机械设计优秀课程设计模板.doc

目录一、设计任务书3二、系统总体方案设计4（一）、分析传动系统工作情况4（二）、传动方案确实定5三、电动机选择6四、实施机构选择10五、传动装置运动和动力参数10六、传动零件设计计算13（一）、高速级斜齿轮副设计计算13（二）、低速级直齿轮设计计算15七、轴系零件设计计算19（一）、输入轴设计计算19（二）、中间轴设计计算23（三）、输出轴设计计算27八、滚动轴承选择和计算31九、连接选择和计算37十、联轴器选择37十一、减速器润滑方法、润滑油牌号及密封装置选择设计38十二、零部件及箱体设计40（一）、关键零部件.40（二）、附件.40.（三）、减速器箱体结构设计41十三、设计小结.41一、设计任务书.二、系统总体方案设计（一）、分析传动系统工作情况1. 组成：传动装置由电动机、减速器、联轴器、卷筒、轴承组成。2. 特点：结构简单、效率高、轻易制造、使用寿命长、维护方便。因为电动机、减速器和滚筒并列，造成横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮位置不对称，高速级齿轮部署在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生扭转变形和轴在弯矩作用下产生弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀现象。3.电动机和工作机安装位置：电机安装在远离高速轴齿轮一端；工作机安装在远离低速轴齿轮一端。4.传动系统简图：（二）、传动方案确实定依据设计任务书，该传动方案设计分成原动机和传动装置两部分。1.原动机选择设计要求：动力源为三相交流电380/220v，原动机选择电动机。2.传动装置选择电动机和减速器，减速器和工作机联接选择联轴器联接3.减速器选择由任务书能够看出，采取二级圆柱斜齿轮传动，是展开式。（三）、分析装配方案分析各零件作用、结构及类型：（1）、关键零部件：、轴：关键功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传输动力。高速轴和中速轴全部属于齿轮轴；低速轴为转轴、属阶梯轴。、轴承：用来支承轴或轴上回转零件、保持轴旋转精度、减小磨擦和磨损。、齿轮：用来传输任意轴间运动和动力，在此起传动及减速作用，其中齿轮1和齿轮3属于齿轮轴，为主动轮，全部为斜齿圆柱齿轮。、联轴器：关键用于联接两轴，使它们一起转动以传输运动和转矩。（2）、附件：、窥视孔：窥视孔用于检验传动零件啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。、通气器：使箱体内受热膨胀气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏。、定位销：对由箱盖和箱座经过联接而组成剖分式箱体，为确保其各部分在加工及装配时能够保持正确位置，尤其是为确保箱体轴承座孔加工精度及安装精度。、启箱螺钉：因为装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用水玻璃或密封胶，所以在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。、放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜12使油易于流出。三、电动机选择1、选择电动机类型按工作要求和条件，选择三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2、选择电动机容量电动机工作功率为kW, kW所以 kW确定电动机到工作机总效率：设、分别为卷筒轴、滚动轴承、圆柱斜齿圆柱齿轮传动（精度为8级）、弹性性连轴器传动效率，由表22查得=0.96、0.98、0.97、=0.99，则传动装置总效率为由电动机至卷筒传动效率为取，。则 所以3、确定电动机转速二级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速范围为符合这一范围同时转速有750 、1000 和1500 。