机械设计课程设计完整版

机械设计课程设计说明书设计题目：展开式二级圆柱直齿轮减速器学院：系别：机械系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名:学号:起迄日期:2011年12月12日～2011年12月22日指导教师:目录一、设计任务书 3二、传动系统方案的总体设计 5（一）电动机的选择 5（二）传动比的分配 6（三）传动系统的运动和动力学参数设计 6三、低速级齿轮设计 8（一）按齿面强度设计 8（二）按齿根弯曲强度设计 9四、高速级齿轮设计 12五、各轴设计方案 13（一）低速轴的设计 13（二）中间轴的设计 16（三）高速轴的设计 17六、轴承的校核和键的选择 19（一）轴承的校核 19（二）键的选择 19一、设计任务书（一）课程设计的目的进一步巩固和加深所学基本知识，使学生能综合运用已学的有关课程的基本知识。通过简单的机械传动设计，培养学生独立设计能力，掌握基本的设计方法，学会查阅技术资料，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。（二）课程设计的题目课程设计的题目应能满足教学要求，符合生产实际，建议采用能包括课程大部分内容的部件，如减速器或简单机械传动装置。用于带式运输机上的展开式二级直齿圆柱齿轮减速器，工作有轻震，经常满载、空载启动，单向运转，单班制工作。运输带允许的速度误差为5%，减速器小批量生产，使用期限为5年，每年300日。原始数据题号Ⅰ-1Ⅰ-2Ⅰ-3Ⅰ-4Ⅰ-5Ⅰ-6Ⅰ-7运输带拉力F（N）2×1031.8×1032.4×1032.2×1031.6×1032.1×1032.6×103卷筒直径D（mm）300350300300400350300运输带速度（m/s）0.91.11.20.911.21（三）课程设计的内容课程设计的内容应包括传动装置的全部设计计算和结构设计，具体要求如下：1）设计准备阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过对减速器的装拆了解设计对象；阅读有关资料，明确课程设计的方法和步骤，初步拟定设计计划。2）传动装置的总体设计根据任务书中所给参数和工作要求，分析和选定传动装置的总体方案；计算功率并选择电动机；确定总传动比和分配各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率；画传动装置方案简图。3）各级传动零件的设计计算通过设计计算，确定各传动零件的主要参数和尺寸，一般包括带传动、联轴器、齿轮传动（或蜗杆蜗轮传动）等。一般应先计算箱外传动件（如带、联轴器），后计算箱内传动件。4）减速器装配工作图的结构设计及绘制分析和选定减速器的结构方案，以轻线给轴系结构及箱内、外与其有关部分；选择减速器中受力较复杂的一轴及其轴上零件，校核轴的强度及滚动轴承寿命（轴的校核按弯扭合成强度计算）；进行轴系、箱体及其附件的结构设计，箱体附件一般应包括窥视窗、油标、排油孔及其螺塞、起吊装置等。底图完成后，应进行检查并修改。标注必要的尺寸和公差配合，写出减速器特性、技术要求和零件序号，编写零件明细表及标题栏。5）零件工作图的设计和绘制零件工作图一般选轴或齿轮，尺寸和公差标注及技术要求应完整，绘制齿轮零件工作图应有齿轮公差表。6）加深和完成减速器装配图7）整理、编写设计说明书说明书应包括文字叙述、设计计算和必要的简图，在说明书每页的右侧应单独写明有关计算结果和简短结论（如：“m＝3”、“满足强度要求”等等）8）设计总结和答辩课程设计集中在两周内完成。设计完成后进行总结、验收，必要时应单独考核并评定成绩。（四）学生设计工作量每个学生应完成减速器装配图一张（1号图纸），零件工作图2张（按1：1比例绘制），设计说明书一份。二、传动系统方案的总体设计带式输送机传动系统方案如下图所示（一）电动机的选择（1）电动机容量选择根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率设：——一对流滚动轴承效率。=0.99——为齿式联轴器的效率。=0.99——为8级齿轮传动的效率。=0.97——输送机滚筒效率。=0.96估算传动系统的总效率：工作机所需的电动机攻率为：Y系列三相异步电动机技术数据中应满足：。,因此综合应选电动机额定功率（2）电动机的转速选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速（3）方案比较方案电动机型号额定功率/kw满载转速（r/min）堵转转矩最大转矩质量/kg序号额定转矩额定转矩1Y100L1-42.214302.22.3342Y112M-62.29402.02.0453Y132S-82.27102.02.063通过三种方案比较可以看出：方案一选用电动机转速大，导致传动比过高；方案三的电动机造价过高。方案二的电动机转速适中，价格相对便宜，因此选择方案二。（二）传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比：实际运转过程中，由于能量的损失，达不到实际的转速，因此转动比达不到理论所计算的，故取传动比为16。为了方便校核和计算调整，所以将传动比平均分配：传动系统各传动比为（三）传动系统的运动和动力学参数设计传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下：0轴——电动机轴1轴——减速器高速轴2轴——减速器中间轴3轴——减速器低速轴4轴——工作机三、低速级齿轮设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)选用直齿圆柱齿轮传动2)运输机为一般工作机，速度不高，故用7级精度3)材料选择。选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS二者相差40HBS。4)选取小齿轮齿数Z1=20，大齿轮齿数：Z2=iZ1=5×20=80。