机械设计基础课程设计样本

武汉理工大学网络继续教育学院机械设计基础课程设计函授站（学习中心） 陕西建校学习中心—专业级（春、秋）层次 1I 指导教师学生姓名武汉理工大学网络继续教育学院目录、乙刖 2传动系统的参数设TOC\o"1-5"\h\z计 3带传动的设计计算 4齿轮的设计计算 5轴的设计计算 6主动轴的设计计算 6从动轴的设计计算 8键的设计计...14...14算 9主动轴外伸端处键的校核 9从动轴外伸端处键的校核 10轴承的选择与验算 11主动轴承的选择与验算 11从动轴承的选择与验算 12联轴器的选择与验算 12箱体、箱盖主要尺寸计算 12齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择 13减速器附件的设计 13结束语 前言（—）课程设计的目的机械设计基础课程设计是学生学习《机械技术》（上、下）课程后进行的一项综合训练，其主要目的是通过课程设计使学生巩固、加深在机械技术课程中所学到的知识，提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力。同时学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置或简单机械的设计方法与步骤，为今后学习专业技术知识打下必要的基础。（二）传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低．在传递相同转矩时， 结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动（说明直齿轮传动的优缺点）。说明减速器的结构特点、材料选择和应用场合（如本设计中减速器的箱体。灰铸铁铸造而成）采用水平剖分式结构，用HT2002设计说明书一、传动系统的参数设计已知输送带的有效拉力 F=2000N,输送带的速度V=1.1m/s,滚筒直径D=250mm。连续工作，有ww轻微振动、单向运转。1）选择合适的电动机；2）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比； 3）计算传动装置的运动参数和动力参数。解：1、选择电动机（1）选择电动机类型：按工彳^要求和条件选取 Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）选择电动机容量FwVw20001.1Pw2.2kW工作机所需功率： ..10001000Pw2.22.54PokW电动机输出功率：..0.8674其中刀为电动机至滚筒、主动轴传动装置的总效率，包括 V带传动效率Y]、一对齿轮传动效率 b2、联轴器效率Y]、及传动滚筒效率刀值 刀、两对滚动轴承效率Y]wgrc2•r1r1rl=0.8674r]=r],r],计算如下：wrgbc 由《机械设计课程设计》 表8—2(63页)查得各效率值，Y]=0.96,青=0.97,Y]=0.99,Y]=0.99,cgbF=0.96,代入公式计算出效率及电机输出功率。使电动机的额定功率Pm=(1〜1.3)Po,由《机械设计w课程设计》表17—1Y(153页)查得电动机的额定功率Pm=5.5kW。(3)选择电动机的转速601000Vw600001.184.08nr/min计算滚筒的转速：..w250Dn85r/min计算时取w 根据表3—1确定传动比的范围： 取V带传动比i=2〜4,单级齿轮彳^动比i=3-5,则总传动比gb的范围：i=(2X3)〜(4X5)=6〜20。电动机的转速范围为n'=i•n(6〜20)-n=504.48~1681.6ww在这个范围内电动机的同步转速有 1000r/min和1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为 1000,根据同步转速确定电动机的型号为Y132M2-6,满载转速960。(《机械设计课程设计》 153页)型号额定功率满载转速同步转速10009605.5Y132M2-62、计算总传动比并分配各级传动比(1)计算总传动比：i=n/n=960/84.08=11.42,在8~14范围内Wm (2)分配各级传动比：为使带传动尺寸不至过大，满足 i<i,可取i=2~3,则齿轮传动比i=i/i(在bggbb4左右，取小数点后两位，不随意取整)。3、计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的车^速：n=n/i n=n/i n=n11bg111m1w(2)各轴的功率：P=P•刀P=P•刀•刀 P=P-Y]1Y]c1mrbw1gr1111(3)各轴的转矩：T=9550P/n T=9550P/n T=9550P/n T=9550P/nwww11mom1111111最后将计算结果填入下表：3参数轴名电机I滚筒=384=960转n(r/min)=85=851=5.28=5.08=5.5功P(kW)=4.991=131.31T(Nm)=570.75=54.71=560.64转1=2.5=4.571传动i=0.96效=0.96=0.98三、带传动的设计计算已知带传动选用Y系列异步电动机，具额定功率Pm=5.5kW,主动轮转速n=960r/min,w从动轮的转速n=384r/min,i=2.5。两班制工作，有轻度冲击。计算项计算内计算结确定设计《机械设计基础17页==P=25.5=6.60kW=6.60kw带型根查《机械设计基础》17型普确定带轮由《机械设计基础》17页，取小带轮基直二125mm=125mmdd传动2.5大带轮基准直=2.125=312.5mmdd圆=315mm=315mmda1296v=28s验6.2验算带合610061005m/25m/,符合要确定带的0.7(+a2(+初定中心dddd准长700m带的基准长度传动中心d-125(31=2104m700(125+315)=70查表《机械设计基础》表8—3(167页)，取L=2240mmL=2240mmdd实际中心距LL22402104a=768mmddo+=768mma=a 700+0 22d-d 165.8° d2d1165.8° 180° -57.3° 乂 ii⑥ 验算小带轮a包角合适165.8°〉120°,合适1⑦计算带的根下面计算V带根数数4Z1,查表《机械设计基础=960mi=125md17页=1.64kW型带查表《机械设计基础》17页=2.,==0.29kW页1查表《机械设计基础》17=0.96二2240m,查表查表《机械设计基础》1=1.00,17页6.6Z3.5Z=41.0(1.60.290.9计算初拉型带查《机械设计基础16页计算初拉q=17km;=217.44N2.q5001z6.62.计算对轴=50=217.44N0.116.2压6.20.9Q=1726.18N计算作用在带轮轴上的压165.⑩带轮结构设1726.18Nsi=2z217.4si绘工作四、齿轮的设计计算连续单向运转，i=4.57,小齿轮转速已知彳递的名义功率P=5.28n=384,传动比g1传动尺寸无严格限制；电动机驱动。计算内容计算项目 计算结果1.选精度等D精度等级选用级精度；8级、材料2)的；96,大齿轮齿数=212422=试选小齿轮齿数及齿数Z1=24因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据2.按齿面接进行计算Z2=96触强度设3T2K1u2ZZ