依据容量和转速，由相关手册查出有四种适用电动机型号，所以有四种传动比方案如表：方案电 动机 型号额定功率电动机转速() 同时 满载转速 转速电动机重量（kg）参考价格（元）中心高（mm）外伸轴径（mm）外伸轴长度（mm）磁极对数堵转转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩13.015001430381200100286042.22.423.01000960631500132388062.02.033.0750710792100132388082.02.04、计算传动装置总传动比，并分配各级传动比(1)总传动比： （在 (8-40) 以内）。（2）分配各级传动比： 因, 开始二级圆柱齿轮减速器传动比在(1.31.5) 之间,初取，则减速器传动比 ，符合齿轮传动比之间范围。5、传动装置运动和动力参数计算（1）各轴转速： 轴1： 轴2：轴3： 卷桶轴： （2）各轴输入功率：轴1： 轴2： 轴3: 卷筒轴：（3）各轴输入转矩：轴1： 轴2： 轴3: 卷筒轴：将上述计算结果列于标中，以供查用：各轴运动及动力参数轴号转速功率 转矩 传动比 电机轴14302.62 14302.5416.964.96288.312.4179.83 3.5481.442.29268.541.0 滚筒轴81.442.22260.331.0综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和减速器传动比，可见第1方案比较适合。选定电动机型号为，其尺寸参数见标准6、 电动机关键外形和安装尺寸列于下表 中心高H外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸10012四、实施机构选择由任务书可知道，其卷筒速度为，钢丝绳拉力为，所以应选择承受力大于1500N钢丝绳。卷筒直径为D=340mm.故此可根据依据来选择适宜实施机构来满足实际需要。切在实际工作中不能超出额定载荷。五、传动装置运动和动力参数其运动方向图所表示1、总传动比： （在 (8-40) 以内）。2、分配各级传动比： 因, 开始二级圆柱齿轮减速器传动比在(1.31.5) 之间,初取，则减速器传动比 ，符合齿轮传动比之间范围。（四）传动装置运动和动力参数计算1、各轴转速轴1： 轴2：轴3：卷桶轴： 2、各轴输入功率轴1： 轴2： 轴3: 卷筒轴：3、各轴输出功率轴1： 轴2： 轴3: 卷筒轴：4、各轴输入转矩电动机轴输出转矩 轴1： 轴2： 轴3: 卷筒轴：5、各轴输出转矩轴 轴 轴 卷筒轴 将上述计算结果列于标中，以供查用：各轴运动及动力参数运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率PkW转矩T转速nr/min传动比i输入输出输入输出电动机轴2.6217.501430轴2.592.5416.9616.6214304.96轴2.462.4179.8378.23288.313.54轴2.342.29268.54263.1781.441.0卷筒轴2.272.22260.33255.3381.441.0综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和减速器传动比，可见第1方案比较适合。选定电动机型号为，其尺寸参数见标准六、传动零件设计计算（一）、高速级斜齿轮副设计计算斜齿圆柱齿轮按输入转速，,传输功率,正反向传动，断续工作，有轻微振动，起动载荷为公称载荷1.4倍，且天天工作十二小时，寿命为八年，大修期为三年等条件来计算。1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器断续工作，故起动次数频繁，所以齿轮采取硬齿面。小齿轮选择表面淬火，齿面硬度为。大齿轮选择钢，表面淬火，齿面硬度；依据指导书选8级精度。2、选择齿数和齿宽系数初定齿数，；取，齿宽系数。3、确定轮齿许用应力1、依据两轮轮齿齿面硬度，由资料查到两轮齿根弯曲疲惫极限和齿面接触疲惫极限分别为，安全系数分别取,，得，,2、按齿根弯曲强度设计计算 齿轮阿爸级精度制造，取载荷系数K=1.4（表113）。齿宽系数=0.5（表116）非对称部署。小齿轮上转矩：初选螺旋角：（1）确定公式内各计算数值1）试选载荷系数。2）计算小齿轮传输转矩由前面计算可知， 3）由表10-7取。4）计算当量齿数 5）查取齿形系数由表11-8查得 6）查取应力校正系数由表11-9查得 7）计算大小齿轮并加以比较经比较得小齿轮数值大。8) 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲惫强度计算得法面模数和由齿根弯曲疲惫强度计算模数相差不大，取，已可满足弯曲强度。