机械设计课程设计报告DOC

1、机械设计课程设计报告题 目： 一级圆柱齿轮减速器设计 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 天津理工大学中环信息学院机械工程系年 月 日目 录 设计任务书 1计算说明书.3一、确定传动方案.3 二、选择电动机.3 三、传动装置的运动和动力参数计算. 四、传动零件的设计计算. 五、轴的设计计算. 六、滚动轴承的选择及校核计算. 七、键联接的选择和计算. 八、润滑与密封. 九、设计小结. 十、参考文献.机械设计课程设计任 务 书一、目的机械设计课程教学基本要求规定，每个学生必须完成一个课程设计。它是机械设计课程的最后一个重要教学环节，也是高等工科院校学生第一次较全面

2、的设计能力训练，其基本目的是：a）培养学生综合运用所学知识，结合生产实际分析解决机械工程问题的能力。b）通过制订设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌控机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。c) 进行设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅资料、熟悉标准和规范。二、设计内容1设计题目及原始数据设计用于带式输送机的一级圆柱齿轮减速器。原始数据：数据编号A1A2输送带工作拉力F/N20001800输送带工作速度v/ms-11.61.5卷筒直径D/mm290260工作机效率0

3、.960.951）工作机效率包括卷筒和轴承的效率损失；2）工作情况：单班制连续单向运转，载荷较平稳；3) 使用寿命（齿轮）：5年；4）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。2设计内容：机械设计课程设计通常包括的内容：1）选择电动机，并计算其运动和动力参数；2）传动零件（如带传动、齿轮等）的设计；3）轴的设计；4）滚动轴承的选择；5）键和联轴器的选择及校核；6）箱体、润滑及附件的设计；7）绘制装配图和零件图；8）编写设计计算说明书（包括：选择电动机，计算运动和动力参数，传动零件的设计，轴、轴承、键的校核，联轴器的选择，箱体的设计等）。三、 进度计划序号设计内容完成时间备注1设计任务下达

4、；电动机选择、传动比分配；传动装置的运动和动力参数计算2学时2传动件计算（齿轮传动；轴强度计算、轴承选择）2学时3装配草图的绘制2学时4装配草图的修改完善2学时5装配图的绘制2学时6零件图的绘制2学时7编写设计说明书2学时8提交设计、教师审图、评定成绩2学时四、 课程设计成果要求1）减速器装配图1张（1号）；2）大齿轮零件图1张（2号）、低速轴零件图1张（2号）。3）设计计算说明书一份。五、 考核方式依据：设计图纸质量及答辩60%、设计说明书30%、平时表现10%。成绩：按五级分制：优、良、中、及格、不及格。机械设计课程设计计算说明书设计过程结果一、确定传动方案 根据工作要求，可以拟定几种传动

5、方案，第一，齿轮传动；第二，带传动及齿轮传动；第三，齿轮传动及链传动。对这三种传动方案进行分析、比较如下：对于电机直接与一级减速器相连，圆柱齿轮易于加工，但减速器的传动比和结构尺寸较大；对于带传动及齿轮传动，是先将电机与带传动相连，后接以及圆柱齿轮减速器，带传动能缓冲、吸振，过载时期安全保护作用；齿轮和链传动。（自己写）二、选择电动机已知条件：F=8700N，v=0.5m/s，D=200mm 1. 选择电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2选择电动机的容量 电动机所需工作功率为，因此，。由电动机至输送带的传动总效率为，其中， 、分别为V带传动、一

6、对滚动轴承 、闭式齿轮传动、联轴器、卷筒传动的效率。效率取值见表1因此，分别取=0.96， =0.99，=0.97，=0.99，=0.96。总效率为：=0.87 因此，电动机的输出功率为：=5kW3确定电动机的转速卷筒轴工作转速： =95.54r/min选择电动机的转速：由表1可知，V带传动比为，一级圆柱齿轮减速器传动比为,则总传动比为，电动机转速的可选范围为（624）*95.54=573.242292.96r/min，符合这一范围的同步转速有750，1000和1500 r/min。 4电动机主要数据 根据容量和转速，由机械设计手册查出有2种适用的电动机型号，有两种传动比方案。但是由于电动机转

7、速与工作机转速相差过多势必使总传动比加大，传动装置的外廓尺寸和重量增加，价格提高；而选用较低转速的电动机时，则情况正好相反，即传动装置的外廓尺寸和重量减小，而电动机的尺寸和重量增大，价格提高。一般，设计中常选用同步转速为1500r/min或1000r/min两种电动机。综合考虑，选择同步转速为1000r/min的电机，因此，选择电机型号为Y132M2-6，具体参数如下。电动机型号额定功率kw同步转速(r/min)满载转速 (r/min)额定转矩重量/kg轴外伸长直径/mm轴外伸长度/mmY132M2-65.510009602.08.43880 三、传动装置的运动学和动力学参数计算 1. 总传动

