機械設計課程設計完整版

機械設計課程設計說明書設計題目：展開式二級圓柱直齒輪減速器學院：系別：機械系專業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名:學號:起迄日期:2011年12月12日～2011年12月22日指導教師:目錄一、設計任務書 3二、傳動系統(tǒng)方案的總體設計 5（一）電動機的選擇 5（二）傳動比的分配 6（三）傳動系統(tǒng)的運動和動力學參數(shù)設計 6三、低速級齒輪設計 8（一）按齒面強度設計 8（二）按齒根彎曲強度設計 9四、高速級齒輪設計 12五、各軸設計方案 13（一）低速軸的設計 13（二）中間軸的設計 16（三）高速軸的設計 17六、軸承的校核和鍵的選擇 19（一）軸承的校核 19（二）鍵的選擇 19一、設計任務書（一）課程設計的目的進一步鞏固和加深所學基本知識，使學生能綜合運用已學的有關課程的基本知識。通過簡單的機械傳動設計，培養(yǎng)學生獨立設計能力，掌握基本的設計方法，學會查閱技術資料，樹立正確的設計思想和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。（二）課程設計的題目課程設計的題目應能滿足教學要求，符合生產實際，建議采用能包括課程大部分內容的部件，如減速器或簡單機械傳動裝置。用于帶式運輸機上的展開式二級直齒圓柱齒輪減速器，工作有輕震，經常滿載、空載啟動，單向運轉，單班制工作。運輸帶允許的速度誤差為5%，減速器小批量生產，使用期限為5年，每年300日。原始數(shù)據(jù)題號Ⅰ-1Ⅰ-2Ⅰ-3Ⅰ-4Ⅰ-5Ⅰ-6Ⅰ-7運輸帶拉力F（N）2×1031.8×1032.4×1032.2×1031.6×1032.1×1032.6×103卷筒直徑D（mm）300350300300400350300運輸帶速度（m/s）0.91.11.20.911.21（三）課程設計的內容課程設計的內容應包括傳動裝置的全部設計計算和結構設計，具體要求如下：1）設計準備閱讀設計任務書，明確設計要求、工作條件、內容和步驟；通過對減速器的裝拆了解設計對象；閱讀有關資料，明確課程設計的方法和步驟，初步擬定設計計劃。2）傳動裝置的總體設計根據(jù)任務書中所給參數(shù)和工作要求，分析和選定傳動裝置的總體方案；計算功率并選擇電動機；確定總傳動比和分配各級傳動比；計算各軸的轉速、轉矩和功率；畫傳動裝置方案簡圖。3）各級傳動零件的設計計算通過設計計算，確定各傳動零件的主要參數(shù)和尺寸，一般包括帶傳動、聯(lián)軸器、齒輪傳動（或蝸桿蝸輪傳動）等。一般應先計算箱外傳動件（如帶、聯(lián)軸器），后計算箱內傳動件。4）減速器裝配工作圖的結構設計及繪制分析和選定減速器的結構方案，以輕線給軸系結構及箱內、外與其有關部分；選擇減速器中受力較復雜的一軸及其軸上零件，校核軸的強度及滾動軸承壽命（軸的校核按彎扭合成強度計算）；進行軸系、箱體及其附件的結構設計，箱體附件一般應包括窺視窗、油標、排油孔及其螺塞、起吊裝置等。底圖完成后，應進行檢查并修改。標注必要的尺寸和公差配合，寫出減速器特性、技術要求和零件序號，編寫零件明細表及標題欄。5）零件工作圖的設計和繪制零件工作圖一般選軸或齒輪，尺寸和公差標注及技術要求應完整，繪制齒輪零件工作圖應有齒輪公差表。6）加深和完成減速器裝配圖7）整理、編寫設計說明書說明書應包括文字敘述、設計計算和必要的簡圖，在說明書每頁的右側應單獨寫明有關計算結果和簡短結論（如：“m＝3”、“滿足強度要求”等等）8）設計總結和答辯課程設計集中在兩周內完成。設計完成后進行總結、驗收，必要時應單獨考核并評定成績。（四）學生設計工作量每個學生應完成減速器裝配圖一張（1號圖紙），零件工作圖2張（按1：1比例繪制），設計說明書一份。二、傳動系統(tǒng)方案的總體設計帶式輸送機傳動系統(tǒng)方案如下圖所示（一）電動機的選擇（1）電動機容量選擇根據(jù)已知條件由計算得知工作機所需有效功率設：——一對流滾動軸承效率。=0.99——為齒式聯(lián)軸器的效率。=0.99——為8級齒輪傳動的效率。=0.97——輸送機滾筒效率。=0.96估算傳動系統(tǒng)的總效率：工作機所需的電動機攻率為：Y系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù)中應滿足：。