武汉XX大学机械设计基础课程设计.doc

目 录一. 传动方案设计.21.1设计已知21.2设计简图2二. 电动机的选择计算22.1电动的选择.22.1.1电动机类型选择.22.1.2电机功率的选择.42.1.3电动机转速的选择.52.2传动比的分配.52.3传动装置的运动和动力参数计算.52.3.1各轴的转速计算.52.3.2各轴的输入功率计算.62.3.3各轴的输入转矩计算.6三. 齿轮传动的设计计算.63.1已知数据.63.2选择齿轮.73.2.1选齿轮精度.73.2.2选择齿轮材料.73.2.3许用应计算.73.2.4按接疲劳强度进行设计.73.2.5校核齿根弯曲疲劳强度93.2.6计算齿轮的圆周速度93.2.7齿轮的受力分析9四. 轴的设计计算及联轴器的选择.1041选择轴的材料.1042初算轴径.104. 3联轴器的选择.1044轴承的选择.1045齿轮的结构设计.1046轴的设计计算.114.6.1轴径和轴长的设计.114.6.2低的校核11五. 键连接的选择计算.13六. 滚动轴承的校核.136.1低速轴轴承的校核.136.1.1轴的受力状况及轴承载荷计算136.1.2当量动载荷146.1.3求轴承的寿命14七. 润滑和密封方式的选择.147.1齿轮润滑剂的选择.147.2齿轮的润滑方式.157.3轴承的润滑.157.4密封方式的确定.15八. 箱体及结构附件设计和计算.158.1减速器铸造箱体的结构尺寸.158.2附件设计.15九. 设计小结.16十. 参考资料.17一 传动方案设计1.1设计已知于铸工车间运型砂，单班制工作（8小时工作制），有轻微振动，使用寿命为10年，轴承寿命为3年。带式运输机的工作数据如下：运输带工作拉力F（N）运输带的速度V（m/s）卷筒的直径D（mm）5100 N2.3 m/s200 mm根据已知条件可计算出卷筒的转速为选用同步转速为1000r/min的电动机则可估算出传动装置的总传动比为4.553，考虑减速器的工作条件和要求，暂选下图所示传动方案，其特点为：减速器的尺寸紧凑，闭式齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求。1.2设计简图齿轮运输带卷筒轴联轴器齿轮轴电动机联轴器轴轴二电动机的选择计算2.1电动机的选择2.1.1电动机类型的选择根据动力源和工作要求，选Y系列三相异步电动机。2.1.2电动机功率的选择工作机所需有效功率 。由传动示意图可知：电动机所需有效功率式中，为传动装置的总效率 。设，分别为弹性连轴器（2个）、闭式齿轮（设齿轮精度为7级）、滚动轴承（3对）、运输机卷筒的效率。查表得，则传动装置的总效率电动机所需有效功率 。查表选取电动机的额定功率为 。2.1.3电动机转速的选择工作机所需转速 。查表2-3知总传动比 =35。则电动机的满载转速。查表选取满载转速为 同步转速为的Y180L-6型电动机，则传动装置的总传动比，且查得电动机的数据及总传动比如下：电动机型号额定功率 KW同步转速 r/min满载转速 r/min总传动比轴伸尺寸 D×EY180L-615KW1000r/min970r/min4.4248mm×80mm22传动比的分配由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值23传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴的转速计算由传动示意图可知, 轴，的转速：2.3.2各轴的输入功率计算因为所设计的传动装置用于专用机器，故按电动机的所需功率计算。轴，的输入功率：2.3.3各轴的输入转矩计算轴，的输入转矩：将上述结果列于下表中，以供查询。轴号转速nr/min功率pkw转矩T传动比I97013.12129.174.42219.6312.60547.88219.6312.35537.011三.齿轮传动的设计计算3.1已知数据如传动示意图所示：齿轮和的已知数据如下表： 齿轮功率P KW转速n r/min转矩T N·M3.2选择齿轮3.2.1选择齿轮精度： 按照工作要求确定齿轮精度为7级。3.2.2选择齿轮材料： 考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得（小）、（大）齿轮的选材，及相应数据如下：齿轮材料热处理硬度弯曲疲劳极限应力接触疲劳极限应力45钢调质45钢正火由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。