机械设计课程设计任务书.doc

目 录
1. 传动装配的总体设计
1.1 电机的选择 1
1.2 求传动比 2
1.3 计算各轴的转速、功率、转矩 2
2. 齿轮的设计
2.1 原始数据 3
2.2 齿轮的主要参数 3
2.3 确定中心距 4
2.4 齿轮弯曲强度的校核 5
2.5 齿轮的结构设计 6
3. 轴的设计计算
3.1 轴的材料的选择和最小直径的初定 7
3.2 轴的结构设计 8
3.3 轴的强度校核 10
4. 滚动轴承的选择与计算
4.1 滚动轴承的选择 13
4.2 滚动轴承的校核 13
5. 键连接的选择与计算
5.1 键连接的选择 14
5.2 键的校核 15
6. 联轴器的选择
6.1 联轴器的选择 15
6.2 联轴器的校核 15
7. 润滑方式、润滑油型号及密封方式的选择
7.1 润滑方式的选择 15
7.2 密封方式的选择 16
8. 箱体及附件的结构设计和选择
8.1 箱体的结构尺寸 16
8.2 附件的选择 17
9. 设计小结 18
10.参考资料 18

机械设计课程设计计算说明书

已知条件：
项 目
运输带拉力
F（N）
运输带速
v（m/s）
卷筒直径
D(mm)
参 数
1200
2.5
210
结

构

简

图

1 传动装配的总体设计
1.1 电机的选择
1.1.1 类型：Y系列三项异步电动机
1.1.2 电动机功率的选择
假设： —工作机所需功率，kw;
—电动机的额定功率，kw；
—电动机所需功率，kw；
电动机到工作机的总效率为，
。
则：

查表可得：
所以：

1.1.3电动机转速的选择以及型号的确定
方案号
电动机型号
额定功率
（kw）
同步转速
（r/min）
满载转速
（r/min）
总传动比
1
Y132M1-6
4
1000
960
9.41
辅助计算：

查表可得：外伸轴长度80mm,直径38mm，额定功率和满载转速见上表。
1.2 求传动比

1.3 计算各轴的转速n、功率p、转矩T
1.3.1 各轴的转速

1.3.2 各轴的输入功率

1.3.3 各轴的输入转矩

2 齿轮的设计
2.1 原始数据
材料牌号
热处理方法
弯曲强度

屈服极限

硬 度

45
正 火
170
540
200
调 质
220
580
230
其中小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢正火
2.2 齿轮的主要参数
由上述硬度可知，该齿轮传动为闭式软尺面传动，软尺面硬度<350，所以齿轮的相关参数按接触强度设计，弯曲强度校核。

—
—
—
由教材图5—29查得：小齿轮；
大齿轮。
所以：

式中：—重合度系数，对于斜齿轮传动=0.75~0.88，取=0.85；
K—载荷系数，一般近视取K=1.3~1.7,因是斜齿轮传动，故K取小 K=1.3；
—齿宽系数，对于软尺面（<350），齿轮相对于轴承对称布置时，=0.8~1.4，取=1.1；
—齿数比，对于斜齿轮，选取，则：，取，所以
所以：

2.3 确定中心距

式中：—小齿轮的齿数；
—大齿轮的齿数；
—齿轮的螺旋角；
—斜齿轮的模数。
对于软尺面的闭式传动，在满足齿轮弯曲强度下，选取，则：，取；
螺旋角，一般情况下在，当制造精度较高或对振动、噪音有要求的齿轮，还要大一些。如小轿车齿轮最大已达。本设计为一般要求，所以初选；
斜齿轮的模数，由渐开线圆柱齿轮第一系列，取=2.5；
所以：
取中心距a=170 mm,

所以， 符合其条件：
则，小齿轮：
大齿轮：
2.4 齿轮弯曲疲劳强度的校核

式中： —试验齿轮的应力修正系数，取=2；
—试验齿轮的齿根的弯曲强度极限应力，；
—弯曲强度的最小安全系数，取=1.6；
—弯曲疲劳强度寿命系数，取=1；
—弯曲疲劳强度的计算尺寸系数，取=1。
所以：
又因为

式中： —外齿轮的符合齿形系数；
—螺旋角系数。（其他字符的意义同前。）

由教材图5—25可得：、

由教材图5—40可得，螺旋角系数。
所以：

综上所述，两齿轮符合强度条件。
2.5 齿轮结构设计
2.5.1 计算齿轮分度圆直径
小齿轮：
大齿轮：
2.5.2 齿轮宽度
按强度计算要求，取齿宽系数=1.1，则齿轮的宽度为
，圆整后大齿轮的宽度为：，小齿轮的宽度为。
2.5.3 齿轮的圆周速度
（满足精度要求）
2.5.4 齿轮的相关参数如下表
名 称
代 号
单 位
小齿轮
大齿轮
中心距
a
mm
170
传动比
i

