中南大學機械設計實踐課程設計說明書

1、機械設計課程設計說明書（機械設計基礎）設計題目 電動絞車傳動裝置的設計 中南大學目錄一、 設計任務書1二、 機械傳動裝置的總體設計41 電機的選擇 42 傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 53 傳動裝置的運動學和動力學計算 6三、 傳動裝置主要零件的設計、潤滑選擇71 閉式齒輪傳動 72 開式齒輪傳動93 開式齒輪傳動114 軸的設計125 軸承的選擇166 鍵的選擇187 聯軸器的選擇198 附件選擇199 潤滑與密封2110 箱體各部分的尺寸21四、 設計總結23五、 參考文獻24設計計算及說明結果及依據一、 設計任務書1 題目電動絞車傳動裝置的設計2 傳動簡圖3 原始數據：表一 原始數

2、據項目數據運輸帶曳引力 F（KN）30運輸帶速度 v(m/s)0.25滾筒直徑 D（mm）3504 設計目的（1） 培養(yǎng)了我們理論聯系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計課程和其他相關課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展了相關機械設計方面的知識；（2） 通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使我們掌握了一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力和創(chuàng)新能力；（3） 另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖數據處理、計算機輔助設計方面的能力。5設計內容（1） 傳

3、動裝置的總體設計；（2） 傳動裝置主要零件的設計、潤滑選擇；（3） 減速器裝配圖的設計；（4） 零件工作圖的設計；（5）設計計算說明書的編寫。二 機械傳動裝置的總體設計1 電機的選擇1.1 電機類型的選擇選擇Y系列三相異步電動機。1.2 額定功率的確定電動機所需功率為 KWPw：工作機構所需功率；：從電動機到工作機的傳動總效率； F：工作機牽引力，30kN；V：工作機的線速度，0.25m/s；=聯×3軸承×閉式齒輪×2開式齒輪 ×滾筒 =0.992×0.993×0.97×0.952×0.98=0.826從課程設計書

4、p7表2-4查得聯軸器、軸承、齒輪、鏈和滾筒的效率值。則額定功率值。1.3 電動機轉速的確定三相異步電動機常用的同步轉速有3000、1500、1000、750r/min。1.4 標準型號確定已知Pd=9.082KW，可選擇轉速1500和1000r/min兩種，考慮選用轉速小的。因此，可選用的電機型號為Y160L-6，其參數值如下表：表二 電機參數電動機型號額定功率（KW）滿載轉速（r/min）質量（Kg）Y160L-611970147電機額定功率Pe=11KWPd=9.082KW，故可以選用。2 傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比2.1 總傳動比已知電機的滿載轉速nm=970r/min，皮帶輪

5、轉速總傳動比2.2傳動比分配圓柱齒輪的傳動比取36，取圓柱齒輪的傳動比i閉=4，則鏈的傳動比，3 傳動裝置的運動學和動力學計算3.1各軸轉速3.2 各軸的功率3.3 各軸的轉矩三 傳動裝置主要零件的設計、潤滑選擇1 閉式齒輪傳動1.1 齒輪材料的選擇因為減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。由教材p166表11-1，小齒輪選用45MnB調質，齒面硬度為241286HBS，而且，大齒輪選用45鋼，調質，齒面硬度197286HBS，。1.2 齒輪的設計（1） 確定許用應力由教材p171表11-5，取SH=1.1，SF=1.25，（2） 按齒面接觸強度設計根據課本p168表11-2暫時選擇8級精度

6、，根據p169表11-3選擇載荷系數K=1.3，根據p175表11-6選擇齒寬系數，已知小齒輪上的轉矩T1=108300根據教材p171表11-4取ZE=188，則齒數取z1=21，則z2=21*4=84,實際傳動比i=4，模數齒寬取 按照p57表4-1選擇m=4mm 中心距 ，（3） 驗算齒輪彎曲強度根據教材p173圖11-8選擇YFa1=2.87，YFa2=2.24，根據p174圖11-9選擇YSa1=1.56，YSa2=1.76，則（4） 齒輪的圓周速度對照p168表11-2知選用8級精度是合適的。1.3齒輪結構設計： 齒頂圓直徑： 齒全高：齒厚： 齒根高：齒頂高：齒根圓直徑： 由于小齒

7、輪，采用實心式圓柱齒輪；大齒輪因為分度圓半徑較大采用鍛造毛坯的腹板式結構2 開式齒輪傳動傳動 2.1 齒輪材料的選擇開式齒輪選用：斜齒圓柱硬齒面齒輪小齒輪：40Cr 表面淬火 硬度4855HBC，大齒輪：40Cr 表面淬火 硬度4855HBC， 2.2 齒輪的設計（1）確定許用應力而且，由教材p171表11-5，取SH=1.0，SF=1.25，（2）按齒面彎曲強度設計根據課本p168表11-2暫時選擇9級精度，根據p169表11-3選擇載荷系數K=1.5，根據p175表11-6選擇齒寬系數，已知小齒輪上的轉矩T2=412680=4.223取32， =135.136，取 =136實際傳動比 i=