,因此綜合應選電動機額定功率（2）電動機的轉速選擇根據(jù)已知條件由計算得知輸送機滾筒的工作轉速（3）方案比較方案電動機型號額定功率/kw滿載轉速（r/min）堵轉轉矩最大轉矩質量/kg序號額定轉矩額定轉矩1Y100L1-42.214302.22.3342Y112M-62.29402.02.0453Y132S-82.27102.02.063通過三種方案比較可以看出：方案一選用電動機轉速大，導致傳動比過高；方案三的電動機造價過高。方案二的電動機轉速適中，價格相對便宜，因此選擇方案二。（二）傳動比的分配帶式輸送機傳動系統(tǒng)的總傳動比：實際運轉過程中，由于能量的損失，達不到實際的轉速，因此轉動比達不到理論所計算的，故取傳動比為16。為了方便校核和計算調整，所以將傳動比平均分配：傳動系統(tǒng)各傳動比為（三）傳動系統(tǒng)的運動和動力學參數(shù)設計傳動系統(tǒng)各軸的轉速、功率和轉矩的計算如下：0軸——電動機軸1軸——減速器高速軸2軸——減速器中間軸3軸——減速器低速軸4軸——工作機三、低速級齒輪設計選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)選用直齒圓柱齒輪傳動2)運輸機為一般工作機，速度不高，故用7級精度3)材料選擇。選小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS二者相差40HBS。4)選取小齒輪齒數(shù)Z1=20，大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=5×20=80。（一）按齒面強度設計即：確定公式內的各計算數(shù)值（1）試選Kt=1.3（2）計算小齒輪傳遞的轉矩（3）由教材圖10-7可得：齒寬系數(shù)（4）表10-6得：材料彈性影響系數(shù)（5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的疲勞強度極限。（6）設每年工作時間按300天計算（7）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)（8）疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1。2)計算(1)小齒輪分度圓直徑d1t(2)計算圓周的速度：(3)計算齒寬b及模數(shù)mtH=2.25mt=2.253.05=6.86mmb/h=8.89(5)計算載荷系數(shù)K根據(jù)v=0.75m/s、7級精度，教材圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.0;由查得：KHβ=1.422;KFβ=1.31;KHa=KFa=1.0=1.0(6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的(7)計算模數(shù)M（二）按齒根彎曲強度設計1）確定計算參數(shù)(1)計算載荷系數(shù)(2)由教材圖10-20c得：小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa；大齒輪的彎曲強度極限=380MPa；由圖10-18彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.87;=0.9。(3)計算彎曲疲勞許用應力彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4(4)查取齒形系數(shù)，由表10-5查得：(5)查取應力校正系數(shù)，由表10-6得：(6)計算大、小齒輪的并加以比較。取大齒輪的數(shù)值。２)設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取m=2.5mm,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸強度極限算得分度圓直徑d1=62.82mm來計算應有的齒數(shù)。于是由取則3)幾何尺寸計算１)計算中心距2)計算大、小齒輪的分度圓直徑3)計算齒輪寬度圓整后取四、高速級齒輪設計按低速級校核的情況，取對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取m=2.5mm,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸強度極限算得分度圓直徑d1=62.82mm來計算應有的齒數(shù)。