1、精選優質文檔-傾情為你奉上目 錄一 總體設計1.1 課程設計的目的 機械設計課程是培養學生具有機械設計能力的技術基礎課。課程設計則是機械設計課程的實踐性教學環節，同時也是高等工科院校大多數專業學生第一次全面的設計能力訓練，其目的是： （1）通過課程設計實踐，樹立正確的設計思想，增強創新意識，培養綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論與實際知識去分析和解決機械設計問題的能力。 （2）學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規律。 （3）通過制定設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力，確定尺寸和掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之后進行結構設計，達到了解

2、和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設計過程和方法。 （4）學習進行機械設計基礎技能的訓練，例如：計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，運用標準和規范等。1.2 原始數據及設計方案機器的工作條件:雙班制工作，有輕微振動，示意圖如下圖所示。1.2.1 原始數據為：運輸帶拉力為F=1155N運輸帶速度為：v=2.43m/s轉筒直徑為：D=350mm使用年限:10年,大修期三年1.2.2 傳動方案1.3 電動機的選擇及功率的計算1選擇電動機的類型按工作要求選用系列三相異步電動機，臥式封閉結構。電源的電壓為380V。2選擇電動機功率根據已知條件，工作機所需要的有效功率為：其中 F: 運輸帶工作拉力V:

3、運輸帶工作速度電動機所需要的功率為: 式中為傳動系統的總功率: 由1表2-2確定各部分效率為: 軸承傳動效率，圓柱齒輪傳動效率(設齒輪精度為8級) ,運輸滾筒傳動效率,聯軸器效率,代入上式得：電動機所需要的功率為:因載荷平穩,電動機額定功率略大于即可.查機械零件設計手冊得電動機功率為4kw。3確定電動機轉速 卷筒軸工作轉速： 同步轉速（）額定功率（）滿載轉速（）1500414402.22.2 二級減速器傳動比i范圍8-40倍，所以轉速n取值范圍為：至所以，電動機選用Y112M-4。1.4 傳動比的分配及參數的計算 1.總傳動比 2分配傳動裝置各級傳動比 因為 所以 高速級傳動比： 低速級傳動比

4、: 3傳動裝置的運動和動力參數計算傳動系統各軸的轉速,功率和轉矩計算如下:1） 轉速n 軸（高速軸電動機軸） 軸(中間軸) 軸(低速軸)2） 功率P 3）轉矩T 4）列表 參數軸(高速軸)軸（中間軸）軸（低速軸）轉速 nr/min1440384132.66功率 P(kw)3.163 2.9742.857轉矩 T(N.m)20.9673.96205.67傳動比i3.752.88 二 傳動件的計算2.1 斜齒輪傳動設計1選精度等級,材料及齒數.運輸機一般工作機器速度不高,故選用8級精度,按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動。 (1)選擇材料及熱處理方法：由參考文獻教材（2）表10-1得 選中碳鋼: 45

5、鋼熱處理方法:小齒輪調制處理(235HBS)、大齒輪正火(190HBS) 硬度差HBS=235-190=45HBS (2)選小齒輪齒數大齒輪齒數(3)選取螺旋角初選螺旋角= 2按齒面接觸強度設計 根據4按式(10-21)試算即 (1)確定公式內的各計算值. 試選載荷系數 ， 由4圖10-30 選取區域系數 =2.433由4圖10-26查得 則有 小齒輪傳遞的轉矩： 查4表10-7選取齒寬系數 查4表10-6查得材料的彈性影響系數由4圖10-21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 由5式10-13 計算應力循環次數 由4圖10-19 查得接觸疲勞系數 , 對接觸疲

6、勞強度計算,點蝕破壞后不會立即導致不能繼續工作的后果,故可取 . 按(10-12)計算接觸疲勞許用應力: 許用接觸應力: (2)計算 試計算小齒輪分度圓直徑 計算圓周速度 計算齒寬b及模數 計算縱向重合度 計算載荷系數K.由4表10-2查得使用系數又根據 v=2.42,8級精度，由4圖10-8查得系數由表10-4查得 由圖10-13查得 由4表10-3查得 故載荷系數 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑.由5式(10-10a)得 計算模數 3按齒根彎曲強度設計由4式(10-17) (1)確定計算參數 計算載荷系數根據縱向重合度 從4圖10-28查得螺旋角影響系數 計算當量齒數 查取齒型系數