8、比及其分配 =10.05 分配传动比，式中和分别为V带传动和减速器的传动比。按传动比分配注意事项，初步取一级减速器的传动比为i2=5，则V带传动比为i1=i/i2=2.01。 2. 传动装置中各轴转速的计算根据传动装置中各轴的安装顺序，依次为电动机轴，轴，轴，卷筒轴电动机轴 轴 =960/2.01=477.61r/min轴 =477.61/5=95.52r/min卷筒轴 =95.52r/min3. 传动装置中各轴输入功率的计算电动机轴 =5kW轴 =4.8kW轴 =4.61kW卷筒轴 =4.52kW4. 传动装置中各轴输入转矩的计算电动机轴 = 47.73N*m轴 =171.18N*m轴 =9

9、86.13N*m卷筒轴 =946.43N*m轴号电动机轴高速轴低速轴卷筒轴功率P（kW）54.9154.724.53转矩T（N.m）47.73171.18986.13946.43转速n(r/min)96019295.5295.52传动比2.0151四、传动零件的设计计算1. V带传动的设计计算(1) 求计算功率Pca =1.1*5.5=6.05kW 式中：Pca-计算功率，kW。KA-工作情况系数；（见课本188页）P-所需传递的额定功率，kW。(2) 选V带型号 根据计算功率和转速为n=960r/min，选A型。（3）确定基准直径dd并验算带速dd1 ，dd2分别是小、大带轮基准直径，由图1

10、1.15得， 小带轮基准直径dd1=112140mm, 由基准直径系列表，初步选取dd1=125mm。令v1，v2分别是小、大带轮的线速度，得v1=6.28m/s，v2=6.25m/s，一般应使v=525m/s，因此，带速合适。(4) 计算大带轮的基准直径由 ，i1=2.01式中滑动率，一般带传动中，滑动率不大（0.010.02），故可以忽略不计，而取传动比为，因此， =251.25mm，圆整为dd2=250mm。（查表） (5) 确定V带中心距和基准长度 初步计算中心距， ，所以262.5a0750mm，取a0=500mm。 带长： 对A型带选用。再得实际中心距 （6）验算小带轮包角 ，合适

11、 （7）求V带根数z 由，查表得 ，查表得 由查表得 可得，取3根。2. 圆柱齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮类型、精度等级、材料及许用应力 a.选用直齿圆柱齿轮。 b.输送带工作速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。c.材料选择：由机械设计教材表12.7，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HB，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HB。 d.许用应力，由机械设计教材图12.18，查得小、大齿轮接触疲劳极限分别为，故齿轮的许用应力为。（2）齿轮分度圆直径的初步计算 此式对于直齿或斜齿均使用，式中Ad值见机械设计教材表12.16，取Ad=90，由上面计算可知，=95

12、.97N*m=95970N*mm，齿轮相对于轴承对称布置，软齿面，根据表12.13，取齿宽系数为，传动比u=i=5，带入以上公式，计算得d164.8mm。（3）初定中心距 =194.4mm，初定a=200mm。（4）选定模数m，齿数z1，z2和螺旋角 ，一般去取z=1730，取z1=20，则z2=iz1=100。因为直齿齿轮的螺旋角为0，所以模数=3.33，由标准取m=3，则=133.33，取=133 则z1+ iz1=133，所以z1=22.167，取z1=22，则z2=133-22=111。所以i=111/22=5.045，与i2=5相比，误差为=0.009，因为，所以允许。 因此，模数m

13、=3，小大齿轮齿数分别为z1=22， z2=111，螺旋角=0（5）齿轮分度圆直径及中心距小齿轮分度圆直径=66mm大齿轮分度圆直径=333mm，因此,中心距为a=(d1+d2)/2=88.5mm（6）齿轮宽度由于齿宽系数，=66mm，将大齿轮齿宽取b2=66mm，小齿轮宽度在此基础上加大5mm10mm，因此，b1=71mm。 （7）齿根弯曲疲劳强度的校核验证 ，是否成立。小大齿轮许用弯曲应力， 式中，由图12.23查得，齿根弯曲疲劳极限=400MPa，=260MPa；查机械设计教材图12.24得，弯曲寿命系数YN1 =YN2=1；YX-尺寸系数，查图12.25，得YX1= YX1=1；弯曲疲