计tEH->21一）试算，即dt10按式（o-（|）£u Hd“'Kkkkk按式vaKa=1查表得35-12m初估速度=4s5由图由式取由图所以dv=因与初估圆周速度相差较大，故应修正载荷系数及小齿轮直径传动尺寸计3由图算amd=0Kv=1.1,取35-30b查得11 =1.713+）=[1.88-3.2（]cos21ZZ=1d=1.05彳4,,=1.46;由图35-3235-31得KK=1.364Kt61.4mmtndn=3.08m/s100060=59.5mmd, 算得K=1.27635-30b得Kv=1.03, i1 dd150mm,取=147.62i2cosd1m=2.5mm取=2.48mm, Z1a2=240mm=udd==60mm；1121udb2=60mmb1=70mm, b=取1d结构设计3）,而又小于以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 160mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 500mm五、轴的设计计算）主动轴的设计计算（一，小齿轮分度圆直径d=60mm=5.28kWP,主动轴的转速为n=384r/min,已知传递的功率为iiio,工作时为单向转动。=700mm啮合角d=20,轮毂宽度B小齿轮8）39、一按教材表39—11解：、选择轴的材料、热处理方式，确定许用应力（轴名主动轴453、计算轴各硬度抗拉强度材料热处理650MPa调制217~255号钢许用弯曲应力60MPa

段直径did2、计算2ddd3、计算：3合轴承箱封兀件的要求，取d圆整d4、计算4C0r=15.85、计算dd5圆整为标准直径；一M取1PA27.14，轴上有一个键槽,故轴径增大5% ?31n页圆整d=30X（1+5%=28.50 按138'=d"”因d2必须符07-0.1）Xd=34.2-36.'=d+2a=d+2乂（01211页）d=35o（1912,d必须与轴承的内径一致, 〜5）m仲36-40'=d+（1332=22.8,D=80,Gd=4Q所选轴承型号为6208,B=18,3,为装配方便叫加大直径，应'=d+（1-5）mm=41-4534=450,2,5,8为尾数。取d，=30mmd1=35mmd2=40mmd=45mmd=40mmd,同一轴上的轴承选用同一型号，以便于=d=40d35轴承座孔键制和减少轴承类型。、计算轴各段长度4

