广西工学院鹿山学院机械设计基础课程设计计算说明书模版

1、机械设计基础课程设计计算说明书广西科技大学鹿山学院 机械设计基础课程设计计算说明书课题: 一级齿轮减速器设计系别：专业班级：姓名：学号：指导老师： 年 月 日目 录一、设计任务书1.1 机械课程设计的目的1.2 设计题目1.3 设计要求1.4 原始数据1.5 设计内容二、传动装置的总体设计2.1 传动方案2.2 电动机选择类型、功率与转速2.3 确定传动装置总传动比及其分配2.4 计算传动装置各级传动功率、转速与转矩三、传动零件的设计计算3.1 V带传动设计3.1.1计算功率3.1.2带型选择3.1.3带轮设计3.1.4验算带速3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度3.1.6包角及其验算3.

2、1.7带根数3.1.8预紧力计算3.1.9压轴力计算3.1.10带轮的结构3.2齿轮传动设计3.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数3.2.2按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计3.2.3按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核3.2.4齿轮传动的几何尺寸计算四、铸造减速器箱体的主要结构尺寸五、轴的设计5.1高速轴设计5.1.1选择轴的材料5.1.2初步估算轴的最小直径5.1.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸5.2低速轴设计5.2.1选择轴的材料5.2.2初步估算轴的最小直径5.2.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸5.3校核轴的强度5.3.1求支反力、弯矩、扭矩计算5.3.2绘制弯矩、

3、扭矩图5.3.3按弯扭合成校核高速轴的强度5.3.4按弯扭合成校核低速轴的强度六、滚动轴承的选择和计算6.1高速轴上的滚动轴承设计6.1.1轴上径向、轴向载荷分析6.1.2轴承选型与校核6.2低速轴上的滚动轴承设计6.2.1轴上径向、轴向载荷分析6.2.2轴承选型与校核七、键连接的选择和强度校核7.1联轴器的计算转矩7.2许用转速7.3配合轴径7.4配合长度八、联轴器的选择和计算8.1高速轴V带轮用键连接8.1.1选用键类型8.1.2键的强度校核8.2低速轴与齿轮用键连接8.2.1选用键类型8.2.2键的强度校核8.3低速轴与联轴器用键连接8.3.1选用键类型8.3.2键的强度校核九、减速器的

4、润滑9.1齿轮传动的圆周速度9.2齿轮的润滑方式与润滑油选择9.3轴承的润滑方式与润滑剂选择十、绘制装配图及零件工作图十一、设计小结十二、参考文献 第22页 共 页 一、 设计任务书1.1 机械课程设计的目的 课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节，也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。其目的是：1. 通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，来解决工程实际中的具体设计问题。通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。2. 培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节，要求学

5、生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法，并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。1.2 设计题目设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。1.3 设计要求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、设计一级齿轮减速器（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。滚筒及运输带效率h=0.94。工作时，载荷有轻微冲击。室内工作，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2.0，查表8.6，取=0.17kW查表8.7，Ka=0.938; KL=0.99得z=4.92/(1.32+0.17)0.9380.99=3.55

6、,取z=43.1.8预紧力计算FQ2=5004.92（2.5/0.938-1）/(47.54+0.117.542=142.08N3.1.9压轴力计算FQ=24142.08sin155.90/2=1111.60N3.1.10带轮的结构表5 带轮结构尺寸（mm）小带轮外径da1大带轮外径da2基准宽度bd基准线槽深hamin基准线下槽深hamax槽间距e槽边距fmin最小轮缘厚dmin带轮宽B槽型100+22.75300+22.75112.758.71596AV带轮采用HT200制造，允许最大圆周速度为25m/s。图2 V带大带轮结构简图3.2 齿轮传动设计3.2.1 选择齿轮类型、材料、精度及参

7、数（1）1） 选用斜齿圆柱齿轮传动2） 材料，小齿轮选用45号钢调质，HBS=2303） 大齿轮选用ZG310-570正火，HBS=1904） 选齿轮为8级精度（GB10095-1988）5） 选小齿轮齿数z1=19 ，大齿：z2=i2z1=3.919=74.1 ,取z2=746） 初选螺旋角 =1203.2.2 按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计T1为小齿轮传递转矩，T1=76.68Nm为齿宽系数，轻型减速器，取=0.3K为载荷系数，取K=1.1为齿轮材料许用接触应力Hlim 为实验齿轮的接触疲劳极限应力根据HBS1=230，Hlim1=575N/mm2 (优质碳素钢调质)根据HBS2

8、=190，Hlim2=525N/mm2 （铸钢正火）查表7.5得安全系数SH=1，u 为齿数比u=i=3.90则，=575N.mm2=525N.mm2 计算时，以代入计算，则取a=142mm取mn=3.0修正螺旋角=160螺旋角在80200之间，合适 取b2=45mm, b1=50mm3.2.3 按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核由图7.24（c）得， 由表7.5，选SF=1.3，则，=190/1.3=140MPa=175/1.3=135MPa由z1=19 ,z2=74, =160； 由图7.23得，YF1=2.85 YF2=2.233.2.4 齿轮传动的几何尺寸计算表6 齿轮几何尺寸名

