解、分析設(shè)計對象3. 閱讀設(shè)計指導書，明確并擬定設(shè)計過程和工作計劃。二、傳動裝置總體設(shè)計1. 選擇電動機2. 計算總傳動比和分配各級傳動3. 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩三、各級傳動的主體設(shè)計計算設(shè)計齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動等傳動裝置，確定主要參數(shù)和尺寸四、減速器裝配草圖設(shè)計和繪制1. 分析并選定減速器結(jié)構(gòu)方案2. 初繪裝配草圖及軸計算和軸承選擇作軸、軸上零件和軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，校核軸的強度、滾動軸承的壽命和鍵、聯(lián)軸器的強度3. 完成裝配草圖，并進行檢查修正五、減速器裝配圖的繪制1. 繪制裝配圖2. 標注尺寸、配合及零件序號3. 編寫零件明細表、標題欄、減速器特性及技術(shù)要求，檢查加深六、零件工作圖設(shè)計和繪制齒輪、軸、箱體等零件工作圖七、設(shè)計計算說明書的編寫整理并編寫設(shè)計計算說明書八、設(shè)計總結(jié)和答辯1. 完成答辯前的準備工作2. 參加答辯五、選題：每二位學生編為一組，每組學生在下面題目中選一組數(shù)據(jù)（不得與別組重復），進行課程設(shè)計，16周周一上交設(shè)計結(jié)果，每人要交的東西包括：裝配圖一張（可用1號或2號圖紙），零件圖三張（軸、箱體/箱蓋、齒輪）（可用3號圖紙），設(shè)計任務書，設(shè)計說明書。題目如下： 設(shè)計一用于帶式運輸機的兩級斜齒園柱齒輪減速器。工作有輕微振動，經(jīng)常滿載、空載起動、單班制工作，運輸帶允許速度誤差為 ，減速器小批量生產(chǎn)，使用壽命五年。傳動簡圖如下圖所示。原始數(shù)據(jù)如表所示原始數(shù)據(jù)題號I - 1I - 2I - 3I - 4I - 5I - 6I - 7I-8運輸帶拉力F(KN)1.61.82.02.22.42.62.33.0卷筒直徑D(mm)460420360300460420360300帶速V(m/s)1.401.201.000.801.401.201.000.80原始數(shù)據(jù)題號I -9I-10I-11I-12I13I-14I-15I-16運輸帶拉力F(KN)3.23.43.84.04.24.45.01.5卷筒直徑D(mm)420400380360340320300450帶速V(m/s)1.201.151.100.950.900.850.801.40原始數(shù)據(jù)題號I-17I-18I-19I-20I-21I-22I-23I-24運輸帶拉力F(KN)1.61.82.02.22.42.62.83.0卷筒直徑D(mm)440400320440420360300420帶速V(m/s)1.201.000.801.401.201.000.801.20原始數(shù)據(jù)題號I-25I-26I-27I-28I-29I-30運輸帶拉力F(KN)3.23.43.84.04.24.4卷筒直徑D(mm)400380360340320300帶速V(m/s)1.151.100.950.900.850.80六、主要參考書目 、邱宣懷主編：機械設(shè)計，高等教育出版社， 、龔桂義主編：機械設(shè)計課程設(shè)計指導書。 高等教育出版社， 、哈爾濱工業(yè)大學龔桂義主編：機械零件設(shè)計圖冊。 高等教育出版社， 、機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組：機械設(shè)計手冊（上、中）， 化學工業(yè)出版社， 江西農(nóng)業(yè)大學工學院機械設(shè)計系目 錄1 傳動機構(gòu)的選擇2 電動機的選擇3 齒輪的設(shè)計及校核4 高速軸的設(shè)計及校核5 低速軸的設(shè)計及校核6 軸承的選擇及校核7 鍵的選擇及校核8 減速器箱體的設(shè)計9 其他附件10 參考書目機械設(shè)計課程說明書1 傳動裝置的選擇任務書中的標有顏色的數(shù)據(jù)為所選數(shù)據(jù)。工況條件為：工作有輕微振動，經(jīng)常滿載、空載啟動。單班工作。運輸帶允許速度誤差為5%，減速器小批量生產(chǎn)，使用壽命為5年。所以為滿足平穩(wěn)傳動且載荷較大的的條件，減速器選為兩級斜齒圓柱齒輪減速器。該種減速器的特點與應用:是兩級減速器中最簡單的一種。齒輪相對于軸承位置不對稱。當軸產(chǎn)生彎曲變形時，載荷在齒寬上分布不均勻，因此軸應設(shè)計得有較大的剛度，并盡量使高速軸遠離輸入端。兩級都可以做成斜齒。相對分流式來講，多用于載荷較平穩(wěn)的場合。傳動簡圖如下：2 電動機的選擇平均功率： 由機械設(shè)計手冊查的電動機型號為型號額定功率/kw額定電流/A轉(zhuǎn)速r/min效率/%Y2-100L1-4E2.25.0143082.0Y2-100L2-4E36.9143083.0由于摩擦等因素會造成功率損失，且齒輪傳動也有少量的功率損失。電動機到一級軸的效率一級周到二級軸的效率二級軸到卷筒的效率0.970.970.95實際功率：所以經(jīng)過比較電動機最終選擇Y2-100L2-4E型。3 齒輪設(shè)計及校核傳動比：在設(shè)計二級和二級以上的減速器時，合理的分配各級傳動比很重要的。因為它將影響減速器的輪廓尺寸和重量以及潤滑條件。傳動比分配的原則：1-使各級傳動的承載能力近于相等。2-使各級傳動中的大輪浸入有中的深度大致相近，從而使?jié)櫥唵巍?-使減速器獲得較小的外形尺寸或重量等。 