2022年机械设计方案课程设计方案设计方案说明书.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 1、设计任务书 . 22、传动方案拟定 . 4 3、电动机的挑选 . 4 4、确定传动装置总传动比及安排各级的传动比 . 6 5、齿轮传动的设计 .7 6、传动装置的运动和动力设计 . 117、传动轴的设计 . . 128、滚动轴承的设计 19 9、键连接的设计 21 10、联轴器的设计 23 11、箱体的设计 . . .24 12、润滑和密封的设计 26 13、设计小结 .27 14、参考资料目录 2 8设计题目：闭式直齿圆柱齿轮减速器一, 设计题目 <设计带式输送机传动装置1 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 V 带传动； 2电动机； 3圆柱齿轮减速器； 4联轴器 5输送带； 6滚筒 原始数据：原始数据 题号运输带拉力 F <N运输带速度 V <m/s卷筒直径 D <mm设计人员 对应学号 > 注：传动不逆转,载荷平稳,启动载荷为名义载荷的题号 1 第 42 2100 1.6 400 47 号, 46号, 3 号1.25倍,传送带速度答应误差为±5%；设计工作量：1. 设计说明书一份；2. 减速器装配图 1 张<A0或 A13. 零件工作图 13 张；2 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、传动方案拟定：采纳带传动与齿轮传动的组合,即可满意传动比要求,同时 由于带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要 求,结构简洁,成本低,使用保护便利；二、电动机挑选：1、电动机类型和结构的挑选：挑选Y 系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简洁,工作可 靠,价格低廉,保护便利,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体 和无特别要求的机械；2,挑选电动机功率；工作机所需要的电动机输出功率为：Pd=Pw ；滚筒的工作效率为 0.96. Pw=Fv 1000 w ,以 Pd= Fv1000 w ；由电动机至工作机之间的总效率<包括工作机效率为 w = 1× 2 × 2 × 2 3× 3× 4× 5× 6 式中： 1、 2、 3、4 、 5、 6 分别为带传动,齿轮传动的 轴承,齿轮传动,联轴器,卷筒轴的轴承及卷筒的效率；取 1=0.96 、 2=0.99 、 3=0.97 、 4=0.97 、 5=0.98 、 6=0.96 ,就 w × × × × × × × ×所以 Pd= Fv1000 w =4.04Kw；3、确定电动机转速卷筒工作转速为： n卷筒 60× 1000·V/< ·D3 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - =60 × 1000× 1.6> /< 00× =76.4 r/min 依据手册 6 表 2.2 举荐的传动比合理范畴,取带传动比I1=,取圆柱齿轮传动比范畴I =35；就总传动比理论范畴为： a 0；故电动机转速的可选范为 Nd =I a× n 卷筒 =16 20>× =458.41528 r/min 就符合这一范畴的同步转速有：750、1000 和 1500r/min ；确定电动机功率的原就是电动机的额定功率 Ped稍大于 Pd；此题的 Pd=4.04Kw；依据容量和转速,由相关手册查出一适用的电动机型号：<如下表方电 动额定电动机转速载传动装置传动比案机 型功 率r/min> 总 传 动V 带传减速号同步满1 Y132M2-6 转速转速比动器1000 960 3 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比,可见方案比较适合；此选定电动机型号为Y132M2-6,其主要性能：电动机主要形状和安装尺寸：4 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中心高形状尺寸底 角 安 装 尺地 脚 螺 栓 孔轴伸尺装 键 部H LxAC/2+AD>寸 A × B直径 K寸 D× E位 尺 寸× HD F × GD216× 178 12 38× 80 132 515× 345×10× 41 315 三、各轴运动参数和动力参数的运算运算步骤设计运算与内容设计结果1>0 轴<电动P0=4.04KW n0=960r/min P0机轴T0=9550P0/n 0=9550×n0=960r/min P1=P0× 1×T0n1=n0/i1=960/3=320/min P1n1=320r/min 21 轴<高T1=9550P1/n 1=9550× N.m T1N.m 速轴P2=P1× 2 2× 3× 4P2= ×2× ×32 轴<n2=n1/i2n2低速轴T2=9550P2/n 2=9550×T25 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 43 轴<滚PW=P2× 5× 6× × KW PWK 筒轴nw=n2W=9550PW/n w=9550×nwTW结果汇总参数0 轴轴号W轴功 PKW> 1 轴2 轴转速320 nr/min>转矩T<N.m传动比 i3 1 效率五、齿轮传动设计设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中齿轮传动,已知：传递功率P0=4.04KW电动机驱动,小齿轮转速n1=320r/min ,大齿轮转速 n2=76. 