7、和應力校正系數由4表10-5查得 計算大小齒輪的并加以比較. 1)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限.大齒輪的彎曲疲勞強度極限.2)由4圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數 ， 3)計算彎曲疲勞許用應力,取彎曲疲勞安全系數 由4式10-12得: 故 比較得大齒輪值大.(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大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數,而,已經可以滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的分度圓圓直徑來計算應有的齒數.于是由 取 則 4幾何尺寸計算 (1)計算中心距 將中心距圓整為100mm. (2)按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不

8、多,故參數、等不必修正. (3)計算大小齒輪的分度圓直徑 (4)計算齒輪寬度 圓整后得 ,2.2 錐齒輪傳動 1.選精度等級,材料及齒數 運輸機一般工作機器速度不高,故選用8級精度(1)選擇材料及熱處理方法 選中碳鋼:45鋼 熱處理方法:小齒輪調制處理(280HBS)大齒輪調制處理(240HBS)硬度差HBS=280-240=40HBS (2)選小齒輪齒數Z1=23大齒輪齒數 2.按齒面接觸強度設計 按4式(10-21)試算,即 (1)確定公式內的各計算值 試選 u=3.75查4表10-7選取齒寬系數 查4表10-6查得材料的彈性影響系數由4圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度

9、極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 = 對接觸疲勞強度計算,點蝕破壞后不會立即導致不能繼續工作的后果,故可取 . 按(10-12)計算接觸疲勞許用應力: 許用接觸應力: (2)計算 試計算小齒輪分度圓直徑. 計算圓周速度. 計算齒寬b 計算載荷系數k.由4表10-2查得使用系數根據 v=3.88,8級精度由4圖10-8查得系數=1.12由表10-4查得 由表10-13查得 由4表10-3查得 故載荷系數 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑.由5式(10-10a)得 計算模數 (3)計算各部分尺寸 3按齒根彎曲強度設計由4式(10-17) (1).確定計算參數 計算載荷系數 計算當量齒數 查取齒

10、型系數和應力校正系數由4表10-5查得 , , , 故 比較得大齒輪的數值大.(2)校核計算 三 軸的設計及校核3.1軸的設計選取軸的材料為45鋼,正火調制處理. 1、低速軸的結構設計1）初步確定軸的最小直徑 查4表（153） =115 2）擬定軸上零件裝配方案軸上裝配有:斜齒輪,單列圓錐滾子軸承,套筒,聯軸器,軸承端蓋,螺栓. 3）根據軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了滿足要求,軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器，為了使所選的軸的直徑與聯軸器的孔徑相適應，故需要同時選取聯軸器的型號。聯軸器的計算轉矩 查表（141），考慮轉矩變化很小，故取 則按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩條件，查標準（

11、GB/T43231984）選用HL3型彈性套柱銷聯軸器。其最大轉矩為,聯軸器的孔徑，故選，聯軸器長度L=70mm，聯軸器與軸配合的轂孔長度，為使軸端擋圈只壓在聯軸器上而不壓在軸的端面上，故第二段長度應比略短一些，現選。根據B4=72mm，按照高速軸方法計算得：，4）軸向零件的周向定位齒輪聯軸器的周向定位均采用平鍵聯接，根據，鍵，為了 保證齒輪與軸有良好的對中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為過渡配合，選鍵，。（3)其他軸段設計軸段4設計因圓柱斜齒輪， ， =54mm 非定位軸肩高度h 取28mm軸段5設計:軸環部分 定位軸肩高度 軸環寬度取20mm，。 軸段6設計： 1）先算軸段7： 2）定位軸肩高度

