机械设计基础课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业机电系09数控技术设计人：彭通文 胡勇 马建航 刘道涛指导老师：李荣贵州师范大学职业技术学院2010年12月27日目 录一、设计任务书1二、传动方案的拟定及说明4三、电动机的选择4四、传动装置的运动参数和动力参数的计算5五、传动件齿轮的设计及计算7六、轴的设计计算及说明10七、键联接的选择及校核计算及连轴器的选择19八、减速器润滑与密封的选择23九、减速箱体的结构及附件设计23十、设计小结25十一、参考资料目录26机械设计课程设计任务书题目：设计一通用电动绞车传动装置中

2、的一级圆柱齿轮减速器总体布置简图1电动机 2带制动轮联轴器 3圆柱齿轮减速器 4轴承5开式齿轮 6卷筒 7钢丝绳一.工作情况：载荷有轻微震动。二.原始数据输送带拉力F/N :1300输送带速度r/(m/s) :0.6滚筒直径D(mm ) :350带速度允许误差（%）：5使用年限（年）：8工作制度（班/日）：3三.设计内容1.电动机的选择与运动参数计算；2.斜齿轮传动设计计算3.轴的设计4.滚动轴承的选择5.键和连轴器的选择与校核；6.装配图、零件图的绘制7.设计计算说明书的编写四.设计任务1.减速器总装配图一张2.齿轮、轴零件图各一张3.设计说明书一份五.设计进度1.第一阶段：总体计算和传动件

3、参数计算2.第二阶段：齿轮与轴系零件的设计3.第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4.第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二.传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。三、电动机的选择1.电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷有轻微震动。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。2.电动机容量的选择1）工作机所需功率Pw Pw13KN2）电动机的输出功率PdPw/0.94

4、08Pd8.29kW3.电动机转速的选择nd（i1i2in）nw初选为同步转速为750r/min的电动机4电动机型号的确定由表201查出电动机型号为Y180L-8,其额定功率为11kW，满载转速730r/min。基本符合题目所需的要求。三、传动装置的运动参数和动力参数的计算1传动装置的运动和动力参数1）计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：inm/nw 卷筒转动转速：n=r/mini=22.3 取=5 =4.462）合理分配各级传动比（1）转速n（2）功率P（3）转矩 T各轴转速、输入功率、输入转矩轴号功率P/Kw转速n (r/min)转矩T

5、()传动比损失率08.29730108.45118.29730108.4550.988.124146531.4054.460.967.799 23.7352275.264.460.96五、传动件齿轮的设计及计算1、选小齿轮材料为45钢，调后240270HBS1，大齿轮材料为45钢，正火180210HBS2。该齿轮为一般齿轮传动，圆周速度不大于6 ms，初选7级精度。2、因该齿轮为比上闭式软齿面的钢制齿轮，所以应按齿面接触疲劳强度设计齿轮。由下式设计小齿轮的分度圆直径。d1（1）选载荷系数k，因为是软齿面载荷平稳，对称布置，查表可得k=1.01.2取k=1.1.（2）选取宽度系数：=0.8（3）

6、计算小齿轮转矩= 9549=9549108.44（）（4）计算接触疲劳许用应力=(. )a 按齿面硬度的中间值255HBS1,195HBS2, 查得=650(MPa) =600(MPa)b 接触疲劳寿命系数ZN.因载荷稳定，故N=6060njth,每年按260个工作日，每日24小时，th=8x260 x24=49920h.N1=60 x730 x1x499202.186XN2=2.186X/5=4.373XZ=1 Z=1.03C 接触疲劳最小安全系数SH.要求一般可靠性，SH.=1d 计算=Z/SH=650(MPa) =Z/SH=618(MPa)（5）计算小齿轮的分度圆直径d1 59.36（m

7、m）(6)圆周速度=2.3（）因为6（）所以取7级精度合适。3、主要参数的选择和几何尺寸计算。（1）齿数=22=i=22x5=110.(2)模数m=59.36/22=2.69 取m=3mm(3) 分度圆直径=m=3x22=66mm=3x110=330mm(4)中心距a=396/2=198(5) 齿轮宽度b=4dx=0.8x66=52.8mm=52.8 mm =48+(5-10)=62.8mm4、 齿根弯曲疲劳强度校核（1）齿形系数和应力修正系数依据，查表可得=2.81 =1.73 =1.56 =1.80（2）弯曲疲劳许用应力=（）YN由齿面硬度的中间值255和195，查得=225（MPa） =

