機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果目錄第一章設(shè)計任務(wù)書2第二章傳動方案的擬定 3第三章電動機(jī)的選取計算3第四章V帶選擇6第五章齒輪設(shè)計 7第六章軸的設(shè)計與校核 13第七章軸承的校核 22第八章鍵的選擇 24第九章聯(lián)軸器的選擇24第十章潤滑與密封25第十一章設(shè)計小節(jié)25第十二章參考資料28第一章設(shè)計任務(wù)書：一、課程設(shè)計題目設(shè)用于帶式運輸機(jī)上的單級圓柱齒輪減速器。運輸機(jī)連續(xù) 工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動。減速器小批量生產(chǎn)。使用期限10年，兩班制工作。運輸帶容許速度誤差為5%。原始數(shù)據(jù)：第1組:運輸帶拉力F=2300N,運輸帶速度v=1.5m/s, 卷筒直徑D=400mm。原始數(shù)據(jù)運輸帶拉力F（N）運

2、輸帶速度v（m/s）卷筒直徑D（mm）第1組23001.5400二、課程設(shè)計內(nèi)容1、傳動方案的分析2、電動機(jī)的選擇3、與傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算；4、傳動零件（如齒輪、帶傳動），軸系零件的設(shè)計；5、連接件、密封、潤滑條件的選擇；6、裝配草圖的設(shè)計；7、箱體結(jié)構(gòu)的設(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)計的要求1、減速器裝配圖一張（1號圖紙）；2、零件工作圖兩張（中間傳動軸零件圖，齒輪零件圖）；3、設(shè)計計算說明書一份（包括總結(jié)）；.4、時間：12月221月9號。課程設(shè)計完成后進(jìn)行答辯。第二章傳動方案的分析與擬定本設(shè)計采用帶傳動和單級圓柱齒輪傳動， 傳動見圖如圖2

3、- 1第三章電動機(jī)的選取計算一、電動機(jī)的選取：1、選擇電動機(jī)類型：按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三項異步電動機(jī),電壓380V2、選擇電動機(jī)容量：運輸帶拉力F=2300N,運輸帶速度v=1.5m/s,工作機(jī)所需功率為：傳動裝置的總效率:Pw= FV1000 w2300 1.51000 0.96Pw=3.59kw2a-1 ?2 ?3 ?24 ?50.97 0.95 0.990.995a = 0.97 0.9520.992 0.995a=0.898V帶傳動效率，深溝球軸承傳動效率（一對），直齒圓柱齒輪傳 動效率 尸0.97,聯(lián)軸器傳動效率4=0.995,卷筒傳動效率5=0.96電動機(jī)輸出功率

4、為:所選電動機(jī)額定功率為PwPd a3.590.898Pd3.99kW4kw3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速:滾筒軸工作轉(zhuǎn)速:nw=601000v 60 1000 1.571.62r/minD400V帶傳動比常用范圍為2 id 4,單級圓柱齒輪減速器傳動比3 ic 5 ,總傳動比范圍，總傳動比范圍in 620,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍：nd(6 20) 71.26nd427.56 1425 .3r / min選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,電動機(jī)型號為：Y132M1-6,滿載轉(zhuǎn)速 n0 960r/min總傳動比為:選取id 2.84,則i960i 13.471.624.80,所以 i實 13.63ic4.80二、

5、各級轉(zhuǎn)速計算:id2.8413.63no960n id 2.84no 960n i 實13.63三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)電動機(jī)：Po Pd 4kWn0 nm 960r /mincc P0cc4cc T0 9550 9550 39.79N mn0960軸1 （高速軸）：P P0 i 4 0.95n0960n id 2.84Pi3.8T 9550 9550 ni338.03軸2 （低速軸）：P P 2 3 4.98 0.99 0.97n0960ni 實13.63P23.649T9550 9550 n270.4In軸各軸的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率：Pi'

6、Pi 2 3.8 0.99Ti' Ti 2 107.36 0.99P' P 2 3.649 0.99T ' T 2 494.84 0.99n 338.03r/minn 70.4r / minP 3.80kW n 338.03r/minT 107.36N mP 3.65kW n 70.4r / minT 494.84N m1P 3.76kWTi' 106.29N mP ' 3.61kW T ' 489.90N m將上述參數(shù)匯成表格:軸名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/N.m轉(zhuǎn)速n/ (r/min )輸入輸出輸入輸出電動機(jī)1軸2軸3.803.6543.763.6

