(论文)机械设计课程设0计最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

机械设计课程设计张敏 04机电2班（34号） 200433005355课程设计说明书 机械设计课程设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 学生姓名 张敏 学 号 200433005355 指导教师 黄平 莫海军 提交日期 2007年 7月13日 华 南 理 工 大 学 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 兹发给 04机电（2） 班学生 张敏 毕业设计（论文）任务书，内容如下： 1.毕业设计（论文）题目： 圆柱齿轮减速器的设计 2.应完成的项目： （1）减速器的设计计算 （2）减速器的装配图一张 （3）大齿轮零件图一张 （4）高速轴的零件图一张 （5）说明书一份 3.参考资料以及说明： （1）机械设计课程设计 朱文坚 黄平 华南理工大学出版社.广州 （2）机械设计 朱文坚 黄平 高等教育出版社.2005 （3）机械设计手册(3) 王文斌等编 机械工业出版社.2004 4.本毕业设计（论文）任务书于 年 月 日发出，应于 年 月 日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。 专业教研组（系）、研究所负责人 审核 年 月 日 指导教师 签发 年 月 日毕业设计（论文）评语： 三号宋体毕业设计（论文）总评成绩： 毕业设计（论文）答辩负责人签字： 年 月 日目录一、机械设计课程设计的目的5二、机械设计课程设计的设计题目和任务5三、传动装置的总体设计5四、设计计算传动零件7五、设计计算轴14六、选择滚动轴承及寿命计算26七、键连接的选择和强度校核29八、选择联轴器30九、减速器的润滑31十、心得体会31十一、参考资料31机械设计课程设计任务书一、 设计题目运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮减速器。设计内容：根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计两级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。二、 传动简图三、传动装置的总体设计运输带拉力F= 5710（N）运输带速度V=1.03（m/s）滚筒直径D=590（mm）滚筒及运输带效率h=0.94。工作时，载荷有轻微冲击。事内工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差4%，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制，轴承使用寿命不小于15000小时，试设计齿轮减速器（两级）。设计工作量及要求每个同学独立利用计算机绘制（使用autoCAD绘制）完成总装图一张（一号图纸），高速轴、低速大齿轮和箱盖零件图各一张（二号或三号图纸）、设计计算说明书一份。设计内容包括电机和联轴器选用，轴承选用与校核，V带、齿轮、轴、齿轮箱设计（包括V带、轴、齿轮的校核）。具体内容参见机械设计课程设计一书1。1、 选择电动机（1）传动装置的总效率：总=带3轴承2齿轮联轴器滚筒=0.960.9830.9720.990.96=0.808（2）电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=57101.03/10000.808=7.27KW 查表16-1，选取电动机的额定功率Ped=7.5KW（3）计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010001.03/590=33.34r/min按表22推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动高速级为斜齿，传动比范围I1=36，低速级用直齿取I2=34。取V带传动比I3=24，则总传动比范围为Ia=1896。故电动机转速的可选范围为n电=（1896）33.34=600.123200.64r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、1500r/min和3000r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选nd =1500r/min。（4）确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，由表6-1选定电动机型号为Y132M-4。其主要性能：额定功率：Ped=7.5KW，满载转速n电动=1440r/min，额定转矩2.2。