4r/min ,传递比 i= ,单向运转,载荷变化不大,使用期限五年 . 1、挑选齿轮材料及精度等级；小齿轮选用 45 调质钢,硬度为 230HBS；大齿轮选用 45 钢正火,硬 度为 200HBS；由于是一般减速器,由表机械设计基础其次版中 表选 8 级精度,要求齿面粗糙度 Ra2、按齿面接触疲惫强度设计；因两齿轮均为钢质齿轮,可应用式 有关参数与系数；Pag18610.22> 求出 d1 值,确定6 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1）转矩 T1 、T1× 10 6× 10 6×2）3）齿轮 Z1 和齿宽系数 ；小齿轮的齿数 z1取为 25,就大齿轮齿数 d=1；4）许用接触应力【HZ2× 25=104.7；故取 Z2Hlim1 =580MPa,Hlim2=550Mpa,由表 10.10<Pag180查得SH=1,公式 N1=60njL h<Pag180,N1=60njL h=60× 320× 1× <365× 5× × 10 8 ,N2=N1× 10 8× 10 8 查图 10.27 得：ZNT1=1.02 ,ZNT2=1.1 ,由式 <10.13 可得【H】1= Z NT1Hlim1/S H=513MPa,【H】2=ZNT2Hlim2 /S H=572.4 MPa 故 d176.43 × × 115746× 5.2 /<1 × × 513× 513】1/3=2.57709mm,由表 10.3<Pag165,取标准模数 m=2.75mm；5）运算主要尺寸；d1=mz1×d2=mz2×b2= d× d1=1×经圆整后取 b2=70mm, b1=b2+5mm=75mm a=m/2<z1+z2× 2.75 × mm. 按齿根弯曲疲惫强度校核由式<10.24 得出F, 如F【F】就校核合格确定有关系与参数：7 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - <1齿形系数 YFF1=2.65 ,YF2<2应力修正系数 YSS1=1.59 ,YS2Flim1 =210MPa,Flim2 =190MPa；FNT1=1、YNT2=1 由式<10.14 可得 F1=162MPa, F2=146MPa 故 F1=2kT 1/b 1m 2z 1>YFYS=2× × 115746× × × 1000/69 ×2× 25>=82 F1=162MPa、 F2=82× × × 1.59>=76.3659 F2=146MPa齿轮齿轮弯曲强度校核合格；<3验算齿轮的圆周速度 v V 1 = × 320/60 × 1000>=1.1519m/s；V2 = 275× 76.4/60 × 1000>=1.155m/s；由表 10.22 可知,选 8 级精度是合适的；nw=960/3/<105 × 2=76.4-76.19>/76.19=0.275%<5% ,输送带答应带速误差为±5%合格；数据汇总名称小齿轮大齿轮分度圆直径 d 齿顶高8 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 齿根高 齿全高 h 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 中心距 a 传动比 i 齿宽75 70 六、传动装置的运动和动力设计（1）Pc=Ka× ×（2）选取带型号；（3）确定带轮直径 d1,d2；按表 8.3 选取标准值 d1=106mm,d2=315mm；误差<323.047-320 /320=0.00952 ,在± 5%内为答应值；验算带速 V= d1n1/60000=5.328m/s ,带速在 525m/s 范畴内（4）确定带的基准直径长度Ld,和实际中心距a 0.7<d1+d2d0aa0+<Ld-L0/2=640mm；中心距的 a 的变化范畴为 amin=a-0.015Ld=613mm,amax=a+0.03Ld=694mm；9 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 验算小带轮包角 a1 a1=180° -<d1-d2 × ° 120°确定 V带根数 z ZPc/ 【p0】圆整得 Z=5 根七,齿轮轴的设计 1.1 轴,高速轴的设计 1> 确定输入轴上各部位的尺寸 <如图1.