機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計書

1、 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計書設(shè)計題目：設(shè)計輸送傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器學(xué) 院：工 學(xué) 院班 級：交運1201班學(xué) 號：20121035姓 名：張 輝 煌指導(dǎo)老師：徐 雪 紅1 / 28目錄一、設(shè)計任務(wù)書 二、傳動裝置的總體設(shè)計 1.傳動裝置方案的擬定及其說明2.選擇電動機(jī)3.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)三、傳動零件的設(shè)計計算1.帶傳動的設(shè)計2.齒輪傳動的設(shè)計四、軸與鍵的設(shè)計計算1.減速器輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度校核五、滾動軸承的選擇及其壽命計算1.軸承型號選擇2.計算輸出軸承六、鍵的選擇及其校核計算1.所有鍵的選擇2.鍵的校核七、箱體的設(shè)計 八、潤滑方式及其潤滑油的

2、選擇1.齒輪傳動的潤滑2.滾動軸承潤滑方式的確定及其潤滑劑的選擇 一、設(shè)計任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計的題目：設(shè)計輸送傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器 原始數(shù)據(jù)如下<題號4>:題號12345輸出軸功率P（kw）344.856.2輸出軸轉(zhuǎn)速n(r/min)3538404550傳動工作年限6108108每日工作班數(shù)21111工作場所車間礦山礦山車間車間批量小批大批小批成批成批題號678910輸出軸功率P（kw）3.54.45.565.8輸出軸轉(zhuǎn)速n(r/min)3840484850傳動工作年限8108108每日工作班數(shù)21111工作場所車間車間礦山車間礦山批量小批成批大批成批小批設(shè)計工作量：

3、一、編寫設(shè)計計算說明書份二、繪制減速器大齒輪零件圖1張（3號圖紙）三、繪制減速器低速軸零件圖1張（3號圖紙）四、繪制減速器裝配圖1張（1號圖紙）二、傳動裝置的總體設(shè)計 1.傳動方案的擬定及其說明: 采用普通V帶和圓柱直齒輪組合，滿足傳動要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸震能力。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于維護(hù)和使用。 .選擇電動機(jī)（1）電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動機(jī)。（2）傳動裝置的總效率：由課程設(shè)計表2-4查得：V帶傳動1=0.94，滾動軸承2=0.99，圓柱齒輪閉式與開式傳動分別為3=0.97，4=0.94。所以總效率=0.94x0.993x0

4、.97x0.94=0.832 (3)電動機(jī)功率：d=pw/=6.2/0.832=7.45kw查手冊可選擇額定功率為7.5kw的電動機(jī)。（4）確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：查表得：普通V帶傳動比i=25，圓柱齒輪i<=5,單級圓柱減速器i=35，則總傳動比i=30125.nd=ixn=(30125)x50=(13505625)r/min 查表得:電動機(jī)型號為：Y132S2-2.電動機(jī)型號額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y132S2-27.529002.02.2 3.傳動比分配 根據(jù)電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n可得總傳動比i.則總傳動比ia=nm/n可得 ia=2900/45=64

5、.44.綜合傳動比ia=i1i2i3。可得i1=3.89,i2=5,i3=4.284.運動條件及運動參數(shù)分析計算（1）各軸輸入功率P1=p0=7.45kwP2=p1=7.45x0.94=7.003kwP3=p223=7.003x0.99x0.97=6.725kwP4=p324=6.725x0.99x0.94=6.2582kw（2）各軸轉(zhuǎn)速 ：n1=n0=2900r/min : n2=n1/i1=2900/3.89=745.5r/min : n3=n2/i2=745.5/5=149.1r/min : n4=n3/i3=149.1/4.28=34.836r/min（3）各軸轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:T

6、1=T0=9590xp/n=9590x7.45/2900=24.53 N·m各軸輸入轉(zhuǎn)矩： T2=T1x1xi1=24.534x0.94x3.5=80.72 N·m T3=T2x2x3xi2=80.72x0.99x0.97x4.3=333.32 N·m T4=T3x4x2xi3=333.32x0.99x0.94x3.85=1194.22 N·m 軸號功率P（KW）轉(zhuǎn)速N (r/min)轉(zhuǎn)矩T ( N·m)傳動比i效率 7.45290024.534 7.003745.580.723.890.94 6.725149.1333.3250.97 6.2