卷筒轉(zhuǎn)速： 總傳動比： 卷筒功率：因為該減速器傳遞的功率不是很大，且為臥式圓柱齒輪減速器。對于展開式和分流式減速器，因為，故必須使，通常取。 傳動比的計算： 解得： 各級功率如下卷筒功率輸出軸功率輸入軸功率電動機功率 齒輪：因傳動尺寸無嚴格要求限制，批量較小。故小齒輪Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度，平均取為260HB。大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，平均取為240HB。計算步驟如下。 一級齒輪的齒面接觸疲勞強度計算 1 初步計算 轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得，取 Ad值 由機械設(shè)計手冊查得，估計，取 Ad=82 接觸疲勞極限 由機械設(shè)計手冊查得， 許用接觸應力 初步計算的小齒輪直徑 取 初步齒寬b b=38 mm2 校核計算 圓周速度 齒數(shù)Z，模數(shù)M 和螺旋角 取 由機械設(shè)計手冊查得， （和估計值相近） 使用系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 動載系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 齒間載荷分配系數(shù) 由此得 齒向載荷分布系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 重合度系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得，因 取 故 螺旋角系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 總工作時間 應力循環(huán)次數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 接觸壽命系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 許用接觸應力 驗算 由于尺寸未達標，現(xiàn)對尺寸進行調(diào)整為，各數(shù)據(jù)如下 驗算 3 確定傳動主要尺寸 中心距 實際分度圓直徑 因中心距未作圓整，故分度圓直徑不會改變 即 齒寬b 取 齒根彎曲疲勞強度驗算 齒形系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得 應力修正系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 重合度系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 螺旋角系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， （當時，按計算） 齒間載荷分配系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 前已求得，故 齒間載荷分布系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 因為 故 載荷系數(shù) 彎曲疲勞極限 由機械設(shè)計手冊查得， 彎曲最小安全系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 應力循環(huán)次數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 彎曲壽命系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 尺寸系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 許用彎曲應力 驗算 經(jīng)過上述驗算，得到所設(shè)計的齒輪是合格的。二級齒輪的齒面接觸疲勞強度計 1 初步計算 轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得，取 Ad值 由機械設(shè)計手冊查得，估計， 取 Ad=82 接觸疲勞極限 由機械設(shè)計手冊查得， 許用接觸應力 初步計算的小齒輪直徑 取 初步齒寬b b=61 mm2 校核計算 圓周速度 齒數(shù)Z，模數(shù)M 和螺旋角 取 由機械設(shè)計手冊查得， （和估計值相近） 使用系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 動載系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 齒間載荷分配系數(shù) 由此得 齒向載荷分布系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 重合度系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得，因 取 故 螺旋角系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 總工作時間 應力循環(huán)次數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 接觸壽命系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 許用接觸應力 驗算 由于尺寸未達標，現(xiàn)對尺寸進行調(diào)整為，各數(shù)據(jù)如下 驗算 3 確定傳動主要尺寸 中心距 實際分度圓直徑 因中心距未作圓整，故分度圓直徑不會改變 