4、几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整后取。（2）按圆整后中心距修整螺旋角 。（3）计算大小齿轮分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 取齿宽 ：=40mm, =45mm4、 验算齿面接触疲惫强度 由表11-4查得材料弹性影响系数，标准齿距时 ，。6、齿轮圆周速度：（二）、低速级直齿轮设计计算按输入转速，,传输功率,正反向传动，断续工作，有轻微振动，起动载荷为公称载荷1.4倍，且天天工作十二小时，寿命为八年，大修期为三年等条件来计算。1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器断续工作，故起动次数频繁，所以齿轮采取硬齿面。小齿轮选择表面淬火，齿面硬度为。大齿轮选择钢，表面淬火，齿面硬度；依据指导书选8级精度。2、选择齿数和齿宽系数初定齿数，；取，实际传动比，齿宽系数。3、确定轮齿许用应力1、依据两轮轮齿齿面硬度，由资料查到两轮齿根弯曲疲惫极限和齿面接触疲惫极限分别为，安全系数分别取,，得，,2、按齿根弯曲强度设计计算 齿轮阿爸级精度制造，取载荷系数K=1.4（表113）。齿宽系数=0.5（表116）非对称部署。小齿轮上转矩：初选螺旋角：（1）确定公式内各计算数值1）试选载荷系数。2）计算小齿轮传输转矩由前面计算可知， 3）由表10-7取。4）计算当量齿数 5）查取齿形系数由表11-8查得 6）查取应力校正系数由表11-9查得 7）计算大小齿轮并加以比较经比较得小齿轮数值大。8) 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲惫强度计算得法面模数和由齿根弯曲疲惫强度计算模数相差不大，取，已可满足弯曲强度。4、几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整后取。（2）按圆整后中心距修整螺旋角 。（3）计算大小齿轮分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 取齿宽 ：=70mm, mm5、 验算齿面接触疲惫强度 由表11-4查得材料弹性影响系数，标准齿距时 ，。6、齿轮圆周速度：高、低速级齿轮参数名称高速级低速级中心距a(mm)120130法面摸数(mm)2.02.5螺旋角（）齿顶高系数11顶隙系数0.250.25压力角齿数19229478分度圆直径（mm）40.35457.200(mm)199.646202.800齿根圆直径(mm)35.35450.95(mm)194.646196.55齿顶圆直径(mm)44.35462.200(mm)203.646207.800齿宽（mm）4570（mm）4056齿轮等级精度88材料及热处理大、小齿轮材分别为表面淬火，齿面硬度为48至55HRC；45#钢表面淬火，齿面硬度为大、小齿轮材分别为表面淬火，齿面硬度为48至55HRC；45#钢表面淬火，齿面硬度为七、轴系零件设计计算（一）、输入轴设计计算1、输入轴上功率、转速、转矩 2、求作用在齿轮1上力因已知齿轮分度圆直径3、初步确定轴最小直径先按式（152）初步估算轴最小直径，选择轴材料为45#刚，调质处理。依据表142，取，于是得：高速轴最小直径显然是装带轮处直径，即大带轮轴孔直径，因为带轮上有键槽，故将最小直径增加7%，又因为装小带轮电动机轴径d=28mm, 所以高速轴装大带轮处直径，故取。4、轴结构设计（1）确定轴上零件装配方案，以下所表示 7 6 5 4 3 2 1（2）依据轴向定位要求确定轴各段直径和长度。1）依据计算最小直径取轴直径=25mm。为了满足联轴器能愈加好连接电动机和轴，1-2轴左端需制出一轴肩，故2-3段得直径。由联轴器长度确定。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力作用，故选择角接触球轴承，参考工作要求，并依据,由轴承产品目录中初步选择角接触球轴承，其型号为7207C，其尺寸为,查得a=15.7mm.故，而3）第七段轴轴承采取套筒定位，右端滚动轴承采取轴肩进行定位。取。4）轴承端盖总宽度为20mm，依据轴承端盖装拆，及便于对轴承添加润滑脂要求。取端盖外端面和联轴器左端面间距离，L=35mm故取。5）因为滚动轴承座断续要进行轴向固定,采取轴肩固定，故可取，中间轴两齿轮间距离取12mm,第二队齿轮主动轮齿宽为70mm,故可取。