机械设计说明书模板

1、机械设计课程设计设计计算说明书设计：指导教师： 南京航空航天大学设计日期：目录设计任务书：第一章电动机的选择及运动参数的计算1 1 电动机的选择1 2 装置运动及动力参数计算 第二章斜齿圆柱齿轮减速器的设计2.1 高速轴上的大小齿轮传动设计2.2 低速轴上的大小齿轮传动设计 第三章轴的设计各轴轴径计算3.1 轴的选择与结构设计3 2 中间轴的校核 第四章滚动轴承的选择及计算4.1 轴承的选择与结构设计4 2 深沟球轴承的寿命校核第五章 键联接的选择及计算5 1 键的选择与结构设计5.2 键的校核 第六章联轴器的选择及计算6.1 联轴器的选择和校核第七章 润滑和密封方式的选择7.1 齿轮润滑7

2、2 滚动轴承的润滑第八章 箱体及设计的结构设计和选择 第九章减速器的附件9 1 窥视孔和视孔盖9 2 通气器9 3 轴承盖9.4 定位销9 5 油面指示装置9.6 放油孔和螺塞9.7 起盖螺钉9.8 起吊装置结束语 参考文献机械课程设计任务书及传动方案的拟订一、设计任务书设计题目 : 二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器工作条件及生产条件 : 该减速器用于带式运输机的传动装置。工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运输带允许 速度差为 5% 。减速器小批量生产，使用期限为 5 年（每年 300 天）第 19 组减速器设计基础数据卷筒直径D/mm300运输带速度v(m/s)1.00

3、运输带所需转矩F(N)2600二、传动方案的分析与拟定图 1-1 带式输送机传动方案带式输送机由电动机驱动。 电动机通过连轴器将动力传入减速器 ,再 经连轴器将动力传至输送机滚筒 ,带动输送带工作。传动系统中采用两 级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对轴承位置不对称， 因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。电动机的选择1.1 电动机的选择1.1.1 电动机类型的选择电动机的类型根据动力源和工作条件 ,选用 Y 系列三相异步电动 机。1.1.2 电动机功率的选择根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为：=60000/3.14 300=63.694 r/min工作机所

4、需要的有效功率为 :=2600/1000=2.6 kW 为了计算电动机的所需功率，先要确定从电动机到工作机之间的 总效率。设为弹性联轴器效率为 0.99，为滚动轴承传动效率为 0.99 ， 为齿轮传动（ 8 级）的效率为 0.97 ，为滚筒的效率为 0.96 。则传动装置 的总效率为 :0.851电动机所需的功率为 :2.6/0.851= 3.055kW在机械传动中常用同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的两种电 动机，根据电动机所需功率和同步转速， 由 2P148 表 16-1 查得电动机 技术数据及计算总传动比如表 31 所示。表 1 1 电动机技术数据及计算总传动比方

5、案型号额定功率转速 (r/mi n)质量参考价格总传动比(kW)同步满载N(元)1Y112M-44.015001440470230.00125.652Y132M1-64.01000960730350.0083.77对以上两种方案进行相关计算，选择方案 1 较合适且方案 1 电动 机质量最小，价格便宜。选用方案 1 电动机型号 Y112M-4 ，根据2P149 表 16-2 查得电动 机的主要参数如表 3 2 所示。表 1 2 Y112 M-4 电动机主要参数型号中心高 Hmm轴伸 mm总长 L mmY112M-41.2 装置运动及动力参数计算1.2.1 传动装置总传动比和分配各级传动比根据电动

6、机的满载转速和滚筒转速可算出传动装置总传动比为：1440/63.964=22.61双级圆柱齿轮减速器分配到各级传动比为： 高速级的传动比为： =5.52 低速级的传动比为： =/=22.61/5.52=4.101.2.2 传动装置的运动和动力参数计算：a) 各轴的转速计算：= =1440r/min= /=1440/5.52=260.870r/min=/=260.870/4.10=63.694r/min=63.694r/minb) 各轴的输入功率计算：=3.055 0.99=3.024kW=3.024 0.97 0.99=2.904kW=2.904 0.97 0.99=2.789kW=2.789