计算项目B1、计算L1LL2、计算L2e=1.2dm=L-=6+C式中按凸缘式端盖查LL3、计算3内容计算f值查教材表34-8=（Z—1）e+2f二，e、带轮二（1.5〜2）d,按138页取L=58'1n=l1+e+m=502—51（23页），其中d为螺钉直径，查表33A-B轴承小3+（3+C〜8）-A小一B=20312轴承小页，、11A小查表6—8（75C6、Cl、查表5—1。32m<e>m=e即可。11）,若AA=B++A,查表6—8（75贞）小2小233轴承小小dd41f计算结果=58L1=50L2=40L3=B,故小齿轮做成齿轮轴，<10—15L小齿轮42=70L，二40LL=L4、计算L55435、计算L5、校核轴的强度5计算项目上的载荷1Mm=316767N.mmT=925200N.mm弯扭校合6.p算内容 计333mm.0160dW0.12160022)(TM1m][MPa.512pW计算结果、回出轴的工作图，标出具体尺寸和公差67（二）从动轴的设计计算已知传递的功率为P=5.08,从动轴的转速为n=85,大齿轮分度圆直径d=24021111啮合角a=20°轮毂宽度B=600mm工作时为单向转动。轮大齿解：1、选择轴的材料、热处理方式，确定许用应力（按教材表39—1、39—8）轴名~~材料热处理~~W~~］许用弯曲应力抗拉强度［bb从动轴45号钢正火170-217600MPa55MPa计算轴各段直径画出轴的结构示意图

计算项目 计算内容计算结果1、计算d,由教材表39-7得：A=11A106,取A=115(取较大值)id 相适应，故需同时选取联轴器。查轴器选半联轴器长d2、计算d合轴承密封兀件的要求，取2d3、计算d整3d4、计算d整为标准直径：一股取4d5、计算ddS计’算d承座扎链制和减少轴承IWo6PiA,轴上有一个键槽，故轴径增大5%?3in1d'=d"X(1+5%=45,为使所选轴径与联轴器的孔径ii184页，相配合的联HL4 型弹性柱销联轴器，轴径相应圆整为d',1|=112。'=d+2a=d+2X(0.07-0.1)Xd=36.48-38.4,因d2必须符11121d=55。(191M)2'=d+(1〜5)mm=41-45d必须与轴承的内径一致，圆332d=0所选轴承型号为6212,B=22D=110,Cr=36.8,Cor=27.83'=d+(1〜5)mm=为装配方便血加大直径，应圆340,2,5,8为尾数。取d=624'=d+2a=d+2X(0.07-0.1)Xd,d=75(取整)554444=d=60,同一轴上的轴承选用同一型号，以便于轴63d=45 1d=552d=603d=624d=755d=606计算项目1、计算L1联轴器上，而不压在轴的端面上，故第比2、计算LL2e=1.2dm=L-=6+C式中计算内容半联轴器的长度1=112,为保证轴端挡圈只压在半1段的长度应l略短一些，按138页取L=821=l1+e+m=502,其中d为螺钉直径，查表5-1(23M)33A-B轴承小3+c+(3〜8)-A小一B=20轴承小3126、Cl、C查表5—1。11、A小查表6—8(75页，32计算结果L=821L2=50

81按凸缘式端盖查3、计算3L即可。取m=e11）,右m＜宿B—大小（公式中B为齿=54=A+=B+A+A,A,A=54L3=58L小轴承大222大323大大大42=22L4、计算L54、计算L轮宽度）55二45=60L L二B 大齿轮一26,计算L646）L=b=1.4a取整=1245=31L+A-L=B+A5大6大轴承大325、校核轴的强度计算结果 计算项目 计算内容.求轴上的载荷 2Mm=316767N.mmT=925200N.mm弯扭校合6.333mm6021600.1d0.1W022)M(「m]MPa[51.2ppW）略、画出轴的工作图，标出具体尺寸和公差（例图63+B嫄应相等、主、从动轴m+A计算注意事项：1、主动轴与从动轴的e应相等，2主动轴外伸端处键的校核（一）=58Ld=30,轴长已知轴与带轮采用键联接,传递的转矩为T=131,轴径为in号钢，有轻微冲击带轮材料为铸铁，轴和键的材料为45六、键的选择与验算计算项目1）键的类型带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择及其尺平键联接。寸根据轴径选择b=8将算内容计A型页），查得：键宽，由表d=3010-33（165,故取键长L=50h=7,因轴长L=58,键高1代入公式得挤压应力为b,k=0.4hI=L—计算结果hX键bL=503