4.22
模 数

mm
2.5
螺旋角

变位系数
X

0
齿 数
Z

25
106
分度圆直径
d
mm
64.89
275.11
齿顶圆直径

mm
69.89
280.11
齿根圆直径

mm
58.64
268.86
齿 宽
b
mm
80
72
3 轴的设计计算
3.1 轴的材料选择和最小直径估算
3.1.1 轴的材料选用45号钢，调质处理。
3.1.2 高速轴和低速轴直径
初算直径时，若最小直径段开于键槽，应考虑键槽对轴强度的影响，当该段截面上有一个键槽时，d增加5%~7%，两个键槽时，d增加10%~15%，有教材表12-2，高速轴，低速轴。同时要考虑电动机的外伸直径d=38mm。
所以
结合电动机的外伸直径d=38mm，初选TL6联轴器,和所以初确定 。
3.2 轴的结构设计
3.2.1 高速轴的结构设计
3.2.1.1各轴段径向尺寸的初定

结合电动机的外伸直径d=38mm，，初选弹性套柱销联轴器TL6，所以取：

由此直径确定轴承，选择深沟球轴承, 其具体尺寸如下表：

基本尺寸/mm
安装尺寸/mm
基本额定负荷/kn
极限转速r/min
d
D
B

脂
油
45
85
19
1.1
52
78
1
24.5
17.5
7000
9000
；
。
3.2.1.2各轴端轴向尺寸的初定
；
；
；
；
；
；
。
3.2.2 低速轴的结构设计
3.2.2.1各轴段的径向尺寸的初定

结合，初选弹性套柱销联轴器TL6
所以取； ；
；
；
由此直径确定轴承，选择深沟球轴承,其具体尺寸如下表：

基本尺寸/mm
安装尺寸/mm
基本额定负荷/kn
极限转速r/min
d
D
B

脂
油
50
90
20
1.1
57
83
1
27.0
19.8
6700
8500
；
；
；
。
3.2.2.2各轴段的轴向尺寸的确定
；
;
；
；
；
；
。
3.3 轴的强度校核（低速轴所受转矩大，且两轴的直径相差很小，只校核低速轴）
3.3.1 求齿轮上的作用力的大小和方向
3.3.1.1齿轮上作用力的大小

3.3.1.2齿轮上作用力的方向,方向如下图所示：

3.3.2 求轴承的支反力
3.3.2.1水平面上支力

3.3.2.2垂直面上支力

3.3.3 画弯矩图
3.3.3.1水平面上的弯矩

3.3.3.2垂直面上的弯矩

3.3.3.3合成弯矩

3.3.4 画转矩图

3.3.5 画当量弯矩图
因单向回转，视转矩为脉动转矩，,已知，查表12-1可得，
剖面C处的当量弯矩：

24.98Nm
87.77Nm
83.95Nm

F’RB

Fa2
FRB
Ft2
Fr2

2
Ft2
FRA
22.57Nm
Fa2
Fr2

2
T2=137.952Nm
24.98Nm
35.77Nm

45
45

F’RA

27.76Nmmm

-10.71Nm

3.3.6 判断危险剖面并验算强度
3.3.6.1剖面C当量弯矩最大，而且直径与相邻段相差不大，故剖面C为危险面。
已知
则
3.3.6.2剖面D虽仅受弯矩，但其直径最小，则该剖面为危险面。

所以轴的强度足够。

4 滚动轴承的选择与计算
4.1 滚动轴承的选择
高速轴和低速轴的轴承段的直径=45, =50。选用轴承，初选深沟球轴承,
4.2 滚动轴承的校核
FA
FR2

FR1

由于低速轴的转矩大于高速轴，同时低速轴和高速轴的直径相差很小，所以只需校核高速轴的深沟球轴承。

由前面的计算可得

轴向力：
转速：
4.2.1 求当量动载荷
由上图可知轴2未受轴向载荷，轴1受轴向载荷，则，由教材表14-12可得，，查有关轴承手册可得。
轴1：，查表可得，
可计算出， >e
可得

