机械设计任务计划书.doc

目 录1设计任务书11.1总体布置简图11.2工作条件11.3原始数据11.4设计内容11.5设计任务21.6设计进度22传动方案分析23电动机选取2 3.1系统电动机类型选取2 3.2选取电动机容量23.3选取电动机转速33.4电动机技术参数和外型、安装尺寸44传动装置运动和动力参数计算4 4.1测传动装置总传动比44.2分派各级传动比45传动件设计计算45.1齿轮设计5 5.1.1高速级齿轮传动设计55.1.2低速级齿轮传动设计116轴设计计算166.1高速级轴（轴I）设计 166.2中速轴（II轴）设计186.3低速轴（轴III）设计207滚动轴承选取计算237.1输出轴承选取与计算238键联接选取及校核计算258.1输出轴与联轴器键连接 258.2输出轴与齿轮键连接259联轴器选取269.1输入轴（轴I）联轴器选取26 9.2输出轴（轴III）联轴器选取2610减速器附件选取2611润滑与密封2712设计小结27参照文献281设计任务书1.1总体布置简图图1-1 总体布置简图1.2工作条件使用年限为，（每年工作300天），一班制，带式运送机中档冲击，转向不变。1.3原始数据运送带曳引力F（N）：1820运送带速度V（m/s）：0.82滚筒直径D (mm)：2651.4设计内容（1）电动机选取与运动参数计算（2）传动装置设计计算（3）轴设计（4）滚动轴承选取与校核（5）键选取和校核（6）联轴器选取（7）装配图、零件图绘制（8）编写设计计算阐明书 1.5设计任务（1）减速器总装配图一张（2）低速轴、齿轮、箱盖或箱座各一张（3）设计阐明书一份 1.6设计进度（1）第一阶段：总体计算和传动件参数计算（2）第二阶段：轴与轴系零件设计（3）第三阶段：轴、轴承、键及联轴器校核及草图绘制（4）第四阶段：装配图、零件图绘制及计算阐明书编写2传动方案分析由设计任务书知传动类型为：二级展开式斜齿齿轮减速器传动方案应满足工作机性能规定，适应工作条件，工作可靠，并且规定构造简朴，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护以便。设计时可同步考虑几种方案，通过度析比较最后选取其中较合理一种。下面为课程设计中b、c、d几种方案比较。a方案宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重工作条件和恶劣环境。但若用于链式或板式运送机，有过载保护作用；b方案构造紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损耗大，很不经济；d方案宽度尺寸小,适于在恶劣环境下长期持续工作.但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难；c方案 与b方案相比较宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置，宜在恶劣环境下长期工作。依照传动规定和给定数据，故选取方案c，二级圆柱齿轮减速器传动。3电动机选取3.1电动机类型选取Y系列三相异步电动机3.2选取电动机容量1. 工作机所需功率 2.电动机输出功率考虑传动装置功率损耗，电动机输出功率为试中为从电动机到工作机积极轴之间总效率，即其中，分别为传动系统中联轴器，齿轮传动及滚动轴承效率和滚筒效率，取=0.99，=0.98，=0.98，=0.98电动机输出功率为：3.拟定电动机额定功率选定电动机额定功率3.3 选取电动机转速由于则电动机转速可选范畴为可见同步转速为 , ， 电动机都符合，这里初选同步转速为 ， 两种电动机进行比较，如下表：表3-1 电动机方案比较表（指引书 表20-1）方案电动机型号额定功率（kw）转速（r/min）同步/满载电动机质量（kg）传动装置总传动比1Y100L1-42.2150014203422.292Y112M-62.210009404514.76由表中数据可知，方案2总传动比最小，传种装置构造尺寸最小，再综合考虑重量及价格因素，决定采用方案2，选定电动机型号为Y112M-6。