（一）按齿面强度设计即：确定公式内的各计算数值（1）试选Kt=1.3（2）计算小齿轮传递的转矩（3）由教材图10-7可得：齿宽系数（4）表10-6得：材料弹性影响系数（5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的疲劳强度极限。（6）设每年工作时间按300天计算（7）由图10-19查得接触疲劳寿命系数（8）疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1。2)计算(1)小齿轮分度圆直径d1t(2)计算圆周的速度：(3)计算齿宽b及模数mtH=2.25mt=2.253.05=6.86mmb/h=8.89(5)计算载荷系数K根据v=0.75m/s、7级精度，教材图10-8查得动载系数Kv=1.0;由查得：KHβ=1.422;KFβ=1.31;KHa=KFa=1.0=1.0(6)按实际的载荷系数校正所算得的(7)计算模数M（二）按齿根弯曲强度设计1）确定计算参数(1)计算载荷系数(2)由教材图10-20c得：小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲强度极限=380MPa；由图10-18弯曲疲劳寿命系数=0.87;=0.9。(3)计算弯曲疲劳许用应力弯曲疲劳安全系数S=1.4(4)查取齿形系数，由表10-5查得：(5)查取应力校正系数，由表10-6得：(6)计算大、小齿轮的并加以比较。取大齿轮的数值。２)设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=2.5mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触强度极限算得分度圆直径d1=62.82mm来计算应有的齿数。于是由取则3)几何尺寸计算１)计算中心距2)计算大、小齿轮的分度圆直径3)计算齿轮宽度圆整后取四、高速级齿轮设计按低速级校核的情况，取对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=2.5mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触强度极限算得分度圆直径d1=62.82mm来计算应有的齿数。于是由取则几何尺寸计算１)计算中心距2)计算大、小齿轮的分度圆直径3)计算齿轮宽度圆整后取五、各轴设计方案（一）低速轴的设计（1）轴的设计（2）作用在轴上的力（3）初选轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。由表15-3取A0=105，于是得由于有该处开键槽，故放大7%所以输出轴的最小直径显然是是安装联轴器处的直径。（4）联轴器的计算转矩：Tca=KAT3由书表14-1得KA=1.3;查手册，选用TX3型弹性柱销联轴器，半联轴器孔径d=40mm，所以轴的最小孔径。其公称转矩为半联轴器与轴配合的毂轮长度L1=84mm。（5）根据轴向定位的要求确定轴的直径和轴各段的长度材料：45钢（调质），根据书表15-1得：确定各段轴的直径：A段：=40mm（由最小直径算出）B段：=45mm（根据油封标准，选择毡圈孔直径为45mm的）C段：=50mm与轴承（深沟球轴承6310）配合，取轴径内径D段：=54mm设计非定位轴肩高a=2mm，大齿轮的孔径54mmE段：=60mm设计定位轴肩高a=6mm（）F段：=56mmG段：=50mm，与轴承（深沟球轴承6310）配合，取轴径内径确定各段轴的长度：A段：=82mm（考虑半联轴器的长度，并放大0.03）B段：=50mm(考虑轴承端盖的长度与半联轴器的距离为L=30mm)C段：=52mm与轴承（深沟球轴承6310）配合，加上套筒的长度)D段：=60mm齿轮的齿宽B=27mmE段：=10mm定位轴肩长度F段：=40mm根据结构需要可以调整其长度G段：=30mm与轴承（深沟球轴承6310）配合（6）轴承的校核水平支撑反力水平受力图垂直受力图扭矩图合成弯矩受力图选取脉动循环变应力取由材料可得所以<故该轴强度符合（二）中间轴的设计确定各段轴的直径：A段：=25mm与轴承（深沟球轴承6305）配合，取轴径内径B段：=28mmC段：=36mm与小齿轮配合，小齿轮的孔径36mmD段：=44mm设计定位轴肩高a=3mmE段：=36mmF段：=26mmG段：=25mm与轴承（深沟球轴承6305）配合，取轴径内径确定各段轴的长度：A段：=17mm与轴承（深沟球轴承6305）配合B段：=20mmC段：=64mm根据小齿轮的厚度缩小5mm左右D段：=8mm定位轴肩E段：=44mm根据中间大齿轮的厚度缩小5mm左右F段：=17mm，根据结构需要可以调整其长度G段：=17mm，与轴承（深沟球轴承6305）配合（三）高速轴的设计（1）轴的设计（2）初选轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。由表15-3取A0=105，于是得由于有该处开键槽，故放大7%所以输出轴的最小直径显然是是安装联轴器处的直径。（3）联轴器的计算转矩：Tca=KAT由书表14-1得KA=1.3;查手册，选用LX2型弹性柱销联轴器，半联轴器孔径d=20mm，所以轴的最小孔径。其公称转矩为半联轴器与轴配合的毂轮长度L1=38mm。（4）根据轴向定位的要求确定轴的直径和轴各段的长度确定各段轴的直径：A段：=20mm（由最小直径算出）B段：=22mmC段：=25mm与轴承（深沟球轴承6305）配合，取轴径内径D段：=40mm根据设计需求E段：=50mm根据高速轴配合的齿轮由于过小，故将此处设计成齿轮轴，以保证齿轮的强度F段：=30mmG段：=25mm，与轴承（深沟球轴承6305）配合，取轴径内径确定各段轴的长度：A段：=36mm（考虑半联轴器的长度，并放大0.03）B段：=40mmC段：=22mm与轴承（深沟球轴承6305）配合，加上套筒的长度)D段：=82mm根据设计需要E段：=57mm此