1机械设计基础-课程设计-范例1

机械设计基础课程设计题目：单级圆柱直齿轮减速器学生姓名：学号：专业班级：指导教师：日期：2020年6月16日 （划线内容填写：小3号宋体居中）目录一、设计任务书…………1二、电动机的选择…………4三、总传动比及各级传动比、参数的确定……………5四、传动零件的设计计算………………6五、轴、轴承的设计计算…………………8六、减速器的润滑…………13七、附件图纸………………13八、设计小结………………18九、课程设计评语…………19一设计任务书（1）该传送设备的传动系统由电动机—运输带—减速器组成。单级减速器运动简图1—电动机；2V带；3—减速器；4—联轴器；5—滚筒，6-传送带（2）、原始数据：滚筒直径（mm）=200传送带运行速度（m/s）=1.4传送带所需牵引力F（N）=2733要求传送带载荷平稳，连续单向运转，工作年限10年，每年300个工作日，每天工作12小时。（3）设计任务与要求：A、电动机的选择；B、传动装置运动和动力参数的确定和计算；C、主要零件的设计计算；D、减速器装配图和零件工作图的绘制；E、设计说明书的编写。二电动机的选择正文（字体：宋体小四。行间距，1.5倍行距，以下均相同）计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.4/（π×200）=133.76r/min滚筒轴所需输出的功率：Pw=FV=2.733×1.4=3.83（KW）传动装置的效率：η总=η带×η3滚动轴承×η齿轮×η联轴器=0.94×0.963×0.99×0.99=0.84确定电动机功率：Pd=Pw/η总=4.56（KW）电动机转速的确定：对于此一级减速器查机械设计手册得：V带传动比I1=2～4，圆柱齿轮传动比I2=3～6，总传动比理时范围为Ia=6～24。故电动机转速的可选范围为nd=Ia×n筒=（6～24）×133.76=802.56～3210.24（r/min）确定电动机型号：首先综合考虑选择Y系列三相交流异步电动机。再根据以上参数有以下几组符合要求：方案型号额定功率转速电机质量同步满载（1）Y132S-15.5KW3000r/min（2）Y132S-45.5KW1500r/min1440r/min68KG（3）Y132M2-65.5KW1000r/min960r/min84KG综合考虑选择方案（2）即：（2）Y132S-45.5KW1500r/min1440r/min68KGD=200mmV=1.4m/sF=2733NN=10年n滚筒=133.76r/minP筒需=3.83（KW）η总=0.84Pd=4.56（KW）电动机型号Y132S-4三、总传动比及各级传动比、参数的确定总传动比：i总=n电动机/n筒=1440/133.76=10.77分配各级传动比：取V带传动比iv=3(V带i=2～4合理）i齿轮=i总/iv=10.77/3=3.59（齿轮i=3～6合理）计算各轴转速（r/min）nI=n电机=1440（r/min）nII=nI/i带=1440/3=480（r/min）nIII=nII/i齿轮=480/3.59=133.70（r/min）计算各轴的输入功率（KW）PI=P电机=5.5（KW）PII=PI×η带=5.5×0.94=5.17（KW）PIII=PII×η轴承×η齿轮=5.17×0.99×0.96=4.91（KW）计算各轴扭矩（N·M）TI=9550×PI/nI=9550×5.5/1440=36.48（N·M）TII=9550×PII/nII=9550×5.17/480=102.86（N·M）TIII=9550×PIII/nIII=9550×4.91/133.70=350.71（N·M）i总=10.77传动比分配：iv=3i齿轮=3.59nI=1440（r/min）nII=480（r/min）nIII=133.70（r/min）PI=5.5（KW）PII=5.17（KW）PIII=4.91（KW）TI=36.48（N·M）TII=102.86（N·M）TIII=350.71（N·M）四、传动零件的设计计算齿轮传动的设计计算选择齿轮材料及精度等级由于传动比i齿轮=3.59，故而可以采用直齿轮。由于传递扭矩、功率不高，所以齿轮可以采用软齿面齿轮，即I类齿轮。