課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)例

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 年級(jí)： 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： _起迄日期： 年 月 日目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書（設(shè)計(jì)題目）2第二章 傳動(dòng)方案擬定與分析4第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇4第四章 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)641 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比642 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)7第五六章 V帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)8第六章 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)10第七章 減速器低速軸的設(shè)計(jì)13第八章 減速器高速軸的設(shè)計(jì)19第九章 減速器箱體設(shè)計(jì)22第十章潤滑和密封的選擇23設(shè)計(jì)小結(jié)24參考文獻(xiàn)24 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書（設(shè)計(jì)題目）題1 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)園柱齒輪減速器

2、。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批生產(chǎn)，使用期限10年，大修期5年，兩班制工作。運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%。1原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求 運(yùn)輸帶拉力 F=3000N 運(yùn)輸帶速度 v =1.5m/s 卷筒直徑 D=400mm 使用期限10年，大修期5年，兩班制工作。 運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)。2本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是：根據(jù)給定的通用機(jī)械的工作要求，進(jìn)行傳動(dòng)裝置的選擇，對(duì)選定的傳動(dòng)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力參數(shù)的確定和計(jì)算，對(duì)主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。3設(shè)計(jì)內(nèi)容和時(shí)間安排1、 規(guī)劃設(shè)計(jì)計(jì)算步驟、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)，1天。2、 軸系零件、減速器結(jié)構(gòu)及其他附

3、件的設(shè)計(jì)選擇，潤滑油的選擇1天。3、 繪制減速器裝配草圖，1天。4、 繪制減速器裝配圖，1天。5、 繪制零件工作圖，整理計(jì)算說明書，1天。6備答辯，1天第二章 傳動(dòng)方案擬定與分析參考傳動(dòng)方案簡圖所示，根據(jù)題目的要求，所要設(shè)計(jì)的是一個(gè)用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)園柱齒輪減速器，由于直齒輪的傳動(dòng)平穩(wěn)性比較差，容易產(chǎn)生沖擊和噪音，所以在保證傳遞功率的基礎(chǔ)上選用圓柱斜齒輪減速器。此外還要求結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護(hù)方便第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型（2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需工作效率為：p=由式：p=因此：p=由電動(dòng)機(jī)

4、至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：=式中：，分別為帶傳動(dòng)，軸承，齒輪傳動(dòng)，聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取=0.96，=0.98（滾子軸承），=0.97（齒輪精度為9級(jí)，不包括軸承效率），=0.99（齒輪聯(lián)軸器），=0.96，則 =0.960.970.990.96=0.83又有：2200運(yùn)輸帶拉力 F（N）16 運(yùn)輸帶速度 v（m/s）450 卷筒直徑 D（mm）所以： p=4.24KW（3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為 n = =67.94r/min按機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=24，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比=36，則總傳動(dòng)比合理范圍為=624，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選

5、范圍為 =（624）67.94=4081631r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000和1500 r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，如下面第一表：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 （ KW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)重量（N）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)比減速器1Y132S-45.51500144068021.203.56.062Y132M2-65.5100096084014.132.85.053Y160M2-85.5750720119010.602.54.24綜合考慮電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置的尺寸，重量和帶傳動(dòng)，減速器的傳

6、動(dòng)比，可見第2方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M26，其主要性能如下表：型號(hào)額定功率KW滿載時(shí)轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)矩效率%功率因數(shù)Y132M2-65.596012.685.30.782.02.06.5電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸列于下表：ABCDEFGH2161788938801033132KABACADHDBBL型號(hào)15280270210315238515Y132M2-6中心高H外形尺寸L（AC/2+AD）HD底腳安裝尺寸 AB地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD132515（270/2+210）3152161781538801043電動(dòng)機(jī)的具體畫圖形狀：（略）。第四章 計(jì)算

7、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)41 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，并分配各級(jí)傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M26，滿載轉(zhuǎn)速。（1）總傳動(dòng)比 （2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 式中，分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取=2.8（實(shí)際的傳動(dòng)比要在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，由所選大，小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算），則減速器傳動(dòng)比為：（3）單級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)比單級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)比即為減速器傳動(dòng)比，42 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1） 各軸轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 （卷筒軸） （2） 各軸輸入功率軸 軸 軸 （卷筒軸）3.75KW軸, 軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.98