2、 确定传动装置的总传动比及其分配总传动比：i总=n电动/n筒=1440/33.34=43.19按照传动比的一般分配原则（机械设计课程设计第7页），并根据机械设计课程设计“图22两级圆柱齿轮减速器传动比分配”和“表24双级减速器的传动比搭配”得一下各级传动比：高速级的传动比： 低速级的传动比： V带的传动比： i带2.73、 计算传动装置的运动及动力参数(1)计算各轴的转速：nI=n电机=1440r/minnII=nI/i带=1440/2.7=533.33(r/min)nIII=nII/i齿轮1=533.33/5=106.66(r/min)nIV=nIII/i齿轮2=106.66/=35.55(r/min)转速误差（35.55-33.34）/35.550.042850.5% 满足要求(2)计算各轴的输入功率：PI=Pd=7.2KWPII=PI带=7.20.96=6.912KWPIII=PII轴承齿轮=6.9120.980.97=6.75KWPIV=PIII轴承齿轮=6.840.980.97=6.24KW(3)计算各轴的输入转矩：TI=9.55106PI/nI=9.551067.2/1440=49739NmmTII=9.55106PII/nII=9.551066.912/450=152800NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551066.75/107.14=609688.2NmmTIV=9.55106PIV/nIV=9.551066.24/35.71=1738308.5Nmm四、设计计算传动零件（一）皮带轮传动的设计计算（1） 确定计算功率 Pca 由课本附表11.6得：kA=1.2Pca=KA PI=1.27.5=9KW（2） 选择普通V带截型根据Pca、nI，由教材的附图11.1确定选用B型V带。（3） 确定带轮基准直径，并验算带速由教材附表11.4和附表11.7 得，选取小带轮基准直径为D1=125mm根据教材式（9.14），计算从动带轮基准直径D2 D2= D1i带=1252.7=337.5mm验算带速V：V=D1 nI /601000=1251440/601000=9.42m/s 1200（适用）（5）确定带的根数 由nI=1440r/min、D1=125mm、i带=2.7，根据课本附表11.5a和附表11.5b得P0=2.20KW，P0=0.46KW根据课本附表11.8得K=0.93根据课本附表11.9得KL=1.0由课本式（9.29）得Z= Pca/(P0+P0)KKL=9/(2.20+0.46) 0.931.0=3.63取Z=4根。(6)计算预紧力F0由课本附表11.2查得q=0.17kg/m，由式（9.30）得F0=500（Pca/ZV）（2.5/K-1）+qV2=500（9/（69.42）(2.5/0.93-1)+0.179.422N=216.92N（7）计算作用在轴承的压力Q由课本式（9.31）得Q=2ZF0sin（1/2）=24216.92xsin（161.7/2）=1713.2N（二）设计计算齿轮传动1、高速级齿轮校核：（1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。 考虑传递的功率比较大，故大、小齿轮都选用硬齿面。查表选大、小齿轮的材料为45钢，大、小齿轮调质。 选取精度等级。初选8级精度（GB/T 10095-1988）。 选小齿轮齿数，大齿轮齿数 取Z2130考虑闭式硬齿面齿轮传动的传动失效可能为点蚀，也可能为疲劳折断，故分别按接触疲劳强度和弯曲强度设计，分析对比再确定方案。（2）按齿面接触疲劳强度设计 1） 载荷系数K：试选K=1.5 小齿轮传递的转矩： Nmm 齿宽系数：查机械设计附表6.5选取 弹性影响系数：查机械设计表6.4得 节点区域系数： 接触疲劳强度极限：按齿面硬度查表得 应力循环次数： 接触疲劳寿命系数：查机械设计附图6.4得 ，接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数，得 取 2）计算 小齿轮分度圆直径 计算圆周速度： m/s小齿轮齿宽 mm齿宽与齿高比：计算载荷系数: 由v1。389m/s，8级精度，由机械设计附图6.1查得由附表6.2查得，由附表6.1查得，参考附表6.3中8级精度公式估计取由 机械设计附图6.2查得载荷系数 修正分度圆直径： mm计算模数：（3）按齿根弯曲疲劳强度计算：计算载荷系数： 确定齿型系数和应力校正系数： 查表得 计算许用弯曲应力 ： 查机械设计附图6.3查得 查图可得 ,取安全系数 = = 确定 ： 计算齿轮模数： = =1.94 比较两种强度计算结果，确定模数为 （4）几何尺寸的计算： 中心距 取 计算齿轮分度圆直径： 计算齿轮齿宽： 取 则 2、低速级齿轮校核：（1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。 