8、215（MPa）所以YN1=1 YN2=1弯曲疲劳最小安全系数要求一般可靠性Sh=1所以=225（MPa）=215（MPa）5、校核弯曲疲劳强度= 所以弯曲疲劳强度足够六、 轴的设计计算及说明1.轴的设计计算与校核：不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为轴，故只对轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。 具体步骤如下： 1、电动机轴

9、的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=360MPa。=55MPa2.初步计算各轴段直径 （1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表153 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=30mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内径一致，圆整=40mm，初选轴承型号为6208,查附表可知，B=18mm，D=80mm， （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取=45mm

10、； （5）计算 取 =55mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名 名 称 d1 d2 d3 d4 d5 d6直 直 径（mm）28 2835 35 40 4045 4555 5540 40 3、计算轴各段长度 （1）计算 半联轴器的长度l=62mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取 =60mm; （2）计算 取箱体壁厚为6mm，L1=28,m取4取 =38mm； （3）计算 取 L3=38mm（4）计算 ； （5）计算 ， 取 （6）计算 ； 各段轴长度列表如

11、下: 名称长度/mm6038386011282强度校核部分具体步骤如下：（1）输出轴的功率P和扭矩T（2）最小直径计算（查机械设计基础教材表141 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 d=28mm（3）计算齿轮受力（大齿轮采用锻造毛坯的腹板式）圆周力： 径向力： 是直齿轮，故轴向力：（4）按许用应力校核轴的弯曲强度1）轴的受力简图 （图A）（L =109mm）2）求支持反力水平面支反力 垂直面支反力 3）作弯矩图水平弯矩（图B）垂直弯矩（图C）1）求合成弯矩，作出合成弯矩图（图E）2）作扭矩图（图D）C点左 C点右 3）作危险截面当量弯矩图（图E）该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环

12、应力考虑，取=0.594）校核危险截面轴径45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材143C剖面的轴径 故：强度足够从动轴受力简图校核分析3轴的设计 1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=360MPa。=255MPa2.初步计算各轴段直径 （1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表153 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=55mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内径一致，圆整=

13、60mm，初选轴承型号为6208,查附表可知，B=27mm，D=110mm， （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取=65mm； （5）计算 取 =78mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）455560657860 3、计算轴各段长度 （1）计算 半联轴器的长度l=62mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取 =60mm; （2）计算 取箱体壁厚为6mm，L1=28,m取4取 =38mm； （3）计算 取

14、 L3=47mm（4）计算 ； （5）计算 （6）计算 ； 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm105384750937七、轴承、键和联轴器的计算及选择（一）从动轴承：因为闭式齿轮选择直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主动轴承和从动轴承均选用深沟球轴承。从动轴承：根据轴径值查机械制图教材414表11-8深沟球轴承各部分尺寸，选择6318（GB276-89）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB63105011027寿命计划：要求轴承寿命：（十年两般制工作，按每年工作262天，每班工作8个小时） h计算选用轴承寿命 查机械设计基础P235表13-8 基本额定动负荷

15、 动载荷系数 当量动载荷 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数轴承寿命合格（二）主动轴承：主动轴承：根据轴径值查机械设计手册教材414表11-8深沟球轴承各部分尺寸，选择6208（GB276-8）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB6208408018寿命计划：要求轴承寿命：（八年三班制工作，按每年工作262天，每班工作12个小时）计算选用轴承寿命 查机械设计基础P235表13-8 基本额定动负荷 动载荷系数 当量动载荷 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数轴承寿命合格图4 主动轴承简图2键的选择与校核材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P

16、458表32-3 其许用挤压应力（1）主动轴外伸端，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联轴器轴长度=60mm，故选择GB1096-72型键。 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适（2）从动轴外伸端，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，故选择。b=12mm l=65mm h=8mm 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适（3）从动轴与齿轮联接处，考虑到键在轴中部安装，且l=60 mm选择平键就可以了，故选择。 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适3联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数

