课程设计说明书

1、第1章概述第一节 课程设计的目的“机械设计”课程是一门技术基础课，目的在于培养学生的机械设计能力。课程设计是“机械设计”课程最后一个重要的实践性教学环节，也是工科院校机类和近机类专业学生一次较为全面的机械设计训练。课程设计的目的为：1）培养学生综合运用“机械设计”课程及及其他先修课程的理论知识和生产实习知识解决工程实际问题的能力并通过实际设计训练使学到的理论知识得巩固和提高。2）学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序。培养独立设计能力，为后续课程的学习和实际工作打基础。3）进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练计算、绘图能力及熟悉和运用设计资料（如标准、规范等）第二节 课程设计的题目和内容1

2、）课程设计的目的课程设计的题目，一般选择一机械设计为基础的机械传动装置或简单机械。目前课程设计的题目多推荐选择一齿轮减速器为主体的机械传动装置。2）课程设计的内容课程设计的内容包括：a）传动装置的总体设计b）传动件及支承件的设计计算c）减速器装配图及零件工作图设计第三节 课程设计的步骤课程设计是在教师知道下，由学生独立完成的。课程设计是一次较全面较系统的机械设计能力，因此也应遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行：1）设计准备认真研究设计任务书，明确设计要求和条件；认真阅读减速器参照图，观看教学录象片，拆装减速器，从而熟悉设计对象。2）传动装置的总体设计根据设计要求拟订传动总体布置方

3、案，选择原动机，计算传动装置的运动参数和动力参数。3）传动件和轴的设计计算4）装配图设计计算和选择支承零件；绘制装配草图（轴系部件、箱体和附件的设计），完成装配工作图。5）零件工作图设计6）设计总结和答辩第四节课程设计中应正确对待的几个问题课程设计是学生第一次较全面的设计活动，了解和正确处理以下几个问题，对于地完成设计任务和培养正确的设计思想都是十分有益的。一、参考已有资料与创新的关系机械设计是一项复杂、细致的创造性劳动。任何设计都不能由设计者脱离前人长期经验的积累而凭空想象出来；同时，任何一项新的设计都有特定的要求和具体的工作条件，没有现成的设计方案供照抄照搬。因此，既要克服“闭门造车”的设

4、计思想，又要防止盲目地、不加分析地全盘抄袭现有设计资料的做法。应从具体的设计任务出发，充分利用以有的技术资料，认真分析现有设计方案的特点，从中吸取合理的部分，以开阔自己的设计思路，充实和完善自己的设计方案。另外，正确地利用以有资料，既可避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是创新的基础和提高设计质量的保证。善于继承和发扬前人的设计经验和长处，合理地使用各种技术资料也是设计工作能力的体现。要养成勤与观察和思索的习惯，敢于提出问题，敢于创新，逐渐培养和提高设计能力二、正确使用标准和规范在设计工作中，要遵守国家正式颁布的有关标准、设计规范等。设计工作中贯彻“三化”（标准化、系列化和通用化），可减轻设

5、计工量、缩短设计周期、增大互换性、降低设计和制造成本。“三化”程度的高低，也是评价设计质量优劣的指标之一。因此，在各项设计工作中应尽可能多地采用标准零部件和通用零部件，以提高设计质量。三、理论计算和结构、工艺要求的关系根据机械零部件的工作条件，进行强度、刚度等理论计算，确定零件的尺寸，然后综合考虑结构和工艺要求，进一步确定零部件的结构尺寸。另外，也可以先参考以有资料或经验数据，取得有关尺寸，并根据结构和工艺要求确定总体结构参数，而后进行不要的校核计算。总之，既不能把设计片面理解为就是理论计算（如强度计算），或者将这些计算结果看成是不可更改的，也不能简单地从结构和工艺要求出发，毫无根据地随意求顶

