機械設(shè)計基礎(chǔ)課程-作者：-日期：課程設(shè)計（機械設(shè)計）說明書姓 名 ： 吳振華 學(xué) 號 ：092020021037班 級 ： ZJ0910 組 號 ：9指導(dǎo)老師 ： 盧小平老師目 錄1. 任務(wù)書2. 電動機的選擇3. 傳動裝置總傳動比計算并分配傳動比4. 傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)計算5. 齒輪傳動設(shè)計及計算6. 輸入軸的設(shè)計結(jié)構(gòu)計算7. 輸出軸的設(shè)計結(jié)構(gòu)計算8. 滾動軸承的選擇計算9. 鍵的選擇10. 聯(lián)軸器的選擇11. 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算12. 潤滑方式的選擇13. 潤滑油的選擇14. 密封選擇15. 參考資料16. 學(xué)習(xí)小結(jié)17. 零件圖1 任務(wù)書一 課程設(shè)計的性質(zhì)和目的機械設(shè)計課程設(shè)計是把學(xué)過的各學(xué)科的理論較全面地綜合應(yīng)用到實際工程中去，力求從課程內(nèi)容上、從分析問題和解決問題的方法上，從設(shè)計思想上培養(yǎng)工程設(shè)計能力，課程設(shè)計有以下幾個方面的要求：1 培養(yǎng)綜合運動機械設(shè)計課程和其他先修課程的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識，以及結(jié)合生產(chǎn)實踐分析和解決工程實際問題的能力使所學(xué)的知識得以融會貫通，調(diào)協(xié)應(yīng)用。2 通過課程設(shè)計，學(xué)習(xí)和掌握一般機械設(shè)計的程序和方法，樹立正確的工程設(shè)計的思想，培養(yǎng)獨立的、全面的、科學(xué)的工程設(shè)計能力。3 在課程設(shè)計的實踐中學(xué)會查找、翻閱、使用標準、規(guī)范，手冊，圖冊和相關(guān)的技術(shù)資料等。熟悉個掌握機械設(shè)計的基本技能。二 課程設(shè)計的內(nèi)容1設(shè)計題目：帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器2運動簡圖3工作條件傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，起動載荷的名義載荷的1.25倍,使用期限10年,兩班制工作,輸送帶速度容許誤差為5%，輸送帶效率一般為0.940.96。4原始數(shù)據(jù)已知條件 題號 9 輸送帶拉力F/kN 1.3滾筒直徑D/Mmm 250輸送帶速度v(m/s) 1.6三 完成工作量（1）設(shè)計說明書1份（2）減速器裝配圖1張（3）減速器零件圖3張四 機械設(shè)計的一般過程設(shè)計過程:設(shè)計任務(wù)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計零件設(shè)計加工生產(chǎn)安裝調(diào)試五 課程設(shè)計的步驟在課程設(shè)計時，不可能完全履行機械設(shè)計的全過程，只能進行其中一些的重要設(shè)計環(huán)節(jié)，如下：設(shè)計準備認真閱讀研究設(shè)計任務(wù)書，了解設(shè)計要求和工作條件。傳動裝置的總體設(shè)計首先根據(jù)設(shè)計要求，同時參考比較其他設(shè)計方案，最終選擇確定傳動裝置的總體布置。傳動零件的設(shè)計計算設(shè)計計算各級傳動零件的參數(shù)和主要尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計（裝配圖設(shè)計）首先進行裝配草圖設(shè)計，設(shè)計軸，設(shè)計軸承，最后完成裝配圖的其他要求。在完成裝配草圖的基礎(chǔ)上，最終完成的圖即正式的餓裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計。完成兩張典型零件工作圖設(shè)計編寫和整理設(shè)計說明書設(shè)計總結(jié)和答辯六 課程設(shè)計中應(yīng)注意的問題課程設(shè)計是較全面的設(shè)計活動，在設(shè)計時應(yīng)注意以下的一些問題：（一）全新設(shè)計與繼承的問題 在設(shè)計時，應(yīng)從具體的設(shè)計任務(wù)出發(fā)，充分運用已有的知識和資料進行科學(xué)、先進的設(shè)計。