機械設計課程設計說明書

1、沈陽工程學院課程設計設計題目： 用于帶式輸送機的一級圓柱齒輪減速器設計系 別 機械學院 班級 機制專 121 學生姓名 學號指導教師 郭維城 朱爽 職稱 講師起止日期： 2014 年 6 月 30 日起 至 2014 年 月 11 日止沈陽工程學院機械設計 課程設計成績評定表系（部）： 機械學院 班級： 機制專 121 學生姓名：指導教師評審意見評價 內容具體要求權重評分加權 分調研 論證能獨立查閱文獻 , 收集資料；能制定課程設計方案 和日程安排。0.15432工作 能力 態(tài)度工作態(tài)度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作，0.25432工作 量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務，

2、工作量飽滿， 難度 適宜。0.25432說明 書的 質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字 通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表 完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導教師評審成績（加權分合計乘以 12）分加權分合計指 導 教 師 簽 名：年月日評閱教師評審意見評價 內容具體要求權重評分加權 分查閱 文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作 量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字 通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表 完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權分合計乘以 8）

3、分加權分合計評 閱 教 師 簽 名：年月日課程設計總評成績分沈陽工程學院課程設計任務書課程設計題目：用于帶式輸送機的一級圓柱齒輪減速器設計系 別 機械學院 學生姓名 劉天河 指導教師 郭維城、朱爽 班級 機制專 121 學號 13職稱 講師課程設計進行地點： 實訓 E312任 務 下 達 時 間： 2014 年 6 月 29 日起止日期： 2014 年 6月 30 日起至 2014年 7 月 12日止教 研 室 主任年 月 日批準用于帶式輸送機的一級圓柱齒輪減速器設計的原始資料及要求一）設計題目設計用于帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器二）原始數(shù)據(jù)（以實際數(shù)據(jù)為準）運輸帶工作拉力F=1150N運輸

4、帶工作速度v = 1.6m/s卷筒直徑D= 260mm三）工作條件連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)，空載啟動，使用期限為 10 年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為 5%。（四）應完成的任務1、減速器裝配圖 1張（A0 圖）2、零件圖 2張（齒輪軸零件圖一張，大齒輪零件圖一張） （A3 圖）3、設計計算說明書 1 份（五）時間安排（ 2 周）1、三天計算；2、一天畫草圖；3、四天畫裝配圖及零件圖；4、兩天答辯。（六）設計說明書主要內容（1）目錄（標題及頁次） ；（2）課程設計任務書；（ 3）前言（題目分析，傳動方案的擬定等） ；（4）電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算；（ 5）傳動零

5、件的設計計算（確定帶傳動及齒輪傳動的主要參數(shù)） ；（6）軸的設計計算及校核；（7）箱體設計及說明（8）鍵聯(lián)接的選擇和計算；（9）滾動軸承的選擇和計算；（ 10）聯(lián)軸器的選擇；（11）潤滑和密封的選擇；（12）減速器附件的選擇及說明；（13）設計總結；（14）參考資料（資料的編號 及書名、作者、出版單位、出版年月） ；（七）要求和注意事項1）圖紙圖面清潔，標注準確，符合國家標準；2）必須按學校規(guī)定的紙張與格式編寫設計計算說明書， 要求計算正確， 層次 分明，論述清楚，文字精煉，插圖簡明，排版正確。3）本部分課程設計說明書要求字數(shù)約 6 千字（或 20-25 頁），采用學校規(guī)定 的設計用紙與格式。

6、沈陽工程學院 機械學院機械原理與設計教學部目錄第一章 緒論第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明2.1 課題題目2.2 主要技術參數(shù)說明2.3 傳動系統(tǒng)工作條件2.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇第三章 減速器結構選擇及相關性能參數(shù)計算3.1 減速器結構3.2 電動機選擇3.3 傳動比分配3.4 動力運動參數(shù)計算第四章 齒輪的設計計算 （ 包括小齒輪和大齒輪 ）4.1 齒輪材料和熱處理的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設計計算4.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸4.2.2 齒輪彎曲強度校核4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結構設計第五章 軸的設計計算 （從動軸 ）5.1 軸的材料和熱處理的選擇5

7、.2 軸幾何尺寸的設計計算5.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑5.2.2 軸的結構設計5.2.3 軸的強度校核第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核6.2 鍵的選擇計算及校核6.3 聯(lián)軸器的選擇第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算7.1 潤滑的選擇確定7.2 密封的選擇確定7.3 減速器附件的選擇確定7.4 箱體主要結構尺寸計算第八章 總結參考文獻第一章 緒 論本論文主要內容是進行一級圓柱直齒輪的設計計算， 在設計計算中運用到 了機械設計基礎、機械制圖、工程力學、公差與互換性等多門課程 知識，因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié) ,也是一次全面