于是由取則幾何尺寸計算１)計算中心距2)計算大、小齒輪的分度圓直徑3)計算齒輪寬度圓整后取五、各軸設計方案（一）低速軸的設計（1）軸的設計（2）作用在軸上的力（3）初選軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理。由表15-3取A0=105，于是得由于有該處開鍵槽，故放大7%所以輸出軸的最小直徑顯然是是安裝聯(lián)軸器處的直徑。（4）聯(lián)軸器的計算轉矩：Tca=KAT3由書表14-1得KA=1.3;查手冊，選用TX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器孔徑d=40mm，所以軸的最小孔徑。其公稱轉矩為半聯(lián)軸器與軸配合的轂輪長度L1=84mm。（5）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的直徑和軸各段的長度材料：45鋼（調質），根據(jù)書表15-1得：確定各段軸的直徑：A段：=40mm（由最小直徑算出）B段：=45mm（根據(jù)油封標準，選擇氈圈孔直徑為45mm的）C段：=50mm與軸承（深溝球軸承6310）配合，取軸徑內徑D段：=54mm設計非定位軸肩高a=2mm，大齒輪的孔徑54mmE段：=60mm設計定位軸肩高a=6mm（）F段：=56mmG段：=50mm，與軸承（深溝球軸承6310）配合，取軸徑內徑確定各段軸的長度：A段：=82mm（考慮半聯(lián)軸器的長度，并放大0.03）B段：=50mm(考慮軸承端蓋的長度與半聯(lián)軸器的距離為L=30mm)C段：=52mm與軸承（深溝球軸承6310）配合，加上套筒的長度)D段：=60mm齒輪的齒寬B=27mmE段：=10mm定位軸肩長度F段：=40mm根據(jù)結構需要可以調整其長度G段：=30mm與軸承（深溝球軸承6310）配合（6）軸承的校核水平支撐反力水平受力圖垂直受力圖扭矩圖合成彎矩受力圖選取脈動循環(huán)變應力取由材料可得所以<故該軸強度符合（二）中間軸的設計確定各段軸的直徑：A段：=25mm與軸承（深溝球軸承6305）配合，取軸徑內徑B段：=28mmC段：=36mm與小齒輪配合，小齒輪的孔徑36mmD段：=44mm設計定位軸肩高a=3mmE段：=36mmF段：=26mmG段：=25mm與軸承（深溝球軸承6305）配合，取軸徑內徑確定各段軸的長度：A段：=17mm與軸承（深溝球軸承6305）配合B段：=20mmC段：=64mm根據(jù)小齒輪的厚度縮小5mm左右D段：=8mm定位軸肩E段：=44mm根據(jù)中間大齒輪的厚度縮小5mm左右F段：=17mm，根據(jù)結構需要可以調整其長度G段：=17mm，與軸承（深溝球軸承6305）配合（三）高速軸的設計（1）軸的設計（2）初選軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理。由表15-3取A0=105，于是得由于有該處開鍵槽，故放大7%所以輸出軸的最小直徑顯然是是安裝聯(lián)軸器處的直徑。（3）聯(lián)軸器的計算轉矩：Tca=KAT由書表14-1得KA=1.3;查手冊，選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器孔徑d=20mm，所以軸的最小孔徑。其公稱轉矩為半聯(lián)軸器與軸配合的轂輪長度L1=38mm。（4）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的直徑和軸各段的長度確定各段軸的直徑：A段：=20mm（由最小直徑算出）B段：=22mmC段：=25mm與軸承（深溝球軸承6305）配合，取軸徑內徑D段：=40mm根據(jù)設計需求E段：=50mm根據(jù)高速軸配合的齒輪由于過小，故將此處設計成齒輪軸，以保證齒輪的強度F段：=30mmG段：=25mm，與軸承（深溝球軸承6305）配合，取軸徑內徑確定各段軸的長度：A段：=36mm（考慮半聯(lián)軸器的長度，并放大0.03）B段：=40mmC段：=22mm與軸承（深溝球軸承6305）配合，加上套筒的長度)D段：=82mm根據(jù)設計需要E段：=57mm此