3.4电动机技术参数和外型、安装尺寸 表3-2电动机参数（指引书 表20-2）型号HABCDEFGDGY112M-61121901407028608724KABADACHDAABBHAL1224519011526550180154004传动装置运动和动力参数计算 4.1传动装置总传动比 4.2分派各级传动比取高速级圆柱齿轮传动比，取，则低速级圆柱齿轮传动比为 由指引书 表2-1 及表2-2知，传动比合理。5传动件设计计算1. 各轴转速电动机轴为轴，减速器高速级轴为轴，中速轴为轴，低速级轴为轴，带轮轴为轴，则按电动机额定功率计算各轴输入功率2. 各轴转矩将计算成果汇总列表如下表5-1传动件参数汇总表项目电动机轴高速轴I中间轴II低速级轴III转（r/min）940940219.6357.8功率（kw）2.22.1782.092.01转()22.3522.1390.88330.45传动比15.94.193.8效率10.9507 0.91310.8865.1齿轮设计5.1.1高速级齿轮传动设计1.选取材料、精度及参数a . 依照传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动b . 带式运送机为普通工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）c . 材料选取。查图表（表10-1），选取小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为241-286 HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为217-255 HBS。d . 初选小齿轮齿数，则大齿轮齿数e .初选螺旋角=f .选用齿宽系数：=12.齿面接触强度设计 按下式试算（1）拟定公式内各计算数值a. 试选=1.6。b. 展开式斜齿轮传递转矩=21.67。c. 查图表（P图10-30）选用区域系数=2.433（表10-5）选用弹性影响系数=189.8 d. f. 螺旋角系数 （2）计算接触疲劳许用应力。由图10 - 25d查得小齿轮和大齿轮接触疲劳极限分别为，。由式（10 - 15）计算应力循环次数由图10 - 23查取接触疲劳寿命系数，取失效概率为1%、安全系数S = 1，由式（10 - 14）得取。（3）试算小齿轮分度圆直径（4) 调节小齿轮分度圆直径a.计算实际载荷系数前数据准备圆周速度齿宽b.计算实际载荷系数由表10 - 2查得使用系数。依照、8级精度，由图10 - 8查得动载系数。计算齿轮圆周力查表10 - 3得齿间载荷系数。由表10 - 4用插值法求得。于是，实际载荷系数c.由式（10 - 12），按实际载荷系数算得分度圆直径齿轮模数3.齿根弯曲疲劳强度设计由式（10-7）计算模数（1）拟定式中各参数值a. 。b. c. 计算由当量齿数查图10 - 17查得齿形系数，。查图10 - 18查得应力修正系数，。由图10 - 24c查得小齿轮和大齿轮齿根弯曲疲劳极限分别，。由图10 - 22查得弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10 - 14）得取（2）试算模数试算模数（3）调节齿轮模数1）计算实际载荷系数前数据准备2）计算实际载荷系数由图10 8查得动载系数。查表10 - 3得齿间载荷分布系数。查表10 4用插值法查得。查图10 13。则载荷系数。取，为了齿数互质且便于安装，取137。4.几何尺寸计算（1） 计算中心距a= 取中心距为110mm（2） 按圆整后中心距修正螺旋角（3） 计算小、大齿轮分度圆直径（4） 计算齿轮宽度取（5） 构造设计由e2，小齿轮做成齿轮轴 齿顶圆直径，大齿轮可以做成腹板式构造。5圆整中心距后强度校核齿轮副中心距在圆整之后，、和、等均发生变化，应重新校核齿轮强度，以明确齿轮工作能力。（1） 齿面接触疲劳强度校核圆整中心距后各计算成果为 。（2） 齿根弯曲疲劳强度校核圆整中心距后各计算成果为齿根弯曲疲劳强度满足规定，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳强度能力不不大于大齿轮。6.重要设计结论5.1.2低速级齿轮传动设计1.选取材料、精度及参数 a. 选用8级精度（GB10095-85） b. 材料选取 小齿轮：40Cr（调质），硬度为241-286HBS 大齿轮：45钢（调质），硬度为217-255HBSc. 初选小齿轮齿数，则大齿轮齿数 d. 