8、的、 規(guī)范的實踐訓 練。通過這次訓練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要體現(xiàn)在如下幾 個方面：（1）培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計課程和 其他相關課程的基礎理論并結合生產(chǎn)實際進行分析和解決工程實際問題的能 力，鞏固、深化和擴展了相關機械設計方面的知識。（2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使我們掌握了 一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科 學的工程設計能力和創(chuàng)新能力。（3）加強了我們對 Office軟件中 Word功能的認識和運用。第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明2.1 課題題目帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求

9、傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速器及 V 帶傳動2.2 主要技術參數(shù)說明輸送帶的最大有效拉力 F=1150N，輸送帶的工作速度 V=1.6 m/s，輸送機滾 筒直徑 D=260 mm。2.3 傳動系統(tǒng)工作條件帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作、單向運轉；空載起動，工作載荷較 平穩(wěn)；兩班制（每班工作 8小時），要求減速器設計壽命為 8年，大修期為 3年，中批量生產(chǎn)；三相交流電源的電壓為 380/220V。2.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇圖 1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖計算及說明結果第三章 減速器結構選擇及相關性能參數(shù)計算3.1 減速器結構本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結構。3.2 電動機選擇（一）工作機的功率

10、PwPw =FV/1000=1150×1.6/1000=1.84kw（二）總效率 總總 = 帶 齒輪 聯(lián)軸器 滾筒 軸2 承3=0.96×0.98 ×0.99 ×0.96 ×0.99 3=0.867（三）所需電動機功率 Pd電動機選用：Pd=pw/總=1.84/0.867=2.12(KW)Y100L1-4查機械零件設計手冊得 Ped = 2.2 kw電動機選用 Y100l1-4n 滿 = 1430 r/min3.3 傳動比分配工作機的轉速 n=60×1000v/ （ D）=60×1000×1.6/(3.14 

11、15;260)=117.589r/minI 總=n 滿 /n=1430/117.589=12.161(r/min)取 i帶 3則 i 齒=i 總 /i 滿=12.161/3=4.054i帶 33.4 動力運動參數(shù)計算i 齒 =4.054（一）轉速 n計算及說明結果n0 =n 滿 =1430(r/min )nI = n0 / i帶 = n滿 / i 帶 =1430/3=476.667 ( r/min )nII =nI /i齒 =476.667/4.054=117.579(r/min )nIII =nII =117.579( r/min )（二） 功率 PP0=Pd =2.12(kw)P1=p0帶

12、=2.12 ×0.94=1.993 (kw)P2=p1 齒 輪 軸 承 =1.993 × 0.98 ×0.99=1.934(kw )P3=p2 聯(lián) 軸 器 軸 承 =1.934 × 0.99 ×0.99=1.895(kw)（三）轉矩 TT0=9550P0/n0=9550×2.12/1430=14.158(N ·M)T1=T0帶 i 帶=14.158×0.96 ×3=40.775(N ·M)T2=T1齒輪 軸承 i 齒=40.775×0.98 ×0.99 ×4.054

13、=160.376(N ·M)T3=T2聯(lián)軸器軸承 i 齒帶=160.376 × 0.99 ×0.99 ×1=157.185(N·M)計算及說明結果將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號功率 P/kWN/(r.min )T/ (N m)i02.100143014.12630.9611.993473.33340.68421.934117.579158.8724.0250.9731.895117.579155.71010.98第四章 齒輪的設計計算4.1 齒輪材料和熱處理的選擇小齒輪選用 45 號鋼，調質處理， HB236大齒輪選用 45 號鋼，正火處理， HB

14、1904.2 齒輪幾何尺寸的設計計算4.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸由機械零件設計手冊查得 Hlim1 =580Mpa,Hlim2 =380Mpa,SHlim = 1 Flim1 =420Mpa,Flim2 =300Mpa,SFlim =1.25=n1/n2=476.667/117.579=4.054 由機械零件設計手冊查得ZN1 = ZN2 = 1YN1 = YN2 = 1.1H lim1Z N1 580 1由 H1 H lim1 N1580MPaSH lim1H2=HLIM1ZN2/SHlim =380/1=380Mpa計算及說明結果F1F lim1YN1420 1.1 369