（二）正確使用有關(guān)標準和規(guī)范 為提高所設(shè)計機械的質(zhì)量和降低成本，在設(shè)計中應(yīng)盡量采用標準件，外購件，盡量減少的自制件。（三）正確處理強度，剛度，結(jié)構(gòu)和工藝間的關(guān)系 在設(shè)計中任何零件的尺寸都不可能全部由理論計算來確定，而每個零件的尺寸都應(yīng)該由強度，剛度，結(jié)構(gòu)。加工工藝，裝配是否方便，成本高低等各方面的要求來綜合確定的。（四）計算與圖畫的要求 進行裝配圖設(shè)計時，并不僅僅是單純的圖畫，常常是圖畫與設(shè)計計算交叉進行的。先由計算確定零件的基本尺寸，再草圖的設(shè)計，決定其具體結(jié)構(gòu)尺寸，再進行必要的計算。2. 電動機的選擇 電動機已經(jīng)系統(tǒng)化,系統(tǒng)化一般由專門工廠按標準系列成批大量生產(chǎn),設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷,工作機的特性和工作環(huán)境,選擇電動機的類型,結(jié)構(gòu)形式和轉(zhuǎn)速,計算電動機功率,最后全頂電動機型號.一 類型選擇 電動機類型選擇是根據(jù)電源種類(流或交流),工作條件(度,環(huán)境,空間,尺寸等)及載荷特點(性質(zhì),大小,起動性和過載現(xiàn)象)來選擇的.目前廣泛應(yīng)用Y系列三相異步電動機(JB3074-82)是全封閉自扇冷鼠型三相異步電動機,適用于無特殊要求的各種機械設(shè)備.由于Y系列電動機具有交好的起動性能,因此,也適用于某些對起動轉(zhuǎn)矩有較高要求的機械,如壓縮機等.二 電動機功率確定 電動機功率是根據(jù)工作機容量的需要來確定的.電動機的額定功率應(yīng)等于或大于電動機所需功率Pw1 工作機所需功率Pw根據(jù)公式計算:已知工作機阻力Fw和速度Vw則工作機所需功率Pw為: 式中:Fw-工作機阻力,N Vw-工作機線速度,m/s將數(shù)據(jù) Fw=1.3F/KN Vw=1.6m/s帶入公式 =2.08KW2 輸出功率Pd已知Pw=2.08KW由任務(wù)要求知: 代入得: 0.97*0.995*0.993*0.97*0.96=0.833由公式選擇額定功率2.5KW的電動機在計算傳送裝置的總功率時,應(yīng)注意以下幾點:1)取傳動副效率是否以包括其軸效率,如包括則不應(yīng)計算軸承效率2)軸承的效率通常指-對軸承而言3)同類性的幾對傳動副,軸承,或聯(lián)軸器,要分別考慮效率4)當(dāng)資料給出的效率為-范圍時,一般可以取中間值,如工作條件差,加工條件差,加工精度低或維護不良時應(yīng)取低值,反之應(yīng)取高值.3 確定工作機轉(zhuǎn)速 額定功率相同的類型電動機,可以有幾種轉(zhuǎn)速供選擇,如三相異步電動機就有四種常見 同步轉(zhuǎn)速,即:3000r/min,1500r/min,1000r/min,750r/min電動機的轉(zhuǎn)速高,極對數(shù)少,尺寸和質(zhì)量叫,價格便宜,但機械傳動裝置總轉(zhuǎn)動比加大,結(jié)構(gòu)尺寸偏大,成本也變高,所以選擇電動機轉(zhuǎn)速時必須作全面分析比較,首先滿足主要要求,盡量兼顧其他要求.公式: 代入數(shù)據(jù):V=1.6m/s,d=250mm(注:式中為輸送帶速度為滾筒轉(zhuǎn)矩) 取V帶傳動比Iv=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍Ic=35，則合理總傳動比i的范圍為i=620，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=inw=（620）122.29=733.74 2445.8r/min4 型號選擇 綜合考慮電動機和轉(zhuǎn)動裝置的尺寸,結(jié)構(gòu)和帶裝動，及減速器的轉(zhuǎn)動比,故查表知電動機型號可選擇:Y112M-4.(注:表格在課程設(shè)計書264頁)以下附電動機選擇計算表:電動機類型Y系列一般用三相異步電動機選擇電動機功率=2.08KW 0.833輸出功率: 確定電動機轉(zhuǎn)速型號選擇Y112m-4（注：參考選擇表均在課程設(shè)計書中：P10，P264）3. 傳動裝置總傳動比計算并分配傳動比電動機選定以后，根據(jù)電動機滿載轉(zhuǎn)速Nm及工作機轉(zhuǎn)速Nw就可以計算出傳動裝置的總傳動比為： I總=Nm/Nw=滿載轉(zhuǎn)速/工作機轉(zhuǎn)速 由傳動方案可知，傳動裝置的總傳動比等于各級傳動比之積，即： I總=i1i2i3in傳動比分配合理與否，將直接影響傳動裝置輪廓尺寸、重量、潤滑及減速器的中心距的選擇計算。