挑选轴的材料,确定许用应力；由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率,对材料五特别要求,应选用 45 钢并经调质处理；查书1见备注 >273 页表 14.2 得强度极限 B=650MPa,在查书 1,272 页表 1402 得许用弯曲应力【 -1b】=60MPa ；2. 按钮转强度估算轴径；依据书 265 页表 14.1 得 C=107118. 又由式 <14.2 得 d10 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3> 确定轴各段直径和长度错误 .从大带轮开头右起第一段,由于带轮与轴通过键联接,就轴应 该 增 加 3% 5%, 取 D1= 30mm, 又 带 轮 的 宽 度 B=<Z-1·e+2·f=<5-1 × 15+2× 9=78mm,就第一段长度 L1=80mm错误 .右起其次段直径取 D2= 38mm 依据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度,取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为 的长度 L2=70mm 30mm,就取其次段错误 .右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,就轴承有径向力,而轴向力为零,选用 6208 型轴承,其尺寸为 d× D×B=40× 80× 18,那么该段的直径为 D3= 40mm,长度为 L3=20mm<因为 轴 承 是 标 准 件 , 所 以 采 用 基 孔 制 , 轴 与 轴 承 间 为 过 盈 配 合P7/h6错误 .右起第四段,为滚动轴承的定位轴肩, 其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取 D4= 48mm,长度取 L4= 10mm 错误 . 右起第五段,该段为齿轮轴段,由于齿轮的齿顶圆直径为d5=74.25 径为 68.75mm轮的宽度为 D5= 74.25mm,长度为 L5=70mm 错误 .右起第六段,为滚动轴承的定位轴肩70mm,就,此段的直径为, 其直径应小于滚动轴承的内圈外径,取 D6=48mmL6=10mm,用基孔制,轴与轴承间为过盈协作11 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - P7/h6错误 .右起第七段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为 D7= 40mm,长度 L7=18mm 4> 求齿轮上作用力的大小、方向：错误 .小齿轮分度圆直径：d10错误 .× 10 6·P/n=115746N·mm 错误 .求圆周力： Ft, Ft=2T2/d 2=2×错误 .求径向力 Fr, Fr=Ft·tan × tan20Ft ,Fr 的方向如以下图所示 FHA=FHB=Ft/2=/2=N -截面处的弯矩为 : MHC1= × ·mm -截面处的弯矩为： MHC2 × 20=3367.156 N ·mm <3、作垂直平面内的弯矩图 :支点反力；FVA - N·mm - N·mm 做合成弯矩图 ：-（5）-截面 N·mm,-截面 N·mm -, -所受弯矩相同,但弯矩MeiMeii ,且轴上仍有键槽,但由于轴径 d4d3,故也应对截面 -进行校核；12 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - -截面： e= MD-截面： e= MD查教材 272 页表 14.2 得【-1b】=60MPa ,满意 e【-1b】的条件,故设计的轴有足够的强度,并有肯定的余量；受力图如下13 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、输出轴的设计运算；确定轴上零件的定位和固定方式 <如图2> 按扭转强度估算轴的直径由前面运算得,传动功率P2=3.5046kw, n2=76.4r/min工作单向,采纳深沟球轴承支撑；由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率应选用 45 刚并经调质处理,硬度217255HBS 依据课本 <14.2 式,并查表 14.1 ,得 d<38.342.24 3>确定轴各段直径和长度 错误 .从联轴器开头右起第一段,由于联轴器与轴通过键联接,就轴应 该 增 加5%, 取 × 10 6 ·P/n=438075 N·mm, Tc=RA× ×438075=569497.5 N·mm,查标准 GB/T 50142003,选用 HL4型弹性柱销联轴器,半联轴器长度为 l1=112mm,轴段长 L1=84mm 错误 .