2022年机械课程设计说明书 2.pdf

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1、一、设计题目1、设计题目带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器2、系统简图系统简图如下列图所示3、工作条件单向运转，有轻微振动，经常满载，空载启动，单班制工作一天8 小时 ，使用期限 5 年，输送带速度容许误差为5%。4、原始数据速度 v=09m/s 直径 D=300mm 联轴器电动机减速器联轴器滚筒v输送带精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 1 页 共 22 页1 二、总体设计一、选择电动机1、选择电动机的类型根据动力源和工作条件，选用Y 型三相交流异步电动机。2、确定电动机的功率1

2、计算工作所需的功率kWvFPwwww08. 295.010009. 010002.21000其中，带式输送机的效率0.95w。2通过查机械设计基础课程设计表10-1 确定各级传动的机械效率：V带1=0.96； 齿轮2=0.97； 轴 承3=0.99； 联 轴 器4=0.99。 总 效 率085999.099.097.096.02322433221。电动机所需的功率为：kWPPw42.2859.008.20。由表机械设计基础课程设计10-110选取电动机的额定功率为3kW。3电动机的转速选960r/min 和 1420r/min 两种作比较。工作机的转速：min/3 .5760000rDvnw现

3、将两种电动机的有关数据进行比较如下表所示方案电动机型号额 定 功 率/kW 满载转速/1minr传动比Y132S-6 3 960 Y100L2-4 3 1420 由上表可知方案的总传动比过大，为了能合理分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案。4选定电动机型号为Y132S-6。查表机械设计基础课程设计10-111得电动机外伸轴直径D=38 ，外伸轴长度 E=80 ，如下列图所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 2 页 共 22 页2 二、传动比分配根据上面选择的电动机型号可知道现在的总

4、传动比i=16.76 ，高速级齿轮转动比14.76i，低速级齿轮传动比23.52i。三、传动装置的运动和动力参数1、各轴的转速计算1121232960 / min960201.7 / min4.76130.1457.3 / min3.52mnnrnnrinnri2、各轴输出功率计算104213232323 0.992.972.970.99 0.972.852.850.99 0.972.74PPkWkWPPkWkWPPkWkW3、各轴输入转矩计算各轴运动和动力参数如下表所示参数轴名高速轴中间轴低速轴转速1/minn r960 功率/PkW转矩/TN m传动比 i 1112223332.97955

5、0955029.59602.8595509550134.9201.72.7495509550456.757.3PTN mN mnPTN mN mnPTN mN mn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 3 页 共 22 页3 三、传动零件的计算一、高速级齿轮传动设计1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。1输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8 级精度足够。2通过查教材表 11-1 选择小齿轮的材料为40MnB ，调质处理，齿面硬度为241-286HBS ，lim1730,600HFEMPaM

6、Pa ，大齿轮为 ZG35Si，调质处理，硬度为 241-269HBS ，lim2620,510HFEMPaMPa 。3选小齿轮齿数为Z1=26，则大齿轮齿数 Z2=i1Z1=264.76=123.76 ，取Z2=124，实际传动比211244.7726ziz。2、按齿面接触强度设计设计公式213121EdHKTZudu1确定公式内的各计数值2小齿轮传递的转矩T1m=29500N mm 4通过查教材表 11-4 得弹性系数12188EZMPa5计算接触疲劳许用应力通过查教材表 11-5，取1.1HSmin11min 227306641.16645641.1HHHHHHMPaSMPaS2计算1试

7、计算小齿轮分度圆的最小直径1d21312145.3EdHKTZudmmu2计算齿宽10.8 45.336.24dbd，取2140,45bmm bmm3计算模数1145.31.7426dmz，取 m=2mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 4 页 共 22 页4 实际直径11226 252,124 2248dzmmm dmm4验算弯曲疲劳强度通过查教材表 11-5，取1.25FS由图 11-8 和 11-9 查得11222.71,1.622.12,1.83FaSaFaSaYYYY，则1111

8、1211222211293.448082.5408FaSaFFFFaSaFFFaSaKTYYMPaMPabm zYYMPaMPaY Y5齿轮的圆周速度112.61/60 1000d nvm s对照表 11-2 可知选用 8 级精度是合宜的。高速齿轮各参数如下表所示名称计算公式结果/mm 模数m 2 压力角n020齿数12zz26 124 传动比i 分度圆直径12dd52 248 齿顶圆直径*11*2222aaaaddh mddh m56 252 齿根圆直径*11*222()2()fafaddhc mddhcm47 243 中心距12()2m zza150 齿宽125bbbb45 40 二、低速

