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机械设计课程设计说明书322020年4月19日文档仅供参考机械设计基础课程设计说明书 课程名称： 机械设计基础课程设计 院 别： 汽 车 学 院 专 业： 汽车服务工程（师范） 班 级： 12汽服师 姓 名： 宁超华 学 号： 指导教师： 张 平 教务处制 二00八年 十二月二十日1机械设计课程设计任务书vF一、题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。二、已知条件：原始数据：2传动方案的分析3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率Pw和转速nwPw= Fv/1000 =4.16 kwnw=60v1000/d=87.31(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、2对闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、3对滚动轴承、V形带传动、工作机的效率，由2表1-7查得1 =0.99，2 =0.98，3 =0.98，4 =0.96，5 =0.95,则传动装置的总效率为 总=1223345=0.825.103.选择电动机转速由2表13-2推荐的传动副传动比合理范围 普通V带传动 i带=24 圆柱齿轮传动 i齿=35则传动装置总传动比的合理范围为 i总=i带i齿1i齿2 i总=（24）（35）（35）=（18100）电动机转速的可选范围为nd=i总nw=（18100）nw=18nw1000nw=1571.5887310根据电动机所需功率和同步转速，查2表12-1，选择一电动机，常选择电动机的转速有1000或1500，如无特殊需要，不选用750r/min以下的电动机。选用同步转速为940选定电动机型号为Y112M-6二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=式中nm-电动机满载转速，940r/min; nw-工作机的转速，87.31 r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总=i带i齿1i齿2 分配原则： （1）i带i齿 （2）i带=24 i齿=35 i齿1=（1.31.5）i齿2 根据2表2-3，V形带的传动比取i带 =2.6 ，则减速器的总传动比为 i = 11.00圆柱齿轮减速器的传动比为 i齿 = 4.23三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 940 n= nm / i带 = 940/2.6=361.54 n= n / i齿1 = 361.54/4.23=85.472.各轴输入功率 P0= Pd=5.10P= Pd4 = 5.10x0.96=4.89 P= P23 =4.896x 0.98x 0.98=4.703.各轴输入转矩T0 = 9550Pd/n0 =9550x5.10/940=51.81T = 9550P/n =9550x4.89/361.54=129.17 T = 9550P/n = 9550x4.70/85.47=23.77表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 0轴5.1094051.812.6 轴4.89361.54129.174.23 轴4.7085.4723.774传动零件的设计计算一、V带传动设计1.设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)确定计算功率PcaPca=d查1表8-6取 Pca=1.1x5.10KW=5.61KW(2)选择带的型号查1图13-15选用B型带(3)选择小带轮直径140查1 表8-6及8-8140(4)确定大带轮直径=查1 表8-8 =355=355(5)验算传动比误差2.5%合格(6)验算带速=7(7)初定中心距 =742.5(8)初算带长 (9)确定带的基准长度查1表8-2因为，选用B型带取(10)计算实际中心距离（取整）(11)安装时所需最小中心距（取整）=689.8(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距=757.05(13)验算小带轮包角度(14) 单根V带的基本额定功率查1表8-5a插值法 =2.08(15) 单根V带额定功率的增量查1表8-5b插值法=0.30(16) 长度系数查1表8-2由 得1.00(17)包角系数表8-5插值法0.95(18)单位带长质量表8-11=0.17=0.17(19)确定V带根数3(20)计算初拉力=226.26(21)计算带对轴的压力13432.