7、1107.36494.84106.29489.90960338. 0370.40第四章V帶選擇一、定V帶型號和帶輪直徑:工作情況系數(shù)：查表得，Ka 1.1計算功率： Pc KAPcd 1.1 4 4.4kW選帶型號：選A型小帶輪直徑：查相關(guān)手冊，取 D1 125mmD2 355mm1 338.03r/min大帶輪直徑：D2 (1)2 (1 0.01) 125 960 (設(shè) 1%)n338.03大帶輪轉(zhuǎn)速：n2 n二、求中心距和帶長中心距： 336 a960取a =700mmLd 2aD1 D222 7003.141252355取帶長Ld=2240mma a。Ld Ld700 2240 2191

8、.822amin a 0.015Ldamaxa 0.03Ld四、小輪包角:1 180D2 D1a60180355 12572960Ld 2191.8mma 729mmamin695.4mmamax 796.2mm1161.9120包角驗算合格。,.四、求帶根數(shù)：由表 11.8, P0 1.40kW,由表11.7, k 0.98由表 11.12, kL 1.06,由表 11.10, Po 0.11kWPcz (PP0)k kL4.4(1.40 0.11) 0.98 1.062.805帶速：vDn60 10003.14 125 96060 1000z 3v 6.283m/sid 2.84傳動比:i

9、dn1n2960338.03q 0.10kg / mF0 184.98 NFq 1096.7 N五、求軸上載荷：初拉力Fo :Fo 500Pc(2.5 k ) qv2 500 44 (-25 1) 0.10 6.2832vz k6.283 30.98軸上的壓力Fq：i161.9Fq 2zF0sin 2 3 184.98 sin22小帶輪大帶輪小帶輪包角161.9直徑d / mm125355轉(zhuǎn)速r / min960338.03帶型號A中心距a/mm729，巾長L/mm2240帶速v m/ s6.283傳動比i2.84帶根數(shù)z3軸上載荷Fq/N1096.7第五章 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計功率小，采用8精

10、度閉式軟齒面，按解除疲勞強(qiáng)度設(shè)計中心距,按彎曲疲勞強(qiáng)度校核，因傳動尺寸無嚴(yán)格限制，小批量生產(chǎn)，故小 齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度270HBS,大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處 理，硬度240HBS,計算步驟如下： 一、齒面接觸疲勞計算:1、初步計算：轉(zhuǎn)速:id13.632.844.80接觸疲勞極限設(shè)計，查圖表可得:Hiimi 710MPa Hiim2 570MPa Sh 1.1r ,1 c H1 一 Hiim1 710/1.1 645MPaShr ,1H2 一 Hiim2 570/1.1 518MPaSHFlim1 245MPa Flim2 195MPa Sf 1.3F1F lim 1SF2451.3

11、188MPaF lim 2SF1951.3150MPa2、強(qiáng)度設(shè)計:傳動中有輕微沖擊，載荷平穩(wěn)，取K=1.1齒寬系數(shù)a 0.5,初選螺旋角為15149.32mm4 21z2 1013、中心距a、模數(shù)mn及螺旋角 的確定: 305 1.1 1.074 104.8 1 3 ,5180.5 4.8取 z121, z2 ic z1 4.8 21 100.8mn 2.5mma 2 cos149.32 2 cos15 ccmn 2.364mm乙 z221 101圓整法面模數(shù)mn 2.5mm確定中心距 a 一m一 z1 z2 竺一21 101 157.88mm2 cos2 cos15圓整中心距a 160mm

12、齒兒 b a a 150 0.5 80mmb2 80mm b 85mm2.5 21 101arccos 17 36 442 160二、齒根彎曲疲勞計算Zv1 Lz 24.25當(dāng)量齒數(shù)：c0s 17 3644zV2 -Lz2 116.62cos317 36 44查表口得：小齒輪齒形系數(shù)丫閂2.75人齒輪齒形系數(shù) Yf2 2.181.6 1.1 1.0736 105 2.75F1 2 46.577MP a F1 188MPa85 21 2.521.6 1.1 4.9484 105 2.18 cF2237.596MP af2 150 MPa80 101 2.5強(qiáng)度校核合格。三、齒輪的圓周速度校核d1