考虑传递的功率比较大，故大、小齿轮都选用硬齿面。查表选大、小齿轮的材料为45钢，大、小齿轮调质。 选取精度等级。初选8级精度（GB/T 10095-1988）。 选小齿轮齿数，大齿轮齿数 考虑闭式硬齿面齿轮传动的传动失效可能为点蚀，也可能为疲劳折断，故分别按接触疲劳强度和弯曲强度设计，分析对比再确定方案。（2）按齿面接触疲劳强度设计 1） 载荷系数K：试选K=1.5 小齿轮传递的转矩： Nmm 齿宽系数：查机械设计附表6.5选取 弹性影响系数：查机械设计表6.4得 节点区域系数： 接触疲劳强度极限：按齿面硬度查表得 应力循环次数： 接触疲劳寿命系数：查机械设计附图6.4得 ，接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数，得 取。 2）计算 小齿轮分度圆直径 计算圆周速度： m/s小齿轮齿宽 mm齿宽与齿高比：计算载荷系数: 由v0.482m/s，8级精度，由机械设计附图6.1查得由附表6.2查得，由附表6.1查得，参考附表6.3中6级精度公式: 取由 机械设计附图6.2查得载荷系数 修正分度圆直径： mm计算模数： 取m3.5（3）按齿根弯曲疲劳强度计算：计算载荷系数： 确定齿型系数和应力校正系数： 查表得 计算许用弯曲应力 ： 查机械设计附图6.3查得 查图可得 ,取安全系数 = = 确定 ： 计算齿轮模数： = 比较两种强度计算结果，确定模数为 （4）几何尺寸的计算： 中心距 取 计算齿轮分度圆直径： 计算齿轮齿宽： 取 则 五、设计计算轴（一）轴的设计（1）选择轴的材料选取45号钢 ，调质，HBS230（2） 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取A0 =110，得 d A0 26.192（mm）( 3 )轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸考虑电机轴的结构及轴的刚度，取连接处轴径为30mm，按照轴的结构要求，取轴承处轴径为40mm，初选轴的轴承为圆锥滚子轴承30208 GB/T 292-1994，B18mm，两轴承之间的距离为mm带轮对称线至轴承支点的距离为mm （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的计算简图 ，如图 计算作用在轴上的作用力. 小齿轮的受力分析：圆周力 4958.68 （N）径向力1804.81（N） 计算支反力水平面内 66 = 260得 = 1258.74(N) 194 = 260得 = 3699.93(N)垂直面内 得RAV2876.39 N 得RBV-641.62 N 作弯矩图水平面内 = -66 = -244195.38 N.mm垂直面内 N.mm N.mm N.mm合成弯矩 N.mm N.mm N.mm 作扭矩图 =128925.8 N.mm 作计算弯矩图当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数 = 0.6 N.mm N.mm N.mm 按弯扭合成力校核周轴的强度轴的材料为45号钢，调制，查表得拉伸强度极限= 650MPa，对称循环变应力时得许用应力b60MPa由计算弯矩图可见，C剖面得计算弯矩最大，该处得计算弯矩为bD剖面轴径最小，该处得计算应力为b(5) 轴的结构简图（二）轴的设计（1）选择轴的材料选取45号刚 ，调质，HBS230（2） 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取A0 =110，得 d A0 *44.02（mm）( 3 )轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸按照轴的结构要求，取轴承处轴径为55mm，轴承处轴径也为最小直径处初选轴的轴承为圆锥滚子轴承30211 GB/T 292-1994，B = 21mm 两轴承之间的距离为mm （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的计算简图 ，如图 计算作用在轴上的作用力. 齿轮的受力分析：圆周力 （N） （N）径向力（N）（N） 计算支反力水平面内得 = 9712.4(N) = 7757.6 (N)垂直面内 得RBV199.2939.36 N 得RAV8502.06N 作弯矩图水平面内 = 92 = 893540.8 N.mm = 66 = 512001.6 N.mm垂直面内 N.mm N.mm合成弯矩 N.mm N.mm 作扭矩图 = 612432 N.mm 作计算弯矩图当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数 = 0.6 N.mm N.mm N.mm 按弯扭合成力校核周轴的强度轴的材料为45号钢，调制，查表得拉伸强度极限= 