2022年机械设计课程设计.docx

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1、精品学习资源机械设计 课程设计题 目: 二级圆柱齿轮减速器姓名:X X专 业：机械设计及其自动化学号: 0000000班 级：09 机械三班指导老师 ：XX 成绩：XX学院： XXXXXX2021年 3 月欢迎下载精品学习资源目 录1 前言2 传动装置的总体设计 2.1 比较和挑选传动方案2.2 挑选电动机2.3运算总传动比和安排各级传动比2.4运算传动装置运动和动力参数3 传动零件的设计运算 3.1第一级齿轮传动设计运算3.2其次级齿轮传动设计运算4 画装配草图 4.1初估轴径4.2初选联轴器4.3初选轴承4.4箱体尺寸运算5 轴的校核运算 5.1高速轴受力分析5.2中速轴校核运算5.3低速

2、轴校核运算6轴承验算 6.1高速轴轴承验算6.2中速轴轴承验算6.3低速轴轴承验算7 键联接的挑选和运算 7.1 高速轴与联轴器键联接的挑选和运算7.2 中间轴与大齿轮键联接的挑选和运算7.3低速轴与齿轮键联接的挑选和运算7.4低速轴与联轴器键联接的挑选和运算8 齿轮和轴承润滑方法的确定 欢迎下载精品学习资源8.1齿轮润滑方法的确定8.2轴承润滑方法的确定9 密封装置的挑选 10 结论 参考文献 致谢欢迎下载精品学习资源二级圆柱齿轮减速器1 前言机械设计课程设计是同学第一次较全面的在机械设计方面的训练，也是机械设计课程的一个重要教案环节，其目的是：第一、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课

3、程和其它有关先修课程的理论和学问，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，并使同学学问得到巩固，深化和扩展；其次、学习机械设计的一般方法，把握通用机械零件部件、机械传动装置和简洁机械的设计原理和过程，第三、进行机械设计基本技能的训练，如运算、绘图、熟识和运用设计资料 手册、图册、标准和规范等以及使用体会数据，进行体会估算和数据处理等；机械设计课程设计的题目是带式运输机的传动装置的设计，设计内容包括：确定传动装置总体设计方案，挑选电动机；运算传动装置运动和动力的参数；传动零件， 轴的设计运算；轴承，联轴器，润滑，密封和联接件的挑选与校核运算；箱体结构及其附件的设计；绘制装配工作图

4、及零件工作图；编写设计说明书；毕业设计总 结；最终完成答辩；2 传动装置的总体设计2.1 比较和挑选传动方案2.2 、挑选电动机类型及功率2.2.12.2.2挑选电动机 类型: 用 Y系列电动机确定电动机功率:计 算 及 说 明结 果欢迎下载精品学习资源工作机的效率传动装置中各部分的效率 , 查手册中表 1-7 7 级精度的一般齿轮传动效率弹性联轴器传动效率齿式联轴器传动效率滚子轴承传动效率电动机至工作机之间传动装置的总效率工作机所需功率所需电动机功率2.2.3确定电动机转速由所需电动机功率查手册中表 12-1 ，可选 Y160M-4型电机，额定功率 11kW，满载转速 1460r/min,

5、电机级数： 4 级；由, 得；2.3 运算总传动比和安排各级传动比传动装置的总传动比要求为式中： nm电动机满载转速 ,r/min.一般举荐绽开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比, 取.2.4 运算传动装置运动和动力参数该传动装置从电动机到工作机有三轴 , 依次为、轴 , 就:1. 各轴转速欢迎下载精品学习资源式中:nm为电动机满载转速 ,r/min；n1、n2、n3分别为、轴转速,r/min；为高速轴 , 为低速轴 .2. 各轴功率式中: P d为电动机输出功率 ,KW；P、 P 、P 分别为、轴输入功率, KW ；依次为电动机与轴轴轴的传动效率；3. 各轴转矩3 传动零件的设计运算用机械设计

6、课程设计手册所附光盘工具协作Auto CAD 2006 设计各级啮合齿轮过程及结果如下：3.1 第一级齿轮传动设计运算输入数据如图：欢迎下载精品学习资源工作模式设定如图：校核如图：欢迎下载精品学习资源第一级齿轮设计最终结果如下：计 算 及 说 明结 果设计传递功率/kW: 9.74523小轮最高转速/r/min: 1460.00小轮最大扭矩/N.mm: 63744.50预期工作寿命/h: 38400 第公差组精度 运动精度 : 7 第公差组精度 运动平稳性 : 7 第公差组精度 接触精度 : 7 名义传动比: 5.00实际传动比: 5.00使用系数: 1.10动载系数: 1.12接触强度齿间载