但這些因素不能兼顧，因此，合理分配傳動比是一個十分重要的問題，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求考慮分配方案。在合理分配傳動比時應(yīng)注意以下幾點：（1）各級傳動比都應(yīng)在常用的合理范圍之內(nèi)，以符合各種傳動形式的工作特點，能在最佳狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，并使結(jié)構(gòu)緊湊，工藝合理。（2）應(yīng)使傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，質(zhì)量較輕。（3）應(yīng)使各級傳動件協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免相互干擾碰撞。傳動裝置的總傳動比i =nm/nw=1440/122.29=11.77i =11.77分配各級傳動比初選齒輪傳動比i1=5i2=11.77/5=2.35（注：各級傳動比見課程設(shè)計P12表24）4. 傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)計算機械傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)，主要指的是各軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)距，它為設(shè)計計算傳動比和軸提供極為需要的依據(jù)。計算各軸運動和動力參數(shù)時，應(yīng)將傳動裝置中各軸從高速軸到低速軸依此編號，定為0軸（電機軸）、1軸、2軸，相鄰兩軸之間的傳動比表示為i01、i12、i23，相鄰兩軸的傳動比效率為01、12、23、，各軸的輸入功率為P1、P2、P3，各軸的輸入轉(zhuǎn)距為T1、T2、T3、，各軸的輸入轉(zhuǎn)速為n1、n2、n3。電動機軸的輸出功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)距為：P0=P0 Kw n0=n0/i01 r/min T0=9550P0/n0 N.m傳動裝置中各軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)距分別為：P1=P1 Kw n1=n0/i01 r/min T1=9550P1/n1=T0i0101N.mP2=P1 Kw n2=n1/i12 r/min T2=9550P2/n2=T1i1212N.mP3=P2 Kw n3=n2/i23 r/min T3=9550P3/n3=T2i2323N.m根據(jù)上述計算可計算出各軸的功率、轉(zhuǎn)速和扭距。0軸P0=2.5 Kwn0=nw=1440r/minT0=95502.3/1440=16.58 N.mP0=2.5Kwn0=1440r/minT0=16.58 N.m1軸(高速軸)P1=P023=2.50.990.99=2.45Kwn1=n0/1440r/minT1=T023=16.580.990.99=16.25 N.mP1=2.45 Kwn1=1440r/minT1=16.25 N.m2軸（低速軸）P2=P112=2.450.970.99=2.35Kwn2=n1/5=1440/5=288r/minT2=T123=16.250.990.995=79.63N.mP2=2.35 Kwn2=288r/minT2=79.63 N.m3軸（滾動軸）P3=P223=2.530.990.96=2.4Kwn3=n2/2.16=288/2.16=133r/minT3=T123=79.630.960.992.16=163.47N.mP3=2.4 Kwn3=133r/minT3=163.47N.m具體計算數(shù)據(jù)如下：軸號功率p/kwn r/minT (N.m)I02.5144016.5810.980112.45144016.2550.980122.3528879.6332.4133163.4740.945.齒輪傳動設(shè)計計算 設(shè)計單級標準直齒圓柱齒輪減速的齒輪傳動。該減速器用電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)。按下表步驟計算：計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果選擇材料與熱處理方式因該齒輪傳動比無特殊要求，故可選一般材料，而且為軟齒面。小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為255HBS.