12、: h取2mm. ,L6按中間軸決定。（4） 確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角 ，圓角。2、軸的結構設計及校核 已知：軸的功率， 1）求作用在齒輪上的力 已知：斜齒大齒輪分度圓直徑 斜齒小齒輪分度圓直徑 大斜齒輪上的作用力有： 小斜齒輪上的作用力有： 2）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理。 初步估算軸的最小直徑 查表（153） 取=120 ， 3）軸的結構設計及校核（1） 擬定軸上零件裝配方案 中間軸上的零件主要是兩個齒輪，其次為軸承，套筒等，結構如下圖。（2）根據軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足軸向定位的要求，左端軸承用軸承端蓋和擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。初步

13、選擇滾動軸承因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6207型，其尺寸為： 故取，計算方法同上 ，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位。已知斜齒輪的輪轂寬度，,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，小斜齒輪右端和大斜齒輪左端均采用軸肩定位，軸肩高度，取。則軸環處的直徑，取軸環的長度，, 軸的總長度 =30+42+48+10+70+42+30=272mm 由此可知高速軸93mm,總長320mm。（3）軸上零件的周向定位齒輪、聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接，按查手冊，查得平鍵截面（GB/T 10951979）。同時

14、為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣，聯軸器與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考4II表（152），取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為2mm.（5）求軸上的載荷 1）在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值，對于6207型深溝球軸承查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距： 2）作水平彎矩圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（b）3）作垂直平面的彎矩圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（c）4）合成彎矩 畫彎矩圖（d）5）作扭矩圖（e） 6）按彎扭組合成的應力校核軸的強度對稱循環變應力時 根據4式（154） 按4表

15、（151）查得 由表（151）查得 3、初步確定軸的最小直徑 按4式15-2初步估算軸的最小直徑.根據表15-3 取，于是得: 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器的,為使所選的軸的直徑與聯軸器的孔徑相適應,需同時選取聯軸器型號.聯軸器的轉矩,查表14-1,取 則有 按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件,查標準選用HL2型彈性套柱銷聯軸器,其公稱轉矩為 。聯軸器的孔徑.故取,聯軸器長度L=50mm.聯軸器與軸配合的轂孔長度.2）擬定軸上零件的裝配方案.軸上裝配有彈性套柱銷聯軸器,滾動軸承、封油圈、圓柱斜齒輪、鍵、軸承端蓋.3）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度.（1）為了滿足彈性聯軸器的軸

16、向定位要求，取第一段右端需制出一軸肩。定位軸肩高度：，h取2mm,故取二段的直徑，左端用軸承端蓋定位，聯軸器與軸配合的輪轂孔長度，為了保證軸承端蓋只壓在聯軸器上，而不壓在軸的端面上，故二段的長度應比略短一些，現取。（2）初步選擇滾動軸承因軸承同時受徑向和軸向力的作用，參照工作要求根據，由機械設計手冊，選取6204型深溝球軸承，非定位軸肩高度：，h取3mm，L3=軸承寬度+套筒寬度=20+20=40mm.(3)軸的彎扭據圖四 滾動軸承的計算根據要求對所選的在低速軸3上的兩滾動軸承進行校核 ，在前面進行軸的計算時所選軸3上的兩滾動軸承型號均為61809，其基本額定動載荷，基本額定靜載荷。現對它們進

17、行校核。由前面求得的兩個軸承所受的載荷分別為FNH1=758N FNV1=330.267NFNH2=1600.2 FNV2=697.23N 由上可知軸承2所受的載荷遠大于軸承2，所以只需對軸承2進行校核，如果軸承2滿足要求，軸承1必滿足要求。1）求比值軸承所受徑向力 所受的軸向力 它們的比值為 根據1表13-5，深溝球軸承的最小e值為0.19，故此時。2）計算當量動載荷P，根據1式（13-8a）按照1表13-5，X=1，Y=0,按照1表13-6，取。則3）驗算軸承的壽命按要求軸承的最短壽命為 （工作時間）,根據1式（13-5）（ 對于球軸承取3） 所以所選的軸承61909滿足要求。五 連接件的