右起其次段,考虑联轴器的轴向定位要求,该段的直径取14 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 52mm,依据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖 的 外端 面与 半联 轴 器左 端面 的距 离为 L2=74mm 30mm,故取 该 段长为错误 .右起第三段,该段装有滚动轴承,选用深沟球轴承,就轴承有径向力,而轴向力为零,选用6011 型轴承,其尺寸为d× D× B=55× 90× 18,那么该段的直径为55mm,长度为 L3=32 错误 .右起第四段,该段装有齿轮,并且齿轮与轴用键联接,直径要增加 5%,就第四段的直径取 60mm,齿轮宽为 b=70mm,为了保证定位的牢靠性,取轴段长度为 L4=65mm 错误 .右起第五段,考虑齿轮的轴向定位 D5=, 定位轴肩,取轴肩的直径为错误 .右起第六段,该段为滚动轴承安装出处,取轴径为 D6= 55mm,长度 L6=18mm 4> 按弯扭合成强度校核轴径按设计结果画出轴的结构草图 <图 a1）画出轴的受力图 <图 b作水平面内的弯矩图 <图 c 支点反力为截面处的弯矩为MHI× 97/2=97160N· mm 截面处的弯矩为 MHII × 23=46076N·mm 2）作垂直面内的弯矩图 <图 d支点反力为FVB=FVA=Fr 2截面处的弯矩为15 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - MrI 左=FVA· × ·mm 截面处的弯矩为MrII =F VB· × ·mm 4>合成弯矩图 <图 eMI 2+97160 21/2 =103396 N·mm MII 2+46076 21/2=49033 N·mm 1）× 10 6× × 10 6× N· mm 求当量弯矩2）因减速器单向运转,故可认为转矩为脉动循环变化,修正系数截面 : M eI= 60925 2× 438000 21/2 N·mm 截面： MeII = 49033 2× 438000 21/2 N· mm 8>确定危急截面及校核强度由图可以看出,截面可能是危急截面；但轴径 d3> d2 ,故也应对截面进行校核；截面：截面：3 eI=MeI× 603 eII=Me II × 55查表得-1b =60Mpa,满意 e -1b 的条件,故设计的轴16 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有足够强度,并有肯定余量；其受力图如下八滚动轴承设计依据条件,轴承估计寿命Lh=5× 365× 24=43800小时<1初步运算当量动载荷 P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr 径向力作用,所以P=Fr=1254N ×17 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - <2求轴承应有的径向基本额定载荷值 <3 挑选轴承型号由课本式 11-3 有预期寿命足够此轴承合格其草图如下：<1初步运算当量动载荷 P 18 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - <2求轴承应有的径向基本额定载荷值<3挑选轴承型号由课本式 11-3 有预期寿命足够此轴承合格九、键的设计一、设计步骤设计运算与内容设计结果联轴器的键挑选 C型键1、选由轴径 d1=45mm,在表 14.8挑选 C型键查得键宽 b=14mm,键高 h=9mm,b=14mm 择键的型号L=36160mm；h=9mm L=54mm<1.6 1.8 d=72L=54mm 81mm 2、写 l1=L-0.5b=54-7=47mm 型号： C14×jy1 =4T/dhl1> 出键的型号 =4 × × 1000/<45× 9× 【二、齿轮键的选jy】=120MPa稍微冲击,由表70GB/T1096-1、择14.9 查得> 1979 挑选键的选键为 C14× 70GB/T1096-1979 型号挑选 A型键轴径 d4b=18mm, h=11mm,L=50200mm,取 L=56mm l 2=L-18=56-18=38mm jy2 =4T/dhl 2> 2、写出键的型号=4× × 1000/<45× 11× 3819 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - =111.79MPa【jy 】挑选 A 型键3、输入端与带轮键=120MPa稍微冲击,由表b=18mm 14.9 查得 > h=11mm 取键 A18× 80GB/T1096-1979 L=56mm 选轴径 d4× 8；即型号： A18×b=10,h=8,L=50 80GB/T1096-l2=L-10=60-10=50mm 1979 jy2 =4T/dhl2> =4× × 1000/<30× 8× 50=46.317 【 jy 】十、联轴器的挑选设设计运算与内容设计计步结骤果一、主动端 TC1=KT2T× ·m C1二计从动端·算TC2=KTWm 联× 495· 轴· mTm=1250N·m<附表T器. 