15、.6MPaF1SF lim1.25 aF2F lim 2YN 2300 1.1 264MPaF2SF lim1.25 a（一）小齒輪的轉矩 T IT1 9550P1 /n1 9550 1.993/476. 667 39.93(N m)（二） 選載荷系數(shù) K由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取 K 1.1（三）計算尺數(shù)比=4.054（四）選擇齒寬系數(shù) d根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取d 1（五）計算小齒輪分度圓直徑 d1d1計算及說明結果d12.32KT I (u 1) ZE2d H

16、22u H=2.3231.1 399930 (4.054 1) 189.8 189.81 5302 4.054580 580= 42( mm)六）確定齒輪模數(shù) ma d1 1 42 1 4.054 106.134 mm 22m =(0.0070.02)a = (0.0070.02) ×106.134取 m=2七）確定齒輪的齒數(shù) Z1和 z2Z1 = 21Z2 = 85d1 44.714Z1 1 22.36 取 Z1 = 24 m3Z2Z1 4.054 21 85 取 Z2 = 85八）實際齒數(shù)比' Z2Z185214.048齒數(shù)比相對誤差 0.0015d1 =42mmd2 =

17、170mm <± 2.5% 允許九) 計算齒輪的主要尺寸d1 mZ1 2 21 42( mm)d2 mZ2 2 85 170(mm)計算及說明結果11中心距 ad1 d 242 170 106 mma=120mm2 1 2 2齒輪寬度 B2 d d1 1 42 42(mm)B1 = B2 + (510) = 4752(mm)取 B1 =50 (mm)B1=57mm（十）計算圓周轉速 v 并選擇齒輪精度B2=48mmvd1n1 3.14 42 476.667 1.048 m/sV=1.189060 1000 60 1000(m/s)查表應取齒輪等級為 9 級，定為 IT7但根據(jù)設

18、計要求齒輪的精度等級為 7 級。4.2.2 齒輪彎曲強度校核（一） 由 421 中的式子知兩齒輪的許用彎曲應力F1 369.6MPaF 2264MPa（二）計算兩齒輪齒根的彎曲應力由機械零件設計手冊得YF1 =2.95YF 2 =2.35比較YF / F 的值YF 1 / F1=2.95/369.6=0.00793>YF 2/ F 2=2.35/264=0.00703計算大齒輪齒根彎曲應力為計算及說明結果2000KT1YF 1B2m2Z22000 1.1 115164 .99 2.9544 22 85強度足夠49.96( MPa )F1齒輪的彎曲強度足夠齒輪幾何尺寸的確定da1=46mm

19、 da2 =174m m齒頂圓直徑 da 由機械零件設計手冊得 h a =1 c = 0.25 da1 d1 2ha1 Z1 2ha m (21 2 1) 2 46(mm) da2 d2 2ha 2 Z2 2ha m (85 2 1) 2 174( mm)齒距P = 2×3.14=6.28(mm)h=4.5mmS=3.14mmP=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm df1=43mm df2=187mm齒根高h f h a c m 2.5(mm)齒頂高ha h a m 1 2 2(mm)齒根圓直徑 d fDf1=d1-2hf=42-2×2.5=37(mm)Df2=d

20、2-2hf=170-2×2.5=165(mm)4.3 齒輪的結構設計小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結構大齒輪的關尺寸計算如下：軸孔直徑d=50( mm)輪轂直徑D1=1.6d=1.6×50=80(mm)輪轂長度LB2 66(mm)輪緣厚度0(34)m = 6 8(mm) 取 0 =8輪緣內徑D2=da2 -2h-2 0 =174-2×4.5-2×8結果計算及說明= 149(mm)取 D2 = 150(mm)腹板厚度 c=0.3B2=0.3×48=14.4取 c=15(mm)腹板中心孔直徑D 0 =0.5(D1+D2 )=0.5

21、(170+80)=125(mm)腹板孔直徑 d 0 =0.25( D2 - D1 )=0.25(150-80)=17.5(mm)取 d0 =16(mm)齒輪倒角 n=0.5m=0.5× 2=1齒輪工作如圖 2 所示：結果計算及說明第五章 軸的設計計算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機械零件設計手冊中的圖表查得 選 45 號鋼，調質處理， HB217 255b =650MPas =360MPa1 =280MPa5.2 軸幾何尺寸的設計計算按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑從動軸 d2 =c P22n2=1151.955117.587=29.35D2=32mm考慮鍵槽 d2 =29.35&

