机械设计--Word-文档.doc

机械课程设计说明书2012年5月机械设计课程设计任务书一、课程设计目的: 1.综合运用机械设计 课程以及其它先修课程的理论和生产实际知识，进行机械设计基本训练，培养理论联系实际的正确设计思想。2.学习并掌握通用机械零件、 机械传动装置或简单机械的一般设计过程和方法，培养学生进行独立设计和解决实际设计问题的能力。3.对学生在工程计算、 工程制图和运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算、 试算和处理数据等机械设计的基本技能方面进行一次全面训练，以提高他们的实际工作能力。二、课程设计内容： 以所选题目作为设计对象，包括以下内容： 1.传动方案的拟定和分析。 2.电动机的选择与传动装置运动和动力参数计算。 3.传动零件的设计。 4.轴的设计。 5.轴承组合设计。 6.键联接、联轴器的选择及校核计算。 7.箱体、润滑及减速器附件设计。 8.装配图和零件图的设计。9.设计计算说明书的编写。三、课程设计的主要工作量： 1.减速器装配图一张（号图纸） 2.零件工作图三张（传动零件、轴、箱体各一张）3.设计计算说明书一份（开纸，字）四、课程设计的一般步骤和时间分配：本次课程设计时间为两周，一般分八个阶段进行，每个阶段的主要工作内容的时间分配，如下表，仅供参考。阶 段主要工作内容所占时间比例一、设计准备1. 阅读设计任务书，明确设计内容和要求，分析设计题目，了解原始数据及工作条件。2. 参观及阅读设计资料，了解、分析设计对象3. 阅读设计指导书，明确并拟定设计过程和工作计划。二、传动装置总体设计1. 选择电动机2. 计算总传动比和分配各级传动3. 计算各轴的转速、功率和转矩三、各级传动的主体设计计算设计齿轮传动、蜗杆传动、带传动等传动装置，确定主要参数和尺寸四、减速器装配草图设计和绘制1. 分析并选定减速器结构方案2. 初绘装配草图及轴计算和轴承选择作轴、轴上零件和轴承部件的结构设计，校核轴的强度、滚动轴承的寿命和键、联轴器的强度3. 完成装配草图，并进行检查修正五、减速器装配图的绘制1. 绘制装配图2. 标注尺寸、配合及零件序号3. 编写零件明细表、标题栏、减速器特性及技术要求，检查加深六、零件工作图设计和绘制齿轮、轴、箱体等零件工作图七、设计计算说明书的编写整理并编写设计计算说明书八、设计总结和答辩1. 完成答辩前的准备工作2. 参加答辩五、选题：每二位学生编为一组，每组学生在下面题目中选一组数据（不得与别组重复），进行课程设计，16周周一上交设计结果，每人要交的东西包括：装配图一张（可用1号或2号图纸），零件图三张（轴、箱体/箱盖、齿轮）（可用3号图纸），设计任务书，设计说明书。题目如下： 设计一用于带式运输机的两级斜齿园柱齿轮减速器。工作有轻微振动，经常满载、空载起动、单班制工作，运输带允许速度误差为 ，减速器小批量生产，使用寿命五年。传动简图如下图所示。原始数据如表所示原始数据题号I - 1I - 2I - 3I - 4I - 5I - 6I - 7I-8运输带拉力F(KN)1.61.82.02.22.42.62.33.0卷筒直径D(mm)460420360300460420360300带速V(m/s)1.401.201.000.801.401.201.000.80原始数据题号I -9I-10I-11I-12I13I-14I-15I-16运输带拉力F(KN)3.23.43.84.04.24.45.01.5卷筒直径D(mm)420400380360340320300450带速V(m/s)1.201.151.100.950.900.850.801.40原始数据题号I-17I-18I-19I-20I-21I-22I-23I-24运输带拉力F(KN)1.61.82.02.22.42.62.83.0卷筒直径D(mm)440400320440420360300420带速V(m/s)1.201.000.801.401.201.000.801.20原始数据题号I-25I-26I-27I-28I-29I-30运输带拉力F(KN)3.23.43.84.04.24.4卷筒直径D(mm)400380360340320300带速V(m/s)1.151.100.950.900.850.80六、主要参考书目 、邱宣怀主编：机械设计，高等教育出版社， 、龚桂义主编：机械设计课程设计指导书。 高等教育出版社， 、哈尔滨工业大学龚桂义主编：机械零件设计图册。 