的由前面可知：C转 d2矩又由于 d=C<1+0.05·、 =<40.2344.37 m <1+0.05n2=76. r/min n=4000r/min 确20 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 定 HL4GB5014-；联由其结构取 L=11.5 标轴d=55 D=64 记器为的：型H号L4G B 5 0 1 4-定距环十一、减速器箱体设计设计步骤设计运算与内容设计结果轴中心距箱体壁厚18mm 1=12mm 1=8mm 箱盖壁厚18mm 1=8mm 机座凸缘厚度b=1.5 × =12mm b 1b=12mm 机盖凸缘厚度b2 × 8=20mm b2=20mm 机盖底凸缘厚度df =0.036a+12 df=20mm 地脚螺栓直径取整偶数 20mm n=4 地脚螺钉数目a250,n=4 轴承旁联结螺栓直径d1f=15mm查表 3-3 取 16mm d1=16mm 盖与座连接螺栓d20.6 df d2=12mm 直径=1012mm 取 d2=12mm 21 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 联结螺栓 d2 的l=150 200mm l=150 200mm 间距由表 3-17 得：d3=<0.4 0.5 dfd3=10mm 轴承端盖的螺钉 =810mm 直径 d3 d4=<0.3 0.4 df=68mm d4=8mm 窥视孔盖螺钉直d=<0.30.4 d2径 d4 定位销直径d=<0.30.4 d2d=10 起盖螺钉 dqdq=10 d2 至外壁距离 d1C1=24mm d q=10至外壁距离C1=19mm C1=24mm df 至外壁距离C1=27mm C1=19mm df 至凸缘距离C2=25 C1=27mm d1 至凸缘距离C2C2=25 d2 至凸缘距离C2=28 C2座端面与内箱壁1 1=10mm C2=28 距离2 2=9mm 1=10mm 机盖机座力厚m11 m 2=9mm 轴承端盖外径7mm m1=7mm 大轴D2=D+55.5>d 3m=7mm =90+<55.5 × 8 小轴 =140145mm D2=140mm D2=D+55.5>d 3S=D轴承旁连接螺栓 =80+<55.5 × 8 D2=130mm =130135mmS=DS=D尽量靠近,以 Md1 和 Md2 不干预为准一般距离取 S=D2十二、减速器的润滑、密封设计步骤设计运算与内容设计结果一、齿轮的润对于齿轮来说,由于传动件的的圆周滑 1 挑选润滑速度 V=1.76m/s<12m/s, 采纳浸油润滑,方式因此机体内需要有足够的润滑油,用以润滑和散热；同时为了防止油搅动时泛起沉渣,齿顶到油池底面距离 H不应小于 3050mm；对于单级减速器,浸油深度为一个齿全高,这样就可以打算所需油量,单级传动 , 每传递 1KW需油量22 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - <2确定V0m 3；油总深度为由查参考书 2 图 10.52 可知齿轮侵油深度46mm；油深轴为 10mm；而由箱体与大齿轮的间距为轴承润滑：二、36mm,可得：承润滑油总深度为 46mm 对于滚动轴承来说,由于传动件的速度润滑脂润滑不高,且难以常常供油,所以选用润滑 脂润滑；这样不仅密封简洁,不宜流三、密封失,同时也能形成将滑动外表完全分开 的一层薄膜；由于选用的电动机为低速,常温,常压的电动机就可以选用毛毡密封；毛毡密 封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏 间隙,到达密封的目的；毛毡具有自然采纳毡圈密 封；弹性,呈松孔海绵状,可储存润滑油和 遮挡灰尘；轴旋转时,毛毡又可以将润 滑油自行刮下反复自行润滑；十三、设计小结1> 通过这次机械设计课程的设计,综合运用了机械设计课程和其 他有关先修课程的理论,结合生产实际学问,培育分析和解决一般 工程实际问题的才能,并使所学学问得到进一步稳固、深化和扩 展；2> 学习机械设计的一般方法,把握通用机械零件、机械传动装置 或简洁机械的设计原理和过程；3> 进行机械设计基本技能的训练,如运算、绘图、熟识和运用设23 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 计资料 <手册、图册、标准和标准等以及使用体会数据,进行体会估算和数据处理等；最明显的变化是我的CAD绘图水平技术有了突飞猛进的进步；在这过程中不断地遇到各种问题,通过自己的努力和请教同学这些问题都一一解决；到图纸被打印出来时那份久违的欢乐与成就感重新来临；十四、参考资料书名 主编1、机械设计基础 <第三版陈立德2、机械设计基础课程设计指导 陈立德书24 / 24 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 24 页