8、4.24根據教材p173圖11-8選擇YFa1=2.74，YFa2=2.21，根據p174圖11-9選擇YSa1=1.63，YSa2=1.81，由于： 故：對小齒輪進行彎曲強度計算=2.65，取m=2.75中心距 取 （3）驗算齒輪接觸強度(4) 齒輪的圓周速度對照p168表11-2知 符合9級制造精度3 開式齒輪傳動 3.1 齒輪材料的選擇開式齒輪選用：斜齒圓柱硬齒面齒輪小齒輪：40Cr 表面淬火 硬度4855HBC，大齒輪：40Cr 表面淬火 硬度4855HBC， 3.2 齒輪的設計（1）確定許用應力而且，由教材p171表11-5，取SH=1.0，SF=1.25，（2）按齒面彎曲強度設計根

9、據課本p168表11-2暫時選擇9級精度，根據p169表11-3選擇載荷系數K=1.5，根據p175表11-6選擇齒寬系數，已知小齒輪上的轉矩T3=1638950=4.223取32， =135.136，取 =136實際傳動比 i=4.24根據教材p173圖11-8選擇YFa1=2.74，YFa2=2.21，根據p174圖11-9選擇YSa1=1.63，YSa2=1.81，由于： 故：對小齒輪進行彎曲強度計算=4.207，取m=4.5中心距 取 （3）驗算齒輪接觸強度(4) 齒輪的圓周速度對照p168表11-2知 符合9級制造精度4 軸的設計4.1 軸的設計計算和校核不論何種具體條件，軸的結構都

10、應滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的位置；軸上零件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的制造工藝性等。 按承載性質，減速器中的軸屬于轉軸。因此，一般在進行軸的結構設計前先按純扭轉對軸的直徑進行估算，然后根據結構條件定出軸的形狀和幾何尺寸，最后校核軸的強度。這里因為從動軸為軸，故只對軸進行強度的校核，對兩根軸進行尺寸的設計計算過程：4.2 軸的尺寸設計（1）軸的材料和熱處理的選擇選 選擇45鋼調質。硬度達到197286HBS（2）初步計算各軸段直徑計算d1，按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的功率P和扭矩T ，最小直徑計算（查機械設計基礎教材表142 取 c=112） 考慮鍵槽 ：d>1.03

11、*25.095=25.847mm考慮與電動機的軸直徑不能差太多，選用TL7聯軸器選擇標準直徑：2）計算3）計算4)計算5)計算6)計算7)各階梯軸直徑列表如下名稱直徑/mm405055607055長度/mm1046036648264.3 軸的尺寸設計（1）軸的材料和熱處理的選擇選 選擇45鋼調質。硬度達到197286HBS（2）初步計算各軸段直徑計算d1，按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的功率P和扭矩T ，最小直徑計算（查機械設計基礎教材表142 取 c=110） 考慮鍵槽 ：d>1.03*32.333=33.303mm選擇標準直徑：2）計算3）計算4)計算5)計算6)計算7)各階梯

12、軸直徑列表如下名稱直徑/mm354045506045長度/mm52503868828（3） 軸的強度校核1）計算齒輪受力（大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式）圓周力： 徑向力：是直齒輪，故軸向力：2）按許用應力校核軸的彎曲強度軸的受力簡 圖A (L=113mm)求支反力：水平面支反力：垂直面支反力：作彎矩圖：水平彎矩：（圖B）垂直彎矩：（圖C）求合成彎矩，做出彎矩圖（圖E）作扭矩圖：（圖D）C點左 C 點右 作危險截面當量彎矩圖（圖E）該軸單項工作，轉矩產生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮，取=0.59校核危險截面軸徑45號優(yōu)質碳素鋼調質處理時，查機械設計基礎教材141C剖面的軸徑 故：強度足夠軸受力簡圖

13、校核分析：5 軸承的選擇5.1 滾動軸承的選擇與校核因為閉式齒輪選擇直齒圓柱齒輪，考慮承受載荷和只承受徑向力，主動軸承和從動軸承均選用深溝球軸承。（1）主動軸承：根據軸徑值查課程設計教材145表15-3深溝球軸承各部分尺寸，選擇6211（GB276-89）型深溝球軸承 2個。各部分尺寸如下表：軸承代號尺寸/mmdDB62115510021計算軸承壽命：當量動載荷 溫度系數 載荷系數 對球軸承壽命系數要求軸承壽命：（十年兩般制工作，按每年工作300天，每班工作16個小時）<所以軸承壽命合格（2）從動軸承：根據軸徑值查機械制圖教材145表15-3深溝球軸承各部分尺寸，選擇6309（GB276

