機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[1][共21頁]

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1、武漢理工大學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 目 錄 1. 傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì) 1.1 電機(jī)的選擇.........................................................1 1.2 求傳動(dòng)比 ..........................................................2 1.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩.........................................2 2. 齒輪的設(shè)計(jì) 2.1 原始數(shù)據(jù)......................................

2、.....................3 2.2 齒輪的主要參數(shù).....................................................3 2.3 確定中心距 ........................................................4 2.4 齒輪彎曲強(qiáng)度的校核.................................................5 2.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).....................................................6 3. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)

3、算 3.1 軸的材料的選擇和最小直徑的初定.....................................7 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).......................................................8 3.3 軸的強(qiáng)度校核 ......................................................10 4. 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算 4.1 滾動(dòng)軸承的選擇.....................................................14 4.2 滾動(dòng)軸承的校核.......

4、..............................................14 5. 鍵連接的選擇與計(jì)算 5.1 鍵連接的選擇.......................................................15 5.2 鍵的校核 ..........................................................15 6. 聯(lián)軸器的選擇 6.1 聯(lián)軸器的選擇.......................................................16 6.2 聯(lián)軸器的校核......

5、.................................................16 7. 潤滑方式、潤滑油型號(hào)及密封方式的選擇 7.1 潤滑方式的選擇.....................................................16 7.2 密封方式的選擇.....................................................16 8. 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇 8.1 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸.....................................................17 8.

6、2 附件的選擇 ........................................................18 9. 設(shè)計(jì)小結(jié) .....................................................19 10.參考資料 .....................................................19 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 已知條件： 項(xiàng) 目 運(yùn)輸帶拉力 F（

7、N） 運(yùn)輸帶速 v（m/s） 卷筒直徑 D(mm) 參 數(shù) 750 2.7 280 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 1 傳動(dòng)裝配的總體設(shè)計(jì) 1.1 電機(jī)的選擇 1.1.1 類型：Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī) 1.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 電源為交流電源；工作環(huán)境為鑄工車間運(yùn)型砂，要求連續(xù)工作，工作時(shí)有輕微的振動(dòng)。選擇Y型系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 假設(shè)： —工作機(jī)所需功率，; —電動(dòng)機(jī)的額定功率，； —電動(dòng)機(jī)所需功率，； 則：工作機(jī)所需要的有效功率： 電動(dòng)機(jī)所需功率： 查表可得： 所以：

8、 由表16-1選取，電動(dòng)機(jī)的額定功率為3。 1.1.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇以及型號(hào)的確定 選擇常用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min；查表16-1，確定以下三種方案： 方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 （kw） 同步轉(zhuǎn)速 （r/min） 滿載轉(zhuǎn)速 （r/min） 總傳動(dòng)比 1 Y100L2-4 3 1500 1420 7.707 2 Y132S-6 3 1000 960 5.210 3 Y132M-8 3 750 710 3.853 輔助計(jì)算： 因?yàn)?/p>

9、本設(shè)計(jì)為單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，總傳動(dòng)比應(yīng)在3-5左右，為了能夠合理的分配傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，所以應(yīng)按方案3選擇電動(dòng)機(jī)，即電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132s-6。 查表16-2，可得：中性高為H=132，外伸軸長度80,直徑38，額定功率和滿載轉(zhuǎn)速見上表。 1.2 求傳動(dòng)比 1.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速n、功率p、轉(zhuǎn)矩T 1.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 1.3.2 各軸的輸入功率 1.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 各軸運(yùn)動(dòng)及功率參數(shù) 軸號(hào) 轉(zhuǎn)速（r/min） 功率P（kW） 轉(zhuǎn)矩（Nm） 傳動(dòng)比 1 960 2.414 2