6）取安装齿轮处轴段5直径，依据齿轮轮毂宽度，取，取，轴肩去箱体呢你壁之间距离考虑到箱体铸造误差，在确定滚筒轴承位置时，应距壁一段距离S，取，已知滚动轴承宽度，则。已初步确定了轴各段直径和长度。（3）轴上零件周向定位联轴器和轴周向定位均采取平键连接。按，由教材表109查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为33mm ，齿轮轮毂和轴配合配合采取。带轮和轴配合采取。滚动轴承和轴周向定位是由过分配合来确保，此处选轴直径尺寸公差为k6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表1-27，取右轴端和2处倒角为，1，2处圆角R=1.0mm,其它圆角R=1.6mm。（5）求轴上载荷首先依据轴结构图做出轴计算简图,从上已经知道,对于角接触球轴承7207AC,由手册中可查得a=21mm,作为简支梁轴支承跨距。对轴进行计算并做出弯矩图和扭矩图。以下：对水平面进行计算：对垂直面进行计算： 求总弯矩，即合成弯矩：将计算结果列于下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T（6）按弯曲合成应力校核轴强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面强度，由上表数据，和轴正反向旋转，扭转切应力为对称循环应力，取=1.0则：前以选定轴材料为40Cr钢，调质处理，查表55Mpa,所以小于，故安全。（二）、中间轴设计计算1、中间轴上功率、转速及转矩2、求作用在齿轮上力因已知齿轮分度圆直径3、初步确定轴最小直径初步估算轴最小直径，选择轴材料为45钢，调质处理。依据表142，取，于是得：中间轴最小直径显然是轴承处直径（图4）。为了使所选轴直径和轴承孔径相适应，故需同时选择轴承型号。选择型号为7309AC角接触球轴承，其尺寸为。查得a=27.5mm,所以。4、轴结构设计（1)确定轴上零件装配方案以下图 6 5 4 3 2 1（2）依据轴向定位要求确定轴各段直径和长度1）轴段6右端和轴承之间采取套筒定位，去吃论据箱体之间距离，考虑到箱体制造误差，在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离s取，已知轴承宽度，则。2） 取安装斜齿圆柱齿轮处轴段处5直径，齿轮左端和左轴承之间采取套筒定位。已知齿轮轮毂长度，为了使套筒端可靠压紧大齿轮，此轴段应略短和轮毂长度，故取。齿轮右端采取轴肩定位，轴肩高度。3）确定两端轴承处轴段长度轴段处齿轮分度圆直径，故取，又齿宽，所以取。4）轴段处1为滚动轴承，又轴承宽度，故。轴段1靠轴肩固定，取，。（3） 轴上零件周向定位齿轮和轴周向定位采取平键连接，按截面，查表查得平键截面，键长为38mm；此处齿轮轮毂和轴配合配合采取。滚动轴承和轴周向定位是由过渡配合来确保，此处选轴直径尺寸公差为k6.(4)确定轴上圆角和倒角尺寸参考表1-27，取轴端倒角为，其它各处取圆角为R=1.6mm。(5)求轴上载荷首先依据轴结构图做出轴计算简图,从上已经知道,对于角接触球轴承7308AC,由手册中可查得a=27.5mm,作为简支梁轴支承跨距 。对轴进行计算并做出弯矩图和扭矩图。以下图：对水平面进行计算： 对垂直面进行计算： 求总弯矩，即合成弯矩：将各计算结果列于下表：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T6）按弯曲合成应力校核轴强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面强度，由上表数据，和轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6则：前以选定轴材料为40Cr，调质处理，查表55Mpa,所以，故安全。（三）、输出轴设计计算1、输入轴上功率、转速及转矩2、作用在齿轮上力因已知齿轮分度圆直径3、初步确定轴最小直径初步估算轴最小直径，选择轴材料为45钢，调质处理。依据表142，取C=116，于是得：输出轴最小直径显然是安装联轴器处轴直径，为了使所选轴得直径和联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。查表17-1,考虑到转矩改变很小,故取,则联轴器转矩计算，根据计算转矩应小于联轴器公称转矩得条件，查手册。