機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)完整版

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：展開(kāi)式二級(jí)圓柱直齒輪減速器學(xué)院：系別：機(jī)械系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):起迄日期:2011年12月12日～2011年12月22日指導(dǎo)教師:目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3二、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的總體設(shè)計(jì) 5（一）電動(dòng)機(jī)的選擇 5（二）傳動(dòng)比的分配 6（三）傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì) 6三、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 8（一）按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì) 8（二）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9四、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 12五、各軸設(shè)計(jì)方案 13（一）低速軸的設(shè)計(jì) 13（二）中間軸的設(shè)計(jì) 16（三）高速軸的設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（一）課程設(shè)計(jì)的目的進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)基本知識(shí)，使學(xué)生能綜合運(yùn)用已學(xué)的有關(guān)課程的基本知識(shí)。通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)查閱技術(shù)資料，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。（二）課程設(shè)計(jì)的題目課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)能滿足教學(xué)要求，符合生產(chǎn)實(shí)際，建議采用能包括課程大部分內(nèi)容的部件，如減速器或簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置。用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的展開(kāi)式二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，工作有輕震，經(jīng)常滿載、空載啟動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，單班制工作。運(yùn)輸帶允許的速度誤差為5%，減速器小批量生產(chǎn)，使用期限為5年，每年300日。原始數(shù)據(jù)題號(hào)Ⅰ-1Ⅰ-2Ⅰ-3Ⅰ-4Ⅰ-5Ⅰ-6Ⅰ-7運(yùn)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(yùn)輸帶速度（m/s）0.91.11.20.911.21（三）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)包括傳動(dòng)裝置的全部設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體要求如下：1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)要求、工作條件、內(nèi)容和步驟；通過(guò)對(duì)減速器的裝拆了解設(shè)計(jì)對(duì)象；閱讀有關(guān)資料，明確課程設(shè)計(jì)的方法和步驟，初步擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃。2）傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)中所給參數(shù)和工作要求，分析和選定傳動(dòng)裝置的總體方案；計(jì)算功率并選擇電動(dòng)機(jī)；確定總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比；計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率；畫(huà)傳動(dòng)裝置方案簡(jiǎn)圖。3）各級(jí)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，確定各傳動(dòng)零件的主要參數(shù)和尺寸，一般包括帶傳動(dòng)、聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)（或蝸桿蝸輪傳動(dòng)）等。一般應(yīng)先計(jì)算箱外傳動(dòng)件（如帶、聯(lián)軸器），后計(jì)算箱內(nèi)傳動(dòng)件。4）減速器裝配工作圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制分析和選定減速器的結(jié)構(gòu)方案，以輕線給軸系結(jié)構(gòu)及箱內(nèi)、外與其有關(guān)部分；選擇減速器中受力較復(fù)雜的一軸及其軸上零件，校核軸的強(qiáng)度及滾動(dòng)軸承壽命（軸的校核按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算）；進(jìn)行軸系、箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，箱體附件一般應(yīng)包括窺視窗、油標(biāo)、排油孔及其螺塞、起吊裝置等。底圖完成后，應(yīng)進(jìn)行檢查并修改。標(biāo)注必要的尺寸和公差配合，寫(xiě)出減速器特性、技術(shù)要求和零件序號(hào)，編寫(xiě)零件明細(xì)表及標(biāo)題欄。5）零件工作圖的設(shè)計(jì)和繪制零件工作圖一般選軸或齒輪，尺寸和公差標(biāo)注及技術(shù)要求應(yīng)完整，繪制齒輪零件工作圖應(yīng)有齒輪公差表。6）加深和完成減速器裝配圖7）整理、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括文字?jǐn)⑹?、設(shè)計(jì)計(jì)算和必要的簡(jiǎn)圖，在說(shuō)明書(shū)每頁(yè)的右側(cè)應(yīng)單獨(dú)寫(xiě)明有關(guān)計(jì)算結(jié)果和簡(jiǎn)短結(jié)論（如：“m＝3”、“滿足強(qiáng)度要求”等等）8）設(shè)計(jì)總結(jié)和答辯課程設(shè)計(jì)集中在兩周內(nèi)完成。設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行總結(jié)、驗(yàn)收，必要時(shí)應(yīng)單獨(dú)考核并評(píng)定成績(jī)。（四）學(xué)生設(shè)計(jì)工作量每個(gè)學(xué)生應(yīng)完成減速器裝配圖一張（1號(hào)圖紙），零件工作圖2張（按1：1比例繪制），設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。二、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的總體設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如下圖所示（一）電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)容量選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率設(shè)：——一對(duì)流滾動(dòng)軸承效率。=0.99——為齒式聯(lián)軸器的效率。=0.99——為8級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率。=0.97——輸送機(jī)滾筒效率。=0.96估算傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率：工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)攻率為：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中應(yīng)滿足：。,因此綜合應(yīng)選電動(dòng)機(jī)額定功率（2）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速（3）方案比較方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg序號(hào)額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩1Y100L1-42.214302.22.3342Y112M-62.29402.02.0453Y132S-82.27102.02.063通過(guò)三種方案比較可以看出：方案一選用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大，導(dǎo)致傳動(dòng)比過(guò)高；方案三的電動(dòng)機(jī)造價(jià)過(guò)高。方案二的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適中，價(jià)格相對(duì)便宜，因此選擇方案二。