7、荷安排系数: 1.29接触强度齿向载荷分布系数: 1.49弯曲强度齿间载荷安排系数: 1.43弯曲强度齿向载荷分布系数: 1.41欢迎下载精品学习资源支承方式:非对称支承传动方式:闭式传动齿面粗糙度 Rz/m : 3.20润滑油运动粘度 V40/mm2/s: 22.00小轮齿数 z1: 17小轮齿宽 b1/mm: 68.00小轮变位系数 x1/mm: 0.0000 小轮分度圆直径/mm: 68.00 齿轮法向模数 mn/mm: 4.00 小轮运算接触应力/MPa: 448.47小轮接触疲惫许用应力/MPa: 605.36小轮接触疲惫极限应力/MPa: 730.00小轮运算弯曲应力/MPa: 5

8、0.57小轮弯曲疲惫许用应力/MPa: 295.18小轮弯曲疲惫极限应力/MPa: 275.00小轮材料及热处理方式:合金钢调质小轮齿面硬度 /HV10: 280.00大轮齿数 z2: 85中心距/mm: 204.000大轮齿宽 b2/mm: 68.00大轮变位系数 x2/mm: 0.0000大轮分度圆直径/mm: 340.00大轮运算接触应力/MPa: 448.47大轮接触疲惫许用应力/MPa: 473.78大轮接触疲惫极限应力/MPa: 485.00大轮运算弯曲应力/MPa: 46.71大轮弯曲疲惫许用应力/MPa: 210.44大轮弯曲疲惫极限应力/MPa: 195.00大轮齿面硬度 /

9、HBW: 210.00z1 =17 b1 =68d1 =68mn =440Cr z2 =85b2 =68d2 =340欢迎下载精品学习资源大轮材料及热处理方式:结构钢正火极限传递功率kW: 10.8761345 钢3.2 其次级齿轮传动设计运算 :输入数据如图：工作模式设定如图：校核如图：欢迎下载精品学习资源其次级齿轮设计最终结果如下：计 算 及 说 明结 果设计传递功率/kW: 9.17119小轮最高转速/r/min: 292.00小轮最大扭矩/N.mm: 299948.18预期工作寿命/h: 38400 第公差组精度 运动精度 : 7 第公差组精度 运动平稳性 : 7 第公差组精度 接触精

10、度 : 7 名义传动比: 4.00实际传动比: 4.00使用系数: 1.10动载系数: 1.07接触强度齿间载荷安排系数: 1.28接触强度齿向载荷分布系数: 1.51弯曲强度齿间载荷安排系数: 1.42弯曲强度齿向载荷分布系数: 1.43欢迎下载精品学习资源支承方式:非对称支承传动方式:闭式传动齿面粗糙度 Rz/m : 3.20润滑油运动粘度 V40/mm2/s: 22.00小轮齿数 z1: 17小轮齿宽 b1/mm: 110.00 小轮变位系数 x1/mm: 0.0000 小轮分度圆直径/mm: 110.50 齿轮法向模数 mn/mm: 6.50小轮运算接触应力/MPa: 471.33小轮

11、接触疲惫许用应力/MPa: 595.63小轮接触疲惫极限应力/MPa: 730.00小轮运算弯曲应力/MPa: 53.70小轮弯曲疲惫许用应力/MPa: 258.79小轮弯曲疲惫极限应力/MPa: 275.00小轮材料及热处理方式:合金钢调质z1 =17 b1 =110d3 =110.50mn =6.540Cr欢迎下载精品学习资源小轮齿面硬度/HV10: 280.00大轮齿数 z2中心距: 68/mm: 276.250z2 =68大轮齿宽 b2大轮变位系数/mm: 110.00x2/mm: 0.0000b2 =110欢迎下载精品学习资源大轮分度圆直径/mm: 442.00大轮运算接触应力/MP

12、a: 471.33大轮接触疲惫许用应力/MPa: 490.75大轮接触疲惫极限应力/MPa: 485.00大轮运算弯曲应力/MPa: 49.26大轮弯曲疲惫许用应力/MPa: 183.62大轮弯曲疲惫极限应力/MPa: 195.00大轮齿面硬度 /HBW: 210.00d4 =442欢迎下载精品学习资源大轮材料及热处理方式:结构钢正火极限传递功率kW: 9.9424245 钢欢迎下载精品学习资源4 画装配草图4.1 初估轴径在画装配草图前需初估轴径 , 从而提高设计效率 , 削减重复设计的工作量 , 并尽可能的降低生产成本；由式 16.2, 得各轴的最小直径分别为 :式中: C 为轴强度运算系