3.2.3许用应力计算： 齿轮、的循环次数（使用寿命为10年）为：查图得,（两轮均为软齿面）可求得：3.2.4按接触疲劳强度进行设计小齿轮的名义转矩 选取各系数并列表：载荷系数齿宽系数重合度系数（斜齿轮电动机传动）（软齿面）初定齿轮的参数： ，取 初算分度圆直径并确定模数和螺旋角：因两齿轮均为钢制，故，则所以 a取圆整值为 ；法向模数：，圆整为标准值。调整螺旋角：计算齿轮的几何尺寸：螺旋角， 法向模数，齿数， 中心距.分度圆直径：，齿顶圆直径：，齿根圆直径：齿宽：，3.2.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数：，查图得， 端面重合度1.64即齿根弯曲疲劳强度足够。3.2.6计算齿轮的圆周速度： 有表6-11知符合精度要求3.2.7齿轮的受力分析齿轮，的受力情况如下图所示： Fr2齿轮 接运输带 Ft2 Fa2 FA1 Ft1Fr1齿轮 接电机各力的大小分别为：圆周力：径向力：轴向力：四轴的设计计算及联轴器的选择41选择轴的材料：该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢。查表知。42初算轴径：轴的轴径即为电动机外伸轴直径轴（与齿轮配合）： 查表取C=110, 并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径轴（与齿轮配合）： 查表取C=110，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径轴：查表取C=110，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径4. 3联轴器的选择：由电动机外伸轴径及传动要求，公称转矩，查表选取LT8弹性套柱销联轴器，故取轴与联轴器连接的轴径为55mm。 因为轴与轴的最小轴径分别为并考虑传动要求，公称转矩，查表选取GY8凸缘联轴器，故轴、轴与联轴器连接的的轴径均为60mm。44轴承的选择：根据初算轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定，假设选用深沟球轴承，查表可估选出装轴承处的轴径及轴承型号，见下表：轴号装轴承处的轴径轴承型号55mm滚动轴承6211 GB/T276-9460mm滚动轴承6212 GB/T276-9445齿轮的结构设计大齿轮：因为齿顶圆直径：，为了减轻重量和节约材料，并考虑机械性能，故大齿轮采用腹板式自由锻结构，且取与轴连接处的直径为49mm小齿轮：因为齿顶圆直径：,故作成齿轮轴形式46轴的设计计算4.6.1轴径和轴长的设计 单位都为mm 高速轴 d1=50mm d2=52mm d3=55mm d4=64mm d5=74.231mm d6=64mm d7=55mm 低速轴 d1=60mm d2=57mm d3=50mm d4=62mm d5=72mm d6=69mm d7=60mm4. 6.2低速轴的校核（1）受力分析：低速轴上齿轮的受力情况，已经分析清楚。水平面的受力和弯矩图 A Ft2 B C FRA FRB Fa2 Ft2 FRA FRB 垂直面的受力和弯矩图 合成弯矩图 转矩图 当量弯矩图 T2（2）轴承的支反力：水平面上的支反力：垂直面上的支反力：（3）画弯矩图：剖面C处水平面的弯矩：垂直面上的弯矩：合成弯矩：（4）画转矩图（5）画当量弯矩图：因单向回转，视转矩为脉动循环，。已知查表得，则剖面C处的当量弯矩（6）判断危险剖面并验算强度： 剖面C当量弯矩最大，而其直径与邻段相差不大，估剖面C为危险剖面。已知 剖面D处的直径最小，估该剖面也为危险剖面所以其强度足够。五键连接的选择计算 各处的键均采用有轻度冲击的普通平键半圆键的联接方式，查表可得高速轴联轴器处选键C10×70 GB1096-2003，其挤压强度为电动机处的键是查表所得，故无须校核。低速轴联轴器处选键C10×70 GB1096-2003，其挤压强度为低速轴齿轮处选键C16×63 GB1096-2003所以各键强度足够。六滚动轴承的校核在轴的设计计算部分已经选用如下表所示深沟球轴承：轴号装轴承处的轴径轴承型号40mm滚动轴承6208 GB/T276-9450mm滚动轴承6210 GB/T276946.1低速轴轴承的校核6.1.1轴的受力状况及轴承载荷计算水平面上的支反力：垂直面上的支反力：轴承所承受的径向载荷轴向外载荷轴承的转速n=190.986单班制工作，预期寿命3年，则 6.1.2求当量动载荷FAFR2FR1查表取 按图，轴承未承受轴向载荷，故轴承受轴向载荷；，查表取，查表取故仅计算轴承的寿命即可。6.1.3求轴承的寿命实际寿命比预期寿命大，故所选轴承合适。