选用齿宽系数=12.按齿面接触强度设计 按下式试算1） 拟定公式内各计算数值a. 试选=1.6。b. 展开式斜齿轮传递转矩=89.10。c. 查图表（P图10-30）选用区域系数=2.433（表10-5）选用弹性影响系数=189.8 2） 计算接触疲劳许用应力。由图10 - 25d查得小齿轮和大齿轮接触疲劳极限分别为，。由式（10 - 15）计算应力循环次数由图10 - 23查取接触疲劳寿命系数，取失效概率为1%、安全系数S = 1，由式（10 - 14）得取。3） 试算小齿轮分度圆直径4） 调节小齿轮分度圆直径a. 计算实际载荷系数前数据准备圆周速度齿宽b. 计算实际载荷系数由表10 - 2查得使用系数依照、8级精度，由图10 - 8查得动载系数。查表10 - 3得齿间载荷系数。由表10 - 4用插值法求得。于是，实际载荷系数c. 由式（10 - 12），按实际载荷系数算得分度圆直径3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由式（10 - 7）计算模数1）拟定式中各参数值a. 。b.由式（10 - 19），可得计算弯曲疲劳强度螺旋角系数c.计算由当量齿数查图10 - 17查得齿形系数，。查图10 - 18查得应力修正系数，。查图10 - 24c查得小齿轮和大齿轮齿根弯曲疲劳极限分别为，。由图10 - 22查得弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10 - 14）得取（2）试算模数试算模数（3）调节齿轮模数1）计算实际载荷系数前数据准备2）计算实际载荷系数由图10 8查得动载系数。查表10 - 3得齿间载荷分布系数。查表10 4用插值法查得。查图10 13。则载荷系数3）按实际载荷系数计算齿轮模数取圆整得=2，取，为了齿数互质且便于安装，取95。.4几何尺寸计算(1)计算中心距a= 取中心距为120mm(2)按圆整后中心距修正螺旋角(3)计算小、大齿轮分度圆直径(4)计算齿轮宽度取（5）构造设计小齿轮采用实心式，齿顶圆直径，大齿轮可以做成腹板式构造。5圆整中心距后强度校核齿轮副中心距在圆整之后，、和、等均发生变化，应重新校核齿轮强度，以明确齿轮工作能力。6.齿面接触疲劳强度校核圆整中心距后各计算成果为。7.齿根弯曲疲劳强度校核圆整中心距后各计算成果为齿根弯曲疲劳强度满足规定，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳强度能力不不大于大齿轮。8.重要设计结论6轴设计6.1高速级轴（轴I）设计1.初步拟定轴最小直径。先按式 初步估算轴最小直径。选用轴材料为40Cr，调质解决。查图表（P表15-3），取,得输入轴最小直径是安装联轴器处直径。选用联轴器型号。联轴器计算转矩公式为查图表（表14-1），考虑转矩变化很小，取=1.9则:按照计算转矩条件，查原则GB4323-84，选用选用TL4型弹性套柱销联轴器,半联轴器长度L=62mm，半联轴器和轴配合毂孔长度。2.轴构造设计（1）拟定轴上零件装配方案。经分析比较，选用如图所示装配方案（2）依照轴向定位规定拟定轴各段直径和长度 a.联轴器采用轴肩定位，I-II段=24 mm。为了满足半联轴器轴向定位规定，I-II轴段右端需制出一轴肩，由式h=（0.07-0.1）d ，故取II-III段直径30mm；轴端用轴端挡圈固定，查图表（指引书表13-19），取挡圈直径D=35mm为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故I-II段长度应当比 =42mmb初步选取滚动轴承。因轴承同步承受轴向力和径向力作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作规定，并依照30mm，由轴承产品目录中初步取0组游隙，0级公差圆锥滚子轴承30207，其尺寸为dDT=35mm72m18.25mm ，故=35mm,而=32mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册可查得h=4.5mm,因而取=38mm。c. 取安装齿轮处轴段=41.66mm，齿轮左端与轴承之间采用套筒定位。取=55mmd. 