6、零件的尺寸。应根据设计对象的具体情况，以理解计算为依据，全面考虑设计对象的机构、工艺、经济性等要求，确定合理的结构尺寸。四、计算和画图的关系有些零件可以由计算确定零件的基本尺寸，在经草图设计确定具体结构；而有些零件则需要先画图，在取计算所需条件，进行必要的计算。例如轴的设计，首先初算轴的直径，再由草图设计确定支点、力作用位置，才能作出弯矩图，然后进行轴的强度计算；在由计算结构又有可能修改草图。因此，计算和画图互为依据，进行交叉。这种边计算、边画图、边修改是设计的正常过程。第2章设计任务书设计题目：用与带式运输机的减速器设计原始数据：1） 布置形式：两极圆住展开式 2） 运输带工作拉力：F=31

7、00N 3） 运输带的工作速度：v=0.6m/s 4） 卷筒直径：D=320mm好 工作条件：一班制，连续单向运转。载荷平稳，室内环境有粉尘（运输带与卷筒及支承间，包含卷筒轴承的摩擦阻力影响以在F中考虑）。运输带允许误差为+/-5%。使用期限；10年，大修期3年生产批量：10台生产条件：中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮动力来源：三相交流电源（380V, 50HZ）设计工作量：1）装配图一张（A0图纸） 2）零件图2-3张（传动零件、轴或箱体） 3）技术说明书一份，约6000-8000字图2-1（注意：此图改为老师在黑板上画的传动示意图，与此图不完全一致！）第3章 传动装置的总体设计传动装

8、置的总体设计，主要包括拟订传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。第一节 传动方案一、传动机构类型选择的一般原则1） 小功率传动，宜选用结构简单、价格便宜、标准化程度高的机构，以降低制造成本。2） 大功率传动，应优先选用传动效率高的机构，如齿轮传动，以降低能耗3） 工作中可能出现过载的工作机，应选用具有过载保护的传动机构，如带传动。但在易爆、易燃场合，不能选用摩擦传动，以防止静电引起火灾4） 载荷变化较大，换向频繁的工作机，应选用具有缓冲吸振能力传动机构，如带传动。5） 工作温度温度较高、潮湿、多粉尘、易燃、易爆场合，宜选用链、闭式齿轮或蜗杆传动。6

9、） 要求两轴保持准确的传动比时，应选用齿轮或蜗杆传动。二、常用传动机构一般布置原则1） 带传动承载能力较低，但传动平稳，吸振能力强，宜不止在高速级。2） 链传动不平稳，有冲击，宜布置在低速级。3） 蜗杆传动效率低，但传动平稳。当与齿轮传动同时应用时，宜布置在高速级。4） 当传动中有圆柱齿轮和圆锥齿轮传动时，圆锥齿轮传动宜布置在高速级，以减小圆锥齿轮的尺寸。5） 对于开式齿轮的传动，由于其工作环境较差，润滑不良，为减少摩擦，宜布置在低速级。6） 斜齿轮传动比较平稳，常布置在高速级。本设计采用的是两极展开式圆柱齿轮减速器，这是两极减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度

10、。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减少因弯矩变形所引起的载荷沿齿宽分布不均的现象。高速级常用斜齿，建议用于载荷较平稳的场合。第二节 电机的选择电动机为系列化产品。机械设计中需要根据工作机的工作情况和运动、动力参数，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号。一、电动机类型和结构形式的选择如无特殊需要，一般选用Y系列的三相交流异步电机。该系列电机为一般用途的全封闭式自扇冷式电动机，适用于无特殊要求的各种机械设备。二、电动机的选择计 算 与 说 明主要结果传动装置总效率a： a = 123a式中 1，2，3，a分别为传动装置中每一传动副（如齿轮、蜗杆、带或链传动等）

11、、每一个轴承及每一个联轴器的效率，其数值可由表12-8（机械设计课程设计第三版）选取。计算总效率a时应注意的几个问题：1）所选取的传动副效率中是否包括支承轴承的效率，如以包括，则不再记入该轴承的效率。轴承效率一般指一对轴承而言。2）同类型的几对传动副、轴承或联轴器，需要分别计入各子的效率。3）蜗杆传动啮合效率与蜗杆参数、材料等因素有关，设计时可先初估蜗杆头数，初选效率值，待蜗杆传动参数确定后再精确地计算效率，并校核传动功率。4）资料推荐的效率一般有一个范围，可根据传动副、轴承和联轴器等的工作条件、精度等要求选取具体值。该方案中：a = 联2齿2承3卷筒卷筒的有效功率Pw为：式中 F工作机的阻力

