機械設計課程設計

1、機械設計課程設計課題名稱一級圓柱齒輪減速器的設計計算系 別機械系專 業(yè)機械設計與制造班 級 17 機制17701班姓名學號指導老師完成日期2018年6月27日目錄第一章緒論第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明課題題目 主要技術參數(shù)說明傳動系統(tǒng)工作條件傳動系統(tǒng)方案的選擇第三章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關性能參數(shù)計算減速器結(jié)構(gòu)電動機選擇傳動比分配動力運動參數(shù)計算第四章 齒輪的設計計算（包括小齒輪和大齒輪）齒輪材料和熱處理的選擇齒輪幾何尺寸的設計計算按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸齒輪彎曲強度校核齒輪幾何尺寸的確定齒輪的結(jié)構(gòu)設計第五章軸的設計計算（從動軸）軸的材料和熱處理的選擇軸幾何尺寸的設計計算按照扭轉(zhuǎn)強度

2、初步設計軸的最小直徑軸的結(jié)構(gòu)設計軸的強度校核第六章軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇 軸承的選擇及校核鍵的選擇計算及校核聯(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(jié)構(gòu)尺寸的計算潤滑的選擇確定密圭寸的選擇確定減速器附件的選擇確定箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算第八章總結(jié)參考文獻第一章緒論本論文主要內(nèi)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，并運用AUTOCAD軟件進行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié) ,也是一次全面的、 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

3、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(jié)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）另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計方面的能力。（4）加強了我們對Office軟件中Wore功能的認識和運用。第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明課題題目帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。

4、要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速 器及V帶傳動。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= m/s，輸送機滾筒直徑D=260 mm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(zhuǎn)；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。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(jié)果第二章減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關性能參數(shù)計電動機算選用：減速器結(jié)構(gòu)Y100L2-4本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。i齒二電動機選擇（一）工作機的功率FWPw=FV/1000=115

5、0X 1000=（二）總效率總2總=帶 齒輪 聯(lián)軸器滾筒 軸承2=0.96 0.98 0.99 0.96 0.99 =0.876（三）所需電動機功率Pd查機械零件設計手冊得 Ped = 3 kw電動機選用丫112M-4n滿=1420 r/min傳動比分配工作機的轉(zhuǎn)速n=60X 1000v/ ( D)=60X 1000XX 260)=min取 i帶3則 i齒 i總/i帶 12.076/3 4.025動力運動參數(shù)計算（一）轉(zhuǎn)速n計算及說明結(jié)果口0 =門滿=1420 (r/min )n i = n o / ' 帶=n 滿 / i 帶=1420/3= (r/min ) n “ = n | /

6、i 齒= (r/min )nm = nH =( r/min )(二) 功率P(三) 轉(zhuǎn)矩T=(N m)=(N m)=(N m )計算及說明結(jié)果將上述數(shù)據(jù)列表如下:軸號功率P/kWN /T/(N - m)i0142031231第四章齒輪的設計計算齒輪材料和熱處理的選擇小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，H吐236大齒輪選用45號鋼，正火處理，HB= 190齒輪幾何尺寸的設計計算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H lim 1 580MP a , H lim 2 530MPa,SHlim = 1由機械零件設計手冊查得ZN1 = Z N2 = 1Y N1 = Y N2 =由Hlim1Z

7、N1 580 1 580MPaSHlim1計算及說明結(jié)果（一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩T i（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，載何平穩(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=（三）計算尺數(shù)比（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二1（五）計算小齒輪分度圓直徑did1 >計算及說明結(jié)果Z1 = 24Z2 = 96d1 =48mmd2=192mm 3KT i（u 1）1.1 40.684 （4.025 1）2=766 2d H2 u -1 5304.025=（mm）（六）確定齒輪模數(shù)mm =a =

8、 x取m=2（七）確定齒輪的齒數(shù) 乙和z2d144 714Z122.36 取 Z 1 = 24m 3Z2Z1 4.025 24 96.6 取 Z 2 = 96（八） 實際齒數(shù)比'I齒數(shù)比相對誤差0.006<± %允許（九）計算齒輪的主要尺寸計算及說明結(jié)果11中心距a _d, d 2- 48192120 mm22齒輪寬度 B2dd1 1 48 48（ mm）B1 = B 2 + （5 10） = 53 58（mm）取 EB1 =57 （mm）（十）計算圓周轉(zhuǎn)速v并選擇齒輪精度查表應取齒輪等級為9級，但根據(jù)設計要求齒輪的精度等級為 7級。齒輪彎曲強度校核（一）由4 2 1中

9、的式子知兩齒輪的許用彎曲應力（二）計算兩齒輪齒根的彎曲應力由機械零件設計手冊得Yf1 =Yf2 =比較Yf / f的值丫 f 1 / F1 =244=> Yf2/ f2=204=計算大齒輪齒根彎曲應力為a=120mmB=57mmE2=48mm V=(m/s)定為IT7計算及說明結(jié)果齒輪的彎曲強度足夠齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑da由機械零件設計手冊得 h a =1 c =齒距P = 2x =(mm)齒根高hf ha cm 2.5(mm)齒頂咼ha h am 1 2 2(mm)齒根圓直徑d f齒輪的結(jié)構(gòu)設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)大齒輪的關尺寸計算如下：軸孔直徑