10、4.0 3.853 2 224.3 2.318 98.7 3 224.3 2.272 96.7 2 齒輪的設(shè)計(jì) 2.1 原始數(shù)據(jù) 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬 度 45 調(diào) 質(zhì) 650 360 217～255 40MB 正 火 750 500 241～286 其中小齒輪40MB鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)。 2.2 齒輪的主要參數(shù) 由上述硬度可知，該齒輪傳動(dòng)為閉式軟尺面?zhèn)鲃?dòng)，軟尺面硬度<350，所以齒輪的相關(guān)參數(shù)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度校核。 — —

11、 — 由教材圖5—29查得：小齒輪； 大齒輪 所以： 式中：—重合度系數(shù)，對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，=0.75～0.88，取=0.8； —載荷系數(shù)，一般近視取k=1.3~1.7,因是斜齒輪傳動(dòng)，取=1.5； —齒寬系數(shù)，對(duì)于軟尺面（<350），齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置時(shí)，,取 —齒數(shù)比，對(duì)于斜齒輪。 所以： 2.3 確定中心距 式中：—小齒輪的齒數(shù)； —大齒輪

12、的齒數(shù)； —齒輪的螺旋角； —斜齒輪的模數(shù)。 對(duì)于軟尺面的閉式傳動(dòng)，在滿足齒輪彎曲強(qiáng)度下，一般選擇=24~40之間，選取=22，則； 螺旋角，一般情況下在，當(dāng)制造精度較高或?qū)φ駝?dòng)、噪音有要求的齒輪，可取，或者更大值。本設(shè)計(jì)為一般要求，所以初選 斜齒輪的模數(shù)，由漸開線圓柱齒輪第一系列，取=1.5 所以： 取中心距a=90 mm, 所以，符合其條件。 齒數(shù)比，與i=4.28相比，相對(duì)誤差為0.2%<5%。

13、 符合條件。 2.4 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 式中： —試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取=2； —試驗(yàn)齒輪的齒根的彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力，由教材圖5-28可得； —彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取=1.4； —彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，取=1； —彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算尺寸系數(shù)，取=1. 由， 式中： —外齒輪的符合齒形系數(shù)； —螺旋角系數(shù)。（其他字符的意義同前。） 由教材圖5-40可得：、 因此，彎曲強(qiáng)度足夠。 小齒輪：45號(hào)鋼

14、調(diào)質(zhì)， 大齒輪：45正火， 2.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1 計(jì)算齒輪分度圓直徑 小齒輪： 大齒輪： 2.5.2 齒輪寬度 按強(qiáng)度計(jì)算要求，取齒寬系數(shù)=1，則齒輪的寬度為 圓整后小齒輪的寬度為，大齒輪的寬度為。 2.5.3 齒輪的圓周速度 （滿足精度要求） 2.5.4 齒輪的相關(guān)參數(shù)如下表 名 稱 代 號(hào) 單 位 小齒輪 大齒輪 中心距 a mm 90 傳動(dòng)比 i 4.27 模 數(shù) mm 1.5 螺旋角 齒 數(shù) Z 22 94 分度圓直徑 mm

15、 34.126 145.812 齒頂圓直徑 mm 37.126 148.812 齒根圓直徑 mm 30.376 142.062 齒 寬 b mm 40 35 3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 3.1.1 軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.1.2 高速軸和低速軸直徑 初算直徑時(shí)，若最小直徑段開于鍵槽，應(yīng)考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，當(dāng)該段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增加5%～7%，兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增加10%～15%，由教材表12-2，高速軸，低速軸。同時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm。 所以 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑，初選

16、彈性套柱銷聯(lián)軸器LT6 , 轉(zhuǎn)矩： 所以初確定 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1.1各軸段徑向尺寸的初定 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑，初選彈性柱銷聯(lián)軸器TL6 所以??； ； ； 由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表： 基本尺寸/mm 安裝尺寸/mm 基本額定負(fù)荷/kn 極限轉(zhuǎn)速r/min d D B 脂 油 45 85 19 1.1 52 78 1 24.5 17.5 7000 9000 ； ；