12、 v工作机的线速度 电动机的输出功率：代如数据的Pd=2.17kw查表19-1，可选Y系列三相异步电动机Y100L1-4型,额定功率2.2kw,或选Y系列三相异步电动机Y112M-6，额定功率2.2kw。滚筒轴转速现以同步转速为1500r/min和1000r/min两种方案进行比较：方案号电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)电动机质量kg总传动比1Y100L1-42.2150014203439.6652Y112M-62.210009404526.257比较以上两方案可见：方案1选择的电动机虽然质量和价格比较便宜，但传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案

13、2。电动机型号为Y100M-6，同步转速为1000r/min，满载转速为940r/min。由表19-3查得电动机中心高为112mm，外伸轴段联=0.99齿=0.97承=0.99卷筒=0.96a =0.859F=3100Nv=0.6m/sPw=1.86kwPd=2.17kwnw=35.8r/mini=26.257nm=940r/min第三节 传动装置总传动比的确定及 各级传动比的分配总传动比分配的一般原则：1）各级传动比都应在常用的合理范围内，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构比较紧凑2）使各级传动获得较小的外廓尺寸和较小的质量3）在两极或多级齿轮的减速器中，使各级传动大齿轮的浸油深度大致相

14、等，一便于统一的浸油润滑。4）使所有传动零件安装方便。总传动比的确定及分配计 算 与 说 明主要结果根据电动机的满载转速nm 及工作机转速n，可得到传动装置的总传动比为由传动方案可知，传动装置的总传动比等于各级串联传动机构传动比的乘积。本设计中式中，i1是高速级齿轮的传动比；i2是低速级齿轮的传动比对于两极展开式圆柱齿轮减速器，当两极齿轮的材料相同时，齿宽系数相等时，为使高、低速级大齿轮浸油深度大致相近，为使两大齿轮的分度圆直径接近，且低速级大齿轮的直径略大，传动比大致按下式分配取，则i1=5.842 i2 =4.495 i=26.257i1=5.842 i2=4.495第四节 传动装置的运动

15、和 动力参数的计算为进行传动零件的设计计算，应计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速、功率和转矩。如图1-1所示，将各轴由高速至低速依次为电动机轴、轴、轴，并设i1、i1、为相邻两轴间的传动比；a、a、 为相邻两轴间的传动效率； P、P、为各轴的输入功率(kw)；T、T、为各轴的输入转矩()；n、n、为各轴的转速(r/min)；则可由电动机轴至工作机轴方向依次推算，计算得到各轴的参数。计 算 与 说 明主要结果一、各轴转速式中 nm 电动机的满载转速(r/min) i0 电动机至轴的传动比同理其余类推。二、各轴输入功率式中 Pd 电动机实际输出功率(kw) 01电动机轴与I轴间的传动效率同

16、理三、各轴输入转矩式中 Td电动机输出转矩() Pd电动机实际输出功率(kw)nm电动机转速(r/min) 注意点，以上传动比的分配只是初步的，待各级传动零件的参数确定后。还应该核算传动装置的实际传动比。对于一般机械，总传动比的实际允许值允许与设计任务书要求的有±3%到±5%的误差 运动和动力参数表轴号功率P/kw转矩/转速n/()传动比效率02.1722.0594010.99I2.1521.849405.8420.96II2.06122.27160.94.4950.96III1.99530.8535.810.98IV1.95520.1835.8第4章 传动件和轴的设计计算

17、为了给装配图设计准备条件，首先要进行传动件设计计算，因为传动件尺寸是决定装配图结构和相关零件尺寸的的主要依据。其次，还需要通过初算确定各阶梯轴的一段轴径和选择联轴器型号。设计任务书所给的工作条件和传动装置的运动和动力参数计算所得数据，则是传动件和轴计算的原始依据第一节 传动件的设计计算一、箱内传动件设计计算在设计箱内传动件时，它们前一级传动的传动比可能有误差，为不使传动比误差累积过大，应对减速器的传动比作相应的调整再进行设计。关于强度计算和几何计算的关系是，强度计算所得的尺寸是几何计算的依据和基础。几何计算尺寸要接近或大于强度计算尺寸，使其既满足强度要求又符合啮合几何关系。对于圆柱齿轮的传动，

