機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計報告DOC

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計報告題 目： 一級圓柱齒輪減速器設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院機(jī)械工程系年 月 日目 錄 設(shè)計任務(wù)書 1計算說明書.3一、確定傳動方案.3 二、選擇電動機(jī).3 三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算. 四、傳動零件的設(shè)計計算. 五、軸的設(shè)計計算. 六、滾動軸承的選擇及校核計算. 七、鍵聯(lián)接的選擇和計算. 八、潤滑與密封. 九、設(shè)計小結(jié). 十、參考文獻(xiàn).機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計任 務(wù) 書一、目的機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)基本要求規(guī)定，每個學(xué)生必須完成一個課程設(shè)計。它是機(jī)械設(shè)計課程的最后一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是高等工科院校學(xué)生第一次較全面

2、的設(shè)計能力訓(xùn)練，其基本目的是：a）培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，結(jié)合生產(chǎn)實際分析解決機(jī)械工程問題的能力。b）通過制訂設(shè)計方案，合理選擇傳動機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到了解和掌控機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝置或簡單機(jī)械的設(shè)計過程和方法。c) 進(jìn)行設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，如計算、繪圖、查閱資料、熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。二、設(shè)計內(nèi)容1設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計用于帶式輸送機(jī)的一級圓柱齒輪減速器。原始數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)編號A1A2輸送帶工作拉力F/N20001800輸送帶工作速度v/ms-11.61.5卷筒直徑D/mm290260工作機(jī)效率0

3、.960.951）工作機(jī)效率包括卷筒和軸承的效率損失；2）工作情況：單班制連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；3) 使用壽命（齒輪）：5年；4）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。2設(shè)計內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計通常包括的內(nèi)容：1）選擇電動機(jī)，并計算其運動和動力參數(shù)；2）傳動零件（如帶傳動、齒輪等）的設(shè)計；3）軸的設(shè)計；4）滾動軸承的選擇；5）鍵和聯(lián)軸器的選擇及校核；6）箱體、潤滑及附件的設(shè)計；7）繪制裝配圖和零件圖；8）編寫設(shè)計計算說明書（包括：選擇電動機(jī)，計算運動和動力參數(shù)，傳動零件的設(shè)計，軸、軸承、鍵的校核，聯(lián)軸器的選擇，箱體的設(shè)計等）。三、 進(jìn)度計劃序號設(shè)計內(nèi)容完成時間備注1設(shè)計任務(wù)下達(dá)

4、；電動機(jī)選擇、傳動比分配；傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算2學(xué)時2傳動件計算（齒輪傳動；軸強度計算、軸承選擇）2學(xué)時3裝配草圖的繪制2學(xué)時4裝配草圖的修改完善2學(xué)時5裝配圖的繪制2學(xué)時6零件圖的繪制2學(xué)時7編寫設(shè)計說明書2學(xué)時8提交設(shè)計、教師審圖、評定成績2學(xué)時四、 課程設(shè)計成果要求1）減速器裝配圖1張（1號）；2）大齒輪零件圖1張（2號）、低速軸零件圖1張（2號）。3）設(shè)計計算說明書一份。五、 考核方式依據(jù)：設(shè)計圖紙質(zhì)量及答辯60%、設(shè)計說明書30%、平時表現(xiàn)10%。成績：按五級分制：優(yōu)、良、中、及格、不及格。機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計過程結(jié)果一、確定傳動方案 根據(jù)工作要求，可以擬定幾種傳動

5、方案，第一，齒輪傳動；第二，帶傳動及齒輪傳動；第三，齒輪傳動及鏈傳動。對這三種傳動方案進(jìn)行分析、比較如下：對于電機(jī)直接與一級減速器相連，圓柱齒輪易于加工，但減速器的傳動比和結(jié)構(gòu)尺寸較大；對于帶傳動及齒輪傳動，是先將電機(jī)與帶傳動相連，后接以及圓柱齒輪減速器，帶傳動能緩沖、吸振，過載時期安全保護(hù)作用；齒輪和鏈傳動。（自己寫）二、選擇電動機(jī)已知條件：F=8700N，v=0.5m/s，D=200mm 1. 選擇電動機(jī)類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。2選擇電動機(jī)的容量 電動機(jī)所需工作功率為，因此，。由電動機(jī)至輸送帶的傳動總效率為，其中， 、分別為V帶傳動、一