大齒輪材料為45鋼，正火處理，硬度為215HBS選擇齒輪精度因為是一般減速器，故選擇8級精度，要求齒面粗糙度Ka3.2-6.3m初選計算齒輪比由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸之間對稱布置，查書P192表10-11=Z1/Z2=N1/N2=1440/288=5K=1.25=5選擇齒寬系數(shù)查書P210表10-20d=1.1應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60njLh=601440/(1052402)=3.5109N2=N1/i=7108N1=3.5109N2=7108許用接觸應(yīng)力由書P190圖10-27得ZNT1=0.92，ZNT2=0.94H1=（ZNT1Hlim1）/SH1=0.92560/1.05=490MpaH2=（ZNT1Hlim1）/SH2=0.94530/1.35=370MpaH1=490MpaH2=370Mpa齒輪分度圓直徑由于嚙合接觸應(yīng)力是一樣的，故用小齒輪應(yīng)力計算d=40mm確定齒輪模數(shù)a=d(1+)/2=406/2=120m=(0.007-0.002)a=0.84-0.24=0.6取m=2確定齒數(shù)Z1 Z2Z1=d/m=40/2=20Z2=Z1=520=100Z1=20Z2=100實際齒數(shù)比=Z2/Z1=100/20=5=5計算齒輪主要尺寸d1=mz1=220=40d2=mz2=2100=200中心距 a=0.5(d1+d2)=120齒輪寬 b2=dd1=1.140=44mmb1=b2+(510)=49mmd1= 40mmd2=200mma=120mmb2=44mmb1=49mm校核齒輪強度確定兩齒輪的彎曲應(yīng)力由書P190圖10-25查得齒輪彎曲疲勞極限Flim1=210MpaFlim2=190Mpa由最小安全系數(shù)SF=1.35由書P190圖10.26查得彎曲疲勞系數(shù)YNT1=0.85YNT2=0.9F1=(YNT1Flim1)/SF=(0.85210)/1.35=132.222MpaF2=(YNT2Flim2)/SF=(0.9190)/1.35=126.67MpaFlim1=210MpaFlim2=190MpaF1=132.222MpaF2=126.67Mpa兩齒輪齒根的彎曲應(yīng)力計算兩齒輪齒根的彎曲應(yīng)力由書P195表10.13 10.14YF1=2.81YS1=1.56YF2=2.18YS2=1.80比較(YF1YS1)/ F1=(2.811.56)/132.222=0.033(YF2YS2)/ F2=(2.181.80)/126.67=0.031計算小齒輪齒根彎曲應(yīng)力F1=(2000KT1YSYF)/b2Z1m2=(20001.116.252.811.56)/(45420)=43.5Mpa由F1=43.5Mpa dmax 故軸的強度足夠。修改軸的結(jié)構(gòu) 由于所設(shè)計軸的強度足夠，此軸不必再做修改輸入軸運動參數(shù)7.從動軸的設(shè)計結(jié)構(gòu)計算(1)選擇軸的材料確定許用應(yīng)力，由已知減速器傳遞功率居中小功率，對材料無特殊要求，選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表14.4查得強度極限B=650Mpa再由表14.2得 許用彎曲應(yīng)力-1b=60Mpa(2)按扭轉(zhuǎn)強度估算直徑由書P271表14.1得C=107118 由于軸的最小直徑處要安裝鏈輪，會有鍵槽，故將直徑加大3%5%得31.6334.36由設(shè)計手冊取標準直徑d1=35 a)繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖根據(jù)軸的軸向定位要求確定軸徑和軸長 b)初步確定軸徑d1=35mm軸段1的長度L1=50mm c)軸段2要與軸段1形成軸肩并與密封裝置相適應(yīng)，故取d2=40mm手冊P260表18-10由軸承蓋右端面與輪轂左端面距離為10，軸承端蓋厚度為10，參考減速箱體有關(guān)數(shù)據(jù)，箱體內(nèi)壁至軸承端蓋左側(cè)距離為62故L2=54.5 所以L2=54.5mm d)由軸段3與軸承相適合初選一對6009深溝球軸承,dDB=457616故d3=45 由(b2/2)+a1=(b2/2)+a2 得齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離為12.5 故軸段3的長度L3=40mm e)軸段4與齒輪輪轂相適合，使輪轂與套筒緊貼，要略短于輪轂長度L4=40mm d4=48mm 所以 L4=48mm d4=48mm f)軸環(huán)取 h=(0.07-0.1)h 取h=6 g)軸段6與軸承相適應(yīng) d6=45mm L6=22mm所以 d6=45mm L6=22mm從動軸強度校核(1)計算作用力 圓周率Ft=2000T1/d1=(200079.63)/200=796N 徑向力Fr=Fttan=796tan=290N 由于直齒輪軸向力 Fa=0 (2)從動軸受力 支撐點間距離L=50+214.5=95 水平彎矩：RHA=RHB=Ft/2=796/2=398N MHC=RHB(L/2)=39891/2=18109 N.m 鉛垂面彎矩：RVA=RVB=Fr/2=290/2=145N MVC=RVA(L/2)=14591/2=6598 N.m 合成彎距： 校核危害截面的強度 由書P272表14.2 -1b=60Mpa 由 d取35 dmax 故軸的強度足夠。