9、级齿轮传动的设计1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 5 页 共 22 页5 1输送机为一般工作机器，速度不高，故选用8 级精度足够。2通过查教材表 11-1 选择小齿轮的材料为40MnB ，调质处理，齿面硬度为241-286HBS ，lim1730,600HFEMPaMPa ，大齿轮为 ZG35Si，调质处理，硬度为 241-269HBS ，lim2620,510HFEMPaMPa 。3选小齿轮齿数为Z1=34，则大齿轮齿数Z2=i2Z1=343.52=

10、119.68 ，取Z2=120，实际传动比211203.5334ziz。2、按齿面接触强度设计设计公式223121EdHKTZudu1确定公式内的各计数值2小齿轮传递的转矩T2m=134900N mm 4通过查教材表 11-4 得弹性系数12188EZMPa5计算接触疲劳许用应力通过查教材表 11-5，取1.1HSmin11min 227306641.16645641.1HHHHHHMPaSMPaS2计算1试计算小齿轮分度圆的最小直径1d22312176.7EdHKTZudmmu2计算齿宽10.8 76.761.36dbd，取2165,70bmm bmm3计算模数1176.72.2534dmz

11、实际直径11235 2.585,120 2.5300dzmmm dmm4验算弯曲疲劳强度通过查教材表 11-5，取1.25FS精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 6 页 共 22 页6 由图 11-8 和 11-9 查得11222.61,1.632.15,1.78FaSaFaSaYYYY，则111112112222112141.3480127.1408FaSaFFFFaSaFFFaSaKTYYMPaMPabm zYYMPaMPaY Y5齿轮的圆周速度120.79/60 1000d nvm s对

12、照表 11-2 可知选用 8 级精度是合宜的。低速齿轮各参数如下表所示名称计算公式结果/mm 模数m 压力角n020齿数12zz34 120 传动比i 分度圆直径12dd85 300 齿顶圆直径*11*2222aaaaddh mddh m90 305 齿根圆直径*11*222()2()fafaddhc mddhcm中心距12()2m zza195 齿宽125bbbb70 65 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 7 页 共 22 页7 四、轴的设计一、轴的材料选择和最小直径估计根据工作条件，选

13、定轴的材料为45 钢，调质处理。轴的最小直径计算公式3minPdCn，C的值通过查教材表14-2 确定为： C=107 。1、高速轴133min112.9710715.6960PdCmmn因为高速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此min1min11 5%16.4ddmm。2、中间轴233min 222.8510725.9201.7PdCmmn。3、低速轴333min132.7410738.857.3PdCmmn因为低速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此min1min11 5%40.7ddmm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第

14、8 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 8 页 共 22 页8 二、减速器的装配草图设计减速器草图如下列图所示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 9 页 共 22 页9 三、轴的结构设计1、高速轴1高速轴的直径确实定11d ：最小直径处与电动机相连安装联轴器的外伸轴段，因此1138dmm12d：密封处轴段1242dmm13d ：滚动轴承轴段1345dmm 滚动轴承选取 6009 ：dDB=45mm75mm16mm 14d: 过渡段1448dmm齿轮轴段由于齿轮直径较小，所以采用齿轮轴结构。

15、15d：滚动轴承段，1545dmm2高速轴各段长度确实定11l ：1150lmm12l ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定1240lmm13l ：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定1330lmm14l ：由装配关系、箱体结构确定1480lmm15l ：由高速小齿轮齿宽确定1545lmm16l ：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定1540lmm2、中间轴1中间轴各轴段的直径确定21d：最小直径处滚动轴承轴段，因此2145dmm. 滚动轴承选取 6009 dDB=45mm75mm 16mm 。22d：低速小齿轮轴段取2248dmm23d：轴环，根据齿轮的轴向定位要求取2352dmm24d:

16、高速大齿轮轴段取2448dmm25d：滚动轴承段2545dmm2中间轴各轴段长度确实定21l ：由滚动轴承，挡油盘及装配关系取2132.5lmm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 10 页 共 22页10 12l ：由低速小齿轮齿宽取2265lmm23l：轴环 取2310lmm14l ：由高速大齿轮齿宽取2440lmm25l：2542.5lmm3、低速轴1) 低速轴各轴段的直径确定31d： 滚动轴承轴段，因此3150dmm. 滚动轴承选取6010 d D B=50mm80mm 16mm 。3