带型选用参数表带型B1403557723.531343B=(3-1)x19+2x11.5 =61 3大带轮结构相关尺寸项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)带轮基准宽bd查1表13-10因选用B型，故取14mm14(2)带轮槽宽Bb=14+2x4xtan(38/2) =16.8mm16.8(3)基准宽处至齿顶距离ha查1表13-10ha=3.5mmha=4(4)基准宽处至槽底距离hf查1表13-10hf=10.8mmhf=11(5)两V槽间距e查1表13-10e=19+-0.4mme=19(6)槽中至轮端距离f查1表13-10f=11.5mmf=11.5(7)轮槽楔角查1表13-10355190因此3838(8)轮缘顶径dada=355+2x4 =363mmda=363(9)槽底直径dfdf=355-2x11 =333mmdf=333(13)大带轮孔径d与该段轴的直径相同，与轴有配合42(15)轮毂长LL=(1.5-2)d50二、渐开线直齿圆柱齿轮设计（一）直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表11-2级72材料选择查1表11-1小齿轮材料为45（调质）， 齿面硬280HBS，大齿轮材料为45（调质），齿面硬度为240HBS3选择齿数ZZ1=23Z2=23x4.23=98个Z1=23Z2=984按齿面接触强度设计1）载荷系数K查111-3表K=1.2（2）区域系数ZHZH = 2.5ZH = 2.5(3)计算小齿轮传递的转矩T1 =Nmm(4)齿宽系数d由1表11-6d=0.8(5)材料的弹性系数ZE由1表11- 4MPa1/2ZE=189.8(6) 齿轮接触疲劳强度极限由1表11-1600550600550（7）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率，查1表11-5，得安全系数SH=1.0H1= =600H2= = 550 代入较小的H= 550（8）试算小齿轮分度圆直径按1式（113）试算=70.45mm70.45（9）计算圆周速度vm/s1.36（10）计算齿宽Bb = dd1b = 0.870.45=56.36取 B1=55B2=60mmB1=55B2=60（11）模数3.065按齿根弯曲强度设计（1）载荷系数K查111-3表K=1.2（2）齿形系数YFa根据齿数和由1图11-8YFa1=2.8YFa2=2.28YFa1=2.8YFa2=2.28（3）应力校正系数YSa由1图11-9YSa1=1.58YSa2=1.82YSa1=1.58YSa2=1.82（4）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1表11-1420460420460（5）计算弯曲疲劳许用应力F取失效概率，查1表11-5取弯曲疲劳安全系数SF1.3F1= F2= F1=323.08F2=353.85（6）计算大小齿轮的并加以比较=0.0137=0.0117结论：小齿轮的数值大=0.0137=0.0117（7）齿根弯曲强度设计计算由1式11-11=2.1452.145结论：由齿根弯曲疲劳强度计算模数，取2.5mm。为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=72mm来计算应有的齿数。于是由= =取30则Z2 = Z1i齿1 = 取Z2 =1276几何尺寸计算（1）计算中心距a =196.25将中心距圆整为mm=196.25（2）计算齿轮的分度圆直径dmm（3）计算齿轮的齿根圆直径dfmm（4）计算齿轮宽度Bb = dd1圆整后取：B1 =0.875=60 B2 =55 mmB1 =60B2 =55（三）直齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽直齿圆柱齿轮m=2.5=196.25B1 =60B2 =555轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：24.5430.02再查 1表15-3， 考虑键：有一个键，轴的直径加大57%，取6%3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果考虑带轮=30=30轴承盖定位：( 教材P364)d2= d1+2（0.070.1）d1 =30+5.888.4=35密封圈：手册P94d2=35mm=35考虑轴承d3 d2轴承代号：7011ACB=18mm，a=25.9mm，da=62mm，d3=40mm。=40考虑齿轮定位d4 d3符合标准直径（手册P11）：d4=43mm=43轴间定位d5=d4+2（0.070.1）d4 =49.453.2mm考虑标准直径d5=45mm=45考虑轴承安装高度(手册P73) d6=da= 52mm=52考虑轴承盖d7=40mm=404选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2， 故选用 润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查 2表11-1 8地脚螺栓直径及数目n查 2表11-1查 2表3-13， 取20，20轴承旁联接螺栓直径查 2表11-1查 2表3-9，取1616轴承旁联接螺栓扳手空间、查 2表11-1因为16，因此 2220轴承盖联接螺钉直径查 2表11-2轴承盖厚度查 2表11-10小齿轮端面距箱体内壁距离查 2 ，取=10=10轴承内端面至箱体内壁距离查 2 因为选用脂润滑，因此10轴承支点距轴承宽边端面距离a查 2表6-6，选取7207AC轴承，故5.