修改軸的結(jié)構(gòu) 由于所設(shè)計軸的強度足夠，此軸不必再做修改輸出軸運動參數(shù)8.滾動軸承的選擇計算滾動軸承的選擇：1）主動軸的軸承考慮軸受力小且主要是徑向力，故選用深溝球軸承由手冊P236表16-2選取6007深溝球軸承一對GB/T276-1993壽命計劃：壽命10年單班制 h預(yù)=1052402=41600h兩軸承受純徑向載荷 由書表15.12 fp=1.5P=fpFr=1.5295=442.5 X=1 Y=0基本容量定動載荷 Cr=16.2KW由書P96表15.14 fT=1由球軸承=3 L10h=106/60nfTCr/P3=(106/601440) (116.21000)/442.53=569197.8h 由L10hh預(yù) 故軸承壽命合格2）從動軸的軸承選擇6009深溝球軸承一對GB/T276-1993 P=fpFr=1.5290=435N X=1 Y=0基本額定動載荷 Cr=21KW 由書P296表15.14 fT=1 由球軸承=3L10h=106/60nfTCr/P3=(106/60288) (1211000)/4353=6510980h 由L10hh預(yù) 故軸承壽命合格9.鍵的選擇（1）主動軸外伸端d=22，考慮鍵在軸中部安裝輪轂長L=50 故由手冊P183表14-21（a）選擇鍵的型號和確定尺寸 選A型普通鍵，材料45鋼 鍵寬b=8，鍵高h=7 鍵長由書P279 長度系列L=45（b）校核鍵聯(lián)接強度 由鍵，輪轂，軸材料都為45鋼，由表14.6得 bs=125150Mpa A型鍵工作長度 L=l-b=45-8=37mm jy=4T/dhL=(416.251000)/22737=11.4Mpa 由jy,則強度足夠，鍵845 GB1096-79（2）從動軸中部d=35 考慮鍵在軸中部安裝軸段長50 故由手冊P183 表14-21（a）選鍵的型號和確定尺寸 選A型普通鍵，材料45鋼 鍵寬b=10 鍵高h=8 由書P279長度系列選鍵長L=45（b）校核鍵聯(lián)結(jié)強度 由鍵，輪轂，軸材料都為45鋼，由表14.6得 bs=125150Mpa A型鍵工作長度L=l-b=35-10=25mm jy=4T/dhL=(479.631000)/35825=45.5Mpa 由jy,則強度足夠，鍵1045 GB1096-79（3）從動軸外伸端d=48考慮鍵在軸中部安裝 軸段長60 由手冊P183 表14-21（a）選鍵的型號和確定尺寸 選A型普通鍵，材料45鋼 鍵寬b=14 鍵高h=9 由書P279長度系列選鍵長l=40（b）校核鍵聯(lián)結(jié)強度 jy=4T/dhL=(479.631000)/46926=28.4Mpa 由jy1.2 取10mm齒輪端面與內(nèi)機壁距離 2=10機蓋，機座肋厚 m10.85 取10 m20.852取10主動軸軸承端蓋外徑 D2主=D+(55.5)d3=49+(55.5)d3=95從動軸軸承端蓋外徑 D2=D+(55.5)d3=49+(55.5)d3=69+50=115軸承端蓋厚 t=(1-1.2)d3 取1012.潤滑方式的選擇減速器潤滑方式，潤滑油牌號以及用量，密封方式的選擇 計算線速度 V=(3.14d1n1)/601000=(3.14401440)/60000=3.01m/s 由V12m/s 應(yīng)用浸油潤滑，飛濺潤滑13.潤滑油的選擇由書P209表10.18得運動粘度V50=60mm2/s再由書P13表2.1得齒輪間潤滑油選L-CKC68機械油GB5903-95最低最高油面距（大齒輪）10mm需用油1L左右軸承選2L-3型潤滑脂GB7324-1987用油量為軸承1/3-1/2為空14.密封選擇a)箱座與箱蓋凸緣接合面的蜜蜂選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法b)觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔和螺塞與機體之間 加石棉，像膠紙墊片密封c)軸承孔的密封軸承蓋間用氈圈密封由手冊P260 表18-10主動軸 氈圈 22 FZ/T920(