13、n3.14 2.5 21 338.03 八 “c ，v10.929m/s60 100060 1000滿足8精度要求。a 160mm17 36 44bi 85mmb2 80mm選8級精度v 0.929m/sz1 30z2 160d1 55mm.四、齒輪各參數(shù)的計算1、小齒輪:分度圓直徑d1mnz1/cos2.5 21cos17 36 4455.08mmda160mmdf1 48.85mm齒頂圓直徑:, mn 乙da1 cos*2hamn2.5 21cos17 36 442 1 2.560.08mmS 4.12mm齒根圓直徑:,mn Z1df1 cos*ha2.5 21cos17 36 440.2

14、5 2.5 48.85mm端面齒厚:d2 265mm8tmn/(2cos3.142.52 cos17 36 444.12mm2、大齒輪:分度圓直徑:d2 mn z2 / cos2.5 101cos17 36 44264.9mm齒頂圓直徑:da2mnz2 / cos2.5 101cos17 36 44270.0mm齒根圓直徑:d f 2 mn z2 / cos*2 hac mn2.5 101cos17 36 440.25 2.5 258.65mm斷面齒厚:stmn / 2 cos3.14 2.54.12mm2 cos17 36 44da 270.0mmdf2 258.65mmS 4.12mm傳動

15、無過載,故不作靜強(qiáng)度校核。齒輪1齒輪2模數(shù)m2.52.5,.法向壓力角20o20o螺旋角17 36 4417 36 44分度圓直徑d/mm55.0265.0齒頂局ha / mm2.52.5齒根高h(yuǎn)f / mm3.1253.125齒頂圓直徑da / mm60270齒根圓直徑d f / mm48.85258.85標(biāo)準(zhǔn)中心距a/mm160傳動比i4.80第六章軸的設(shè)計與校核一、高速軸的設(shè)計：1、高速軸材料的選擇：由于小齒輪較小，則高速軸設(shè)計為齒輪軸，選材與小齒輪材料相同，為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，系數(shù)A選105, 45MPa2、初步估算軸頸：di A3fp 105 3' 3.8235mm因軸上有

16、鍵梢，故增大 4%,.n338.03di 24.44mm ,圓整為 25mm。Ft 3.898kNFa 1.949kNFr 1.488kN3、初選深溝球軸承：6307, d=35mm, D=72mm, B=17mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：A.計算小齒輪的受力情況：切向力：Ft 2T 2107.36 3.898kN d155.0軸向力：Fa Ft tan 3.898 tan17 36 441.949kN徑向力：FrFt tan3覆8 匕17 3644 1.488kNcoscos17 36 44B.根據(jù)軸上零件的定位、裝配及軸的工藝性要求，初步確定出軸的結(jié)構(gòu)，如圖6-1-1:圖 6-1-1.C、計算軸的

17、受力：受力圖見圖6-1-2:圖 6-1-2Fzi 1.949kNFz2 1.949kNFx1 1.702kNFx2 1.311kND、計算軸承的支反力:Z方向的支反力:FZ1 FZ2 3.8983.898 71 FZ2 142 0FZ1 1.949kNI FZ2 1.949kNX方向的支反力:Fxi Fx2 1.097 1.488< 1.488 71 Fx2 142 1.097 235I 1.237 27.55 01.702kN1.311kNE、扭矩校核:如圖6-1-3所示:93107.37RN圖 6-1-3MnmaxWn3107.37 1045MPa部3一 一 一 33 107.37

18、10D 3 459.125 d1 25mm扭矩校核合格。F、畫軸彎矩圖:簡易法做出彎矩圖，如下，YZ面內(nèi)彎矩圖：Myz/N mm,見圖6-1-4; XY面彎矩圖：M*/N mm,見圖6-1-5；合成彎矩圖：Mn/N m,見圖6-1-6 ;,.QL7171圖 6-1-5i白，13&. m圖 6-1-40.59圖 6-1-6當(dāng)量彎矩Me的計算：材料40Cr,許用應(yīng)力值：用插入法由表查得： 1b 88MPa 0b 148MPa應(yīng)力校正系數(shù):出 0.59148當(dāng)量彎矩Me ,M與扭矩合成的其中Mn為合成彎矩，為應(yīng)力校正系數(shù)，T為對應(yīng)扭矩。當(dāng)量彎矩圖，見圖6-1-7, Me/N m：圖 6-1-