7、 0.99 0.99=2.733kWc) 各轴的输入转矩计算：=955095503.055/1440=20.26N m=20.26 0.99=20.06 N m=20.06 5.52 0.99 0.97=106.34 N m=106.34 4.10 0.99 0.67=418.69 N m=418.69 0.99 0.99=410.36N m由以上数据得各轴运动及动力参数见表 1 31 3 各轴运动及动力参数轴号转速n/(r/m in)功率 P/ kW转矩 T/N.mm传动比11400.0003.02420.065.522260.2.904106.348704.10363.6942.78941

8、8.691.00463.6942.733410.36二、 传动零件的设计计算标准结构载荷不大的斜齿圆柱齿轮减速器的设计选用标准斜齿圆柱齿轮传动。参数压力角，齿顶高系数，顶隙系数。2.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算1) 选择齿轮材料及热处理方式 ：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高，中低速场合。根据设计要求现选软齿面组合：根据1P102 表 8-1 得：小齿轮选择 45 钢调质,HBS =217 255； 大齿轮选择 45 钢常化,HBS =162 217；此时两齿轮最小硬度差为 217-162=55 ；比希望值略小些， 可以初 步试算。2) 齿数的选择：现为软齿面齿轮，齿数以

9、比根切齿数较多为宜，初选=23= =5.5223=126.96取大齿轮齿数 =127 ，则齿数比(即实际传动比)为 =/=127/23=5.5217 。与原要求仅差 (5.1328-5.1304)/5.1304=0.05% ，故 可以满足要求。3) 选择螺旋角 ：按经验 ，8 1 ，按 1 计算得：Y1- 11 0.892计算齿形系数与许用应力之比值：Y/=2.7002/148.9744=0.018Y/=2.1365/137.1795=0.016由于 Y /较大，用小齿轮的参数 Y /代入公式，计算齿轮所需的 法面模数：=1.07811) 决定模数由于设计的是软齿面闭式齿轮传动，其主要失效是齿

10、面疲劳点蚀， 若模数过小，也可能发生轮齿疲劳折断。所以对比两次求出的结果，按 接触疲劳强度所需的模数较大，齿轮易于发生点蚀破坏，即应以 m n 1.53mm为准。根据标准模数表，暂定模数为：m=2.0mm12) 初算中心距：2.0(23+127)/2cos13 =154.004mm标准化后取 a=154mm13) 修正螺旋角 按标准中心距修正 ：14) 计算端面模数：15) 计算传动的其他尺寸：16) 计算齿面上的载荷：17) 选择精度等级齿轮的圆周转速：3.558 m/s对照1P107 表 8-4,因运输机为一般通用机械，故选齿轮精度等级 为 8 级是合宜的。18 )齿轮图：2.2 低速级斜

11、齿圆柱齿轮的传动设计计算1) 选择齿轮材料及热处理方式 ：由于软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性和精度要求不高， 载荷不大的 中低速场合。根据设计要求现选软齿面组合：根据1P102 表 8-1 得：小齿轮选择 45 钢调质,HBS =217 255；大齿轮选择 45 钢常化,HBS =162 217； 此时两齿轮最小硬度差为 217-162=55 ；比希望值略小些， 可以初 步试算。2) 齿数的选择：现为软齿面齿轮，齿数以比根切齿数较多为宜，初选=25=4.1025=102.5取大齿轮齿数 z =103 ，则齿数比(即实际传动比)为=z/z 1=103/25=4.12 。与原要求仅差 (4.12-4

12、.10)/4.10=0.487% ，故可以 满足要求。3) 选择螺旋角 ：按经验 ，8 1 ，按 1 计算得：Y1- 11 0.9083计算齿形系数与许用应力之比值：Y/=2.585/144.846=0.0178Y/=2.174/134.615=0.016由于 Y /较大，用大齿轮的参数 Y /代入公式 计算齿轮所需的法面模数：=1.77711) 按接触强度决定模数值，取m=2.5mm12) 初算中心距：a=m(z 1+ z)/2cos=2.5(25+103)/2cos12 =163.599 mm标准化后取 a=164mm13) 修正螺旋角 ：按标准中心距修正 ：14) 计算端面模数：15)