13、数 ,40Cr 和 45 钢所对应的系数分别为 102 和 112；考虑到实际情形 ,可将这三轴的最小轴径定为 22mm, 35mm 和 52mm；4.2 初选联轴器联轴器除联接两轴并传递转矩外, 有些仍具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能 , 以及具有缓冲、吸振、安全爱护等功能；电动机轴和减速器高速轴联接用的联轴器 , 由于轴的转速较高 , 为减小启动载荷 , 缓和冲击 , 应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器 , 该设计选用弹性柱销联轴器；减速器低速轴与工作机联接用的联轴器 , 由于轴的转速较低 , 不必要求具有较小的转动惯量 , 但传递转矩较大 , 又因减速器与工作机不

14、在同一底座上 , 要求具有较大的轴线偏移补偿 , 因此选用鼓型齿式联轴器；依据上述分析并考虑到实际情形, 联轴器挑选如下 :电动机轴和减速器高速轴联接用的联轴器选用LT6 联轴器；减速器低速轴与工作机联接用的联轴器选用GY7联轴器5843 2003；4.3 初选轴承轴承是支承轴颈的部件；由于该传动装置采纳两对直齿轮传动，经比较挑选， 采纳两对深沟球轴承；从高速轴到低速轴，选用的轴承分别为6305,6308,6312 ；欢迎下载精品学习资源4.4 箱体尺寸运算查手册中表 11-10.025 ，可运算出箱体各部分尺寸，详细如下：名称符号详细数值箱座壁厚10mm箱盖壁厚110mm箱盖凸缘厚度b115

15、mm箱座凸缘厚度b15mm箱座底凸缘厚度b225mm地脚螺钉直径df24mm地脚螺钉数目n6轴承旁联接螺钉直径d118mm盖与座联接螺钉直径d212mm联接螺栓 d2 的间距l150mm轴承端盖螺钉直径d312mm视孔盖螺钉直径d410mm定位销直径d10mm轴承旁凸台半径R124mmdf 、d1、d2 至外箱壁距离C1342618df 、d2 至凸缘边缘距离C22816箱座肋厚m9mm大齿轮齿顶圆与内箱壁距离114mm齿轮端面与内箱壁距离210mm结合以上参数 , 可设计出传动装置的装配草图 , 其结构形式如下图所示 :欢迎下载精品学习资源ABC921007294176减速器布局草图1947

16、05 轴的校核运算5.3低速轴校核运算低速轴结构和受力分析图如下 :欢迎下载精品学习资源a 轴结构图b 轴受力图c 水平面受力图d 水平面弯矩图212270.8欢迎下载精品学习资源e 垂直面受力图541552f 垂直面弯矩581667.8g 合成弯矩图N.mm欢迎下载精品学习资源h 转矩图T3=1123236N.mm欢迎下载精品学习资源581667.8i 当量弯矩图欢迎下载精品学习资源低速轴材料选用 45 钢调质,. 轴的弯曲应力校核步骤欢迎下载精品学习资源如下:运算齿轮受力齿轮所受的力 :圆周力计 算 及 说 明结 果欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源径向力转矩T3 =1123236N

17、.mm运算支承反力水平面反力垂直面反力水平面受力图 , 如 c图所示垂直面受力图 , 如 e图所示画轴弯矩图水平面弯矩图 , 如 d图所示垂直面弯矩图 , 如 f 图所示合成弯矩图 , 如 g图所示 合成弯矩画轴转矩图轴受转矩 T=T3转矩图, 见图 h许用应力T3=1123236N.mm欢迎下载精品学习资源用插入法由表 16.3, 查得应力校正系数画当量弯矩图欢迎下载精品学习资源当量转矩当量弯矩 :在齿轮中间处当量弯矩图 , 见图 i校核轴径轴径经检验轴所用尺寸合格；合格；欢迎下载精品学习资源低速轴安全系数校核运算如下：计 算 及 说 明结 果经过初步判定，截面的应力较大，并且较集中；因此，

18、下面将对截面进行安全系数校核；材料选用 45 钢，；对称循环疲惫极限脉动循环疲惫极限等效系数截面上的应力水平面弯矩： 垂直面弯矩：欢迎下载精品学习资源合成弯矩： 弯曲应力幅：弯曲平均应力：扭转切应力：扭转切应力幅和平均切应力： 应力集中系数有效应力集中系数因在此截面处，有轴径变化，过渡圆角半径r=3mm，由和，从附录表 1 中查出欢迎下载精品学习资源；表面状态系数由附录 5 查出尺寸系数由附录 6 查出安全系数弯曲安全系数设为无限寿命，由式 16.5 得扭转安全系数复合安全系数经检验轴所用尺寸合格；=64.85S=6.261.5S合格欢迎下载精品学习资源6 轴承验算6.1 高速轴轴承验算计 算