17、； 。 3.2.1.2各軸端軸向尺寸的初定 ；（聯(lián)軸器的軸孔長度為） ;（由于軸承蓋外面需要留10～15的軸段長度） ; (軸承孔的寬度) ；（小齒輪的寬度為45） ； ； 。 3.2.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 4 3 5 6 7 3.2.2.1各軸段的徑向尺寸的初定 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38，初選凸緣聯(lián)軸器 YLD8 所以取 ； ； 由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表：

18、基本尺寸/mm 安裝尺寸/mm 基本額定負(fù)荷/kn 極限轉(zhuǎn)速r/min d D B 脂 油 55 100 21 1.5 64 91 1.5 33.5 25.0 6000 7500 ； ； ； 。 3.2.2.2各軸段的軸向尺寸的確定 ；（聯(lián)軸器的軸孔長度為84mm） ;（使軸段長度露在軸承蓋外10～15） ; ； ； ； 。 3.3 軸的強(qiáng)度校核 因低速軸所受轉(zhuǎn)矩大，且

19、兩軸的直徑相差很小，故只校核低速軸. 3.3.1 求齒輪上的作用力的大小和方向 3.3.1.1齒輪上作用力的大小 ； ； 3.3.2 求軸承的支反力 3.3.2.1水平面上支力 3.3.2.2垂直面上支力 = 53 84.470Nm 93.218Nm 69.975Nm F’RA F’RB 10.078Nm 42.726Nm Fa2 FRB Ft2 Fr2 2 Ft2 FRA 114.958 Fa2 Fr2 2 T2=114.95

20、8Nm 27.575Nm 48.435Nm 53 3.3.3 畫彎矩圖 3.3.3.1水平面上的彎矩 3.3.3.2垂直面上的彎矩 3.3.3.3合成彎矩 3.3.4 畫轉(zhuǎn)矩圖 3.3.5 畫當(dāng)量彎矩圖 因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，,已知，查表12-1可得，， 剖面的當(dāng)量彎矩： 3.3.

21、6 判斷危險(xiǎn)剖面并驗(yàn)算強(qiáng)度 3.3.6.1剖面C當(dāng)量彎矩最大，而且直徑與相鄰段相差不大，故剖面C為危險(xiǎn)面。 已知 則 3.3.6.2剖面D雖僅受彎矩，但其直徑最小，則該剖面為危險(xiǎn)面。 所以軸的強(qiáng)度足夠。 4 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算 4.1 滾動(dòng)軸承的選擇 高速軸的軸承段的直徑d=45mm，初選深溝球軸承,相關(guān)參數(shù)如下表： 基本尺寸/mm 安裝尺寸/mm 基本額定負(fù)荷/kn 極限轉(zhuǎn)速r/min d D B 脂 油 45 85 19 1.1 52 78 1 31.5 20.5 7000 9000

22、 低速軸的軸承段的直徑d=55mm, 選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表： 基本尺寸/mm 安裝尺寸/mm 基本額定負(fù)荷/kn 極限轉(zhuǎn)速r/min d D B 脂 油 55 100 21 1.5 64 91 1.5 33.5 25.0 6000 7500 4.2 滾動(dòng)軸承的校核 FA FR2 FR1 由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，同時(shí)低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需校核高速軸的深溝球軸承。 由前面的計(jì)算可得 軸向力： 轉(zhuǎn)速： 4.2.1

23、求當(dāng)量動(dòng)載荷 由上圖可知軸2未受軸向載荷，軸1受軸向載荷，則，由教材表14-12可得，，查有關(guān)軸承手冊(cè)可得。 軸1：，查表可得，可計(jì)算出，由教材表14-11可得 軸2： 4.2.2 求軸承壽命 則 按單班制計(jì)算每天工作8小時(shí)，一年工作360天，則 軸承的年限滿足使用要求。 5 鍵連接的選擇與計(jì)算 5.1 鍵連接的選擇 選擇普通平鍵， 軸 代號(hào) 公稱直徑d（mm） 公稱尺寸 長度L(mm) 深度（mm） 1 30～38 108 72 5.0 2 38～