10、d=50(mm)輪轂直徑D1 =x 50=80(mm)輪轂長度L B2 66(mm)輪緣厚度 8 o = (34)m = 68(mm)取 0=8輪緣內(nèi)徑D 2 = da2 -2h-2 0 =196-2 xx 8強度足夠d a1 =54mmda2 =196mnh=S=P= hf= ha=2mm df1 =43mm df2=187mm計算及說明結(jié)果=171(mm)取 D2 = 170(mm)腹板厚度 c= B2 = x 48=取 c=15(mm)腹板中心孔直徑 D o =( Di + D2)=(170+80)=125(mm)腹板孔直徑 d o = ( D2 - DJ = (170-80)=(mm)

11、取 d0=20(mm)齒輪倒角n=x 2=1齒輪工作如圖2所示：計算及說明結(jié)果第五章軸的設計計算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(diào)質(zhì)處理，HB217-255b=650MPas=360MPa1 =280MPa軸幾何尺寸的設計計算按照扭轉(zhuǎn)強度初步設計軸的最小直徑3 3 .從動軸 d2=c 廣2 =115 J 1.955 -*2F 117.587考慮鍵槽d2 = x =選取標準直徑d 2 =32 mm軸的結(jié)構(gòu)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 =2000X

12、192=d2徑向力Fr = F t tan= x tan20 ° =由于為直齒輪，軸向力Fa=0作從動軸受力簡圖：（如圖3所示）D2=32mm計算及說明結(jié)果L=110mm從動軸 承2個Rha = Rhb = Ft = x =(N)Mhc=Rha=X 110X 1000=( N m)Rva =Rvb = F=X = (N m)M VC = Rva = X 110X 1000=(N m)轉(zhuǎn)矩T=(N m)校核M C = . M HC 2 M VC2 = . 51.72 2 1 8.822 =(N m)Me= MC2 aT 2 = . 55.0420.6 158.872 2 =( N m)

13、由圖表查得， 1b=55MPad > 10 Me=10 -118-42 =(mm)Y0.11 b ' 0.1* 55考慮鍵槽d= < 45mm則強度足夠第六章軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇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(jié)果從動軸 外伸端 鍵10 X40GB/1096 2003 與齒輪 聯(lián)接處 鍵14 X52GB/T1096 2003兩軸承受純徑向載荷P= F r =X=1Y=0Cr =ft

14、=1=3L10h =106ftCr=10625.6 1 100060nP60 117.589602.34從動軸軸承壽命：深溝球軸承 6209,基本額定功負荷預期壽命為：8年，兩班制L=8X 300X 16=38400<L10h軸承壽命合格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 X 40GB/T1096-2003, b=16, L=50, h=10,選 45 號鋼，其許用擠壓力=100MPaF t _4000丁 _4000 158.872 _h 'l hld 8 30 32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

15、方位母線上，選鍵 14X 52 GB/T10962003, b=10mmL=45mm h=8mm 選45號鋼，其許用擠壓應力=100MPaFt =40阿=4000 血872h l hld 8 35 50則強度足夠，合格計算及說明聯(lián)軸器的選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)軸器結(jié)果選用TL8套住聯(lián) 軸器K=KpTC =955011 =9550X1.3 1.916 =117.589選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩Tn =250,TC<Tn。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

16、參數(shù)型號公稱 轉(zhuǎn)矩T/(N m)許用 轉(zhuǎn)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TL625033003582160HT200Y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(jié)構(gòu)尺寸的計算及裝配圖潤滑的選擇確定1. 齒輪V=<v 12 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齒輪浸油潤滑軸承脂潤滑計算及說明結(jié)果齒輪用150號機械油軸承用2L 3 型潤滑脂1. 齒輪潤滑選用150號機械油，最低最高油面距1020mm 需油量為左右2. 軸承潤滑選用2L 3型潤滑脂，用油量

17、為軸承間隙的1/31/2為宜密封形式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 以密圭寸4. 軸承靠近機體內(nèi)壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M入軸承內(nèi) 部減速器附件的選擇確定列表說明如下：計算及說明結(jié)果名稱功用數(shù)量材料規(guī)格螺栓安裝端蓋12Q235M6X 16GB 57821986螺栓安裝端蓋24Q235M8X 25GB 57821986銷定位235A6X 40GB 1

18、171986墊圈調(diào)整安裝365Mn10GB 93 1987螺母安裝3M10GB 61701986油標尺測量油面高度1組合件通氣器透氣1箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算箱座壁厚 =10mm 箱座凸緣厚度b= ,=15mm箱蓋厚度1=8mm箱蓋凸緣厚度bl= , 1 =12mm箱底座凸緣厚度b2= ,=25mm軸承旁凸臺高度h=45,凸臺半徑R=20mm齒輪軸端面與內(nèi)機壁距離h=18mm大齒輪頂與內(nèi)機壁距離1=12mm小齒端面到內(nèi)機壁距離2 =15mm上下機體筋板厚度m1= , m2 =主動軸承端蓋外徑D1 =105mm從動軸承端蓋外徑D2=130mm地腳螺栓M16數(shù)量6根第八章總結(jié)通過本次畢業(yè)設計，使自己對所學的各門課程進一步加深了理解，對于各方面知 識之間的聯(lián)系有了實際的體會。同時也深深感到自己初步掌握的知識與實際需要還有 很大的距離，在今后還需要繼續(xù)