17、选用TL5 ZA25 QUOTE * MERGEFORMAT 62/YA25 QUOTE * MERGEFORMAT 62型（GB4323-84）弹性套柱销联轴器,根据主动轴连接联轴器处，将各种参数列表如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料轴孔类型TL625033003282160HT200Y型联轴器承受转矩 故： 合适 八、减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图润滑（1）齿轮,查机械零件设计手册P981表314-26，选用浸油润滑方式并根据表314-27，选用150号机械油；（2）轴承采用润油脂润滑，并根据表314-23选用ZL-3型润油脂密

18、封（3）轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部（4）轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封（5）箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方 九、减速箱体的结构及附件设计名称计算公式尺寸计算箱座厚度 QUOTE * MERGEFORMAT 8箱盖厚度 QUOTE * MERGEFORMAT 8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目4轴承旁联结螺栓直径M12盖与座联结螺栓直径M8螺栓的间距：200300轴承端盖螺钉直径 QUOTE * MERGEFORMAT 轴承外圈直径90/100直径M8螺钉数目6视孔盖螺钉直径单级减速器M6

19、定位销直径d=（0.7-0.8） QUOTE * MERGEFORMAT 6 QUOTE * MERGEFORMAT ， QUOTE * MERGEFORMAT ， QUOTE * MERGEFORMAT 至外箱壁的距离181628 QUOTE * MERGEFORMAT ， QUOTE * MERGEFORMAT 至凸缘边缘距离85轴承座外径144轴承旁连接螺栓距离S一般取S= QUOTE * MERGEFORMAT 144轴承旁凸台半径16轴承旁凸台高度h待定箱盖、箱座厚 QUOTE * MERGEFORMAT 7mm,m=7mm大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离9名称功用数

20、量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616 GB 5782-1986螺栓安装端盖24Q235M825 GB 5782-1986销定位235A640 GB 117 - 1986弹性垫圈调整安装265Mn毡封圈调整安装2半粗羊毛挡油环挡油4橡胶螺母安装3Q235螺钉安装3Q235油标尺测量油高度1组合件M321.5通气孔透气1A3十、设计小结通过为期将近两周的的课程设计过程，反复的修改设计，终于完成了一级闭式圆柱齿轮减速器的设计过程，现在写起心得总结的时候真的是颇有感慨，在李荣老师刚开始在课堂上和我们说我们要做课程设计的时候，觉得课程设计是怎么一回事都不知道，似乎离我好遥远，我不认识它，它更不认识

21、我一样，似乎感觉这么庞大的工程我是不可能做得出来的，但是迫于考试等等原因，我们当然很清楚这是我们必须要经历的一个过程。所以刚开始时候真的可以用举步维艰来形容了。 设计计算手稿部分，大坐标纸草图，对最后画大图纸很重要！ 和上个学期画的一张大图不一样的明显感觉就是任务量多了。刚开始就是需要手稿的一份设计计算说明书部分，其中对电动机、齿轮、还有轴和轴承的设计不用说了，翻看了好多教材才稍微明白怎么设计，设计计算说明部分真的是很重要的一个环节，在现在画好了大图纸之后越发觉得那份手稿的计算说明书部分是多么的重要，在画大图纸的俯视图的过程中，我就是因为当时的轴设计出现了一点小问题，第四阶的轴端设计的长度偏小

22、了点，导致大齿轮卡在键槽里面的长度不够，不得以又重新擦掉刚画好的轴，并且重新对轴进行设计计算。坐标纸草图的重要性也不亚于计算手稿部分，刚开始接到图纸的时候都是大吃一惊啊，这么庞大的工作量！一张大的，两张小的，外加一份60008000字的设计说明书，天啊，疯了但是现在回头想想，如果没有画好草图，很多尺寸都是定不下来的，就比如说最基本的箱体整体的结构设计，通过查表根据两根轴之间的中心距来确定下来了大概范围，在坐标纸上简要画出来就为画那张最后的大图纸节省下来很多时间，在这次课程设计的十几天时间里，也常问老师出现的问题，好进一步改进。在画草图的时候老师还和我们特别强调了轴系结构的画法，还有齿轮啮合时候，什么时候才能选齿轮轴都是有条件限制的，不是想当然就画出来，得有理有据才行。 对工具书的使用和查阅：在设计过程中，我们用到了大量的经验公式以及大量取范围值的数据，需要我们翻阅大量的工具书来进行自己设计计算，这让我们这些一直在给定精确公式及数值下学习的我们顿时感到非常的艰辛，