7、58334.8361194.224.280.94將上述數(shù)據(jù)列表如下：三、傳動零件的設(shè)計1. V帶傳動設(shè)計(1) 因為載荷變化較小且工作時間為8h/天，可得KA=1.1 PC=KAP=1.1x7.5=8.25 KW(2) 選取普通V帶型號 PC=8.25 KW， n0=2900r/min ,查表選A型 確定帶輪基準(zhǔn)直徑：查表得取 D1=100 ,=1 D2=D1xi1x（1-）=100x3.89x0.99=385.11 查表得D2=400大輪轉(zhuǎn)速 n2=n0xD1x（1-）/D2=2900x100x0.99/400=808.73r/min其誤差為3.87<5,誤差較小，允許（3）驗算帶速

8、V=·D1·n0/（60×1000）=3.14x100x2900/(60x1000)=15.18m/s 在525m/s范圍內(nèi)，所以帶適合 （4）確定帶的基準(zhǔn)長度Ld和實際中心距a初定中心距為a0=1.4（D1+D2）=1.4(100+400)=700mm 取a0=700mm L=2a0+(D1+D2)/2+(D2-D1)²/4a0=2017.1 mm查表9.4取基準(zhǔn)長度Ld=2000 mm實際中心距a為a=(2Ld-(D1+D2)+(2Ld-(D1+D2)2-8(D2-D1)²)/8=(2x2000-3.14x455+(2x2000-3.14x

9、455)2-8x2552) =629.92 mm(5)驗算小帶輪的包角1=180º-57.3º（D2-D1）/a=156.8º120，合格。(6)確定V帶根數(shù)傳動比 i=3.89查表p0=2.09 kw 同時查表得 p0=0.3kw Ka=0.94 KL=1.03 V帶根數(shù) Z=PC/P0=PC/(P0+p0)KakL)=3.49所以 Z=4根（7）求單根V帶初拉力：查表得A型普通V帶的每米長質(zhì)量q=0.10Kg/m得F0=（500Pc/ZV）·（2.5/Ka-1)+qv²=135.79 N.(8) 計算帶輪軸上所受的壓力FQ=2·F

10、Q·Z·sin(a1/2)=1064.13 N(9) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計略2. 齒輪傳動的設(shè)計計算 減速器齒輪設(shè)計： （1）選定齒輪材料及精度等級機(jī) 因為器運行速度不高，要求精度也不高，所以選用8級精度小齒輪材料為40MnB調(diào)質(zhì)，硬度為241286 HBS 大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為197286 HBS (2) 許應(yīng)接觸應(yīng)力H：查表查得 Hlim1(680,760)MPa Hlim2(550,620)MPa Flim1(580,610)Mpa Flim2(410,480)Mpa取 Hlim1=720MPa Hlim2=600MPa Flim1=600Mpa Flim2=600

11、Mpa 由表查得 SH=1 SF=1.25 計算接觸疲勞許用應(yīng)力：H1Hlim1/SH720MPa H2Hlim2/SH600MPaF1=Flim1/SF=480Mpa F2=Flim2/SF=360MPa（3）試算小齒輪分度圓直徑，確定模數(shù)： 查表得：載荷系數(shù)K1.1 d齒寬系數(shù) d =0.8 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T1=9550x7.003/828.57=80.72 N·mm取 ZE=188 傳動比i=4.3 d13(（2KT1/d）(+1)/)(ZEZH/H)2) =32x1.1x80.72x103x5.3x(188x2.5)2/(0.8x4.3x6002)=55.17選小齒輪齒數(shù)Z

12、135，則大齒輪齒數(shù)Z2i Z1=4.3×35=150 實際齒數(shù)比i=4.29.模數(shù) m=d1/z1=1.58 mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2 mm（4）主要尺寸計算： 實際的分度圓直徑 d1=mz1=2×35=70 mm d2=mz2=2×150=300 mm 齒寬 b=dd1=0.8×55.17=44.1 mm 取b2=45mm b1=b2+5=50 mm中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=185 mm（5）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核:由式（11.12）得出，如FF，則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)和參數(shù)：齒形系數(shù)YF，查表11.12得 YF1=2.51