14、-89）型深溝球軸承 2個。各部分尺寸如下表：軸承代號尺寸/mmdDB63094510025計算軸承壽命：當量動載荷 溫度系數 載荷系數 對球軸承壽命系數要求軸承壽命：（十年兩般制工作，按每年工作300天，每班工作16個小時）<所以軸承壽命合格6 鍵的選擇選擇45號鋼，由于鍵的工作面是側面，選用平鍵。6.1 主動軸(1)主動軸外伸端，考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，且聯軸器軸長度=42mm，故選擇C12×80GB1096-79型鍵。鍵的工作長度：45鋼許用擠壓力為：所以強度足夠，合格（2）主動軸上與齒輪連接處，考慮鍵槽在軸中部安裝，故兩鍵在同一母線上。選用18*50 G

15、B1096-79型鍵鍵的工作長度：45鋼許用擠壓力為：所以強度足夠，合格6.3 從動軸1)從動軸外伸端，選擇C10×32GB1096-79型鍵。鍵的工作長度：45鋼許用擠壓力為：所以強度足夠，合格（2）從動軸上與齒輪連接處，考慮鍵槽在軸中部安裝，故兩鍵在同一母線上。選用14*48 GB1096-79型鍵鍵的工作長度：45鋼許用擠壓力為：所以強度足夠，合格7 聯軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經濟問題，選用彈性套柱銷聯軸器，取工作情況系數 選用TL7 40*112型（GB4323-84）彈性套柱銷聯軸器,根據主動軸連接聯軸器處，將各種參數列表如下：型號

16、公稱轉矩T許用轉數n軸孔直徑d軸孔長度L外徑D材料軸孔類型TL7500280040112190HT150Y型8 附件選擇8.1窺視孔和視孔蓋窺視孔應設在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸進箱體進行檢查操作為宜。窺視孔出應設計凸臺以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺上，并應考慮密封。故選擇A=100mm的視孔蓋。8.2通氣器通氣器設置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內部支撐一定曲路，并設置金屬網。通氣器規(guī)格尺寸應與減速器大小相適應，故選擇的通氣螺塞。8.3油面指示器油面指示器應設置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，如低速軸附近。常用的油面指示器有圓形油標、長形油標、管狀油標、油標尺

17、等形式，但油標尺結構簡單，我們采用M20（20）的油標尺。油標尺安裝位置不能太低，以避免油溢出油標尺座孔。8.4放油孔和螺塞放油孔應設置在油池的最低處，平時用螺塞堵住。由設計指導書p79表選擇M16*1.5的外六角油塞及封油墊。采用圓柱螺塞時，箱座上裝螺塞處應設置凸臺，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以避免油排不干凈。8.5 起吊裝置吊環(huán)螺釘可按起重量選擇，根據指導書p81選擇M10的吊環(huán)螺釘。為保證起吊安全，吊環(huán)螺釘應完全擰入螺孔。箱蓋安裝吊環(huán)螺釘處應設置凸臺，以使吊環(huán)螺釘有足夠的深度。8.6定位銷采用圓柱銷做定位銷。兩定位銷間的距離越遠越可靠，因此，通常將其設置在箱體聯結凸緣的對角處

18、，并應做非對稱布置。定位銷的直徑（d=0.8d2），其長度應大于箱蓋、箱座凸緣厚度之和。8.7起蓋螺釘 起蓋螺釘設置在箱蓋聯結凸緣上，其螺紋有效長度應大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與凸緣聯結螺釘相同，螺釘端部制成圓柱形并光滑倒角獲支撐半球形。9 潤滑及密封9.1潤滑方式： （1）齒輪v=5.557m/s<<12m/s,應用浸油潤滑（2）由于齒輪速度v1.52m/s,軸承采用油潤滑。軸承采用油潤滑9.2 潤滑油牌號及用量（1）齒輪潤滑選用150號機械油，最低至最高油面距1020mm（2）軸承潤滑用全損耗系統(tǒng)用油GB443-89系列的L-AN15/L-AN32/L-AN469.3密封

19、方式（1） 軸承內部與機體內部處用擋油盤加以密封，防止?jié)櫥瓦M入軸承內部（2） 軸承孔的密封：悶蓋和透蓋的間隙用與之對應的軸承外部密封，軸的外伸端與透蓋之間的間隙，用旋轉軸唇形密封圈密封。密封圈考過盈配合安裝于軸承蓋的孔中。以防漏油，密封唇開口向內安裝。（3） 孔和油孔等處接合面的密封，用石棉橡膠紙，墊片進行密封。（4）箱座與箱蓋凸緣結合面涂密封漆或水玻璃密封10 箱體各部分的尺寸箱體參數表1名 稱符 號圓錐圓柱齒輪減速器計算結果機座壁厚0.025a+3mm8mm8機蓋壁厚（0.80.85）8mm8機座凸緣厚度b1.512機蓋凸緣厚度1.512機座底凸緣厚度p2.520地腳螺釘直徑df0.03