8、，所以軸輸出功率為；其余依次類推。（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 軸, 軸輸入轉(zhuǎn)矩： 軸 軸 卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩 0.99=530.25軸, 軸的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98，例如軸的輸出轉(zhuǎn)矩為，其余類推。軸名功率P（KW）轉(zhuǎn)矩T（Nm）轉(zhuǎn)速n(r/min)傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸4.2442.189602.80.96 軸4.073.99113.38111.11342.865.050.95 軸3.873.79546.54535.6167.891.000.97卷筒軸3.753.68530.25519.6567.89第五六章 V帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)，選用同步

9、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，兩班制工作。電動(dòng)機(jī)輸入功率。（1） 求計(jì)算功率查教材表13-6得，故 （2） 選普通V帶型號(hào)根據(jù)=4.7KW，由教材圖13-15查出此坐標(biāo)位于A型處，故選A型。（3） 求大，小帶輪基準(zhǔn)直徑由教材表13-7，取，所以有：由教材表13-7?。m使略有減小，但其誤差小于5%，故允許）。（4） 驗(yàn)算帶速帶速在525范圍內(nèi)，合適。（5） 求V帶基準(zhǔn)長度中心距初步選取中心距 取，符合。所以帶長為：查教材表13-2，對(duì)A型帶選用。再計(jì)算實(shí)際中心距：（6）驗(yàn)算小帶輪包角由公式得，合適。（6） 求V帶根數(shù)由公式得：今查教材表13-3得因?yàn)椋簜鲃?dòng)比 查教材表13-4得 由查教材表13-

10、5得，查教材表13-2得，由此可得取5根。（8）求作用在帶輪軸上的壓力查教材表13-1得故得單根V帶的初拉力=150N所以作用在軸上的壓力： 第六章 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器傳遞的功率P=4.07KW，高速級(jí)傳動(dòng)比=5.05，高速軸轉(zhuǎn)速342.86，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批生產(chǎn)，使用期限10年，大修期5年，兩班制工作。運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%。（1） 選擇材料及確定許用應(yīng)力 ，采用軟齒面組合小齒輪用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為230HBS（教材表11-1）；大齒輪用ZG35S調(diào)質(zhì)，齒面硬度為225HBS（教材表11-1）。因，（教材圖

11、11-7C），（教材11-4），故 = =因，（教材圖11-10C），（教材表11-4），故= =（2） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪按9級(jí)精度制造。因?yàn)檩d荷變化不大，故取載荷系數(shù)K=1.1（教材表11-3），齒寬系數(shù)。初步選擇螺旋角。 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 9.551.1按下式計(jì)算中心距（已知）齒數(shù) 取，則，取。故實(shí)際傳動(dòng)比為模數(shù) 按教材表4-1，取確定中心距取確定螺旋角為 ß=arccos(mn(z1+z2)/2a)=arccos(2.5*(25+127)/(2*200) =14.9736此值與初選ß值相差不大，故不必重新計(jì)算。齒寬 ?。榱搜a(bǔ)償安裝誤差，通常使小齒輪寬略大些）

12、。（3） 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù) ，由教材圖11-9查得，。按下式驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度（按最小齒寬80計(jì)算），安全（4）齒輪的圓周速度對(duì)照教材表11-2可知選用9級(jí)精度是合宜的。端面模數(shù)：端面壓力角分度圓直徑 齒頂高齒根高全齒高頂隙齒頂圓直徑 齒根圓直徑 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)表名稱代號(hào)單位小齒輪大齒輪中心距mm200傳動(dòng)比i5.05模數(shù)mmm2.5螺旋角()15端面壓力角()嚙合角()齒數(shù)z25127分度圓直徑dmm65330節(jié)圓直徑mm齒頂圓直徑dmm70335齒根圓直徑dmm58.8323.8齒寬bmm8085螺旋角方向右旋左旋材料及齒面硬度鋼調(diào)質(zhì)ZG35S調(diào)質(zhì)第七章 減速器低速軸的設(shè)計(jì)已

13、知軸的輸出功率P I=3.79kw，轉(zhuǎn)速=67.89，轉(zhuǎn)矩TI=535.61N·m，低速輪大齒輪分度圓直徑=330mm；齒寬螺旋角，法面壓力角=，左旋； 載荷平穩(wěn)，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)。1 軸的材料的選擇 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查手冊知，抗拉強(qiáng)度極限=650Mpa，屈服強(qiáng)度極限=360Mpa，剪切疲勞極限=155Mpa，彎曲疲勞極限=270Mpa，又由表查得 =60Mpa，=215Mpa，=102Mpa。2 按許用切應(yīng)力估算軸徑單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，但因其輸出端與聯(lián)軸器相接，故輸出端彎矩很小，且從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出軸徑也因最小。 因?yàn)檫x擇的材料為45鋼，由教材表14-2取C=