19、 及 说 明结 果欢迎下载精品学习资源轴承寿命运算经运算：水平受力分析 :对 C点取矩, 就有对 A 点取矩, 就有垂直面受力分析 :对 C点取矩, 就有:左边轴承径向力右边轴承径向力冲击载荷系数，查表 18.8 得取，当量动载荷基本额定寿命由于, 所以只需要对该轴右边的轴承进行寿命校核：故高速级轴承满意寿命要求；轴承载荷运算当量静载荷欢迎下载精品学习资源安全系数 S0正常使用圆柱滚子轴承，查表 18.14 ，得运算额定静载荷许用转速验算载荷系数 f 1由, 查图 18.19 ，得合格由，查图 18.19 ，得许用转速 N均大于工作转速 1460r/min ；检验结果该轴承合格；欢迎下载精品学

20、习资源6.2 中速轴轴承验算轴承寿命运算左边轴承径向力计 算 及 说 明结 果欢迎下载精品学习资源右边轴承径向力冲击载荷系数，查表 18.8 得，当量动载荷基本额定寿命查.机械设计手册 .第 67 页表 6-2 ，得，；因，只运算左边轴承：欢迎下载精品学习资源故中速级轴承满意寿命要求；轴承载荷运算当量静载荷安全系数 S0正常使用圆柱滚子轴承，查表 18.14 ，得运算额定静载荷许用转速验算欢迎下载精品学习资源载荷系数 f 1由, 查图 18.19 ，得由，查图 18.19 ，得许用转速 N均大于工作转速 194r/min ；经检验该轴承合格；合格；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.3

21、 低速轴轴承验算轴承寿命运算左边轴承径向力右边轴承径向力计 算 及 说 明结 果欢迎下载精品学习资源冲击载荷系数，查表 18.8 得取，当量动载荷基本额定寿命欢迎下载精品学习资源由于, 所以只需要对该轴左边的轴承进行寿命校核：查.机械设计手册 .第 66 页表 6-1 ，得；故高速级轴承满意寿命要求；轴承载荷运算当量静载荷安全系数 S0正常使用圆柱滚子轴承，查表 18.14 ，得基本额定静载荷 C0r =51.8kN运算额定静载荷许用转速验算载荷系数 f 1由, 查图 18.19 ，得由，查图 18.19 ，得合格许用转速 N均远远大于工作转速 73r/min ；校验结果该轴承合格；7.1高速

22、轴与联轴器键联接的挑选和运算高速轴与联轴器键联接的轴的直径为22mm, 查表 4-1 ，可知可选用键，即键宽 8mm、高键的接触长度7mm，键长；7 键联接的挑选和运算时联轴器采纳 35 锻钢制造，；欢迎下载精品学习资源校核键的联接强度：，符合要求；键标记：键；材料选用 45 钢；7.2 中间轴与大齿轮键联接的挑选和运算中间轴与大齿轮键联接的轴的直径为48mm，查表 4-1 ，可知当时可选用键，即键宽 14mm、高 9mm，键长 80mm；齿轮采纳 45 钢制造，就此联接所能传递的转矩为：，满意使用要求；键标记：键；材料选用 45 中碳钢；7.3 低速轴与齿轮键联接的挑选和运算低速轴与大齿轮键

23、联接的轴的直径为68mm，查表 4-1 ，可知当时可选用键，即键宽 20mm、高 12mm，键长 90mm；齿轮采纳 45 钢制造，就此联接所能传递的转矩为：，满意使用要求；键标记：键；材料选用 45 中碳钢；7.4 低速轴与联轴器键联接的挑选和运算低速轴与联轴器键联接的轴的直径为52mm，查表 4-1 ，可知当时可选用键即键宽 16mm、高 10mm，键长 90mm，键的接触长度；联轴器采纳 45 锻钢制造，就此联接所能传递的转矩为：，满意使用要求；键标记：键；材料选用 45 中碳钢8 齿轮和轴承润滑方法的确定8.1 齿轮润滑方法的确定由于低速级 齿轮 周向速度低，所以采纳浸油润滑，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，箱体内选用 SH0357-92 中的 50 号润滑，装至规定高度 ；8.2 轴承润滑方法的确定由于传动装置属于轻型的，且传速较低，所以采纳脂润滑；9 密封装置的挑选欢迎下载精品学习资源选用凸缘式端盖易于调整，采纳密封圈实现密封；密封圈型号按所装配轴的直径确定为F） B25-42-7-ACM ， 清华高校 吴宗泽，北京科技高校罗圣国主编；机械设计课程设计指导书其次版）罗圣国，李平林等主编；指导老师评语：成果评定：指导老师：年 月日欢迎下载