13、计算传动的其他尺寸：16) 计算齿面上的载荷：齿轮的主要参数高速级低速级齿数23 12725 103中心距154164法面模数2.02.5端面模数2.0532.563螺旋角法面压力 角端面压力角齿宽 b40385852齿根高系数标准值11齿顶高系 数0.97240.9810齿顶系数 标准值0.250.2524.8131.326.70110.04当量齿数63093分度圆直47.2260.764.06263.93径593138齿顶高2.02.5齿根高2.53.125齿全高4.55.625齿顶圆直51.2264.769.06268.93径593138齿根圆直42.2255.757.75257.68径

14、593108三、轴的结构设计和计算轴是组成机械的主要零件，它支撑其他回转件并传递转矩，同时它 又通过轴承和机架连接。 所有轴上零件都围绕轴心做回转运动，形成一 个以轴为基准的组合体 轴系部件。3.1 轴的结构设计3.1.1 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 号钢调质处理。按扭转强度法估算轴的直径 ,由 1P207 表 122。高速轴：取 A =116mm中间轴：取 =112=112=25.007mm低速轴：取 =107=37.714mm3.1.2 确定轴的结构与尺寸轴的选取及计算1 因为 轴通过联轴器与电动机的轴径 28mm ，查联轴器标准，选 联轴器为弹性柱销联轴器。 标准型号 HL

15、2 ，与联轴器相联的轴径选取为25mm 。24.5.6.7.8.9.10.12.零件的轴向定位需用定位轴间。 H0.07d 。为了加工装配方便而设置非定位轴肩，一般为 23mm 。 与联轴器相联。 为扳手位置和端盖。 为轴承位置。 为低速齿轮的空间，以不发生干涉为主。 为齿轮轴。 为齿轮端面和内壁的空隙和部分内壁距离。 为轴承位置。轴承的尺寸如图所示II 轴的设计根据 前 述 所 算 的 最小 的 轴 径 为 25.88mm 。 选 轴 承 型号 为 GB/T297 93 7207C 角接触球轴承。按轴肩规格。设置轴的结构，及定位关系。为轴承安装空间，轴承为 GB/T 93 7207C 型号

16、为齿轮端面和内壁的空隙和部分内壁距离。为齿轮轴。 为低速齿和高速齿端面距离为低速齿安装处。为套筒定位和安放轴承。轴承的具体尺寸如图所示III 输出轴的设计1根据算的轴径最小值 。选取 d=55mm 。2轴的结构及定位关系取法步骤同前。段为套筒定位和安放轴承。 段为高速级齿轮和安装空间以不发生干涉为主。 段为齿轮定位轴间。为高速齿轮的空间，以不发生干涉为主。 为轴承位置。 段为扳手空间位置和轴承端盖。与联轴器相联。轴承的具体尺寸如图所示3.3 中间轴的校核：1）中间轴的各参数如下：=106.34N m =260.87r/min =2.904kW2）中间轴上的各力：低速级小齿轮： F t1=331

17、9N F r1=1235N F a1=747N高速级大齿： F t2=851N F r2=318N F a2=198N3）绘制轴的计算简图（1）计算支反力剪力图：弯矩图：垂直面：剪力图：弯矩图：扭矩图：合弯矩图：校核轴的强度：由上述可知，危险截面在C 截面处。按第三强度理论求出弯矩M 图，由公式 MM =155.275轴为 45 号钢，查表可知 = 60 Mpa由公式可得： e查表利用插值法得： e=0.204 ，则有e 则有 X=0.56 ，利用插值法： Y=2.16由公式 P= (X+Y) 可得P=1.2 ( 0.56 318+2.16 198 )=726.912 由公式 h 12000h

18、 所以满足要求。即高速级选用 6207 型号的轴承4.3 中间轴轴承的校核 : 中间轴选择 6208: ，高速级大齿轮：低速级小齿轮：所以利用插值法得 e=0.227Fa/Fr=549/917=0.59e所以选用 X=0.56 ，Y=1.93由公式得：P=(X+Y) =1.2(0.56 917+1.93 549)=1887.708N由公式 h 12000h所以满足要求。即中间轴选用 6208 型号的轴承4.4 低速轴轴承的校核：初选低速级选用 7209AC 型号的轴承正装求得： =1768N R=2506NFa=Fa-Fa=747-198=549NS=0.68R=0.68 1768=1202.