9、称代号计算公式与结果法向模数mn3端面模数mtmt=mn/cos=3.12螺旋角b160法向压力角an200端面压力角at分度圆直径d1、d2d=mz d1=59.28mm,d2=230.88mm齿顶高haha =mn =3mm齿根高hfhf =1.25mn =3.75mm全齿高hh =ha +hf =6.75mm顶隙cc =hf -ha =0.75mm齿顶圆直径da1、da2da =d + 2ha da1 =65.28mm da2=236.88mm齿根圆直径df1、df2df =d -2hf df1 51.78mm df2 =223.38mm中心距aa =(d1 +d2)/2=145.08m

10、m传动比ii =z2/z1=3.9压力角an200齿数z1、z219 74齿宽b1、b250mm 45mm螺旋方向小齿轮左旋，大齿右旋四、 铸造减速器箱体的主要结构尺寸表7铸造减速器箱体主要结构尺寸计算结果名称代号尺寸（mm）底座壁厚d8箱盖壁厚d18座上部凸缘厚度h012底座下部凸缘厚度h112轴承座连接螺栓凸缘厚度h236底座加强肋厚度e8箱底加强肋厚度e18地脚螺栓直径d16地脚螺栓数目n6轴承座连接螺栓直径d212底座与箱盖连接螺栓直径d312轴承盖固定螺钉直径d48视孔盖固定螺钉直径d56轴承盖螺钉分布直径D1100 130轴承座凸缘端面直径D2120 150螺栓孔凸缘的配置尺寸c1

11、、c2、D022 20 30地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸c1、c2、D025 23 45箱体内壁与齿顶圆的距离D12箱体内壁与齿轮端面的距离D112 40底座深度H145底座高度H1150箱盖高度H2136外箱壁至轴承座端面距离l1476箱底内壁横向宽度L190其他圆角R0、r1、r220 3 12五、 轴的设计5.1 高速轴设计5.1.1 选择轴的材料选用45号钢调质处理，HBS=2305.1.2 初步估算轴的最小直径5.1.3 根据表10.2，取C=110.得=110(3.854/480)1/3=22.03mm 5.1.4 轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸1) 取带轮处轴径 dmin=30mm

12、，选深沟球轴承带宽b 165mm轴承盖高度l 226.25螺旋头断面至带轮断面距离l 315轴承宽度B23轴承盖螺栓头的高度k5.6箱体内壁至轴承端面距离215.75轴承盖凸缘厚度t10箱体内壁与小齿轮端面的间隙117.75小齿轮齿宽B150 2)轴段名称代号mm带轮轴段直径dmin30长度b 165密封处轴段轴径ds 38轴长b 253轴承处轴段轴承宽B23轴径db40轴长b 335左轴肩轴段轴径dbs49轴长b 421.5齿轮轴段分度圆直径d 159.28齿轮宽b 550右轴肩轴径dbs49轴长b 621.5轴承处轴段轴径d 640轴长b 735总轴长L2893）强度校核a) 绘出轴的计算

13、简图 如图所示 b) 计算作用在轴上的力小齿轮受力分析圆周力 Ft1=2T1/d1=276680/59.28=2587.04N径向力 Fr1= Ft1 tann/cos=2587.04tan20/cos16=979.55N轴向力 Fa1=Ft1tan=2587.04tan16=741.82 N带传动作用在轴上的压力F=1111.60Nc) 计算支反力水平面 RAH=RBH=Ft1/2=1293.52 N垂直面 MB=0 RAV140- Fr170- Fa1d1/2-Q(91.25+70)=0 RAV=1927.15 N F=0 RBV= RAV-Q- Fr1=2284-1049.2-1004.

14、7=-164Nd) 作弯矩图水平面弯矩 MCH=-RBH70=-1346.7588.5=-90546.4Nmm垂直面弯矩 MAV=-Q91.25=-111.6091.25=-101433.5 NmmMCV1=-Q(91.25+58.5)+ RAV58.5=-44345 NmmMCV2=- RBV140/2=-11480 Nmm合成弯矩 MA= /MAV/=101433.5 Nmm e) 作转矩图 TI=76680 Nmmf) 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，则 g) 按弯扭合成应力校核轴的强度轴的材料为45号钢，调质，HBS=230,查附表B.2得拉伸强度极限B=6

15、00MPa对称循环变应力时的许用应力-1 =60MPa由计算弯矩图可见，A剖面的计算弯矩最大，该处的计算应力为caA=M caA/WM ca/0.1da3=18.32 MPa-1 （安全）D剖轴径最小，该处的计算应力为caD=M caD/WM caD/0.1dD3=17.04MPa-1 （安全）5.2 低速轴设计5.2.1 选择轴的材料选取45号钢调质处理，HBS=2305.2.2 初步估算轴的最小直径=110（3.7/123.08）1/3=34.20mm 5.2.3 轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸考虑联轴器的结构要求及轴的刚度，取装联轴器处轴径dmin=40mm取轴承处轴径 d=50mm安

