机械课程设计任务书

1 武汉纺织大学机械课程设计任务书 一、设计目的 机械设计 课程设计 是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综性 与实践性教学环节。其基本目的是： (1)合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。 (2)握通用机械零件、机械传动 装置或简单机械的设计原理和过程。 (3)计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）。 二、设计课题 1 电动机 2 V 带传动 3 展开式双级齿轮减速器 2 4 连轴器 5 底座 6 传送带鼓轮 7 传送带 设计一个带式传动装置，已知减速器的输出功率为 5出转速为 55r/速器的工作的寿命为 10 年，双班制工作，工作时有轻微振动，减速器传动系统图如上图所示。 三、 设计要 求 1.、减速器装配图纸一张（ 0 号图纸一张） 2.、低速轴及大齿轮的零件图二张（号或号图纸） 3.、设计说明书一份 四、 传动方案的分析与拟定 本次设计拟定了三个方案（ 1）展开式（ 2）分流式（ 3）同轴式 通过 比较分析 最后选定方案一展开式 带传动布置于高速级 将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于収挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。 用闭式斜齿圆柱齿轮 闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工冴下，斜齿轮传动可获得较小的几何 尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。 3 传动齿轮布置在距离扭矩输入端较进的地方 由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较进的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。 五、 电动机的选择与计算 动机类型和结构型式 根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于 Y 系列笼型三相异步交 流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价栺低等优点均能满足工作条件和使用条件。为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电动机。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型电动机。 Y(型封闭自扇冷式电动机 ,具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点。故优先选用卧式封闭型 Y 系列三相交流异步电动机。 择电动机容量 （ 1)电动机功率的选择 已知数据工作机的 w=55r/机械设计课程设计 表 2 带传动 V 带的效率 1 = 取 1 = 对滚动轴承的效率 2 = 取 2 = 对齿轮传动的效率 3 = 取 3 = 功率总 = 1 * 2 3*32=动机所需的输出功率=4 确定电动机的额定功率 e 所以 电动机额定转速的选择 式中 : 传动比由 栺 2出 的传动比 ; 展开式双级圆柱齿轮减速器传动比 lh 936 推荐 V 带传动比 24 =2*16*554*49*55=176010780r/ 确定电动机的型号 取 n=3000r/ 型号为 132动机有关参数如下： 额定功率 满载转速 堵转转矩额定转矩 最大转矩额定转矩 质量 900r/8动机的主要参数 电动机的主要技术数据 额定功率 满载转速 堵转转矩额定转矩 最大转矩额定转矩 质量 900r/8（ 2） 电动 机的外形示意图 5 Y 型三相异步电动机 3)电动机的安装尺寸表 （单位： 电机型号 型号 尺 寸 H A B C D E F C 132 216 140 89 38 80 108 33 210 135 315 475 六、 传动装置运动及动力参数的选择和计算 总传动比 初取 由于齿轮传动中，高低速级理论传动比的分配 取lh ，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器的轮廓尺寸。但可能会使高速极大齿轮与低速级轴収生干涉碰撞。所以必须合理分配传动比一般取 求 0 轴转速，转矩与输入功率 各轴理论转速 设定：高速轴为轴， 图（ 1）左侧 ,中间轴为轴， 图（ 1）中间 ,低速轴为轴， 图（ 1）右侧 6 由前面知道 収动机转速 900r/ 转速 n =nd/900/3= 转速 n =n / 转速 n =n /轴的输入功率 (1)电动机 2)轴 P =1 =3)轴 1 2 3 =)轴 P = 2 3 =个轴的理论转矩 550*106Pd/06*900=m T =9550P /n =06*m 955006*m T =955006*m V 带传动设计 电动机额定功率 动机转速 900 r/ 带理论传动比 7 双向运转、双班制、工作机为带式运输机 （ 1） 确定计算功率 A*P 有机械设计书 3A*P= 2）选取普通 V 带带型 根据 定选用普通 V 带 B 型。 (3)确定带 轮基准直径 a. 初选 小带轮基准直径 1d =150mm b验算带速 5m/s 得 额定功率的增量 K 包角修正系数 得K= 长度系数 得由 33Z)( 00 = Z=2 根 （ 7） 计算预紧力 表 3-2 q=m （ 8） 2m i 00 =使带的实际出拉力 m F （ 8）计算作用在轴上的压轴力 2155s 0m i 传动主要参数汇总表 9 带型 Ld mm mm a 0 N A 3150 2 150 450 1090 轮材料及结构 （ 1）带轮的材料 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料 的牌号为 2 ) 带轮的结构 带轮的结构形式为孔板式，轮槽槽型 B 型 小带轮结构图 大带轮结构图 七、 齿轮的设计计算及结构说明 高速级齿轮传动设计 原始数据 10 输入转矩 T = m 小齿轮转速 数比 =电动机驱动双向运转、双班制工作、工作寿命为 10 年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。 （设每年工作日为 300 天） 设计计 算 一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数 1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮； 2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度； 3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动 小齿轮材料： 45 号钢调质 20 接触疲劳强度极限 5701H 弯曲疲劳强度极限 4401 大齿轮材料： 45 号钢正火 90 接触疲劳强度极限 4002H 弯曲疲劳强度极限 3302 由 4械设计） 4 初选小齿轮齿数 0 大齿轮齿数 20 99 5 初选螺旋角 =15。 二 按齿面接触强度设计 计算公式： 11 321112 1 确定公式内的各计算参数数值 初选载荷系数 齿轮传递的转矩 T= m 齿宽系数 d= =15。 1= 2= =域系数 Z 接触疲劳寿命系数 0=2=N1/u=安全系数为 H1= H2=用应力 H=理 ) 3 21 )(12 = 2） 计算圆周速度 （ 3） V=s 计算 载荷系数 错误 !未找到引用源。 使用系数 12 (4)根据电动机驱动得 误 !未找到引用源。 动载系数s、 7 级精度 误 !未找到引用源。 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数7 级精度、d=b 误 !未找到引用源。 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数h= 未找到引用源。 齿向载荷分配系数100/ ，根据 7 级精度，软齿面传动，得 = 5） 按实际的载荷系数 1d 修正所算得的分度圆直径 由公式得 按齿根弯曲强度设计 3m a c F 1 确定计算参数 （ 1）计算载荷系数 K = 2） 螺旋角影响系数 Y 根据纵向重合系数 =Y = 3）弯曲疲劳系数 算弯曲疲劳许用应力 F 13 取弯曲疲劳安全系数 S=F 1= =5)计算当量齿数 = =形系数 见表 4106 课本 力校正系数 算的 F 1F 2 计算 3m a c F = m=3,新调整齿数 = 取 8 9 通过验算 误差小于 5% 几何尺寸计算 中心距 a=(2 ) = 整后 a=167整中心距后修正螺旋角，有 =齿轮分度圆直径 14 齿轮分度圆直径 宽 b= 大齿轮 8小齿轮 3算 =100N/设计相符 符合设计要求 低速级齿轮传动设计 原始数据 输入转矩 T= m 小齿轮转速 =n =u=电动机驱动双向运转、双班制工作、工作寿命为 10 年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。（设每年工作日为 300 天 ） 一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数 1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮； 2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度； 3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动 小齿轮材料： 45 号钢调质 20 接触疲劳强度极限 5703H 弯曲疲劳强度极限 4403 大齿轮材料： 45 号钢正火 90 15 接触疲劳强度极限 4004H 弯曲疲劳强度极限 3304 4 初选小齿轮齿数 4 大齿轮齿数 Z3*u= 24 89 5 初选螺旋角 15 二 按齿面接触强度设计 计算公式： 32312 （由 式 10 确定公式内的各计算参数数值 初选载荷系数 6.1= m 齿 宽系数 = 材料的弹性影响系数 Z 区域系数 Z = = 应力循环次数 =08 =08 得到 全系数 触疲劳强度许用应力 16 =70/00/用接触应力为 =公式计算小齿轮分度圆直径为 =齿轮圆周速度 =s 重新计算载荷系数 K=v*B 这个可以由 P=101 表 44K=照实际载荷系数校正小齿轮分度圆直径 =3=照齿轮弯曲疲劳强度计算公式设计 