试选轴承盖总宽度为10mm,依照轴承端盖装拆及便于对轴承添加润滑油规定，取端盖外端而与半联轴器右端间距离l=20mm,故取=54mme. 已知滚动轴承宽度B=18.25mm,依照轴长设计，取s=8mm,mm（3） 轴上零件周向定位齿轮、半联轴器与轴周向定位采用普通平键连接，查图表（表6-1）选用键=8mm7mm36mm 。同步为了保证齿轮与轴配合有良好对中性，故选取齿轮轮毂与轴配合为；半联轴器与轴配合为滚动轴承与轴周向定位采用过渡配合来保证，选用直径尺寸公差为m6。（4）拟定轴上圆角和倒角尺寸查图表（表15-2），取轴端倒角为1.2，各轴肩处圆角半径为R1.66.2中速轴（II轴）设计1.初步拟定轴最小直径。先按式 初步估算轴最小直径。选用轴材料为40Cr，调质解决。查图表（P表15-3），取,得该轴最小直径为安装轴承处直径，取为=30mm。2. 轴构造设计（1）拟定轴上零件装配方案，如图（2）拟定轴各段直径和长度 a. 依照=30mm 取=30mm，轴承与齿轮3，2之间采用套筒定位，取=43mm，=48mm,齿轮2与齿轮3之间用轴肩定位，取h=2.5mm,则=39mm ，由于轴环宽度，取=8mm,由于=45mm，=50mm,则=43mm，48mm。b.初步选取滚动轴承因轴承同步承受轴向力和径向力作用，故选用角接触球轴承，参照工作规定，并依照=30mm，由轴承产品目录中初步选用0组游隙，原则精度级圆锥滚子轴承30206，其尺寸为 dDT=30mm62mm17.25mm 。则30mmc.轴上零件周向定位齿轮与轴周向定位都采用普通平键连接 按=43mm，查表6-1得平键截面bh =10mm8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为36mm,选取配合，而=32mm，查表6-1得平键截面bhl=10mm8mm40mm.d. 拟定轴上圆角和倒角尺寸查图表（P表15-2），取轴端倒角为1.0，各轴肩处圆角半径为R1.66.3低速轴（轴III）设计已知=2.01kw ，=63.8r/min ， 1求作用在轴上力2. 初步拟定轴最小直径。先按式 初步估算轴最小直径。选用轴材料为40Cr，调质解决。查图表（P表15-3），取,得该轴最小直径为安装轴承处直径，取为。3轴构造设计 （1）拟定轴上零件装配方案。经比较，选用如下图所示方案 （2）依照轴向定位规定拟定轴各段直径和长度（从图右边开始）a. 联轴器采用轴肩定位，=45mm，由h=（0.07-0.1）d，取=52mm，联轴器用轴端挡圈紧固，查图表（指引书表13-19），取=50mm，=82mm。 b. 初步选取滚动轴承因轴承同步承受轴向力和径向力作用，故选用圆锥滚子轴承，参照工作规定，并依照=52mm，由轴承产品目录中初步选用0组游隙，原则精度级圆锥滚子轴承30211，其尺寸为 dDT=55mm100mm22.75mm 。故=55mm,而=22.75mm右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册可查得h=5mm,因而取=64mmc. 取安装齿轮处轴段直径=56mm，齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已经齿轮轮毂宽度为45mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段略短于轮毂宽度，故取=43mm,齿轮右端采用轴肩定位，依照h=（0.07-0.1）d，取h=5mm，则=64mm ，轴环宽度b1.4h，取 = 10 mm。d.依照轴承端盖装拆及便，取=34mm（3）轴上零件周向定位 齿轮、半联轴器与轴周向定位都采用普通平键连接按=56mm，查表6-1查得平键截面bh=16mm10mm，键槽用键槽铣刀加工，长为32mm,选取配合，而半联轴器与轴也采用普通平键14mm9mm70mm连接，配合。滚动轴承与轴周向定位靠过渡配合来保证，选用直径尺寸公差为m6。（4）拟定轴上圆角和倒角尺寸 查图表（表15-2），取轴端倒角尺寸为1.2。轴上圆角半径R1.64求轴上载荷传递到轴系部件上转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力在水平面上在垂直平面上在水平面上，在竖直面上，总弯矩M：aa剖面右处：表4 危险截面所受弯矩和扭矩载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩=总弯矩M扭矩T5.