17、2d：低速大齿轮轴段取3252dmm33d：轴环，根据齿轮的轴向定位要求取3356dmm34d: 过度段取，考虑挡油盘的轴向定位取3454dmm35d：滚动轴承段3550dmm36d：封密轴段处，根据联轴器的定位要求以及封面圈的的标注，取3648dmm37d：最小直径，安装联轴器的外伸轴段3745d 2低速轴各轴段长度确实定31l ：由滚动轴承、挡油盘以及装配关系等确定取3132.5lmm32l：由低速大齿轮齿宽取3265lmm33l ：轴环 取3310lmm34l：由装配关系和箱体结构取3445lmm35l：滚动轴承、挡油盘以及装配关系3542.5lmm36l：由箱体结构，轴承端盖、装配关系

18、等确定3640lmm37l：3775lmm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 11 页 共 22页11 五、轴的校核低速轴1、低速轴的受力分析圆周力、径向力、轴向力大小如下：NdTFt67.30443.07.4562243NFFtr08.109636.067.3044tan2、低速轴的受力情况如下列图所示3、求垂直面的支承反力NLLFFrv74.7311795.11908.109611?NFFFvrv34.364124、求水平面的支承反力NFFFtHH34.15222/67.30442215

19、、绘制垂直面的弯距图如下列图所示22LFMvav?21LFMvav?6、绘制水平面的受力与弯距图如下列图所示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 12 页 共 22页12 mNLFMHaH?92.1811195.034.1522117、求合成弯距8、危险截面的当量弯距由下列图可见，截面a-a最危险，其转距mNT.7.4563当量弯距如认为轴的扭切应力是脉动循环变力，取折合系数=0.6，代入上式9、计算危险截面处轴的直径轴的材料为 45钢，调质处理，由教材14-1 查得b=650 MPa，由表

20、14-3 查得b1=60MPa d31 1. 0beMmm02.381010601 .063.32933638.02=39.92mm44mm故轴符合强度要求。mNMMMaHaVa84.20192.18144.872222mNMMMaHaVa21.18392.18168.212222mNTMMae63.329)7.4566. 0(21.183)(2222精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 13 页 共 22页13 六、键的选择一、高速轴键的选择高速轴上只有安装联轴器的键。 根据安装联轴器处直径

21、d=38 ， 通过查机械设计基础课程设计表10-33 选择普通平键。选择的键尺寸：bh=128 t=5.0 ，r=0.25 。标记：键 128=4mm ，传递的转矩129.5TTN m。按表 6-2 差得键的静连接时需用应力100pMPa则33210229.5 108.82444 38ppTMPakld所以高速轴上的键强度足够。二、中间轴键的选择中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用圆头普通平键。 因为高速大齿轮齿宽 B=40mm ，轴段直径 d=48mm，所以通过查机械设计基础课程设计表10-33 选用 bh =149t=5.5 ，r=0.25 ，标记：键 149GB/T1096-2003

22、。低速小齿轮齿宽 B=70 ，轴段直径 d=48，所以选用 bh=149t=5.5 ，r=0.25 ，标记：键 149=4.5mm ，传递的转矩2134.9TTN m则332102 134.9 1034.704.5 36 48ppTMPakld故轴上的键强度足够。三、低速轴键的选择低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮， 另一个是用来安装联轴器。齿轮选用圆头普通平键，齿轮的轴段的直径d=95mm，轮宽 B=130mm ，通过查表机械设计基础课程设计表10-33选用 bh=149t=5.5 ，r=0.25 标记：键 149=4.5mm ，传递的转矩3456.7TTN m则332102 456

23、.7 1066.164.5 59 52ppTMPakld故安装齿轮的键强度足够。安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径 d=45mm ，所以选键 bh=149。标记：键 14=4.5mm ，传递的转矩3456.7TTN m则332102 456.7 1057.104.5 79 45ppTMPakld故选的键强度足够。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 14 页 共 22页14 七、滚动轴承的选择一、高速轴轴承的选择根 据 载 荷 及 速 度 情 况 ， 选 用 深 沟 球 轴 承 。 由 高

24、 速 轴 的 设 计 ， 根 据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 15 页 共 22页15 131545ddmm， 查 机械设计基础课程设计 表 10-35选轴承型号为 6009。二、中间轴轴承的选择根 据 载荷 及 速 度情 况 ， 选用 深 沟 球轴 承 。 由中 间 轴 的设 计 ， 根据212545dd，查机械设计基础课程设计表10-35 选轴承型号为 6009。三低速轴轴承的选择根 据 载 荷 及 速 度 情 况 ， 选 用 深 沟 球 轴 承 。 由 低 速 轴 的 设 计 ，