19、7G、校核軸頸的危險截面：危險截面取圖6-1-1中所示,1、 2、 3、所以:d1d2 d3d425mm30mm35mm42mm在強(qiáng)度上合格。Me.d11.0431.043；0.1 1b3.21.58mm 25mm （鍵梢處以0.1884四個危險截面，計算軸徑:應(yīng)力集中，故軸徑應(yīng)增大4%)d23 Me；0.1 1b3 115.15 1030.1 8823.565mm30mmd3Me1b3 126.248 1030.1 8824.300mm35mmd2 45mmd43 Me；0.1 1b140.23 1030.1 8825.164mm42 mm二、低速軸的設(shè)計: 1、低速軸材料的選擇:選材為45

20、鋼，調(diào)質(zhì)處理，系數(shù)A取115,35MPa2、初步估算軸徑：d2 A3 P 1153 3.649 42.87mm n70.42有鍵梢存在，增大4%, d2 1.04d2 44.58mm 圓整到45mmFtFa3.898kN1.949kN3、初選深溝球軸承：6311, d 55, D=10, B=214、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：A、計算齒輪受力：2T 2 107.36切向力：Ft 3.898kNd155.0軸向力：Fa Ft tan3.898 tan17 36 441.949kNFr1.488kN徑向力：FrF回cos3.898 tan17 36 44cos17 36 441.488kNB、根據(jù)軸上零件的定

21、位、裝配及軸的工藝性要求，初步確定出軸的結(jié)構(gòu)，如圖：6-2-1圖 6-2-1Fxi1.914kNFx20.426kN各軸徑如圖6-2-1所示C、受力圖如圖6-2-2圖 6-2-2Fz1 1.949kNFz2 1.949kND、靜力分析，計算各軸承的支反力:午xiFx2 1.488X方向受力:(1.488 70 Fx21.2372651400Fx1 1.914kN_ Fx20.426kNZ方向受力:Fz1 Fz2 3.898Fz2 140 3.898 70 0'Fz1 1.949kN、Fz2 1.949kNE、扭矩校核作扭矩圖如圖6-2-3所示max圖 6-2-3MnWn3494.84

22、10 D31635MPaD_ 3494.84 103541.6 d1 45mm扭矩校核合格.F、畫軸彎矩圖:簡易法做出彎矩圖，如下，YZ面內(nèi)彎矩圖：Myz/N mm,見圖6-2-4; XY面彎矩圖：M*/N mm,見圖6-2-5；合成彎矩圖：Mn/N m, 見圖6-2-6 ;圖 6-2-4圖 6-2-5圖 6-2-66、畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)距：T T2轉(zhuǎn)距圖：見圖6-2-8圖 6-2-87、許用應(yīng)力許用應(yīng)力值：表查得：0b 130MPa, ib 75MPa應(yīng)力校正系數(shù)：1b0b751300.58合成彎矩M Mxy2 Mxz28、畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)距：T 0.58 768370 443290.4,見

23、圖當(dāng)量彎矩：M ' M 2 T 2當(dāng)量彎矩圖：見圖6-2-9圖 6-2-99、校核軸頸軸頸：3 4516640,1 75443290.43 0,1 7539.19mm38.95mm第七章軸承的校核：、1軸軸承的校核: 1、初選軸承型號為6307,其主要參數(shù)：Cr 33.2kN2、計算當(dāng)量動載荷：齒輪為圓柱齒輪，軸承不受軸向力。所以 Fa 0,且0Fr當(dāng)量動載荷 P fd(X Fr Y Fa) fd Fr軸承1所受軸向力：F1FR'12 FR''12552 2047.62 2048.33N軸承2所受軸向力:F2 ,FR'22 FR''223

24、258.52 2047.62 3848N只需校核軸承2即可P fd Fr 1.2 3848 4617.6N（因載荷變化不大，工作溫度在100oC以下，3、軸承壽命計算：軸承2的壽命為： 3,106 C10633200LlOh -60n P 60 309.68 4617.6約為3.4年，為安全起見，每3年更換一次二、2軸軸承校核1、初選軸承型號為6311,其主要參數(shù)：Cr2、計算當(dāng)量動載荷：齒輪為圓柱齒輪，軸承不受軸向力。所以當(dāng)量動載荷 P fd（X Fr Y Fa） fd Fr軸承1所受軸向力：F1;FR'12FR''12、699.1621920.9322044N軸承2