计算各轴段长度。名称计算公式单位计算结果=56=10.35=30=48.98 =1.4h h=(0.070.1)=53=5.6=53L（总长）L=+=256.94mmL =256.94（支点距离）=+2-2a=173.1mm=173.1二、 轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查1表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：再查 1表15-3， 考虑键：有一个键，轴的直径加大57%，取6%3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果根据选用联轴器为弹性套柱销联轴器型号LT8，取55=55查 2表7-12，取65=65考虑，选取7类轴承，选用轴承代号7014AC,=70=70考虑轴承定位，取安装直径并查2表1-16，取=80=80故取9595考虑轴承定位，取安装直径=80=70=70=654选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二） 故选用 润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a用7014AC轴承，查 2表6-6得 30.95.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果查手册，选用J1型，则=84-（23）=8182取8282=38.9=58.1=58 =1.4h h=(0.070.1)=11.2=33.26=36.02L（总长）L=317.84（支点距离）=148.56轴承的选择和校核一、轴承的选择和校核1轴轴承的选择选择轴轴承的一对7008AC轴承，校核轴承，轴承使用寿命为6年，每年按200天计算。2根据滚动轴承型号，查出和。3校核轴轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。（2）求轴承径向支反力、（a）垂直平面支反力、 （b）水平面支反力、 （c）合成支反力、（3）求两端面轴承的派生轴向力、（4）确定轴承的轴向载荷、 因此轴承1被压紧，轴承2被放松（5）计算轴承的当量载荷、查1 表13-5、13-6 ：有轻微冲击，因此选取，查13-5得： 查得： 因此：（6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承 Pr2 计算，滚子轴承的0.68 ，查1表16-9取冲击载荷系数 1.0 ，查1表16-8取温度系数 1.0 ，计算轴承工作寿命：结论：轴承受命合格7键联接的选择和校核一、轴大齿轮键1键的选择选用普通 圆头平键 A 型,轴径 40mm ,查1表10-9得2键的校核键长度小于轮毂长度，前面算得大齿轮宽度65mm ,根据键的长度系列选键长 70mm 。查1表10-10得因此所选用的平键强度足够。校核，参考1P158公式（10-26），（10-27）：因此所选用的平键强度足够。8联轴器的选择查1表17-1得查2表8-5，选用弹性套柱销联轴器: LT9联轴器9减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。2滚动轴承的润滑由前面设计可知，所有滚动轴承的线速度（，d为轴承的内径，n为转速）较低，故均是选用脂润滑。二、减速器密封1.轴外伸端密封因为轴承选用脂润滑，工作环境较清洁，轴颈圆周速度，工作温度不超过，因此轴外伸端选用毛毡圈密封。2.轴承靠箱体内侧的密封因为轴承采用脂润滑，为防止箱内润滑油和润滑脂混合，因此在轴承前设置挡油环。查图16-12可得 3.箱体结合面的密封为保证密封，箱体剖分面连接凸缘应有足够宽度，并要经过精刨或刮研，连接螺栓间距也不应过大（小于150-200mm），以保证跢的压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片。为提高密封性，可在剖分面上制出回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚取8mm箱盖壁厚取8mm箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径取=20mm地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径取16mm16箱盖与箱座联接螺栓直径取12联接螺栓的间距：(150200)mm ,取150mm150轴承端盖螺钉直径取定位销直径查表4-4取1010、至外箱壁距离262218、至凸缘边缘距离查2表5-12416轴承旁凸台半径20mm凸台高度47.5mm47.5轴承座宽度=8+20+22+(5+10)=5560mm60铸造过渡尺寸X:Y=1:201:20大齿轮顶圆与内箱壁距离=,取10mm10齿轮端面与内箱壁距离10151015mm,取10mm10箱盖、箱昨筋厚、取8mm取8mm88轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离二、附属零件设计1窥视孔和窥视孔盖窥视孔用于观察传动件的啮合情况、润滑状态等，还可用来注入润滑油。