轴2：

4.2.2 求轴承寿命
则

按单班制计算每天工作8小时，一年工作350天，则
（满足年限要求）
5 键连接的选择与计算
5.1 键连接的选择

选择普通平键，

轴
代号
公称直径d（mm）
公称尺寸

长度L(mm)
深度（mm）
1

30~38
10×8
70
5.0
2

50~58
16×10
50
6.0
5.2 键连接的校核
有教材表6-2可得键连接时的挤压应力，由于低速轴的转矩大于高速轴，而两者的直径相差很小，且对同一个轴来说，只需校核短键，所以只需校核键。
齿轮轴段的直径；
键的长度；
键的接触高度；
键转动的转矩；
则：
所以键连接符合强度要求。
6 联轴器的选择
6.1 联轴器的选择
结合电动机的外伸直径d=38mm，高速轴和低速轴的最小直径，初选TL6联轴器。
6.2 联轴器的校核
因为低速轴所受的转矩较大，只校核低速轴，考虑到转矩变化很小取。
所以（联轴器符合其强度要求）
7 润滑方式、润滑油牌号及密封方式的选择
7.1 润滑方式的选择
润滑方式有两种：

所以小齿轮大齿轮均采用油润滑。

7.2 密封方式的选择
一般选用接触式密封，半粗羊毛毡垫圈。
8 箱体及附件的结构设计和选择
8.1 箱体的结构尺寸
减速器铸造箱体的结构尺寸表
名称
符 号
结构尺寸（mm）
齿轮减速器
箱座（体）壁厚

8
箱盖壁厚

8
箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度

=20
箱座、箱盖的肋厚

轴承旁凸台的高度和半径

H由结构要求来确定
轴承座的外径

凸缘式：
地脚螺钉
直径与数目

单击减速器

16
通孔直径

20
沉头座直径

45
底座凸缘直径

25

23
连接螺栓

轴承旁连接螺栓直径

箱座、箱盖连接螺栓直径

,螺栓的间距
连接螺栓直径

12
通孔直径

13.5
沉头座直径

26
凸缘尺寸

20

16
定位销直径

轴承盖螺钉直径

视空盖螺钉直径

吊环螺钉直径

由减速器的重量来确定
箱体外壁至轴承座断面的距离

大齿轮顶圆与箱体内壁的距离

10
齿轮断面与箱体内壁的距离

10
备注：1、a值代表两齿轮的中心距；
2、与减速器的级数有关，对于单级减速器，取=1；
3、0.025~0.030，软尺面取0.025，硬尺面0.030
4、当算出的和小于8mm时，取8mm。  
8.2 箱体附件的选择
8.2.1 窥视孔及窥视盖的选择
查表14-4，因为是单级,则窥视孔及窥视盖的相关尺寸如下表(mm)

直径
孔数
90
75
60
-
70
55
40
7
4
4
5

8.2.2 油标指示装置的选择
选择游标尺,其具体尺寸如下表(mm)

4
12
6
28
10
6
4
20
16
8.2.3 通气器的选择
选择M16×1.5，其具体尺寸如下表(mm)

s
L
l
a

M16×1.5
22
19.6
17
23
12
2
5
8.2.4 起吊装置的选择
减速器的重量为0.3KN,选用单螺钉起吊（最大起重为1.6KN）,具体尺寸如下表：(mm)

9.1
20
21.1
7
18
36
4
1
16
2.5
10
13
2.5
8.2.5 螺塞和封油垫的选择
选择外六角螺塞、封油垫，M20×1.5，具体尺寸见下表（mm）

e
s
L

c
M20×1.5
17.8
30
24.2
21
30
15
4
3
1.0
（ 以上所选的附件的具体图示在相应的教材上，画图时应结合教材画图）
9 设计小结
在为期两周的时间里，我们圆满结束了这次的机械设计课程设计。从这次设计中，我们每个人都得到了充分的锻炼。
因为时间原因，任务安排往往十分紧张，这恰恰培养了我们按时完成任务的习惯。加之亲自动手查阅资料来制图设计，很好地提高了我们获取信息的能力，端正了我们科学严谨的设计态度。
总之，通过这两周的实践，增强了我们应对问题的能力，加深了我们对设计理念的了解，让我们系统地学习和复习了机械设计的相关知识，使我们从中受益匪浅。同时，让我们认识到标准与经验的重要性及实用性，体会到了蕴藏在设计过程中的无限汗水和快乐。
10 参考资料
1. 席伟光、杨光、李波俊主编。机械设计课程设计。高等教育出版社
2. 黄华梁、彭文生主编。机械设计基础。高等教育出版
3. 罗继相、王志海主编。金属工艺学。武汉理工大学出版社
4. 董怀武主编。机械工程图学，武汉理工大学出版社