25、所受軸向力：F2FR'22FR''22699.1621920.9322044NP fd Fr 1.2 2044 2452.8N（因載荷變化不大，工作溫度在100oC以下，查表得fd 1.2）3、軸承壽命計算：軸承的壽命為：fd 1.2)19982.6h71.5kNFaFa0 , 0Frd3' 39.19 60d2' 38.95 50,.,106 C10671500Ll0h 6948978h >58400h60n P 60 59.41 2452.8不需要更換第八章鍵的選擇一、1軸上的鍵：由于軸轂連接為靜連接，因此選用普通平鍵連接，端部類型為 雙圓頭平

26、鍵。軸直徑為30mm,軸段長36mm,鍵長l 28mm,查手 冊得：d 22 30mm時，鍵寬b 8mm,鍵高h(yuǎn) 7mm二、2軸上的鍵：1、與齒輪連接處：與齒輪連接處為靜連接，因此選用普通平鍵連接，端部類型為 雙圓頭平鍵。軸頸為60mm,軸段長71mm,鍵長l 63mm,查手冊得： d 5865mm時，鍵寬 b 18mm,鍵高 h 11mm。2、與聯(lián)軸器連接處：與齒輪連接處為靜連接，因此選用普通平鍵連接，端部類型為 雙圓頭平鍵。軸頸為47mm,軸段長56.4mm,鍵長l 50mm,查手冊 得：d 44 50mm時，鍵寬 b 14mm,鍵高 h 9mm。第九章聯(lián)軸器的選擇因軸2轉(zhuǎn)速不高(n2 5

27、9.41r/min),因此選用凸緣聯(lián)軸器。軸頸 為 d 48mm選用YL9型聯(lián)軸器。主動端鍵為軸2上的鍵，為A型，從動端選 擇鍵為B型，d 50mm,因此選擇的聯(lián)軸器標(biāo)記為：YL9聯(lián)軸器J48 84JiB50 84第十章潤滑與密封一、齒輪的潤滑齒輪采用浸油潤滑。當(dāng)齒輪圓周速度 v 12m/s時，圓柱齒輪浸 入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷?面的距離 30 60mm。軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的 11 ,采用稠度較小潤滑脂。32二、滾動軸承的潤滑由于軸承周向轉(zhuǎn)速大于500r/min,所以采用油潤滑。三、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考

28、慮到該裝置為小型機(jī)床齒輪箱，選用L-AN22潤滑油。四、密封方法的選取防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦?。選用嵌入式端蓋易于調(diào)整，內(nèi)圈采用封油圈進(jìn)行密封；油尺處以及排油孔處用石棉橡膠紙密封；視孔蓋處用石棉橡膠紙密封。第十一章設(shè)計小節(jié)為期三周的課程設(shè)計終于在緊張的節(jié)奏中接近尾聲，三周的時間，同學(xué)們都受益匪淺，它是繁忙的，但更是充實的。機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，是機(jī)械設(shè)計課程的最后一個重要教學(xué) 環(huán)節(jié)，是我們車輛工程專業(yè)第一次也是最重要的一次較全面地運用 兩年來所學(xué)各方面機(jī)械類知識進(jìn)行實踐性訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，它牽涉到了兩年來所學(xué)的有關(guān)機(jī)械類方面課程如 畫法幾何及工程制圖、 理論力學(xué)、材料力學(xué)以及精密機(jī)械與儀器設(shè)計的內(nèi)容， 還牽涉到了以前所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)、流體力學(xué)等課程內(nèi)容， 可以說它是對兩年多來前面所學(xué)各課程的一個很好總結(jié)，更是一個前所未有的實踐性挑戰(zhàn)！三周的時間，是漫長的?？梢钥闯觯惶焯?，同學(xué)們大都是一 步步熬過來的，由于像對軸，齒輪以及鍵的選材等部分內(nèi)容比較難， 這要花費我們一部分時間去一點一點兒的查找資料學(xué)習(xí)，在加上校 核的反復(fù)性，說是熬過來的一點兒也不為過。 但三周的時間，也是 短暫的。超負(fù)荷的工作量，讓我們從早上 8點到晚上將近