14、115所以該軸最小直徑=43.95mm因該值應(yīng)作為軸端與聯(lián)軸器配合處直徑，故考慮到鍵槽的影響和聯(lián)軸器孔直徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=45mm。聯(lián)軸器的選擇可采用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)=摘自GB/T 4323-1984 參照J(rèn)ISB1452-1980單位=(mm) 型號(hào)=TL8額定轉(zhuǎn)矩Tn(N.m)=710選擇滿足使用要求鍵的選擇和校核選擇：鍵的材料采用45鋼，因?yàn)橹挥休p微沖擊，查教材表10-10，。選用普通平鍵，聯(lián)軸器上的鍵為：軸公稱直徑d=4450，鍵公稱尺寸b×h=14×9，鍵槽寬度公稱尺寸b=14，選擇A型平鍵；齒輪上的鍵為：軸公稱直徑d=5058，鍵公稱尺寸b×

15、;h=16×10，鍵槽寬度公稱尺寸b=16，選擇A型平鍵。尺寸和圖如下：校核：聯(lián)軸器處的鍵： 齒輪處的鍵：3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）初定各段軸的直徑位置軸直徑mm說明聯(lián)軸器處45按傳遞扭矩估算基本直徑：聯(lián)軸器的的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小與聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械手冊選用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩為710 N.m，半聯(lián)軸器的軸孔mm，與軸配合的長度L=84mm，油封處48為滿足帶輪軸向固定而設(shè)一軸肩，按經(jīng)驗(yàn)可將軸徑增加58mm，故取軸徑為48mm 軸承處50因軸承承受徑向和軸向力，為便于軸承從右端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，查GB/T 292-199

16、4軸承型號(hào)為7010ACJ，兩端的軸承相同，所以此段直徑為50mm齒輪處52考慮齒輪從右端裝入，故出論孔徑略大于軸承處直徑，取65mm左端軸肩57為了齒輪軸向的定位，所以設(shè)置軸肩其高度取5mm（2）確定各段軸的長度位置軸段長度mm說明聯(lián)軸器82根據(jù)TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，查手冊可知聯(lián)軸器與軸配合的長度L=84mm，此段應(yīng)長度略小于L，故取84mm油封處51軸承蓋長度取21mm，為便于對(duì)軸承蓋的拆裝和潤滑，取軸承蓋與聯(lián)軸器端面之間的距離為30 mm，故此段軸長21+30=51mm軸承處49根據(jù)軸承的寬度B20mm，擋油板的寬度 取3=12mm,同時(shí)為了使整體裝配合理，所以軸承的寬度根據(jù)高速的設(shè)

17、計(jì)尺寸，取套筒的寬度為15mm，同時(shí)考慮齒輪與軸配合的間隙2mm，所以此段的尺寸為（2151220）mm=49mm齒輪處83為了緊固齒輪，應(yīng)該使齒輪的寬度略大于軸的長度（即軸承段處的間隙2mm）故取此段軸長齒輪的寬度2mm85mm2mm=83mm軸肩處15根據(jù)軸承的減速箱的總體設(shè)計(jì)要求可確定，同時(shí)考慮與高速軸的正確嚙合。左端軸承段32考慮裝配簡單，左右軸承合擋油板的尺寸一致，所以此段的長度為（1220）mm軸全長272（825149831532）mm312mm 4、軸上零件的定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按聯(lián)軸器處的直徑45mm，查GB/T 1096-1979，選擇普通平鍵的

18、型號(hào)為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長取63mm，軸與半聯(lián)軸器的配合為，同樣，齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪與軸的配合為。5、確定軸上的圓角合倒角尺寸參考手冊，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖。6、軸的較核（1）齒輪作用力計(jì)算轉(zhuǎn)矩TI=535.61N·mFt=2T1/d1=(圓周力)Fr1=（徑向力，方向沿紙面向里）F= Fttg =（軸向力）（2）求水平面支反力和彎矩水平面支反力水平面彎矩（3）求垂直面支反力和彎矩垂直面彎矩(4) 合成彎矩（5）畫以上各平面彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，見下圖（6）判斷危險(xiǎn)剖面并校核軸徑由圖可見，B剖面當(dāng)量彎矩最大，故較