6、對滾動軸承 、閉式齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒傳動的效率。效率取值見表1因此，分別取=0.96， =0.99，=0.97，=0.99，=0.96。總效率為：=0.87 因此，電動機(jī)的輸出功率為：=5kW3確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速： =95.54r/min選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：由表1可知，V帶傳動比為，一級圓柱齒輪減速器傳動比為,則總傳動比為，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為（624）*95.54=573.242292.96r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000和1500 r/min。 4電動機(jī)主要數(shù)據(jù) 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計手冊查出有2種適用的電動機(jī)型號，有兩種傳動比方案。但是由于電動機(jī)轉(zhuǎn)

7、速與工作機(jī)轉(zhuǎn)速相差過多勢必使總傳動比加大，傳動裝置的外廓尺寸和重量增加，價格提高；而選用較低轉(zhuǎn)速的電動機(jī)時，則情況正好相反，即傳動裝置的外廓尺寸和重量減小，而電動機(jī)的尺寸和重量增大，價格提高。一般，設(shè)計中常選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min兩種電動機(jī)。綜合考慮，選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電機(jī)，因此，選擇電機(jī)型號為Y132M2-6，具體參數(shù)如下。電動機(jī)型號額定功率kw同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速 (r/min)額定轉(zhuǎn)矩重量/kg軸外伸長直徑/mm軸外伸長度/mmY132M2-65.510009602.08.43880 三、傳動裝置的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)計算 1. 總傳動

8、比及其分配 =10.05 分配傳動比，式中和分別為V帶傳動和減速器的傳動比。按傳動比分配注意事項，初步取一級減速器的傳動比為i2=5，則V帶傳動比為i1=i/i2=2.01。 2. 傳動裝置中各軸轉(zhuǎn)速的計算根據(jù)傳動裝置中各軸的安裝順序，依次為電動機(jī)軸，軸，軸，卷筒軸電動機(jī)軸 軸 =960/2.01=477.61r/min軸 =477.61/5=95.52r/min卷筒軸 =95.52r/min3. 傳動裝置中各軸輸入功率的計算電動機(jī)軸 =5kW軸 =4.8kW軸 =4.61kW卷筒軸 =4.52kW4. 傳動裝置中各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計算電動機(jī)軸 = 47.73N*m軸 =171.18N*m軸 =9

9、86.13N*m卷筒軸 =946.43N*m軸號電動機(jī)軸高速軸低速軸卷筒軸功率P（kW）54.9154.724.53轉(zhuǎn)矩T（N.m）47.73171.18986.13946.43轉(zhuǎn)速n(r/min)96019295.5295.52傳動比2.0151四、傳動零件的設(shè)計計算1. V帶傳動的設(shè)計計算(1) 求計算功率Pca =1.1*5.5=6.05kW 式中：Pca-計算功率，kW。KA-工作情況系數(shù)；（見課本188頁）P-所需傳遞的額定功率，kW。(2) 選V帶型號 根據(jù)計算功率和轉(zhuǎn)速為n=960r/min，選A型。（3）確定基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速dd1 ，dd2分別是小、大帶輪基準(zhǔn)直徑，由圖1

10、1.15得， 小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=112140mm, 由基準(zhǔn)直徑系列表，初步選取dd1=125mm。令v1，v2分別是小、大帶輪的線速度，得v1=6.28m/s，v2=6.25m/s，一般應(yīng)使v=525m/s，因此，帶速合適。(4) 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑由 ，i1=2.01式中滑動率，一般帶傳動中，滑動率不大（0.010.02），故可以忽略不計，而取傳動比為，因此， =251.25mm，圓整為dd2=250mm。（查表） (5) 確定V帶中心距和基準(zhǔn)長度 初步計算中心距， ，所以262.5a0750mm，取a0=500mm。 帶長： 對A型帶選用。再得實際中心距 （6）驗算小帶輪包角 ，合適