22、#215;1.05=30.82選取標準直徑 d2 =32 mm軸的結構設計 根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則， 主動軸和從動軸均設計為階梯軸。軸的強度校核從動軸的強度校核圓周力Ft = 2000T2 =2000×158.872/192=1654.92 d2徑向力Fr = Ft tan=1654.92×tan20°=602.34由于為直齒輪，軸向力 Fa =0 作從動軸受力簡圖：（如圖 3 所示）RA RBRHARHB水平面彎矩Ft垂直面彎矩合力彎矩扭矩危險截面 當量彎矩從動軸受力簡圖L=110mm結果從動軸 承 2 個計算及說明RHA =

23、RHB =0.5 Ft =0.5× 1654.92=827.46( N )M HC =0.5 RHA L=827.46×110× 0.5/1000=51.72( N m)RVA =RVB =0.5 Fr =0.5×602.34 =301.17( N m)MVC =0.5 RVA L=501.17×110× 0.5/1000=36.4( N m) 轉矩 T=158.872(N m)校核MC= MHC2 MVC2 = 51.72 2 18.822 =55.04 ( N m)M e= M C 2 aT 2 = 55.042 0.6 158.

24、872 2 =118.42( N m)由圖表查得， 1 b =55MPa3 3 118.42d10M e =10 118.42 =29.21(mm)0.1 1 b 0.1* 55考慮鍵槽 d=29.21mm < 45mm則強度足夠第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主 動軸承根據(jù)軸頸值查機械零件設計手冊選擇 6207 2 個 (GB/T276-1993)從動軸承 6209 2 個(GB/T276-1993) 壽命計劃：計算及說明結果兩軸承受純徑向載荷P= F r =602.34 X=1 Y=0從動軸軸承壽命：深溝球軸承

25、6209，基本額定功負荷Cr =25.6KNft =1=36 6 3106 ftCr10625.6 1 1000 3L10h =t r = =108812060n2 P 60 117.589 602.341預期壽命為： 8 年，兩班制L=8×300×16=38400<L10h軸承壽命合格6.2 鍵的選擇計算及校核（一）從動軸外伸端 d=42，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵10× 8GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，選 45 號鋼，其許用擠壓力p =100MPaF t 4000TI 4000 158.872p = t = I = =82.75&

26、lt; pp h l hld 8 30 32 p則強度足夠，合格（二）與齒輪聯(lián)接處 d=50mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵 14×10 GB/T1096 2003，b=10mm，L=45mm ， h=8mm ，選 45 號 鋼，其許 用 擠壓 應力p =100MPaF t 4000TI 4000 158.872p = t = I = =45.392< ph lhld 8 35 50則強度足夠，合格從動軸 外伸端 鍵 10 ×40GB/1096 2003與齒輪 聯(lián)接處 鍵 14 ×52GB/T10962003計算及說明結果6.3 聯(lián)軸器的選

27、擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆 裝方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3KPII1.3 1.916TC =9550 II =9550×=202.290CnII117.589選用 TL8選用 TL8 型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉矩T n =250，型彈性套住聯(lián)軸器TCTn 。采用 Y 型軸孔，A 型鍵軸孔直徑 d=3240，選 d=35， 軸孔長度 L=82TL8 型彈性套住聯(lián)軸器有關參數(shù)型號公稱 轉矩 T/(N·m)許用 轉速 n/(r ·min 1軸孔 直徑 d/mm軸孔 長度 L/mm外 徑 D/mm材料軸孔 類型鍵 槽 類 型TL6

28、25033003582160HT200Y型A型第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算及裝配圖7.1 潤滑的選擇確定潤滑方式齒輪浸油 潤滑軸承脂 潤滑1. 齒輪 V=1.212 m/s 應用噴油潤滑，但考慮成 本及需要，選用浸油潤滑2. 軸承采用潤滑脂潤滑潤滑油牌號及用量結果計算及說明齒輪用150 號機 械油軸承用2L3 型潤滑脂結果1. 齒輪潤滑選用 150 號機械油，最低最高油面距 1020mm， 需油量為 1.5L 左右2. 軸承潤滑選用 2L3 型潤滑脂，用油量為軸承間 隙的 1/31/2 為宜7.2 密封形式1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封 選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.觀察孔和油孔等處接合面的密封 在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封3. 軸承孔的密封 悶蓋和透蓋用作密封與之對應的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于 V<3（ m/s），故選用半粗羊毛氈加 以密封4. 軸承靠近機體內壁處用擋油環(huán)加以密封， 防止?jié)櫥瓦M入軸承內部7.3 減速器附件的選擇確定列