即 齒寬b 取 齒根彎曲疲勞強度驗算 齒形系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得 應力修正系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 重合度系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 螺旋角系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， （當時，按計算） 齒間載荷分配系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 前已求得，故 齒向載荷分布系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 因為 故 載荷系數(shù) 彎曲疲勞極限 由機械設(shè)計手冊查得， 彎曲最小安全系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 應力循環(huán)次數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 彎曲壽命系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 尺寸系數(shù) 由機械設(shè)計手冊查得， 許用彎曲應力 驗算 經(jīng)過上述驗算，得到所設(shè)計的齒輪是合格的。4 高速軸的設(shè)計及校核 軸的材料：軸的材料主要由碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價廉，對于應力集中的敏感性小，所以應用較為廣泛。一級高速軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，。二級軸選用40Cr,。 一級軸的設(shè)計如下 軸徑 一級高速軸圖一級高速軸的計算 斜齒輪螺旋角 由上述齒輪設(shè)計可知 齒輪直徑d 由上述齒輪設(shè)計可知 小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 畫齒輪受力圖 水平面反力 (方向與假設(shè)相反) 垂直面反力 (方向與假設(shè)相反) (方向與假設(shè)相反)畫受力圖如下 水平面反力 垂直面反力畫彎矩圖如下 水平面彎矩圖 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當量彎矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 合成彎矩圖 見上圖 許用應力許用應力值 用插值法，由機械設(shè)計手冊查得， 應力校正系數(shù) 畫當量彎矩圖 見圖 當量彎矩 見圖 校核軸徑 齒根圓直徑 軸徑 經(jīng)過上述驗算，得到所設(shè)計的軸是合格的。5-1 二級低速軸的計算 軸徑 二級低速軸圖 具體尺寸見零件圖二級低速軸的計算 斜齒輪螺旋角 由上述齒輪設(shè)計可知 齒輪直徑d 由上述齒輪設(shè)計可知 齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 畫齒輪受力圖 水平面反力 (方向與假設(shè)相反) 垂直面反力 (方向與假設(shè)相反) (方向與假設(shè)相反)畫受力圖如下 水平面反力垂直面反力畫彎矩圖如下 水平面彎矩圖 垂直面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當量彎矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 合成彎矩圖 見上圖 許用應力許用應力值 用插值法，由機械設(shè)計手冊查得， 應力校正系數(shù) 畫當量彎矩圖 見圖 當量彎矩 見圖 校核軸徑 危險截面直徑 軸徑 經(jīng)過上述驗算，得到所設(shè)計的軸是合格的。5-2 過度軸的計算 軸徑 過度軸軸圖 具體尺寸見零件圖過度軸的計算 斜齒輪螺旋角 由上述齒輪設(shè)計可知 齒輪直徑d 由上述齒輪設(shè)計可知 小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 大齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 畫齒輪受力圖 畫受力圖如下 水平面反力垂直面受力畫彎矩圖如下 水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖校核軸徑 危險截面直徑 軸徑 經(jīng)過上述驗算，得到所設(shè)計的軸是合格的。6 軸承的選擇及校核 選擇軸承的類型時，必須了解軸承的工作載荷，轉(zhuǎn)速及其它使用要求。由上一步軸設(shè)計可知，由于軸受到軸向力Fa，所以選擇圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承型號由機械設(shè)計手冊查的如下基本尺寸/mm基本額定載荷/KN極限轉(zhuǎn)速r/min計算系數(shù)軸承代號dDTBCCrC0r脂油eYY03000型305520201635.846.8630080000.431.40.832006406822221831.546.0560070000.292.11.132908軸承的計算 一級軸 軸向載荷 由于 ，所以左邊放松，右邊壓緊。 當量動載荷 由機械設(shè)計手冊查得， 基本額定壽命 由機械設(shè)計手冊查得， 滾子軸承 當量靜載荷 由機械設(shè)計手冊查得， 取兩式中的大值 靜載荷的計算 由機械