小齿轮选用40Cr，调质，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45号钢，调质，齿面硬度220HBS；根据设计手册选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6～3.2μm查表得：小齿轮：σHlim1=724，σFE1=597大齿轮：σHlim2=567，σFE2=427最小安全系数选一般安全度：SH=1.1,SF=1.25许用接触应力[σH]：[σH]=σHlim/SH[σH]1=σHlim1/SH=724/1.1Mpa=658.2Mpa[σH]2=σHlim2/SH=567/1.1Mpa=515.5Mpa（3）许用弯曲应力[σF]：[σF]=σFE/SF[σF]1=σFE1/SF=597/1.25Mpa=477.6Mpa[σF]2=σFE2/SF=427/1.25Mpa=341.6Mpa按齿面接触疲劳强度设计取载荷系数K=1.1，齿宽系数Φd=0.83小齿轮转矩T1=102.86（N·M）,ZE=188.0因为所选齿轮是标准齿轮，所以ZH=2.5又已知i=u=3.59∴由d1≥得d1≥≈62.2∴d2≥d1·i=62.2×3.59=223.3∴其中心距a≥（62.2+223.3）/2=173.9mm由机械设计手册一级齿轮传动标准中心距查表得：a可以取265mm模数的确定：由机械手册I类齿轮检验公式得：m≈0.015a=3.95mm综合考虑取模数m=5mm∵齿轮传动比i=3.59a=265mm∴齿数的确定：z1=≈23z2=≈82齿轮尺寸：d1=z1m=115mmd2=z2m=410mma=265mm（5）校核齿轮弯曲强度取齿宽系数φd=0.8则查齿形系数YFa和应力修正系数YSa：YFa1=2.6YSa1=1.63YFa2=2.19YSa2=1.83[σF]1=2kTIIYFa1YSa1/（bm2z1）=2×1.1×102.86×103×2.6×1.63/（92×52×23）=18MPa＜[σF]1[σF]2=[σF]1YFa2YSa2/（YFa1YSa1）=17MPa＜[σF]2故轮齿弯曲疲劳强度足够所以可知安全。（7）齿轮外形的设计与确定由小齿轮的分度圆直径可知小齿轮选用实心式，齿宽B1=85mm，轮毂长L1=88mm大齿轮同理查手册可知选用腹板式，齿宽B2=79mm，轮毂长L2=82mm。a=265mmm=5mmz1=23,z2=82d1=115mm,d2=410mm五、轴、轴承的设计计算(一)高速轴的设计计算1、分析题目设计轴的大致外形从左至右依次装配：带轮、轴承盖、轴承、挡油板、套筒、齿轮、轴环、挡油板、轴承。直径分别为d1～d6，长度分别为L1～L6。选用45#调质，硬度217～255HBS按转矩初算轴径根据设计手册例题，并查机械设计手册，取c=115，d≥=115×(5.17/480)1/3mm=25.4mm考虑有键槽且d<30，所以将直径增大21%，则d=25.4×(1+21%)mm=30.7mm，再综合前面带轮最小内径，∴选d1=30mm。4、轴的设计计算（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定各段轴直径的确定：由机械设计手册查知：轴肩高度a=0.07～0.1d∴综合考虑到此处的毛毡圈内径有标准值，所以取d2=30+6=36mm，由于轴三、轴六固定轴承为标准件，∴d6=d3=43mm，d4=45+7=50mm，d5=58mm各段轴长度的确定：L1由带轮宽确定：L1=65-2=63mm；L2轴装轴承盖，综合密封件毛毡圈查表可知轴承盖宽度为11mm，考虑方便轴承盖固定螺钉的拆装，取L2=50mm；L3轴上面装轴承、挡油板、套筒，先大致取轴各段长、总长以及受力，初步按照工作总寿命选出轴承，由于受力较大，所以初选轴承为：深沟球轴承6309系列，其主要参数如下：内径d外径D宽度B43mm100mm25mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒与挡油板总长为16mm，另外有3mm的齿轮则可知：L3=25+16+3=44mm；L4装齿轮，所以总长L4=88-3=85mm；L5轴环由公式L5=1.4×轴肩高得L5=6mm；由于要把轴承放置到箱体的中间，所以由对称可知L6=38mm。