窥视孔盖和箱体之间应加密封垫，还可在孔口处加过滤装置，以过滤注入油中杂质。查2 表11-4得，因为，因此选取盖厚为mm，长为l=180mm，宽为b=140mm的窥视孔盖，如下图所示。2.通气塞和通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器用于通气，能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内，外气压平衡一致，以避免由于运转时箱内油温升高，内压增大，而引起减速器润滑油沿接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。查2 表11-5，选取通气塞如下图所示3.油标、油尺油标尺一般安装在箱体侧面，设计时应注意其在箱座侧壁上的安置高度和倾斜角，设计应满足不溢油、易安装、易加工的要求，同时保证油标尺倾角在于或等于45度。油标用来指示箱内油面高度，它应设置在便于检查及油面稳定之处，因此安装在低速级传动件附近。查2 表7-10得，选取杆式油标，4.油塞、封油垫为了排队油污，更换减速器箱体内的污油，在箱座底部油池的最低设置有排油孔。排油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面常做成外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以做一日和尚撞一天钟能将污油放尽。排油孔平时用放油螺塞堵住。箱壁排油孔处应有凸台，并加工沉孔，放封没圈以增强密封效果。放没螺塞有六角头圆柱螺纹油塞自身不能防止漏油，应在六角头与放油孔接触处加封油垫片。放油螺塞的直径可按减速箱座壁厚的22.5倍选取。查2 表7-11得5.起吊装置为了装卸和搬运减速器，常在箱盖上铸出吊耳或吊耳环，用于起吊箱盖，也可用于起吊轻型减速器，但不允许起吊整台减速器。吊钩在箱座两端凸缘下部直接铸出，其宽度一般与箱壁外凸缘宽度相等，吊钩能够起吊整台减速器。查2 表11-3得吊耳环： 吊钩：6.轴承端盖、调整垫片(1) 轴承端盖的设计轴承端盖是用来对轴承部件进行轴向固定，它承受轴向载荷，能够调整轴承间隙，并起密封作用。根据轴是否穿过端盖，轴承端盖分为透盖和闷盖两种。透盖中央有孔，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有密封装置。闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。a、 轴的端盖的设计，表11-10得b、轴的端盖的设计，表11-10得c、轴的端盖的设计，表11-10得（2）调整垫片的设计调整垫片的是用来调整轴承间隙或游隙以及轴的轴向位置。垫片组由多片厚度不同的垫片组成，使用时可根据调整需要组成不同的厚度。垫片的厚度及片数查表15-13。垫片材料多为08钢片抛光。a、轴的端盖的调整垫片设计，查表15-13得 b、轴的端盖的调整垫片设计，查表15-13得 C、轴的端盖的调整垫片设计，查表15-13得 12参考资料1 濮良贵主编. .机械设计（第八版）.高等教育出版社2 吴宗泽；罗圣国主编. .机械设计课程设计手册（第3版）.高等教育出版社11设计小结这次设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。经过一个星期的设计，使我对机械设计有了更多的了解和认识。我们以后的工作打下了坚实的基础。机械设计是机械工业的基础，是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、CAD实用软件、机械工程材料、机械设计手册等于一体。这次的课程设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想；训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际关系和解决工程实际问题的能力；巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。在这次的课程设计过程中，综合运用先修课程中所学的有关知识与技能，结合各个教学实践环节进行机械课程的设计，一方面，逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力，特别是提高了分析问题。为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。