13、 YF2=2.18 應(yīng)力學(xué)整系數(shù)Ys，查表11.13得 Ys1=1.65 Ys2=1.82F1=2KT1Ys1YF1/(bm2Z1)=2x1.1x80.72x2.51x1.65/(45x4x35) =116.74 MPaF1F2=F1xYF2x Ys2/(Ys1YF1)=111.84 MPaF2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。(6) 驗算齒輪的圓周速度：V=·d1·n1/（60×1000）=3.04 m/s 由表11.21可知，選8級精度合適.(7) 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑da，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)4-2得： ha*=1 c*=0.25齒頂圓直徑： da1=d1+2ha

14、1=(Z1+2h*)m=(35+2)x2=74 mmda2=d2+2ha2=(Z1+2h*)m=(150+2)x2=304 mm齒根圓直徑：df1=(Z1-2h*-2c*)m=(35-2-0.5)x2=59 mmdf2=(Z2-2h*-2c*)m=(150-2-0.5)x2=295 mm齒距：P=m=3.14x2=6.28 mm 齒頂高： ha=h*m=2 mm齒根高： hf=(h*+c*)m=2.5 mm (8) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)計算：軸孔直徑：ds=55 mm輪轂直徑： dh=1.6x55=88 mm輪轂長度：Lh=1.4xd

15、s=1.4x55=77 mm輪緣厚度：=(34)m=(68) mm 取=8 mm輪緣內(nèi)徑：D2=da2-2h-2=304-2x4.5-2x8=279 mm 取 D2=280 mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x45=13.5 c取15,則c=15腹板中心孔直徑：D0=0.5(dh+D2)=0.5(88+280)=184 mm腹板孔直徑：d0=0.25(D2-dh)=0.25(280-88)=48mm齒輪倒角：n=0.5m=0.5x2=1 開式齒輪設(shè)計：（1）選定齒輪材料及精度等級機(jī) 因為器運行速度不高，要求精度也不高，所以選用9級精度因為齒輪為開式齒輪，所以硬度及接觸疲勞極限要大 小齒輪材料

16、為38siMnMo表面淬火，硬度為4555 HRC 大齒輪材料為45鋼表面淬火，硬度為4050 HRC (2) 許應(yīng)接觸應(yīng)力H：查表查得 Hlim1(1130,1210)MPa Hlim2(1120,1150)MPa Flim1(690,720)Mpa Flim2(680,720)Mpa取 Hlim1=1180MPa Hlim2=1140MPa Flim1=710Mpa Flim2=690Mpa 由表查得 SH=1 SF=1.25 計算接觸疲勞許用應(yīng)力：H1Hlim1/SH1180MPa H2Hlim2/SH1140MPaF1=Flim1/SF=568Mpa F2=Flim2/SF=552MP

17、a（3）按照齒輪彎曲強(qiáng)度計算： 查表得：載荷系數(shù)K1.2 d齒寬系數(shù) d =0.4 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T3=9550x6.725/192.69=334.5 N·mm選小齒輪齒數(shù)Z117，則大齒輪齒數(shù)Z2iZ1=3.85×17=65.45 取 Z2=65 齒形系數(shù)YF，查表11.12得 YF1=3.08 YF2=2.3 應(yīng)力學(xué)整系數(shù)Ys，查表11.13得 Ys1=1.53 Ys2=1.73 YF1Ys1=3.08x1.53=4.71 YF2Ys2=2.3x1.73=3.98 m32KT1Ys1YF1/(dZ12F) =32x1.2x334.5x103x4.71/（0.4x172

18、x552）=3.9 mm 查表得 m=5 分度圓直徑 d1=mz1=5×17=85 mm d2=mz2=5×65=325 mm 中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=205 mm實際傳動比i=65/17=3.82 齒寬 b=dd1=0.4×85=34 mm 取b2=34mm b1=b2+6=40 mm(4) 按齒面接觸強(qiáng)度校核取 ZE=188 H=ZEZH(（2KT1/bd12）(+1)/) =188x2.5x(2x1.2x334.5x103x4.85/(34x852x3.85) =954MPaH齒面接觸強(qiáng)度校核合格。(5)齒輪的圓周速度：V=·