14、劳强度的最小安全系数为 。代入数据，计算得，大小齿轮的许用应力为：=320MPa，=208MPa。 验算=177MPa =172MPa 因此，齿轮的弯曲强度满足要求。因此，齿轮的传动的尺寸见表4.1名称计算公式结果模数m自己填结果压力角a自己填结果螺旋角自己填结果齿数z1z2自己填结果传动比i2自己填结果分度圆直径d1d2自己填结果齿顶圆直径da1= d1+2ha*mda2= d2+2ha*m自己填结果齿根圆直径df1= d1-2(ha*+c*)mdf2= d2-2(ha*+c*)m自己填结果中心距a自己填结果齿宽b1=b+5b2=b自己填结果 注：ha*=1，c*=0.25（8）齿轮的结构设

15、计 由于小齿轮的直径较小，故采用齿轮轴结构。 大齿轮采用孔板式结构，结构尺寸按经验公式来计算，大齿轮的孔径需要根据后续设计的低速轴配合部分的直径来确定，设计结果如表4.2所示：表4.2 大齿轮结构尺寸名称结构尺寸及经验计算公式结果/mm轴孔直径dh根据低速轴配合部分的直径来确定自己填结果轮毂直径D1D1=1.6dh轮毂宽度ll=(1.21.5)dh=7290腹板最大直径D2D2=da2-（1014）m板孔分布圆直径D0D0=0.5(D1+D2)版孔直径d0d0=1525腹板厚度CC=(0.20.3)b大齿轮的结构见图2五、轴的设计计算1.低速轴的设计（1）材料选择根据轴的工作条件，初选轴材料为

16、45钢，调制处理。（2）轴的最小直径估算，计算得：d1=（3）轴的结构设计（自己根据自己情况画一个轴，时间足够的话，将轴上的零件也画上）如图所示阶梯轴a. 各轴径向尺寸各轴段的直径分别为d1，d2，d3，d4，d5，d6。（具体尺寸以及说明自己写，与你所画的装配图中各轴的直径一致）b. 各轴的轴向尺寸与上面各轴段对应的轴向长度分别为l1，l2，l3，l4，l5。（具体尺寸以及说明自己写，与你所画的装配图中各轴段的长度一致）c. 轴上零件的轴向定位轴承与轴的轴向定位是过度配合来保证的，故此配合为H7/m6d. 确定轴上圆角和倒角尺寸轴端倒角为245，各轴肩处圆角半径为R2。（4）轴的强度校核（自

17、己参考教材书上写）2.高速轴的设计（1）材料选择根据轴的工作条件，初选轴材料为45钢，调制处理。（2）轴的最小直径估算，计算得：d1=（3）轴的结构设计（自己根据自己情况画一个轴，时间足够的话，将轴上的零件也画上）如图所示阶梯轴a. 各轴径向尺寸各轴段的直径分别为d1，d2，d3，d4，d5。（具体尺寸自己写，与你所画的装配图中各轴的直径一致）b. 各轴的轴向尺寸与上面各轴段对应的轴向长度分别为l1，l2，l3，l4，l5。（具体尺寸自己写，与你所画的装配图中各轴段的长度一致）c. 轴上零件的轴向定位轴承与轴的轴向定位是过度配合来保证的，故此配合为H7/m6d. 确定轴上圆角和倒角尺寸轴端倒角

18、为245，各轴肩处圆角半径为R2。（4）轴的强度校核（自己参考教材书上写）六、滚动轴承的选择及校核计算 1. 减速器低速轴滚动轴承的寿命计算（1）计算轴承的受力 轴承A和C的径向力分别为 （2）计算当量动负荷 当量动负荷 减速器寿命为五年，查表得温度系数和载荷系数分别为，所以 ，故所选轴承合用。2. 减速器高速轴滚动轴承的寿命计算（1）计算轴承的受力轴承A和C的径向力分别为 （2）计算当量动负荷 当量动负荷 减速器寿命为五年，查表得温度系数和载荷系数分别为，所以 ，故所选轴承合用。七、键联接的选择和计算1. 联轴器与减速器低速轴轴伸的键联接 由所选联轴器与减速器低速轴伸出端相配的从动端d1=60mm，L=120mm得知：外伸段轴径为60mm，长度为100mm（120mm)。今采用圆头普通平键A型（GB1096-79），bh=1811，键长L=100mm。键的材料选用45钢，查得许用挤压应力为。 键的工作长度l=L-b=82mm，转矩已知为，因此，挤压应力，故此键联接强度足够。 2.减速器大齿轮与低速轴的键联接 d4=85mm，今采用圆头普通平键A型（GB1096-79），bh=2214，