按弯扭合成应力校核轴疲劳强度a-a剖面左侧，因弯矩大，有转矩，尚有键槽引起应力集中，故a-a剖面左侧为危险截面。由机械设计教材货机械设计手册查得，抗弯截面模量为弯曲应力：对于调质解决45钢，由参照文献1表10.1可查得， 7、滚动轴承选取计算已知轴承预测寿命为=70080h7.1输出轴承选取与计算由轴III设计知，初步选用圆锥滚子轴承30211， 、 1.查滚动轴承样本（指引书表15-3）知圆锥滚子轴承30211基本额定动载荷C=86500N，Y=1.5，e=0.4 2.求轴承当量动载荷P,因此由于，因此由于，因此取,3.验算轴承寿命故所选用轴承满足寿命规定。拟定使用圆锥滚子轴承30211。8键连接选取与校核计算8.1输出轴与联轴器键连接 (1) 由轴III设计知初步选用平键149，=330.45，采用圆头普通平键A型 (2) 校核键连接强度 键、轴和轮毂材料都是钢，由课本（表6-2）查得许用应力=100-120MPa，取=110MPa。键工作长度=L-b=56mm，键与轮毂键槽接触高度k=0.5h=7mm。由式可得 =34.47MPa 可见连接强度不够，选用两个平键1610。9联轴器选取9.1输入轴（轴I）联轴器选取依照轴I设计，选用TL4型弹性套柱销联轴器（45钢），其尺寸如下表所示表9-1 输入轴联轴器型号T（）（r/min）（mm）L（mm）转动惯量（）TL463420028620.0049.2输出轴（轴III）联轴器选取表9-2 输出轴联轴器型号T（）（r/min）（mm）L（mm）转动惯量（）HL3630500038820.6 依照轴III设计，由于=330.45,载荷中档冲击，较平稳，常具备缓冲性能，轴为较低速轴，依照原则GB5014-85，选用HL3型弹性柱销联轴器（45钢），其尺寸如下表所示10减速器附件选取1视孔盖 选用A=120mm视孔盖。2通气器 选用通气器（经两次过滤）M181.53油面批示器 依照指引书表9-14，选用2型油标尺M204油塞 依照指引书9-16，选用M201.5型油塞和垫片5起吊装置 依照指引书表9-20，箱盖选用吊耳d=20mm6定位销 依照指引书表14-3，选用销GB117-86 A6307起盖螺钉 选用螺钉M82011润滑与密封由于该减速器是普通齿轮减速器，故采用油润滑。输入轴和输出轴外伸处，为防止润滑脂外漏及外界灰尘等导致轴承磨损或腐蚀，规定设立密封装置，因此采用毛毡圈油封，即在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按原则制成环形，放置在梯形槽中以与轴密合接触；或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另一种零件压在毡圈油封上，以调节毛毡密封效果，它构造简朴，因此用毡圈密封。12设计小结通过十多天课程设计，感受颇深，复习了学过知识同步也学到了诸多东西。通过课程设计，把此前学东西融合在了一起，进行了一次综合运用，用到了材料力学、理论力学、热加工、机械设计和机械原理等，把这些课程系统应用了一遍，同步也是最佳复习，并且把不同专业课程串在了一起学习，真正理解了什么是机械设计。此外在设计过程中感悟到了设计所必要严谨态度，要对设计中浮现每一种数据都要有理有据，真实合理，否则就会影响到所有数据计算，在设计中必要在设计中不断修改。在机械设计中必要要严谨认真，这是每一种设计者所必要要具备一种素质。在做设计过程中由于实际紧张，因此有时候不得不彻夜做设计，画图，也初步体会到了设计者辛苦，但也从中得到了不少乐趣，在设计结束时看着自己画出来图时会有种特别满足感和成就感。同步也喜欢上了机械这个行业，相信在后来学习生活中永远都不会忘掉这次设计，由于这是第一次做设计，也第一次感受到设计成果时喜悦。在设计中指引教师不辞辛苦地协助咱们，给咱们诸多指引，在此特别感谢她们。参照文献1 濮良贵，陈国定，吴立言. 机械设计（第九版）M. 北京：高等教诲出版社，.5.2202232 王昆，何小柏，汪信远.机械设计课程设计M. 北京：高等教诲出版社，1995.12.76773 成大先.机械设计手册M. 北京：化学工业出版社，.1.120124