19、d1·n1/（60×1000）=0.86 m/s 由表11.21可知，選9級精度合適.(6) 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑da，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)4-2得： ha*=1 c*=0.25齒頂圓直徑： da1=d1+2ha1=(Z1+2h*)m=(17+2)x5=95 mmda2=d2+2ha2=(Z1+2h*)m=(65+2)x5=335 mm齒根圓直徑：df1=(Z1-2h*-2c*)m=(17-2-0.5)x5=72.5 mmdf2=(Z2-2h*-2c*)m=(65-2-0.5)x5=312.5 mm齒距：P=m=3.14x5=15.7 mm齒頂高： ha=h*m=5 mm

20、齒根高： hf=(h*+c*)m=6.25 mm (7) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)計算：軸孔直徑：ds=60 mm輪轂直徑： dh=1.6x60=96 mm輪轂長度：Lh=1.4xds=1.4x60=84 mm輪緣厚度：=(34)m=(1520) mm 取=20 mm輪緣內(nèi)徑：D2=da2-2h-2=335-2x11.25-40=272.5 mm 取 D2=272 mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x34=10.2 取c=11mm腹板中心孔直徑：D0=0.5(dh+D2)=0.5(96+272)=184 mm腹板孔直徑：d0=0.25(

21、D2-dh)=0.25(272-96)=48mm齒輪倒角：n=0.5m=0.5x5=2.5 四、軸的設(shè)計計算1.減速器輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力： 由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 由表14.1查得：硬度為（217255）HBS，強(qiáng)度極限B=650Mpa，屈服極限S=360M，彎曲疲勞極限-1=300Mpa。 由表14.2得：=（3040）Mpa，C=（118107）Mpa（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）得dC³p/n=（107118）·³7.003/828.57=21.8424.

22、084mm。考慮到軸的最小直徑處要安裝帶輪，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大3%-5%，取為22.525.29mm，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=28mm（3）軸的強(qiáng)度校核 圓周力：Ft=2T1/d1=2x80.72x103/70=2306.29N 徑向力Fr= Fttan=2306.9xtan=839.64N . 轉(zhuǎn)矩：T1=80.72x103Nmm 做受力簡圖： 由圖表查的：減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度校核(1) 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 由表14.1查得：硬度為（217255）HBS，強(qiáng)度極限B=65

23、0Mpa，屈服極限S=360M，彎曲疲勞極限-1=300Mpa。 由表14.2得：=（3040）Mpa，C=（118107）Mpa（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）得dC³p/n=（107118）·³6.725/192.69=34.9738.56mm。考慮到軸的最小直徑處要安裝帶輪，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大3%-5%，取為35.7240.49mm，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=42mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖:軸的設(shè)計：1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 由表14.1查得：硬度為（2

24、17255）HBS，強(qiáng)度極限B=650Mpa，屈服極限S=360M，彎曲疲勞極限-1=300Mpa。 由表14.2得：=（3040）Mpa，C=（118107）Mpa（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）得dC³p/n=（107118）·³6.2583/50=53.5359.04mm?？紤]到軸的最小直徑處要安裝帶輪，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大3%-5%，取為55.1462mm，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=63mm五、滾動軸承的選擇及其壽命計算1.軸承型號選擇因為選擇了圓柱直齒輪，只要是徑向力，所以選擇深溝球軸承。軸：根據(jù)前面軸的設(shè)計可知，軸的內(nèi)徑為50mm,所以尺寸系列代號為10. 因軸承需要工作10年，所以根據(jù)公式Lh=(106/60n)(ftC/(fPp) 其中Lh=8x12x30x8=23040h,n= 192.69r/min,ft=1,fp=1.2,=3, C=Cr/2=Fttan/2=T1tan/d1=333.32xtan/70=1733.1N 可得：選擇 60210. 六、鍵的選擇及其校核計算1.所有鍵的選擇：均選擇A型平鍵代號軸徑/mm鍵寬/mm鍵高/mm鍵長/