武汉XX大学机械设计基础课程设计.doc

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1、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

2、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.

3、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

4、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

5、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 DEY180L-615KW1000r/min970r/min4.4248mm80mm22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I97013.12129.17

6、4.42219.6312.60547.88219.6312.35537.011三.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 NM3.2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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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C1070 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C1070 GB1096-2003，其挤压强度为低速轴齿轮处选键C1663 GB1096-2003所以各键强度足够。六滚

12、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

13、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 abc=4m6m4m。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

14、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

15、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M161.5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

16、孔附近作出凹坑。螺塞采用M181.5JB/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

17、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

18、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。