10002T验算挤压2)53.58 53.82Mpa =pp强度dlk由教材表确定键槽3）力尺寸及相应的公（差轴槽宽为查得，轻微冲击时的许用挤压应一333 <[,故挤压强度足够。[]]50—60MPappp7H得，10-33（165页）由附表为例以）756r0对应的，.，轴槽深20N9t=75mmr652]<[pp强度足够9062.0,毂槽深极限偏差为：20Js9±0.026。毂槽宽为043.00.030对应的极限偏差为h=4.9mm=H7图槽工作4）绘制键

核的校外伸端处键动 （二）从轴。L1=82d1=40宽度矩为T=570，轴径为采用键联接，传递的转轴 已知与联轴器ii击微冲钢，有轻、轴和键的材料皆为联轴器计算项目键的类型1）及其尺寸选择验算挤压2）强度内容 计算型带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A平键联接。），查得：键宽根据轴径d=45,由表10-33（165页，故取键长L=70,因轴长L=82b=12,键高h=8i代入公式得挤压应力为b,k=0.4h将I=L—10002T52.41Mpap计算结果hbx键L=70键长=52.41pdkl查得，轻微冲击时的许用挤压应33—3由教材表确定键槽3）尺寸及相应的公差。故挤压强度足够。一60MPa]力[<[]50ppp7H）得，）由附表10-33（165页（以为例756r0r6对应的.5mntt槽宽为20N9,,轴槽深t=7-0520620.,毂槽深20Js9±0.026极限偏差为：。毂®043.00.030对应的极BM偏差为h=4.9mm,H7]<[pp强度足够校核处齿轮键的（三）从动轴。=58=52,宽度L为二570矩，传用采键联接递的转为T,轴径d轮与知已轴齿4iii击微有钢皆材键轴轮齿、和的料为，轻冲io

计算项目1）键的及其尺寸选择2）验算挤压强度确定键槽3）尺寸及相应的容 计算内带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A型平键联接。根据轴径d=30,由表10-33（165页），查得：键宽，故取键长L=45=60b=14,键高h=9,因轴长L1I=L—b,k=0.4h代入公式得挤压应力为将10002T59.17MpaPdlk查得，轻微冲击时的许用挤压应由教材表33—3 ］力［一］5060MPq,故挤压强度足够。＜［ppp计算结果hbx键L=45W：=59.17p]<[pp强度足够7H公（以为例得，页））由附表10-33（16575差6r。r6对应的，轴槽深t=7.5mmtt槽宽为20N9,-0520620.,毂槽深。毂槽宽为20Js9±0.026极限偏差为：0430.0.030h=4.9mm。H7对应的极限偏差为。要画出的工作图都需许用挤压应力［。键］:100—120Mpatt注意：从动的p算择与验七、轴承的选主动轴承的选择与验算（一）=1192=1192Rn=384R,已知轴颈直径d=403vbiva,运转过程中有轻微冲击计算项目计算内容计算结果确定轴1、承的基本参数、计算当2P量动负荷、计算基3本额定为命由轴承型号查课程设计附表得轴承的基本参数 R也中较大者P=RvA因球轴承，故c=3,查教材表38-10，取f=1,d查教材表38-11,取g=1t100016667grCr'）Lh（=代入计算得：LfdPnL）故所选轴承合适。（可查表或按大修期确定hP=1.2L,L>hh合适算择与验轴）从动承的选二（冲轻微有程转，=3063,=3063R5=8n=60dft轴已知颈径，，R运过中w31vAi击11计算内容计算结果计算项目、1确定釉由轴承型号查课程设计附表得轴承的基本参数P=1.2、RVffl中较大者承的基本参P二RvA=1,因球轴承，故c二3,查教材表38-10,取f数d=138-112、计算当查教材表，取gTP量动负荷100016667grCrLL>,-代入计算得：LL（）h、计算基3KdPn本额定寿命合适L）可查表或按大修期确定故所选轴承合适。（h列系或特轻轴承型号，取轻大注意：如寿命过，则重选 验算选择与八、联轴器的=5.08率为P=85,传递的功动速器的/&出端，从轴转速n减 已知联轴器用在1价二45d径为 ，轴传递的转矩为T=570i计算结果 计算项目 计算内容弹性柱销联HL1、类犁选择为减轻减速器输出端的冲击和振动， 选择弹性柱轴销联轴器，代号为HLK=1.25器、计算转由教材表43-1,选择