高等教育出版社， 、机械设计手册联合编写组：机械设计手册（上、中）， 化学工业出版社， 江西农业大学工学院机械设计系目 录1 传动机构的选择2 电动机的选择3 齿轮的设计及校核4 高速轴的设计及校核5 低速轴的设计及校核6 轴承的选择及校核7 键的选择及校核8 减速器箱体的设计9 其他附件10 参考书目机械设计课程说明书1 传动装置的选择任务书中的标有颜色的数据为所选数据。工况条件为：工作有轻微振动，经常满载、空载启动。单班工作。运输带允许速度误差为5%，减速器小批量生产，使用寿命为5年。所以为满足平稳传动且载荷较大的的条件，减速器选为两级斜齿圆柱齿轮减速器。该种减速器的特点与应用:是两级减速器中最简单的一种。齿轮相对于轴承位置不对称。当轴产生弯曲变形时，载荷在齿宽上分布不均匀，因此轴应设计得有较大的刚度，并尽量使高速轴远离输入端。两级都可以做成斜齿。相对分流式来讲，多用于载荷较平稳的场合。传动简图如下：2 电动机的选择平均功率： 由机械设计手册查的电动机型号为型号额定功率/kw额定电流/A转速r/min效率/%Y2-100L1-4E2.25.0143082.0Y2-100L2-4E36.9143083.0由于摩擦等因素会造成功率损失，且齿轮传动也有少量的功率损失。电动机到一级轴的效率一级周到二级轴的效率二级轴到卷筒的效率0.970.970.95实际功率：所以经过比较电动机最终选择Y2-100L2-4E型。3 齿轮设计及校核传动比：在设计二级和二级以上的减速器时，合理的分配各级传动比很重要的。因为它将影响减速器的轮廓尺寸和重量以及润滑条件。传动比分配的原则：1-使各级传动的承载能力近于相等。2-使各级传动中的大轮浸入有中的深度大致相近，从而使润滑简单。3-使减速器获得较小的外形尺寸或重量等。 卷筒转速： 总传动比： 卷筒功率：因为该减速器传递的功率不是很大，且为卧式圆柱齿轮减速器。对于展开式和分流式减速器，因为，故必须使，通常取。 传动比的计算： 解得： 各级功率如下卷筒功率输出轴功率输入轴功率电动机功率 齿轮：因传动尺寸无严格要求限制，批量较小。故小齿轮Cr,调质处理，硬度，平均取为260HB。大齿轮用45钢，调质处理，硬度，平均取为240HB。计算步骤如下。 一级齿轮的齿面接触疲劳强度计算 1 初步计算 转矩 齿宽系数 由机械设计手册查得，取 Ad值 由机械设计手册查得，估计，取 Ad=82 接触疲劳极限 由机械设计手册查得， 许用接触应力 初步计算的小齿轮直径 取 初步齿宽b b=38 mm2 校核计算 圆周速度 齿数Z，模数M 和螺旋角 取 由机械设计手册查得， （和估计值相近） 使用系数 由机械设计手册查得， 动载系数 由机械设计手册查得， 齿间载荷分配系数 由此得 齿向载荷分布系数 由机械设计手册查得， 载荷系数 弹性系数 由机械设计手册查得， 节点区域系数 由机械设计手册查得， 重合度系数 由机械设计手册查得，因 取 故 螺旋角系数 接触最小安全系数 由机械设计手册查得， 总工作时间 应力循环次数 由机械设计手册查得， 接触寿命系数 由机械设计手册查得， 许用接触应力 验算 由于尺寸未达标，现对尺寸进行调整为，各数据如下 验算 3 确定传动主要尺寸 中心距 实际分度圆直径 因中心距未作圆整，故分度圆直径不会改变 即 齿宽b 取 齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 由机械设计手册查得 应力修正系数 由机械设计手册查得， 重合度系数 由机械设计手册查得， 螺旋角系数 由机械设计手册查得， （当时，按计算） 齿间载荷分配系数 由机械设计手册查得， 前已求得，故 齿间载荷分布系数 由机械设计手册查得， 因为 故 载荷系数 弯曲疲劳极限 由机械设计手册查得， 弯曲最小安全系数 由机械设计手册查得， 应力循环次数 由机械设计手册查得， 弯曲寿命系数 由机械设计手册查得， 尺寸系数 由机械设计手册查得， 许用弯曲应力 验算 经过上述验算，得到所设计的齿轮是合格的。