专业设计课程设计说明书齿轮传动自动旋转餐桌的设计.doc

*大学专业设计 课程设计说明书设 计 题 目：齿轮传动自动旋转餐桌的设计 学 院 名 称：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：* 姓 名：*学 号：* 指 导 教 师：* 2012年 1 月 13 日目 录一 课程设计任务书2二 传动装置总体设计2三 电动机的选择4四 运动参数计算5五 齿轮的传动设计6六 轴的设计及轴承选择17七 减速器箱体的结构设计21八 餐桌的设计23九 设计心得25十 参考文献26一 课程设计任务书课程设计题目：齿轮式自动旋转餐桌条件：电动机60w，转动桌面直径60cm，最大承受重量20kg要求: 餐桌转速15rpm，采用普通电机加上减速箱，设计齿轮传动机构。二 传动装置总体设计三 电动机的选择选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用小功率电动机YS系列三相异步电动机YS5614，机座号为45，供电环境220V,50Hz，功率为60W，转速1400rpm由机械设计课程设计表3-1可知： ：滚动轴承效率 0.99 ：齿轮传动效率 0.97 （7级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器）电动机的主要安装尺寸和外形如下表：中心高外型尺寸底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD4580× 85× 13856×704.89×233×3四 运动参数计算1计算传动装置的总传动比并分配传动比(1) 总传动比为 (2) 分配传动比 考虑润滑条件等因素，初定 2 计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴的转速 I轴 II轴 III轴 轴 （2）各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 轴 （2）各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为 II轴 II轴 III轴 轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。 轴名功率P/kw转矩T/(N·mm)转速n/(r/min)传动比效率I轴60410140070.95II轴56.52672004.40.96III轴53.711174530.95轴51319015五 齿轮的设计（一）高速级齿轮设计：1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。(3)材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为45Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数2 初步设计齿轮主要尺寸(1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 确定公式内的各计算数值： 试选载荷系数。 计算小齿轮传递的转矩 由机械设计表10-7选取齿宽系数。 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。 由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。计算应力循环次数由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数；。 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1 计算试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。计算圆周速度。 计算齿宽。计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 计算载荷系数 根据，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数； 直齿轮，； 由机械设计表10-2查得使用系数； 由机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑对称分布时，； 由，查机械设计图10-13得 故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 计算模数 (3).按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 确定公式内的各计算数值 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限； 由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，； 计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，有 计算载荷系数； 查取齿形系数； 由机械设计表10-5查得； 查取应力校正系数；由机械设计表10-5查得； 计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮的数值较大。 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮的模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数0.376并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数，取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。(4).几个尺寸计算计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取，。考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构。（二）低速级齿轮设计：1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。(3)材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为45Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数2 初步设计齿轮主要尺寸(1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 确定公式内的各计算数值 试选载荷系数。 计算小齿轮传递的转矩 由机械设计表10-7选取齿宽系数。 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。.由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。 计算应力循环次数由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数；。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1 计算 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。 计算圆周速度。 计算齿宽。 计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 计算载荷系数 根据，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数； 直齿轮，； 由机械设计表10-2查得使用系数； 由机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑对称分布时，； 由，查机械设计图10-13得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 计算模数 (3) 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 确定公式内的各计算数值 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限； 由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数，； 计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，有 计算载荷系数； 查取齿形系数； 由机械设计表10-5查得； 查取应力校正系数；由机械设计表10-5查得； 计算大、小齿轮的并加以比较； 大齿轮的数值较大。 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮的模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数0.604并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数，取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。（4）几个尺寸计算 计算分度圆直径 计算中心距 计算齿轮宽度 取，。（三）锥齿轮的设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)。(2)材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为45Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（3）传动比为3。2 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:由齿面接触疲劳强度计算。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 确定公式内的各计算数值试选载荷系数。计算小齿轮传递的转矩 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。 由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。 计算应力循环次数 计算应力循环次数 由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数；。 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。(1)齿数 取；（2）模数 大端模数 m=d1/z1=2.294mm，取m=2.5mm（3）大端分度圆直径 d1=m*Z1=45mm d2=m*Z2=160mm（4）节锥顶距 （5）节圆锥角 1=arctg（1/u）=18.43度 2= 90-1=71.6度 1、2不得圆整。（6）大端齿顶圆直径 小齿轮 Da1=d1+2*m*cos1=49.74mm 大齿轮Da2=d2+2*m*cos2=161.58mm （7）齿宽 B=RR=21.345mm 取B1=B2=26mm六 轴的设计(一).齿轮轴的设计1 输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，2 求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 3 初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，由于联轴器和轴承是标准件，故 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器和轴承型号。查手册，选用LT1型弹性套柱销联轴器；轴承选择6000型深沟球轴承。(二).轴2的设计1 输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，2 求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 3 初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，取轴承选择6000型深沟球轴承。(三). 轴3的设计1 输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，2 求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 3 初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，取轴承选择7004C型角接触球轴承。（四）轴4的设计1 输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，2 求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 3 初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，取轴承选择6004型深沟球轴承。七 减速器箱体的结构设计减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M12地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M8机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M6轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M6视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M4定位销直径=（0.70.8）4，至外机壁距离查机械设计课程设计指导书表4.2181412，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表41612外机壁至轴承座端面距离=+（812）34大齿轮顶圆与内机壁距离>1.210齿轮端面与内机壁距离>8.5机座肋厚 轴承端盖外径+（55.5） 82 66 八 餐桌的设计1、旋转桌面 旋转桌面的结构及尺寸餐桌结构主桌面上为安装轴承，配合轴承尺寸设计了凹槽，通过紧固螺钉，安装拆卸方便。2、U形导轨设计U形导轨结构及尺寸钢珠直径为20mm九、设计心得在本学期临近期末的三周时间里，学院组织学生开展了锻炼学生动手和动脑能力的课程设计。在这段时间里，把学到的理论知识用于实践。单独一个人完成一组设计数据。这就更能让学生的能力得到锻炼。但是在有限的时间里完成对于现阶段的我们来说比较庞大的“工作”来说，虽然能够按时间完成，但是相信设计过程中的不足之处还有多。希望老师能够指正。总的感想与总结有一下几点：1.通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准3.在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。通过这次齿轮自动旋转餐桌的课程设计，进一步提高了对说明书的规范书写能力。作为一名即将走出社会的大学生，不仅自己要掌握好学习的能力，更要把自己的想法准确地传递给别人，而这其中发挥作用的有制图能力和书写能力。制图关键在平时勤加练习和实践，而书写则需要一份耐心和细心。也更深刻的体会到了，想要成为一名优秀的设计人员，需要具备多方面的扎实能力，这需要时间的积累和实践的锻炼。设计不仅仅要从表面考虑结构，还要考虑它的实用性和经济效益，这些让我在以后的工作中更加努力地提高设计的能力。在此谢谢我的指导老师*老师！十、参考资料孙 恒，陈作模.机械原理(第七版).北京:高等教育出版社,2009.12濮良贵，纪名刚.机械设计(第八版).北京:高等教育出版社,2006.5赵 韩，陈 科，黄 康.机械系统设计.北京:高等教育出版社,2010.5龚溎义. 机械设计课程设计指导书(第二版).北京:高等教育出版社,2010.4周长城，薛文星.SolidWork2010中文版.北京:机械工业出版社,2009.12吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册(第3版).北京:高等教育出版社,2006.5