650MPa，对称循环变应力时得许用应力b60MPa由计算弯矩图可见，C剖面得计算弯矩最大，该处得计算弯矩为bA,B剖面轴径最小，该处得计算应力为b(5) 轴的结构简图（三）轴的设计（1）选择轴的材料选取45号钢 ，调质，HBS230（2） 初步估算轴的最小直径根据教材公式，取A0 =110，得 d A0 *62.43（mm）( 3 )轴的结构设计，初定轴径及轴向尺寸考虑输出端的结构要求及轴的刚度，取装联轴器处轴径为46mm，按照轴的结构要求，取轴承处轴径为50mm， 初选轴的轴承为角接触于轴承7310C GB/T 292-1994，两轴承之间的距离为安装联轴器的轴上的键的径向对称中心到轴承支点的距离L212+32+5.6+15+84/2=106 （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的计算简图 ，如图 计算作用在轴上的作用力. 齿轮的受力分析：圆周力 （N） 径向力（N） 计算支反力水平面内 168= 260得 = 7872(N) = 4311 (N)垂直面内 得RAV7397.34N 得RBV4050.93 N 作弯矩图水平面内 = 168= -724248 N.mm 垂直面内 N.mm 合成弯矩 N.mm 作扭矩图 = 1746132.2 N.mm 作计算弯矩图当扭转剪应力为脉动循环变应力时，取系数 = 0.6 N.mm N.mm 按弯扭合成力校核周轴的强度轴的材料为45号钢，调制，查表得拉伸强度极限= 650MPa，对称循环变应力时得许用应力b60MPa由计算弯矩图可见，C剖面得计算弯矩最大，该处得计算弯矩为bD剖面轴径最小，该处得计算应力为b(5) 轴的结构简图 六、选择滚动轴承及寿命计算1、校核轴的两圆锥滚子轴承30208 GB/T 297-1994（其中PC63kN，C074kN） 1）计算轴的受力SA Fa SBA B 初选 所以轴承A被“压紧”，轴承B被“放松” 则 2）计算轴受到的当量动载荷和： 查表对于轴承A取 对于轴承B取 取 则 N因为，所以按轴承B验算轴承寿命2、校核轴的两圆锥滚子轴承30211 GB/T 297-1994（其中PC98.8KN，C0115KN） 1）计算轴的受力SA Fa SBA B 初选 所以轴承A被“放松”，轴承B被“压紧” 则 2）计算轴受到的当量动载荷和： 查表对于轴承A取 对于轴承B取 取 则 N因为，所以按轴承B验算轴承寿命3、校核轴的两圆锥滚子轴承30214 GB/T 297-1994（其中C135KN，C0220KN） 1）计算轴的受力SA Fa SBA B 初选 所以轴承B被“压紧”，轴承A被“放松” 2）计算轴受到的当量动载荷和： 查表对于轴承A取 对于轴承B取 取 则 N因为，所以按轴承B验算轴承寿命七、键连接的选择和强度校核：1、 高速轴与V带轮用键连接：（1） 选用单圆头普通平键（A型）按轴径30mm及轮毂长度80mm，查机械设计课程设计附表10-1选键.（2） 强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。2、 中间轴与齿轮的键连接：（3） 由于齿轮的精度为8级，且齿轮不在轴端，因此选用圆头普通平键（A型）。根据，轮毂长为52mm，查附表10-1选键C（4） 强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。3、 低速轴与齿轮的键连接：（5） 由于齿轮的精度为7级，且齿轮不在轴端，因此选用圆头普通平键（A型）。根据，轮毂长为91mm，查附表10-1选键C（6） 强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。4、 低速轴与联轴器用键连接：（7） 选用单圆头普通平键（A型）按轴径60mm及轮毂长度142mm，查附表10-1选键C.（8） 强度校核： 键材料选用45号钢，查表得键的许用挤压应力 键的工作长度： 键与轮毂的槽的接触高度： 则键的工作挤压应力： 可见键达到挤压强度要求。八、选择联轴器 (1)输出端联轴器输出端联轴器连接减速器低速轴与工作机之间,由于轴的转速较低,传递转矩比较大,且减速器工作机常不在同一机座上,要求有较大的轴线偏移补偿,且为了缓和冲击,避免振动影响减速器内传动件的正常工作,可选用有弹性元件的挠性联轴器,据此选用弹性柱销联轴器,材料为45钢.联轴器的计算转矩,查表取工作情况系数KA1.5，故计算转矩为由轴的直径为60mm,查机械设计课程设计附表15-3选用弹性柱销联轴器ZL4联轴器 GB/T 50141985 ,许用转矩为4000,许用转速为4000r/min.九、减速器的润滑： 齿轮传动的圆周速度为v为 高速级大齿轮 = =1.45 (m/s) 低速级大齿轮 = = 0.533 (m/s) 因 v 12 m/s ，所以采用浸油润滑，由机械设计课程设计附表14-1，选用 全损耗系统用油（），考虑到两级斜齿轮的直径相差不大，所