18、斜齿轮具有传动平稳、承载能力大的优点，所以减速器中多采用斜齿轮。直齿轮不产生轴向力，可简化轴承组合结构，在圆周速度不大的场合选用直齿轮也是可行的。齿轮的设计计算计 算 与 说 明计算结果高速级齿轮设计1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）由于转速不是很高，所以选用直齿圆柱齿轮传动2）选用精度等级为8级3）材料：小齿轮，45调质钢 大齿轮，45调质钢4）试选小齿轮齿数，大齿轮齿数取1172按齿面接触强度设计式4-1计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数为S=1，则式4-2计算：1）由式4-1试算出小齿轮的分度圆直径为2）计算圆周速度v3)计算齿宽b4)计算齿宽和齿高比b/h模数 齿高

19、 h=2.25mt=4.601mm5）计算载荷系数6）按实际载荷系数校正分度圆直径：7）计算模数m3按齿根弯曲强度设计计算公式：1）曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则：2）计算载荷系数3）计算大、小齿轮的并加以比较。设计计算对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮的模数大小主要取决于弯曲强度的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径有关。可取弯曲强度算得的模数1.39并就近园整为2.0，按接触强度算得的分度圆直径mm，算出小齿轮齿数，取1284、几何尺寸的计算1）分度圆直径2）计算中心距3）计算齿轮宽度取 用同样的齿

20、面接触强度设计和齿根弯曲强度设计来设计计算低速级齿轮的尺寸,所有参数在机械设计第八版，第十章查得。h=4.601mmmmK=1.4238mm mm第二节 轴径初算和联轴器的选择一|轴径初算计算与说明计算结果 轴的结构设计要初步估算一段轴径的基础上进行。轴径可按扭转强度初算，计算式为式中，P轴所传递的功率 n轴的转速 C由轴的许用应力确定的系数。齿轮参数参数计算公式高速级低速级齿数z2212829130模数m22.5分度圆直径d4415672.5325压力角20。齿顶高22.5齿根高2.53.125齿全高h4.55.625齿顶圆直径4826077.5330齿根圆直径3925166.25318.7

21、5标准中心矩a150198.75传动比i5.824.48二、联轴器选择输入轴与电动机相联，转速高，转矩小，可选用弹性柱销联轴器。联轴器型号按连接两轴的尺寸要求选择，要求所选所选型号的联轴器允许的最大转矩应不小于计算转矩。本设计中所选联轴器的型号为TL15型（额定转矩为125输入轴的轴径为28mm，输出轴的轴径为25mm，与轴配合的毂孔长度为60mm）和HL3型（额定转矩为630，输入轴的轴径为40mm，输出轴的轴径可选40mm、42mm、45mm、48mm,与输入轴想连的毂孔长度为84mm）第5章 减速器的构造、润滑及装配图设计概述第一节 减速器的构造减速器结构因类型、用途不同而异。但无论任何

22、减速器，其结构都是由轴系部件、箱体和附件三大部分组成。一、轴系部件轴系部件包括传动件、轴和轴承组合1传动件减速器箱外传动件有链轮，带轮等；箱内传动件有圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等传动件决定减速器的技术特性。2轴传动件装在轴上以实现回转运动和传递功率。减速器多采用阶梯轴。传动件和轴多以平键联接3轴承组合1）轴承 轴承是支承轴的部件2）轴承盖 轴承盖是用来固定轴承，承受轴向力，以及调整轴承间隙3）密封 在输入和输出轴外伸处，为防止灰尘、水气及其它杂质浸入轴承，引起轴承急剧磨损或腐蚀，以及防止润滑剂外漏，需在轴承盖孔中设置密封装置。4）调整垫片 用于调整轴承间隙或传动件的轴向位置二、箱体减速器的箱