25、 根 据313550dd，选轴承型号为 6010。八、联轴器的选择根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，输出轴低速轴选用凸缘联轴器，考虑到转矩变化小，取1.3AK，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 16 页 共 22页16 11221.3 29.538.351.3 134.9175.37AATK TN mTK TN m按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计基础课程设计表10-41，高速轴选用 YL7联轴器，公称转矩160nTN m，孔径 d=38mm ，L=60mm

26、 ，许 用 转 速 n=7600r/min ， 故 适 用 ; 低 速 轴 选 用 YL10 联 轴 器 ， 公 称 转 矩630nTN m，孔径 d=45mm ，L=84mm ，许用转速 n=6000r/min ，故适用。九、箱体的设计箱体各部分尺寸关系如下表所示名称符号尺寸关系mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 17 页 共 22页17 箱座壁厚10 箱盖壁厚1箱盖凸缘厚度b1箱座凸缘厚度b 15 地脚螺钉直径df M16 地脚螺钉数量n 6 轴承旁联结螺栓直径d1M16 盖与座联

27、接螺栓直径d2M8 联接螺栓 d2的间距L 轴承端盖螺钉直径d3M10 检查孔盖螺钉直径d4 M4 定位销直径d 8 大齿轮齿顶圆与箱体壁的距离L1 轴承座轴承盖外径D1 D2 D3 125 125 130 箱体外壁到轴承座端面的距离L2 凸缘尺寸C1 C2 16 14 箱坐上的肋厚m1 十、润滑、密封的设计1、润滑因为齿轮的速度都比较小， 难以飞溅形成油雾，或难以导入轴承，或难以使轴承浸油润滑。所以，减速器齿轮选用润脂脂润滑的方式润滑。1、密封精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 18 页

28、共 22页18 为了防止泄漏，减速器的箱盖与箱体接合处和外伸轴处必须采取适当的密封措施。箱体与箱盖的密封可以通过改善接合处的粗糙度，一般为小于或等于 6.3，另外就是连接箱体与箱盖的螺栓与螺栓之间不宜太大，安装时必须把螺栓拧紧。外伸轴处的密封根据轴的直径选用国家标注U 型密封圈。十一、设计小结二周的课程设计结束了， 本课程设计的任务是二级圆柱齿轮减速器。根据设计任务书的要求，同学们展开了激烈的讨论。我也查阅了大量资料， 然后才开始设计。但其中还是出了很多问题，主要有两个：1、齿轮设计中出现的问题齿轮设计中首先遇到的是齿数和模数的决定。后来，通过与同学们的互相讨精选学习资料 - - - - -

29、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 19 页 共 22页19 论。为使工作机运转平稳，应尽量把模数取小，齿数增大，这样也便于加工，且运动过程中噪声、振动均小。2、轴设计中出现的问题轴的设计过程中， 开始是按顺序先设计轴， 但是在设计中轴的轴向尺寸定不下来，这是因为轴的尺寸与轴和轴的尺寸和结构有关，故应先把第、轴的结构设计排列在一张纸上，综合考虑才能正确把握各轴的轴向定位。由于设计过程中开始没有注意到Z2的齿顶圆应到轴外端的距离这一条件，导致设计后，这一要求不符合。解决方法是重新确定齿数，加大各轴中心距以满足这一要求。从这里我

30、注意到：设计过程中综合考虑全盘布局是十分重要的，否则会顾此失彼。因此，必须继续努力学习，培养设计习惯，提高计算能力和操作能力。通过这次课程设计， 使我更加深入地了解了机械设计这一门课程。机械设计不仅仅是一门课， 我们必须通过理论接合实际， 深入地去了解其中的概念和设计过程，这样我们不但学到了理论知识，而且有助于提高我们的综合素质。这次设计不但涉及到我们学过的机械设计基础、画法几何及机械制图、理论力学、材料力学、 CAD 制图等知识，还涉及到我们还没学过的公差与配合等。可见，机械设计是一门广泛综合的课程，单单靠教材学的点点是远远不够的，我们很有必要多点吸收课外的有关知识。今后一定要注意综合思考问

31、题和解决问题能力的提高，尽可能在工作和学习中少走弯路，但决不能回避困难，遇到困难时要冷静思考，多看参考书，问老师和同学们，力争尽快解决问题，设计中的问题请老师多多指教。十二、参考资料1、 机械设计基础教材第五版，高等教育出版社，主编：杨可桢、程光蕴、李仲生 。2、 机械设计基础课程设计 ，中国矿业大学出版社，主编：张建中。3、 画法几何及机械制图 教材 ，中国矿业大学出版社，主编：李爱军、陈国平。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 21 页机械设计基础课程设计第 20 页 共 22页20 4、 AutoCAD2004 教材 ，中国矿业大学出版社，主编：庄宗元。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 21 页