选择LT7型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为500000Nmm。联轴器孔径，故取，半连轴器长度L112mm，半连轴器和轴配合毂孔长度。4、轴结构设计 5 4 3 2 1（1） 确定轴上零件装配方案，图所表示（2） 依据轴向定位要求确定轴各段直径和长度。1） 为了满足半联轴器轴向定位要求，轴段1左端需制出一轴肩，故2段直径。半联轴器和轴配合毂孔长度。为了确保轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故1-2段长度应比略短部分，现取。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力作用，故选择角接触球轴承，参考工作要求，并依据,由轴承产品目录中初步选择角接触球轴承，其型号为7310AC，其尺寸为,故取。3)取安装齿轮处轴段直径，齿轮左端和左轴承之间采取套筒定位，已知齿轮轮毂宽度为85mm，为了使套筒端面可靠地压紧轮齿，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。4）轴承端盖总宽度为20mm，依据轴承端盖装拆，及便于对轴承添加润滑脂要求。取端盖外端面和半联轴器右端面间距离，,故取，取齿轮距箱体内壁左端之距离。考虑到箱体制造误差，在确定滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离S，取S值为9mm。已知轴承宽度T=21mm ，则致此已初步确定了轴各段直径和长度。(3) 轴上零件周向定位联轴器、齿轮和轴周向定位采取平键连接，按截面，查表查得平键截面，键长为69mm，齿轮轮毂和轴配合配合采取。半联轴器和轴配合采取。滚动轴承和轴周向定位是由过渡配合来确保，此处选轴直径尺寸公差为m6.(4) 确定轴上圆角和倒角尺寸参考表1-27，取轴端倒角为，全部圆角半径R=1.6mm。(5)求轴上载荷首先依据轴结构图做出轴计算简图,作为简支梁轴支承跨距 。对轴进行计算并做出弯矩图和扭矩图。以下图：对水平面进行计算： 对垂直面进行计算： 求总弯矩，即合成弯矩：扭矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T(6）按弯曲合成应力校核轴强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面强度，由上表数据，和轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=1.0则：前以选定轴材料为45钢，调质处理，查表55Mpa,所以1.212齿轮端面和内机壁距离112机盖筋厚m1m10.85 7机座筋厚mm0.857轴承端盖外径D2轴承孔直径+（55.5）d3输入80中间110输出150轴承端盖凸缘厚度tt=（11.2）d38轴承旁联接螺栓距离SSD2输入800中间110输出150十三、设计小结 经过此次机械课程设计，是我对这门课有了更深入了解，同时也让我把所学知识又加深了一次，愈加深入了解了知识间联络，其实这些东西是相同。而且也让我看到了一位设计工作者辛劳，愈加清醒认识到以后工作中所处压力和怎样去处理这些事情。好多时候重视是结果，一样事情有些人一天完成，有些人一月完成，但同时在一个不知情面试者面前，她所重视是两个人结果。故而，既要重视结果还应该重视效率。全部说效率第一。在做课程设计过程中，我深刻了解了，完成一项任务不是那么轻易，最关键是让我清醒认识到了不管做什么事情全部应该一心一意，假如两件事情同时做，可能到最终那一样全部没做好，最终可能得到是两项经过，而不是满意赞许。在此过程中，由最初无从下手到开始初步计算，经过请教老师和同学一起讨论，上网查资料，等等。它考研了自己对作息时间把握，有时候想做好一件事情是要付出一定努力，相信经过此次课程设计，会为以后打下一个良好基础。因为在此过程中自己看到了一项课程设计时前后联络，而且要有耐心和信心，更要有毅力，可能之前努力在最终较适宜不符合任务要求要重新开始，但在完成任务那一刻是自己最幸福时刻。这就是知识和实践结合一个大演练吧。参考书目及文件1 杨可桢，程光蕴，李仲生主编，机械设计基础，高等教育出版社，.52 罗圣国、吴宗泽主编，机械设计课程设计手册，高等教育出版社，.53 龚桂义等主编，机械设计课程设计图册，高等教育出版社，