七润滑和密封方式的选择7.1齿轮润滑剂的选择因是闭式齿轮传动，且齿轮选用 45钢，调质处理，其硬度 且节圆处：所以两个齿轮均采用油润滑，开油沟，油沟尺寸为 a×b×c=4m×6m×4m。查表，选择润滑油的黏度为266，选择油的代号为CKC 320 GB5903-867.2齿轮的润滑方式：因为故采用油池浸润润滑。7.3轴承的润滑：采用飞溅方式直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。7.4密封方式的确定：根据减速器的密封要求，选择接触式密封方式，根据轴径查表选择毡圈油封及槽，分别选：毡圈50 JB/ZQ4406-86、毡圈40 JB/ZQ4406-86。箱体剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许塞入任何垫片或填料。八箱体及附件的结构设计和计算81减速器铸造箱体的结构尺寸 参照表5-1各部位尺寸列于下表：名称符号结构尺寸名称符号结构尺寸箱体壁厚8mm连接螺栓轴承旁螺栓直径d112mm箱盖壁厚17mm沉头座直径D126mm凸缘厚度箱座b12mm通孔直径d1/13.5mm凸缘尺寸C120mmC216mm箱盖B110.5mm箱体、箱座螺栓直径d28mm沉头座直径D218mm底座B220mm通孔直径d2/9mm轴承旁凸台高度h47m螺栓间距l91mm半径R116凸缘尺寸C115mm轴承盖外径D2130C212mm地脚螺钉直径df16mm轴承盖螺钉直径d38mm数目N4个视孔盖螺钉直径d46mm通孔直径Df/20mm定位销螺钉直径d6mm沉头座直径D045mm箱体外壁至轴承端面的距离L139mm底座凸缘尺寸C125mm大齿轮顶圆与箱体内壁距离122mmC223mm齿轮端面与箱体内壁的距离215mm肋厚箱体m13mm箱座高度H185箱盖m110mm油面高度h657mm铸件有1：20的拔模斜度，铸造圆角半径取R=5mm,沉头座锪平。82附件设计1） 窥视孔和视孔盖：窥视孔开在啮合区的上方并有适当的大小，窥视孔平时用盖板盖住，加密封垫圈，螺钉连接。尺寸如下： 2） 通气器：选M16×1.5塞。3） 起吊装置：选吊耳环和吊钩。吊耳环尺寸为：吊钩尺寸为：4) 油面指示器：选油标尺M125） 油孔和螺塞：放油孔位于箱座内底面最低处，内底面作成1度至1.5度斜面，油孔附近作出凹坑。螺塞采用M18×1.5JB/ZQ4450-86型外六角螺塞，加装封油垫。6） 起盖螺钉：采用螺栓 GB/T 5781 M8*40，螺钉端部作成圆柱端。数量为1个7） 定位销：采用销 GB/T 117 A6*50，两个，非对称分布。九设计小结通过两周实践和学习，我们的机械设计基础课程设计终于接近尾声。此时此刻，我感触良多。总结如下：1.理论和实践同等重要。理论能指导实践，使你能事半功倍，实践能上升成为理论，为以后的设计打下基础。 从校门走出后,一定要重视实践经验的积累,要多学多问。把学校学习的专业知识综合的应用起来，这非常重要。2.机械设计需要个人不断积累不断思考，不能为了机械而机械，一定要有自己的想法，形成自己的风格，也要有创新。3.现在纯机械已经越来越少了,一般要求我们会一点电脑或者控制方面的知识了,还有就是会3D绘图也好好学学。4.做事的态度很重要!凡事都要全力以赴，认真努力去做!5.把技术搞好就必须安心的学习，虚心向别人请教，耐心的对待每一个问题，不放过任何一个自己遇到的问题，要善于发现问题。6.我们要不断的学习新知识，完善自己的知识结构，活到老学到老!8.多多帮助你能帮上的人，这是双赢的行为!当然由于是初次设计，故而在机械的装配图，主要零件的工作图以及设计计算说明书中均不同程度的出现了错误，通过和同学们的讨论以及互相检验，已经尽自己最大的努力纠正了错误，并且获得了一定的经验，但是，由于水平有限，还有一些隐秘的错误还没有检查出来，敬请老师指正，以期完善本次设计。由于没有实践经验，在机械的结构、工艺性方面存在着一些与实际不符的错误，至于其他方面我认为还是可以的。通过本次设计，我掌握了设计机械的总的基本的方法以及设计流程，掌握了如何迅速查阅资料、进行校核，掌握了如何一边设计、如何一边修改完善的方法。总之，这次设计使我的设计能力有了质的飞跃，在以后的设计中我会扬长补短，尽自己最大的努力提高设计质量，避免造成无所谓的损失。最后，说一句，要成为真正的合格工程师,不是一步就能完成的,要慢慢积累，路慢慢其修远兮,吾将上下而求索十参考资料【1】黄华梁，彭文生。机械设计基础【M】，第4版。北京：高等教育出版社，2001。【2】唐增宝，常建娥。机械设计课程设计【M】，第三版。武汉：华中科技大学出版社，2006。