16、装齿轮处轴径 d=64mm轴肩轴径 d=64mm密封处轴径 d=48mm两轴承支点间的距离为 L1=B2+21+22+B式中，B2为小齿轮的齿宽，B2=45mm 1为箱体内壁与大齿轮端面的间隙，1=10mm 2为箱体内壁至轴承端面的距离，取2=12.5mm B为轴承宽度，初选6310型深沟球，查表H.2,得B=27mm取轴肩宽Bj=5mm,代入，齿轮处轴承B2=1.256mm=67.2,取68mmL1=140mm,联轴器先选B4=80mm带轮对称线至轴承支点的距离为L2=B/2+l2+k+l3+B4/2=98.5mm校核强度h) 绘出轴的计算简图 如图所示 i) 计算作用在轴上的力小齿轮受力分

17、析圆周力 径向力 轴向力 带传动作用在轴上的压力Q=FQ=1049.2Nj) 计算支反力水平面 垂直面 k) 作弯矩图水平面弯矩 垂直面弯矩 合成弯矩 l) 作转矩图 m) 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，则 n) 按弯扭合成应力校核轴的强度轴的材料为45号钢，调质，查表得拉伸强度极限B=600MPa;对称循环变应力时的许用应力-1 b =60MPa由计算弯矩图可见，C剖面的计算弯矩最大，该处的计算应力为caC1=M caC1/WM caC1/0.1dc3=197709.14/0.1503=11.26-1 b （安全）D剖轴径最小，该处的计算应力为caD=M caD

18、/WM caD/0.1dD3=172248/0.1403=26.91MPa-1 b （安全）六、 滚动轴承的选择和计算6.1 高速轴上的滚动轴承设计1） 径向载荷2) 轴向载荷Fa1=741.82N选择6308深沟球轴承Cr=24000N, e=0.22, Y=1.99Fa/Fr1=741.82/2320.86=0.32e则,P1=0.56Fr+YFa=0.562320.86+1.99741.82=2043.49N同理，算得P2=1986.4515000h,安全6.2 低速轴上的滚动轴承设计1）径向载荷2） 轴向载荷Fa1=-713.09N选择6310深沟球轴承Cr=61800N, e=0.1

19、9, Y=2.30Fa/Fr2=713.09/1386.49=0.51e则,P1=0.56Fr+YFa=0.561386.49+2.30713.09=2416.54N同理，算得P215000h,安全表8 滚动轴承参数参数轴承型号基本额定动载荷（N）高速轴轴承6308Cr=40800;Cor=24000低速轴轴承6310Cr=61800;Cor=38000七、 联轴器的选择和计算7.1 联轴器的计算转矩查表16.1，根据工作情况系数Ka=1.57.2 许用转速选用十字滑块联轴器，查附表J.4n=250r/min7.3 配合轴径d =40mm7.4 配合长度L1=160mm表9 联轴器参数联轴器型

20、号许用转矩许用转速配合轴径配合长度十字滑块联轴器500N.m250r/min40mm160mm八、 键连接的选择和强度校核8.1 高速轴V带轮用键连接8.1.1 选用键类型选用单圆头普通平键（C型）轴径 d =30mm; 轮毂长B3=65mm,查表14.1，选用C863（GB/T 1096-2003）8.1.2 键的强度校核查表14.2得轻微冲击下键连接的铸铁材料的挤压应力=5060MPa按键的工作长度l=L-b/2=63-8/2=59mm k=h/2=3.5mm 安全8.2 低速轴齿轮用键连接8.2.1 选用键类型选用圆头普通平键（A型）轴径 d =56mm; 轮毂长B3=68mm,查表14

21、.1，选用1656（GB/T 1096-2003）8.2.2 键的强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表14.2=100200MPa按键的工作长度l=L-b=56-16=40mm k=h/2=5mm 安全8.3 低速轴联轴器用键连接8.3.1 选用键类型选用圆头普通平键（A型）轴径 d =40mm; 配合长度B3=160mm,查表14.1，选用12100（GB/T 1096-2003）8.3.2 键的强度校核按键的工作长度l=L-b=100-12=88mm k=h/2=4mm 安全表10 各键参数参数型号键长（mm）键高(mm)高速轴带轮键C863637低速轴齿轮键16363610低速轴联轴器键121001008九、 减速器的润滑9.1 齿轮传动的圆周速度9.2 齿轮的润滑方式与润滑油选择因为v12m/s, 所以采用浸油润滑，由附表I.1选用L-AN68全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度1-2个齿高，但不应少于10mm.9.3 轴承的润滑方式与润滑剂选择因v2m/s，采用脂润滑，由附表I.2选用钙基润滑脂L-XAAMHA2(GB491-1989),只需填充轴承空间的1/31/2,并在轴承内侧设挡油环，使油不能进入轴承以致稀释润滑油。十、 绘制装配图及零件工作图减速器的装配图和零件工作图参考附带的图纸。十一、 设计小结为期两周的机械设计基础课