二级齿轮的齿面接触疲劳强度计 1 初步计算 转矩 齿宽系数 由机械设计手册查得，取 Ad值 由机械设计手册查得，估计， 取 Ad=82 接触疲劳极限 由机械设计手册查得， 许用接触应力 初步计算的小齿轮直径 取 初步齿宽b b=61 mm2 校核计算 圆周速度 齿数Z，模数M 和螺旋角 取 由机械设计手册查得， （和估计值相近） 使用系数 由机械设计手册查得， 动载系数 由机械设计手册查得， 齿间载荷分配系数 由此得 齿向载荷分布系数 由机械设计手册查得， 载荷系数 弹性系数 由机械设计手册查得， 节点区域系数 由机械设计手册查得， 重合度系数 由机械设计手册查得，因 取 故 螺旋角系数 接触最小安全系数 由机械设计手册查得， 总工作时间 应力循环次数 由机械设计手册查得， 接触寿命系数 由机械设计手册查得， 许用接触应力 验算 由于尺寸未达标，现对尺寸进行调整为，各数据如下 验算 3 确定传动主要尺寸 中心距 实际分度圆直径 因中心距未作圆整，故分度圆直径不会改变 即 齿宽b 取 齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 由机械设计手册查得 应力修正系数 由机械设计手册查得， 重合度系数 由机械设计手册查得， 螺旋角系数 由机械设计手册查得， （当时，按计算） 齿间载荷分配系数 由机械设计手册查得， 前已求得，故 齿向载荷分布系数 由机械设计手册查得， 因为 故 载荷系数 弯曲疲劳极限 由机械设计手册查得， 弯曲最小安全系数 由机械设计手册查得， 应力循环次数 由机械设计手册查得， 弯曲寿命系数 由机械设计手册查得， 尺寸系数 由机械设计手册查得， 许用弯曲应力 验算 经过上述验算，得到所设计的齿轮是合格的。4 高速轴的设计及校核 轴的材料：轴的材料主要由碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对于应力集中的敏感性小，所以应用较为广泛。一级高速轴材料选用45钢，调质处理，。二级轴选用40Cr,。 一级轴的设计如下 轴径 一级高速轴图一级高速轴的计算 斜齿轮螺旋角 由上述齿轮设计可知 齿轮直径d 由上述齿轮设计可知 小齿轮受力 转矩 圆周力 径向力 轴向力 画齿轮受力图 水平面反力 (方向与假设相反) 垂直面反力 (方向与假设相反) (方向与假设相反)画受力图如下 水平面反力 垂直面反力画弯矩图如下 水平面弯矩图 垂直面弯矩图 合成弯矩图转矩图当量弯矩图轴受转矩 合成弯矩图 见上图 许用应力许用应力值 用插值法，由机械设计手册查得， 应力校正系数 画当量弯矩图 见图 当量弯矩 见图 校核轴径 齿根圆直径 轴径 经过上述验算，得到所设计的轴是合格的。5-1 二级低速轴的计算 轴径 二级低速轴图 具体尺寸见零件图二级低速轴的计算 斜齿轮螺旋角 由上述齿轮设计可知 齿轮直径d 由上述齿轮设计可知 齿轮受力 转矩 圆周力 径向力 轴向力 画齿轮受力图 水平面反力 (方向与假设相反) 垂直面反力 (方向与假设相反) (方向与假设相反)画受力图如下 水平面反力垂直面反力画弯矩图如下 水平面弯矩图 垂直面弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图轴受转矩 合成弯矩图 见上图 许用应力许用应力值 用插值法，由机械设计手册查得， 应力校正系数 画当量弯矩图 见图 当量弯矩 见图 校核轴径 危险截面直径 轴径 经过上述验算，得到所设计的轴是合格的。5-2 过度轴的计算 轴径 过度轴轴图 具体尺寸见零件图过度轴的计算 斜齿轮螺旋角 由上述齿轮设计可知 齿轮直径d 由上述齿轮设计可知 小齿轮受力 转矩 圆周力 径向力 轴向力 大齿轮受力 转矩 圆周力 径向力 轴向力 画齿轮受力图 画受力图如下 水平面反力垂直面受力画弯矩图如下 水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩图校核轴径 危险截面直径 轴径 经过上述验算，得到所设计的轴是合格的。6 轴承的选择及校核 选择轴承的类型时，必须了解轴承的工作载荷，转速及其它使用要求。由上一步轴设计可知，由于轴受到轴向力Fa，所以选择圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承型号由机械设计手册查的如下基本尺寸/mm基本额定载荷/KN极限转速r/min计算系数轴承代号dDTBCCrC0r脂油eYY03000型305520201635.846.8630080000.431.40.832006406822221831.546.0560070000.292.11.132908轴承的计算 一级轴 轴向载荷 由于 ，所以左边放松，右边压紧。 当量动载荷 由机械设计手册查得， 基本额定寿命 由机械设计手册查得， 滚子轴承 当量静载荷 由机械设计手册查得， 取两式中的大值 静载荷的计算 由机械