19、24NS=0.68R=0.68-2506=1704.08NFa+S=549+1704.48=2253.08 S 故 1 被压缩， 2 被放松。求轴向载荷： A =Fa+S=2253.08NA=S=1704.08求当量动载荷 P,PA /R =2253.08/1768=1.27 e X =0.41 Y =0.87A /R =1704.08/2506=0.68=eX =1 Y =0P =(X R +Y A )=1.2(0.41 1768+0.87 2253.08)=3222.1NP =(X R +Y A ) =1.2(1 2506)=3007.2N由公式 12000h所以满足要求。即低速级选用 7

20、209AC 型号的轴承五、键联接的选择及计算键是标准件， 通常用于联接轴和轴上的零件， 起到周向固定的作用 并传递转矩。 有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。 根据所设计的要求。此次设计所采用的均为平键联接。5.1 键选择原则：键的两侧面是工作面， 工作时候， 靠键与键槽侧面的挤压来传递转 矩；键的上表面与轮毂槽底面之间则留有间隙。平键联结不能承受轴向 力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。 常用的平键有普通平 键和导向平键两种。 平键联结具有结构简单， 装拆方便，对中良等优点， 因而得到广泛的应用。普通平键用于静联结。 A 型号或 B 型号平键，轴 上的键槽用键槽铣刀铣

21、出，键在槽中固定良好，但当轴工作时，轴上键槽端部的应力集中较大。5.2 键的选择与结构设计取本设计中间轴段的平键进行说明。由于本设计装置，键所承受的应力不是很大，我们选择 A 型号圆头普通平键。根据中间轴段的轴径选择键的具体结构如下图（1）.键的校核校核： 先根据设计出轴的直径从标准中查的键的剖面尺寸为：键 宽 b=14mm, 键高 h=9mm, 在上面的公式中 k 为键与轮毂键槽的接触高 度等于 0.5h, 为键的工作长度： =L-b查表键联结的许用挤压应力，许用压力（ Mpa ）=100 120，取中间值 =110。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长 L=46mm校核键键限 公键 偏称长

22、公称直径 d尺 寸 b 223键差的公记尺键寸联b 接榖tt1榖 J S9键0C8520000311键C153080130388000380G3843844B六、联轴器的选择及计算联轴器是机械传动常用的部件， 它主要用来是联接轴与轴 （有时也 联接其它回转零件） 。以传递运动与转矩。用联轴器连接的两根轴只有 在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离。6.1 联轴器的选择根据工作要求，选用弹性套柱销联轴器，型号为 LT4.输出轴根据工作条件，选择弹性柱销联轴器，型号为 HL3.结构如下图：联轴器的校核校核公式： =查机械设计手册得，查表 11-1 得=1.5对于轴:=1.5x20.26=30.39

23、 T,=1440r/min n故合格。对于 轴：=1.5 418.69=627 T,=63.694r/min 2 3m/s 时，即可采用飞溅润滑。飞溅的油，一部分直接溅入轴 承，一部分先溅到箱壁上，然后再顺着箱盖的内壁流入箱座的油沟中， 沿油沟经轴承盖上的缺口进入轴承。输油沟的结构及其尺寸见图。当 V 更高时，可不设置油沟，直接靠飞溅的润滑油轴承。若采用飞溅润滑， 则需设计特殊的导油沟， 使箱壁上的油通过导油沟进入轴承， 起到润滑 的作用。因此选 a=5mm ,b=6mm.八、箱体及设计的结构设计和选择8.1 减速器箱体的结构设计箱体是加速器中所有零件的基座， 是支承和固定轴系部件、 保证传

24、动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。 箱体一般还兼作润滑油的油箱。机体结构尺寸，主要根据地脚螺栓的尺寸，再通过地板固定，而地脚螺尺寸又要根据两齿轮的中心距 a 来确定。由3P361 表 15-1 设计减速器的具体结构尺寸如下表：减速器铸造箱体的结构尺寸名称符号结构尺寸箱座壁厚 110箱盖壁厚8凸缘的厚度b,b1,b215,12 ，25箱座上的肋厚m9轴承旁凸台的高度和半径h,R40，16轴承盖的外径D2D+（5-5.5 ）d3地 脚螺钉直径与数目df双级减速器n4a1+a2小 于 350d f16n6通孔直径df20沉头座直径D045底座凸缘尺寸C122C220联 接螺栓轴承