公式为： 由于 V= s 重新计算 K K=v*B 这个可以由 P=101 表 44K=量齿轮数 = =17 齿形系数 可有表 4机械设计） 向重合度 =B=可有表 4117 （机械设计） 弯曲疲劳应力需用值 公式为 弯曲寿命系数 见表 4程设计） = （ 1） =2) =为（ 1） = = m=3分度圆直径 新调整齿数 =整后取 0 3*u=30*圆整后取 08 经过核算 传动比误差小于 5% 18 几何尺寸计算 中心距 a= =整后取 a=215照圆整后的中心距修改螺旋角 =齿轮直径 = =宽 b= =小齿轮齿宽 18大齿轮 13算 =取 p=110 = m p = 78 27 选用 C 型， bh=1610 L=110 键的强度校核 (1) 键的工作长度 l 及键与轮毂键槽的接触高度 k l = L b/2= 102mm k = 5 ) 强度校核 此处，键、轴和轮毂的材料都是钢， 取 p=110 = m p = 查表得到 X=1=74+=0r=插值法幵由查表表，得到 e=e,由查表得到 X=2=5+ 2=）验算轴承寿命 因为 2P 1P ，所以按轴承 2 的受力大小验算 533626 16010)(6010 L ，所以所选轴承可满足寿命要求。 十一、 联轴器的选择 段轴需与联轴器连接， 为使该段直径与连轴器的孔径相适应，所以需同时选 30 用连轴器，又 由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。 因此选用弹性柱销联轴器。 有 工作情冴系数 ： 选用 弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器主要参数为： 公称转 矩 2000N 孔长度 L=112 径 56 轴器外形及安装尺寸 型号 公称扭矩N m 许用 转速r/孔直径孔长度 动 惯量 用补偿量 轴向 径向 角向 000 2300 56 112 315 030 十二、 润滑和密封方式的选择 ,润滑油和牌号的确定 齿轮传动的润滑 由于齿轮中最大的圆周速度 V=s 所以我们要采用眼里喷油润滑。这是因为：当圆周速度过高时， 齿轮上的油大多被甩出去，而达不到啮合区。速度高时搅油激烈，不仅使油温升高，降低润滑的性能，还会搅起箱底的杂质，加速齿轮的磨损。所以采用喷油润滑，用油泵将润滑油直接喷到啮合区迚行 31 润滑 润滑油牌号及油量计算 润滑油牌号选择 查机械设计手册得：闭式齿轮传动润滑油运动粘度为 220s 得：选用 业齿轮油 轴承的润滑与密封 查手册得我采用接触式密封 轴承内密封：由于轴承用油润滑，为了防止齿轮捏合时挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油盘。 轴承外密封：在减速器的输入轴 和输出轴的外伸段，为防止灰尘水份从外伸段与端盖间隙迚入箱体，所有选用毡圈密封。 减速器的密封 减速器外伸轴采用 的密封件，具体由各轴的直径取值定，轴承旁还设置封油盘 十三、箱体及附件的结构设计和选择 箱体结构形式及材料 本减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分组成。用螺栓联接起来，组成一个完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合。 此方案有利于轴系部件的安装和拆卸。剖分接合面必须有一定的宽度，幵且要求仔细加工。为了保证箱体刚度。在轴承座处设有加强肋。 箱体底座要有一定宽度和厚度，以保证安装稳 定性和刚度。 减速器箱体用 造。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能， 32 成本低。铸造箱体多用于批量生产。 体主要结构尺寸表 （单位： 名称 数值 (箱座壁厚 =15 箱盖壁厚 1=8 箱体凸缘厚度 b=12 2 0 加强肋厚 m=6.8 脚螺钉直径 20 地脚螺钉数目 n=4 轴承旁联接螺栓直径 盖、箱座联接螺栓直径 承盖螺钉直径和数目 高速轴 选用 M8 n=4 中间轴 选用 M8 n=4 低速轴 选用 n=6 轴承盖（轴承座端面）外径 高速轴 120 中间轴 130 低速轴 210 33 观察孔盖螺钉直径 M8 1= 26 2 8 2= 24 0 6 轴承旁凸台高度和半径 R= 壁至轴承端面的距离 +1+(5 10)=55 要附件作用及形式 1 通气器 齿轮箱高速运转时内部气体受热膨胀 ，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器及时将箱内高压气体排出。 由手册选用通气器尺寸 窥视孔和视孔盖 为便于观察齿轮啮合情冴及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。 为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。 由手册 取 A=150 34 3 油标尺油塞 为方便的检查油面高度，保证传动件的润滑，将油面指示器设在低速级齿轮处油面较稳定的部位。 由手册 选用油标尺尺寸 油塞 为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，幵用油塞和封油垫将其住。 由 手册 选用油塞尺寸 定位销 保证拆装箱盖时，箱盖箱座安装配合准确，且保持轴承孔的制造精度，在箱盖与箱座的联接凸缘上配两个定位销。 由手册