综合得到下表：d1=30mmL1=63mmd2=36mmL2=50mmd3=43mmL3=44mmd4=50mmL4=85mmd5=58mmL5=6mmd6=43mmL6=38mmL总=286mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=147mm此轴轴承的校核由已知条件知轴承的最小寿命[Lh]＞365×16×5=29200(h);由前面可知用深沟球轴承6309系列由前面轴的受力分析可知A处轴承的受力最大，所以校核A处轴承：Ft1=1.605KNFr1=2.950KN所以可知F1=∵此轴受力只有径向力而无轴向力∴可知X=1，Y=0即可知其当量载荷P=F1=3.4KN查表取温度系数ft=0.9（150℃）载荷系数fp=1.1可知Lh=∴可知预期寿命可以达到，即轴承合理。（二）、低速轴的设计计算1、分析题目设计轴的大致外形从左至右依次装配：轴承、挡油板、轴环、齿轮、套筒、轴承、轴承盖、外伸连接联轴器段。直径分别为d5～d0，长度分别为L5～L0。选用45#调质，硬度217～255HBS按转矩初算轴径根据设计手册例题，并查机械设计手册，取c=111，d≥=111(4.91/133.70)1/3mm=36.9mm考虑有键槽且d>30mm，所以将直径增大5%，则d=36.9×(1+5%)mm=38mm，∴选d0=38mm。轴的设计计算（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，并且注意与高速轴的配合，保证齿轮在中心平面上准确啮合，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定各段轴直径的确定：由机械设计手册表查知：轴肩高度a=0.07～0.1d∴d1综合考虑毛毡圈的内径标准值取d1=45mm，由于轴二、轴五固定轴承为标准件，∴d2=d5=50mm，d3=58mm，d4=68mm各段轴长度的确定：L0由所选联轴器的长度所确定：因为直径为38mm，所以初选联轴器为弹性套柱销联轴器TL8，Y型孔径，所以查表知L0=112mm；L1轴装轴承盖，综合密封件毛毡圈查表可知轴承盖宽度为11mm，考虑方便轴承盖固定螺钉的拆装，以及为了保证与高速轴的尺寸配合，所以取L1=50mm；L2轴上面装轴承、挡油板、套筒，先大致取轴各段长、总长以及受力，初步按照工作总寿命选出轴承，由于受力较大，所以初选轴承为：深沟球轴承6210系列，其主要参数如下：内径d外径D宽度B50mm95mm18mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。另外考虑到要让齿轮与前面高速轴的齿轮准确的在水平面内啮合，并且在箱体中心位置，所以可知两轴承的跨距应该相等，即跨距为147mm，所以计算得L2=42.5mm；L4装齿轮，所以总长L3=82-2=80mm；L4轴环由公式L4=1.4×轴肩高得，L4=6.5mm；由于要把轴承放置到箱体的中间，与L2同理由对称可知L5=36mm。综合得到下表：d0=38mmL0=112mmd1=45mmL1=50mmd2=50mmL2=42.5mmd3=58mmL3=80mmd4=68mmL4=6.5mmd5=50mmL5=36mmL总=327mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=147mm此轴轴承的校核由已知条件知轴承的最小寿命[Lh]＞365×16×5=29200(h);由前面轴的受力分析可知A、B两处轴承的受力相同，选取校核B处轴承：Ft1=1.605KNFr1=0.585KN所以可知F1=∵此轴受力只有径向力而无轴向力∴可知X=1，Y=0即可知其当量载荷P=F1=1.7KN查表取温度系数ft=0.9（150℃）载荷系数fp=1.1可知Lh=∴可知预期寿命可以达到，即轴承合理。六、减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度<12m/s，所以采用浸油润滑的润滑方式。润滑油牌号选用L-AN32;低速速齿轮浸入油里约为1个齿高但不小于10mm。2．滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V≤1.5～2m/s所以采用油脂润滑。润滑脂选用钠