19、核B處軸危險(xiǎn)剖面當(dāng)量彎矩：Me=校核：,所以軸的危險(xiǎn)面滿足強(qiáng)度要求，故前面所得軸的尺寸符合要求。（7） 滾動(dòng)軸承的校核：軸承型號(hào)為7010ACJ1）左邊軸承徑向力：2） 派生力：3） 外加載荷 ，方向向右。4） 軸向力：由于，所以軸向力為， 5） 由于是角接觸軸承，查手冊可知道，由于，由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為6） 軸承壽命的校核故所選軸承可滿足壽命要求。第八章 減速器高速軸的設(shè)計(jì)1軸的材料選折選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限=640Mpa，屈服強(qiáng)度極限=355Mpa，剪切疲勞極限=155Mpa，彎曲疲勞極限=270Mpa，許用彎曲應(yīng)力=60Mpa。2、初定軸的最

20、小直徑=26.92mm所求應(yīng)是受扭轉(zhuǎn)的直徑，即裝帶輪的軸徑，故實(shí)際取，圓整后得。3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）初定各段軸的直徑位置軸直徑mm說明帶輪處28按傳遞扭矩估算基本直徑油封處33為滿足帶輪軸向固定而設(shè)一軸肩，按經(jīng)驗(yàn)可將軸徑增加58mm 軸承處35因軸承承受徑向和軸向力，為便于軸承從右端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取直徑為35，查得軸承型號(hào)為7207AC，兩端相同。齒輪處65由于齒輪的直徑與軸的尺寸相近，為了保證強(qiáng)度，故將齒輪設(shè)計(jì)在軸上軸肩37為了讓齒輪與箱體內(nèi)臂有間隙，故設(shè)計(jì)軸肩。（2）確定各段軸的長度位置軸段長度mm說明帶輪處54由軸的直徑，查手冊確定帶輪的寬度取，此

21、段長度略小于帶輪的寬度，故取54mm油封處45為便于對(duì)軸承蓋的拆裝和潤滑，取軸承蓋的外端面與帶輪左端面的間距為25mm，取軸承蓋的總寬度為20mm軸承處32為了設(shè)計(jì)方便，左右兩端軸承相對(duì)齒輪對(duì)稱分布，根據(jù)軸承的型號(hào)可知其寬度，取套筒的寬度為15mm軸肩處12根據(jù)軸承的減速箱的總體設(shè)計(jì)要求可確定。軸全長272（54453212851232）272（3）傳動(dòng)零件的周向固定軸與帶輪處采用A型普通平鍵，鍵的型號(hào)為。（4）其它尺寸為了加工方便，并參照7207ACJ型滾動(dòng)軸承的安裝尺寸。4、軸的受力分析（1）傳遞的轉(zhuǎn)矩（2）軸上的作用力齒輪上的切向力：齒輪上的徑向力：齒輪上的軸向力：（3）確定軸的跨距左右

22、軸承的支反力作用點(diǎn)到齒輪力作用點(diǎn)的距離為：；帶輪作用點(diǎn)到右端軸承的支反力作用點(diǎn)的距離為：4、按當(dāng)量彎矩較核軸的強(qiáng)度（1）作軸的空間受力圖，計(jì)算各平面上的彎矩和合成彎矩，及其轉(zhuǎn)矩，如下圖所示：（2）、危險(xiǎn)面校核當(dāng)量彎矩：Me=校核：,所以軸的危險(xiǎn)面滿足強(qiáng)度要求，故前面所得軸的尺寸符合要求。5、滾動(dòng)軸承的校核：軸承型號(hào)為7207AC1）左邊軸承徑向力：7） 派生力：，8） 外加載荷 ，方向向右。9） 軸向力：由于，所以軸向力為，10） 由于是角接觸軸承，查手冊可知道，由于，；，由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為11） 軸承壽命的校核6、繪制軸的工作圖:第九章 減速器箱體設(shè)計(jì)機(jī)座壁厚為=8mm機(jī)蓋壁厚為1=8mm機(jī)座凸緣厚度為b=1.5=12mm機(jī)蓋凸緣厚度為b1=1.51=12mm機(jī)座底凸緣厚度地腳螺釘直徑df=0.03619.2mm，取數(shù)目為4軸承離連接螺栓直徑d1=0.75×df=15mm，取M16機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑d2=0.6df=12mm，取M12軸承端蓋螺釘直徑d3=0.5df=10mm窺視孔蓋螺釘直徑d4=0.4df=8mm定位銷直徑d=0.75d2=9mm