20、6a+12mm20地腳螺釘數目na 250mm4軸承旁連接螺栓直徑d10.75 df12機座與機蓋連接螺栓直徑d2(0.50.6) df10連接螺栓d2的間距l(xiāng)150200mm10軸承端螺釘直徑d3(0.40.5) df8窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4) df6定位銷直徑d(0.70.8) d28df、d1 、d2至外機壁距離見表2d1 、d2至緣邊距離見表2軸承旁凸臺半徑凸臺高度h根據低速軸承座外徑確定48外機壁到軸承端面距離c1+ c2+(58)mm48內機壁到軸承端面距離+ c1+ c2+(58)mm56大齒輪齒頂圓與內機壁距離1.210齒輪端面與內機壁的距離10機蓋、機座肋厚、mm

21、10.851，m0.856.8軸承端蓋外徑軸承座孔直徑+(55.5) d3140 / 140軸承端蓋凸緣厚度e(11.2) d39.6軸承旁連接螺栓距離s盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準表2 連接螺栓扳手空間c1 、c2值和沉頭座直徑螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉頭座直徑18222633404861四 設計總結課程設計是機械設計當中的非常重要的一環(huán)，本次課程設計時間只有兩周，略顯得倉促一些。但是通過本次每天都過得很充實的課程設計，從中得到的收獲還是挺多的。這次課程設計我所選的題目是設計電動絞車傳動裝置，由于理論

22、知識的不足，再加上平時沒有什么設計經驗，最初拿到題目的時候有些迷茫，不知從何入手。通過老師一上午的講解及課后對機械設計課程設計一書的仔細閱讀，終于對此次的課程設計有了一定感性的認知。開始三天是對自己所選的題目做一些參數的計算。在我所選的電動絞車裝置中，有一個電動機，一個聯軸器，一個單級齒輪減速器，兩個開式齒輪和一個卷筒。對原始數據計算進行電動機的初選，然后選擇減速器內閉式齒輪及兩級開式齒輪，并對其進行校核，再進一步選擇軸和軸承。在計算過程中，由于我們理論知識的不足，再加上平時沒有什么設計經驗，一開始的時候有好多地方考慮不周手忙腳亂。不過在我們組員的共同努力下，和同學們之間的認真仔細的討論之下計

23、算結果逐漸改善。現在想想其實課程設計期間我們過得還蠻充實的，特別是大家在一起討論，研究，專研的時候，那讓我感覺到了集體的團結，團結的力量，力量的偉大。所有的成果不是屬于個人的，而是集體，因為它凝聚了集體所有的智慧。在設計過程中，我們用到了大量的經驗公式以及大量取范圍值的數據，需要我們翻閱大量的工具書來進行自己設計計算，這讓我們這些一直在給定精確公式及數值下學習的我們頓時感到非常的艱辛，取值時往往猶豫不決，瞻前顧后，大大減慢了我們的設計速度。與此同時，我們也發(fā)覺到，對工具書使用的不重視是一個非常嚴重的錯誤，這也是對我們今后工作中自我學習的一次良好警告。其實畫好的減速器裝置上的每一個零部件都是有表

24、可查的。哪怕是一個小小的螺釘。接下來是開始作圖。作圖的任務顯然比計算重的多，用了大概一個多禮拜的時間，圖紙內容是，減速器箱體及軸和減速器箱座。前期的計算大部分只是確定了一個范圍，然而許多數據是作圖才確定的。作圖過程中遇到許多問題，不斷翻閱設計手冊或者請教老師，圖不斷地改進，有時候一個小小的錯誤就造成已經畫好的大部分圖全部作廢，這使我深刻認識到做設計時嚴謹仔細認真是多么重要，真正感受到了什么是細節(jié)決定成敗。通過本次設計我對減速器的工作原理以及各種工作機構有了更全面的認識，對機械傳動中的電動機、齒輪、軸、軸承、聯軸器、鍵、箱體等都很做了認真的分析計算和選取。這是對一個機械學習者的初次挑戰(zhàn)，整個設計過程中每個人都是很辛苦的，但我認為它是對今后學習生活的一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力及集體討論運用集體的智慧、團隊合作的能力 。此外，我也收獲了一份認真嚴謹的科學態(tài)度，明白了細節(jié)決定成敗，此次課程設計可謂收獲頗豐！五 參考文獻1  機械設