（二）傳動(dòng)比的分配帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比：實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于能量的損失，達(dá)不到實(shí)際的轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)動(dòng)比達(dá)不到理論所計(jì)算的，故取傳動(dòng)比為16。為了方便校核和計(jì)算調(diào)整，所以將傳動(dòng)比平均分配：傳動(dòng)系統(tǒng)各傳動(dòng)比為（三）傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算如下：0軸——電動(dòng)機(jī)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(jī)三、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故用7級(jí)精度3)材料選擇。選小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），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(qiáng)度設(shè)計(jì)即：確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選Kt=1.3（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)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(qiáng)度極限；大齒輪的疲勞強(qiáng)度極限。（6）設(shè)每年工作時(shí)間按300天計(jì)算（7）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)（8）疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1。2)計(jì)算(1)小齒輪分度圓直徑d1t(2)計(jì)算圓周的速度：(3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mtH=2.25mt=2.253.05=6.86mmb/h=8.89(5)計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)v=0.75m/s、7級(jí)精度，教材圖10-8查得動(dòng)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(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的(7)計(jì)算模數(shù)M（二）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）確定計(jì)算參數(shù)(1)計(jì)算載荷系數(shù)(2)由教材圖10-20c得：小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限=380MPa；由圖10-18彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.87;=0.9。(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)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(yīng)力校正系數(shù)，由表10-6得：(6)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。取大齒輪的數(shù)值。２)設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取m=2.5mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸強(qiáng)度極限算得分度圓直徑d1=62.82mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取則3)幾何尺寸計(jì)算１)計(jì)算中心距2)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑3)計(jì)算齒輪寬度圓整后取四、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)按低速級(jí)校核的情況，取對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取m=2.5mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸強(qiáng)度極限算得分度圓直徑d1=62.82mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取則幾何尺寸計(jì)算１)計(jì)算中心距2)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑3)計(jì)算齒輪寬度圓整后取五、各軸設(shè)計(jì)方案（一）低速軸的設(shè)計(jì)（1）軸的設(shè)計(jì)（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(diào)質(zhì)處理。由表15-3取A0=105，于是得由于有該處開(kāi)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(jì)算轉(zhuǎn)矩：Tca=KAT3由書(shū)表14-1得KA=1.3;查手冊(cè)，選用TX3型彈性柱銷(xiāo)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(zhuǎn)矩為半聯(lián)軸器與軸配合的轂輪長(zhǎng)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(zhǎng)度材料：45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)書(shū)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(biāo)準(zhǔn)，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(nèi)徑D段：=54mm設(shè)計(jì)非定位軸肩高a=2mm，大齒輪的孔徑54mmE段：=60mm設(shè)計(jì)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(nèi)徑確定各段軸的長(zhǎng)度：A段：=82mm（考慮半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度，并放大0.03）B段：=50mm(考慮軸承端蓋的長(zhǎng)度與半聯(lián)軸器的距離為L(zhǎng)=30mm)C段：=52mm與軸承（深溝球軸承6310）配合，加上套筒的長(zhǎng)度)D段：=60mm齒輪的齒寬B=27mmE段：=10mm定位軸肩長(zhǎng)度F段：=40mm根據(jù)結(jié)構(gòu)需要可以調(diào)整其長(zhǎng)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(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取由材料可得所以<故該軸強(qiáng)度符合（二）中間軸的設(shè)計(jì)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(nèi)徑B段：=28mmC段：=36mm與小齒輪配合，小齒輪的孔徑36mmD段：=44mm設(shè)計(jì)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(nèi)徑確定各段軸的長(zhǎng)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(jié)構(gòu)需要可以調(diào)整其長(zhǎng)度G段：=17mm，與軸承（深溝球軸承6305）配合（三）高速軸的設(shè)計(jì)（1）軸的設(shè)計(jì)（2）初選軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-3取A0=105，于是得由于有該處開(kāi)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(jì)算轉(zhuǎn)矩：Tca=KAT由書(shū)表14-1得KA=1.3;查手冊(cè)，選用LX2型彈性柱銷(xiāo)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(zhuǎn)矩為半聯(lián)軸器與軸配合的轂輪長(zhǎng)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(zhǎng)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(nèi)徑D段：=40mm根據(jù)設(shè)計(jì)需求E段：=50mm根據(jù)高速軸配合的齒輪由于過(guò)小，故將此處設(shè)計(jì)成齒輪軸，以保證齒輪的強(qiáng)度F段：=30mmG段：=25mm，與軸承（深溝球軸承6305）配合，取軸徑內(nèi)徑確定各段軸的長(zhǎng)度：A段：=36mm（考慮半聯(lián)軸器的長(zhǎng)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(zhǎng)度)D段：=82mm根據(jù)設(shè)計(jì)需要E段：=57mm此