11、 （7）求V帶根數(shù)z 由，查表得 ，查表得 由查表得 可得，取3根。2. 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪類型、精度等級、材料及許用應(yīng)力 a.選用直齒圓柱齒輪。 b.輸送帶工作速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。c.材料選擇：由機(jī)械設(shè)計教材表12.7，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HB，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HB。 d.許用應(yīng)力，由機(jī)械設(shè)計教材圖12.18，查得小、大齒輪接觸疲勞極限分別為，故齒輪的許用應(yīng)力為。（2）齒輪分度圓直徑的初步計算 此式對于直齒或斜齒均使用，式中Ad值見機(jī)械設(shè)計教材表12.16，取Ad=90，由上面計算可知，=95

12、.97N*m=95970N*mm，齒輪相對于軸承對稱布置，軟齒面，根據(jù)表12.13，取齒寬系數(shù)為，傳動比u=i=5，帶入以上公式，計算得d164.8mm。（3）初定中心距 =194.4mm，初定a=200mm。（4）選定模數(shù)m，齒數(shù)z1，z2和螺旋角 ，一般去取z=1730，取z1=20，則z2=iz1=100。因為直齒齒輪的螺旋角為0，所以模數(shù)=3.33，由標(biāo)準(zhǔn)取m=3，則=133.33，取=133 則z1+ iz1=133，所以z1=22.167，取z1=22，則z2=133-22=111。所以i=111/22=5.045，與i2=5相比，誤差為=0.009，因為，所以允許。 因此，模數(shù)m

13、=3，小大齒輪齒數(shù)分別為z1=22， z2=111，螺旋角=0（5）齒輪分度圓直徑及中心距小齒輪分度圓直徑=66mm大齒輪分度圓直徑=333mm，因此,中心距為a=(d1+d2)/2=88.5mm（6）齒輪寬度由于齒寬系數(shù)，=66mm，將大齒輪齒寬取b2=66mm，小齒輪寬度在此基礎(chǔ)上加大5mm10mm，因此，b1=71mm。 （7）齒根彎曲疲勞強度的校核驗證 ，是否成立。小大齒輪許用彎曲應(yīng)力， 式中，由圖12.23查得，齒根彎曲疲勞極限=400MPa，=260MPa；查機(jī)械設(shè)計教材圖12.24得，彎曲壽命系數(shù)YN1 =YN2=1；YX-尺寸系數(shù)，查圖12.25，得YX1= YX1=1；彎曲疲

14、勞強度的最小安全系數(shù)為 。代入數(shù)據(jù)，計算得，大小齒輪的許用應(yīng)力為：=320MPa，=208MPa。 驗算=177MPa =172MPa 因此，齒輪的彎曲強度滿足要求。因此，齒輪的傳動的尺寸見表4.1名稱計算公式結(jié)果模數(shù)m自己填結(jié)果壓力角a自己填結(jié)果螺旋角自己填結(jié)果齒數(shù)z1z2自己填結(jié)果傳動比i2自己填結(jié)果分度圓直徑d1d2自己填結(jié)果齒頂圓直徑da1= d1+2ha*mda2= d2+2ha*m自己填結(jié)果齒根圓直徑df1= d1-2(ha*+c*)mdf2= d2-2(ha*+c*)m自己填結(jié)果中心距a自己填結(jié)果齒寬b1=b+5b2=b自己填結(jié)果 注：ha*=1，c*=0.25（8）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)