23、体是用以支持和固定轴系零件的，保证传动件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件。箱体质量约占减速器总质量的50%。因此，箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本等有很大的影响。铸铁减速器箱体尺寸结构：名称符号设计依据结果箱座壁厚9箱盖壁厚9箱座凸缘厚度b1.513.5箱盖凸缘厚度1.513.5箱低座凸缘厚度2.522.5地脚螺栓直径0.036a+1220地脚螺栓数目n由于则取44轴承旁联接螺栓直径0.7516箱盖与箱座联接螺栓直径10联接螺栓的间距l轴承端盖螺钉直径10和12视孔盖螺钉直径6定位销直径d8、至外箱壁距离见设计书21页表4-2、至凸缘边缘距离见设计书21页表4-2

24、轴承旁凸台半径凸台高度h以低速级轴承外径为准，便于扳手操作外箱壁到轴承座端面距离+大齿轮顶圆与内机壁距离12齿轮端面与内机壁距离12箱盖、箱座肋厚 m10轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离s尽量靠近，以和互不干涉为准注：a为低速级中心距为保证箱体的刚度要求应满足以下几点：1、轴承座应有足够的壁厚；2、加支撑勒板或采用凸壁式箱体来提高轴承座的刚度3、为提高剖分式轴承座刚度设置凸台箱体的工艺性：1）铸造工艺性，在设计铸造箱体时，应力求壁厚均匀，过度平稳，金属无局部积聚，起模容易等2）机械加工工艺特性，设计箱体时，要注意机械加工工艺的要求，尽可能减少机械加工面积和刀具调整次数，加工面和非加工面必须严格区

25、分开等。箱体的密封：为保证箱盖和箱座接合面的密封，对接合面的几何精度和表面粗糙度应有一定的要求，一般要精刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研。凸缘联接螺栓检举不宜过大。为了提高接合面的密封性，在箱座联接凸缘上面可铣出回油沟，使渗向接合面的润滑油流回油池。三、附件为了使减速器具备较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动件啮合情况、保证加工精度和拆装方便等，在减速器箱体上常设置某些装置或零件，将这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为减速器附属装置或简称为附件。他们包括：视孔与视孔盖（用于检查传动件的啮合情况、润滑状态、接触斑点及齿侧间隙）、通气器（用于通气，使箱内外气压一致

26、，以避免由于运转时箱内油温升高、内压增大，从而引起减速器润滑油的渗透）、油标（用于指示油面的高度）、放油螺塞（用于排放污油）、定位销（保证轴承座孔的镗孔精度和装配精度）、起盖螺钉、吊运装置、油杯等。第二节 减速器的润滑及密封减速器传动件和轴承都需要良好的润滑，其目的是为了减少磨损、摩擦，提高效率，防锈，冷却和散热。一、传动件的润滑由于本次设计的减速器的传动速度不是很高，则采用浸油润滑。浸油润滑是将传动件一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。同时，油池中的油被甩到箱壁上，可以散热。箱体内应有足够的润滑油，以保证润滑及散热的需要。为了避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油低面

27、的距离应大于。设计两极或多级齿轮减速器时，应选用适宜的传动比，使各级大齿轮浸油深度适当。二、滚动轴承的润滑本设计中采用的是油润滑，即利用浸油传动件旋转使润滑油飞溅润滑轴承。一般情况下，在箱体剖分面上制出油沟，使溅到箱内壁上的油流入油沟，从而导入轴承。三、轴承的密封对于轴承透盖，主要采用毡圈封圈，利用较大的矩形截面浸油毡圈嵌入梯形槽中，对轴产生压紧作用，从而实现密封。毡圈密封结构简单，但磨损快，密封效果差。主要用于脂润滑和接触面速度不超过5m/s的场合第6章 轴系部件的设计这一阶段设计的内容是轴系部件。通过绘图设计轴的结构尺寸，确定轴承的位置和型号，找出轴系上力的作用点，从而对轴和轴承进行强度校核。第一节 轴的结构设计轴的结构除应满足强度，刚度要求外，还要保证轴上零件的定位固定和拆装方便，并有良好的加工工艺性。因此常设计成阶梯轴。轴结构设计的主要内容是确定轴的径向尺寸、轴向尺寸以及键槽的尺寸、位置等。一、确定轴的径向尺寸阶梯轴的径向尺寸的确定在初算轴径的基础上进行的，阶梯轴各段径向尺寸，由轴上零件的受力、定位、