18、選擇和計算按要求對低速軸3上的兩個鍵進行選擇及校核。1）對連接齒輪4與軸3的鍵的計算（1）選擇鍵聯接的類型和尺寸一般8以上的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵聯接。由于齒輪不在軸端，故可選用圓頭普通平鍵（A型）。根據d=52mm從1表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=16mm，高度h=10mm。由輪轂寬度并參照鍵的長度系列，取鍵長L=63mm。（2）校核鍵聯接的強度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由1表6-2查得許用擠壓應力，取平均值，。鍵的工作長度l=L-b=63mm-16mm=47mm。，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×10=5mm。根據1式（6-1）可得所以所選的鍵滿足強度

19、要求。鍵的標記為：鍵16×10×63 GB/T 1069-1979。2）對連接聯軸器與軸3的鍵的計算（1）選擇鍵聯接的類型和尺寸類似以上鍵的選擇，也可用A型普通平鍵連接。根據d=35mm從1表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=10mm，高度h=8mm。由半聯軸器的輪轂寬度并參照鍵的長度系列，取鍵長L=70mm。（2）校核鍵聯接的強度鍵、軸和聯軸器的材料也都是鋼，由1表6-2查得許用擠壓應力，取其平均值，。鍵的工作長度l=L-b=70mm-10mm=60mm。，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm。根據1式（6-1）可得所以所選的鍵滿足強度要求。

20、鍵的標記為：鍵10×8×70 GB/T 1069-1979。六 傳動零件及軸承的潤滑、密封的選擇6.1 齒輪潤滑的選擇齒輪的圓周速度，可選用浸油潤滑，浸油潤滑是將傳動件一部分浸入油中，傳動件回轉時，粘在其上的潤滑油被帶到嚙合區進行潤滑。同時，油池中的油被甩到箱壁上可以散熱，箱體內應有足夠的潤滑油以保證潤滑及散熱需要。潤滑油選全損耗系統用油（GB4431989）代號：LAN22，在40時，運動粘度為。凝點（傾點）不低于-5，閃點（開口）不低于150。主要用途用于小型機床齒輪箱，傳動裝置軸承，中小型電機風動工具等。6.2 滾動軸承的潤滑對齒輪減速器，當浸油齒輪的圓周速度時，滾動

21、軸承宜采用脂潤滑。當齒輪的圓周速度時，滾動軸承多采用油潤滑。滾動軸承選鈣鈉基潤滑脂（ZBE360011988）ZGN2。滴點不低于135.主要用途用于工作溫度在80100，有水分或較潮濕環境中工作的機械潤滑。多用于鐵路、機車、列車等滾動軸承（溫度較高者）潤滑，不適合低溫工作。6.3 減速器的密封減速器需要密封的部位一般有伸出處、軸承室內側、箱體接合面和軸承蓋、檢查孔和排油孔接合面等處。1）軸伸出處的密封為了防止潤滑油漏出和外界雜質、灰塵等侵入軸承室的密封效果。氈圈式密封簡單、價廉，但對軸頸接觸面的摩擦較嚴重。主要用于脂潤滑及密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過）的油潤滑。2）箱體結合面的密封為了

22、保證箱座、箱蓋聯接處的密封聯接，凸緣應有足夠的寬度，結合面要經過精刨或刮研。聯接螺栓間距不應過大以保證壓緊力。為了保證軸承孔的精度，剖分面間不得加墊片，只允許右剖面間涂以密封膠。為提高密封性，左箱座凸緣上銑出回油溝,使滲入凸緣聯接縫隙面上的油重新流回箱體內。鑄造箱體材料一般多用鑄鐵HT150或HT200，鑄造箱體較易獲得合理和復雜的結構形狀，剛度好易進行切削加工。七 減速器箱體結構尺寸 機座壁厚 ，二級 取 機蓋壁厚 ，二級 取 機座凸緣厚度 機蓋凸緣厚度 機底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 取 地腳螺栓數目 軸承旁連接螺栓直徑 取 蓋與座連接螺栓直徑 取 聯接螺栓的間距 軸承端蓋螺釘直徑 取 窺視孔蓋螺栓直徑 取 定位銷直徑 至外機壁距離 至凸緣邊緣距離 軸承外徑： 軸承旁連接螺栓距離： 軸承旁凸臺半徑 箱外壁至軸承座端面距離： 機蓋,機座筋厚： 大齒輪頂圓與箱內壁間距離：