25、旁联 接螺栓箱座、 箱盖联接螺 栓直径d1=12d2=8通孔直径d13.510联接螺栓直径d1211沉头座直径D2622凸缘尺寸c1min1813c2min1611定位销直径d6轴承盖螺钉直径d36视孔盖螺钉直径d46箱体外壁至轴承座端面的距离L142大齿轮顶圆与箱体内壁的距离114齿轮端面与箱体内壁的距离2129 减速度器的附件为了保证减速器正常工作和具备完善的性能， 如检查传动件的啮合 情况、注油、排油、通气和便于安装、吊运等。减速器箱体上常设置某 些必要的装置和零件， 这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为 附件。9.1 窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等， 并

26、可由该孔向箱 内注入润滑油，平时由视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑 油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片。9.2 通气器减速器工作时， 箱体内的温度和气压都很高， 通气器能使热膨胀气 体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴 伸处及其它缝隙渗漏出来。结构图如下。9.3 轴承盖轴承盖用于固定轴承外圈及调整轴承间隙， 承受轴向力。 轴承盖有 凸缘式和 嵌入式 两种。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便， 封闭性能好， 用螺钉固定在箱体上，用得较多。嵌入式端盖结构简单，不需用螺钉，依靠凸起部分嵌入轴承座相应的槽中， 但调整轴承间隙比较麻烦， 需打 开箱盖。根据轴是否穿过端盖，轴

27、承盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中 央有孔，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有密封装置。闷盖中 央无孔，用在轴的非外伸端。通过对轴及轴承盖的设计得出数据，设计轴承盖：内径为 35 的轴承内径为 40 的轴承内径为 45 的轴承=6 =7=6 =7=6 =7=70=78=83=87=95=100=102=110=115697782=D-(10-15)=62=D-(10-15)=70=D-(10-15)=75b=5b=5b=5h=5h=5h=5e=(1 1.2) =6e=(1 1.2) =6e=(1 1.2) =69.4 定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度， 并保证减速器每次装拆 后轴承

28、座的上下半孔始终保持加工时候的位置精度， 箱盖与箱座需用两 个圆锥销定位。定位削孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓联接紧固后，镗 削轴承座孔之前加工的。9.5 油面指示装置为指示减速器内油面的高度是否符合要求， 以便保持箱内正常的油 量，在减速器箱体上设置油面指示装置，其结构形式9.6 放油孔和螺塞放油孔应设置在箱座内底面最低处， 能将污油放尽。 在油孔附近应 做成凹坑，以便为了更换减速器箱体内的污油聚集而排尽。平时，排油 孔用油塞堵住，并用封油圈以加强密封。 螺塞直径可按减速器箱座壁厚 2或2.5 倍选取。9.7 起盖螺钉减速器在安装时， 为了加强密封效果， 防止润滑油从箱体剖分面处 渗漏，通常在

29、剖分面上涂以水玻璃或密封胶， 因而在拆卸时往往因粘接 较紧而不易分开。为了便于开启箱盖， 设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉， 就可顶起箱盖。9.8 起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器之用。吊环螺 钉（或吊耳）设在箱盖上， 通常用于吊运箱盖， 也用于吊运轻型减速器； 吊钩铸在箱座两端的凸缘下面，用于吊运整台减速器。设计小结三周的课程设计已经结束了， 虽然课程设计把我弄的身心俱惫， 但却 在此过程中学会综合全面的看待问题， 学会如何与同学更好的合作，并 且享受着成功时的快乐与失败时的苦闷。 我为能够从事机械类专业的学 习而感到自豪。随着时代的发展， 机械设计越来越表现出其特有的作用， 通过此次 机械设计，使我对机械零件设计步骤和设计思想，得到了充分掌握，真 正地把所学到的知识初步地运用到了实践之中，收益很大，同时，也发 现了许多知识掌握不足。在这段时间里我们通过