15、計 由于小齒輪的直徑較小，故采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。 大齒輪采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗公式來計算，大齒輪的孔徑需要根據(jù)后續(xù)設(shè)計的低速軸配合部分的直徑來確定，設(shè)計結(jié)果如表4.2所示：表4.2 大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸名稱結(jié)構(gòu)尺寸及經(jīng)驗計算公式結(jié)果/mm軸孔直徑dh根據(jù)低速軸配合部分的直徑來確定自己填結(jié)果輪轂直徑D1D1=1.6dh輪轂寬度ll=(1.21.5)dh=7290腹板最大直徑D2D2=da2-（1014）m板孔分布圓直徑D0D0=0.5(D1+D2)版孔直徑d0d0=1525腹板厚度CC=(0.20.3)b大齒輪的結(jié)構(gòu)見圖2五、軸的設(shè)計計算1.低速軸的設(shè)計（1）材料選擇根據(jù)軸的工作條件，初選軸材料為

16、45鋼，調(diào)制處理。（2）軸的最小直徑估算，計算得：d1=（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（自己根據(jù)自己情況畫一個軸，時間足夠的話，將軸上的零件也畫上）如圖所示階梯軸a. 各軸徑向尺寸各軸段的直徑分別為d1，d2，d3，d4，d5，d6。（具體尺寸以及說明自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸的直徑一致）b. 各軸的軸向尺寸與上面各軸段對應(yīng)的軸向長度分別為l1，l2，l3，l4，l5。（具體尺寸以及說明自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸段的長度一致）c. 軸上零件的軸向定位軸承與軸的軸向定位是過度配合來保證的，故此配合為H7/m6d. 確定軸上圓角和倒角尺寸軸端倒角為245，各軸肩處圓角半徑為R2。（4）軸的強度校核（自

17、己參考教材書上寫）2.高速軸的設(shè)計（1）材料選擇根據(jù)軸的工作條件，初選軸材料為45鋼，調(diào)制處理。（2）軸的最小直徑估算，計算得：d1=（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（自己根據(jù)自己情況畫一個軸，時間足夠的話，將軸上的零件也畫上）如圖所示階梯軸a. 各軸徑向尺寸各軸段的直徑分別為d1，d2，d3，d4，d5。（具體尺寸自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸的直徑一致）b. 各軸的軸向尺寸與上面各軸段對應(yīng)的軸向長度分別為l1，l2，l3，l4，l5。（具體尺寸自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸段的長度一致）c. 軸上零件的軸向定位軸承與軸的軸向定位是過度配合來保證的，故此配合為H7/m6d. 確定軸上圓角和倒角尺寸軸端倒角

18、為245，各軸肩處圓角半徑為R2。（4）軸的強度校核（自己參考教材書上寫）六、滾動軸承的選擇及校核計算 1. 減速器低速軸滾動軸承的壽命計算（1）計算軸承的受力 軸承A和C的徑向力分別為 （2）計算當(dāng)量動負(fù)荷 當(dāng)量動負(fù)荷 減速器壽命為五年，查表得溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為，所以 ，故所選軸承合用。2. 減速器高速軸滾動軸承的壽命計算（1）計算軸承的受力軸承A和C的徑向力分別為 （2）計算當(dāng)量動負(fù)荷 當(dāng)量動負(fù)荷 減速器壽命為五年，查表得溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為，所以 ，故所選軸承合用。七、鍵聯(lián)接的選擇和計算1. 聯(lián)軸器與減速器低速軸軸伸的鍵聯(lián)接 由所選聯(lián)軸器與減速器低速軸伸出端相配的從動端d1=60mm，L=120mm得知：外伸段軸徑為60mm，長度為100mm（120mm)。今采用圓頭普通平鍵A型（GB1096-79），bh=1811，鍵長L=100mm。鍵的材料選用45鋼，查得許用擠壓應(yīng)力為。 鍵的工作長度l=L-b=82mm，轉(zhuǎn)矩已知為，因此，擠壓應(yīng)力，故此鍵聯(lián)接強度足夠。 2.減速器大齒輪與低速軸的鍵聯(lián)接 d4=85mm，今采用圓頭普通平鍵A型（GB1096-79），bh=2214，