24、44 128 72 5.0 2 58～65 1811 54 7.0 5.2 鍵連接的校核 由教材表6-2可得鍵連接時(shí)的擠壓應(yīng)力，由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對(duì)同一個(gè)軸來說，只需校核短鍵，所以只需校核鍵 齒輪軸段的直徑； 鍵的長度； 鍵的接觸高度； 鍵轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 則： 所以鍵連接符合強(qiáng)度要求 6 聯(lián)軸器的選擇 6.1 聯(lián)軸器的選擇 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的外伸直徑d=38mm，為高速軸最小直徑，初選彈性套柱銷聯(lián)軸器。型號(hào)為 LT6聯(lián)軸器； 低速軸的最小直徑為43mm,初選凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)為 YLD8聯(lián)軸器. 6.2 聯(lián)軸器的校核

25、因?yàn)榈退佥S所受的轉(zhuǎn)矩較大，只校核低速軸，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小取。 所以； 所以，聯(lián)軸器符合其強(qiáng)度要求。 7 潤滑方式、潤滑油牌號(hào)及密封方式的選擇 7.1 潤滑方式的選擇 潤滑方式有兩種： 低速軸的轉(zhuǎn)速為2.7,高速軸的轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速, 故大齒輪和小齒輪均采用油潤滑。 7.2 密封方式的選擇 一般選用接觸式密封，半粗羊毛氈墊圈。 8 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇 8.1 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表 名稱 符 號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸（mm） 齒輪減速器 箱座（體）壁厚 8 箱蓋壁厚 8 箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度 箱座、箱蓋的

26、肋厚 軸承旁凸臺(tái)的高度和半徑 H由結(jié)構(gòu)要求來確定 軸承座的外徑 凸緣式： 地腳螺釘 直徑與數(shù)目 單擊減速器 16 通孔直徑 20 沉頭座直徑 45 底座凸緣直徑 25 23 連接螺栓 軸承旁連接螺栓直徑 箱座、箱蓋連接螺栓直徑 ,螺栓的間距 連接螺栓直徑 12 通孔直徑 13.5 沉頭座直徑 26 凸緣尺寸 20 16 定位銷直徑 軸承蓋螺釘直徑 視空蓋螺釘直徑 吊環(huán)螺釘直徑 根據(jù)減速器的重量來確定 箱體外壁至軸

27、承座斷面的距離 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離 10.000 齒輪斷面與箱體內(nèi)壁的距離 10.000 8.2 箱體附件的選擇 8.2.1 窺視孔及窺視蓋的選擇 查表14-4，因?yàn)槭菃渭?jí),則窺視孔及窺視蓋的相關(guān)尺寸如下表(mm) 直徑 孔數(shù) 90 75 60 - 70 55 40 7 4 4 5 8.2.2 油標(biāo)指示裝置的選擇 根據(jù)表14-8，選擇游標(biāo)尺,其具體尺寸如下表(mm) 4 12 6 28 10 6 4 20 16

28、8.2.3 通氣器的選擇 根據(jù)表14-9，選擇M201.5，其具體尺寸如下表(mm) s L l a M201.5 30 25.4 22 28 15 4 6 8.2.4 起吊裝置的選擇 8.2.5 根據(jù)表14-12，選擇吊耳環(huán)和吊鉤，,具體尺寸如下表：(mm) 吊鉤（起吊整機(jī)用） 吊耳環(huán)（起吊箱蓋用） 8.2.6 螺塞和封油墊的選擇 選擇外六角螺塞、封油墊(JB/ZQ4450-86)，M181.5，具體尺寸見下表（mm） e s L c M201.5 15.8 28 24.2 21() 3

29、0 15 4 3 1.0 9 設(shè)計(jì)小結(jié) 真正的體會(huì)到了什么是時(shí)間緊迫，短短的兩周課程設(shè)計(jì)時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在設(shè)計(jì)的過程中，更多的是體會(huì)到了困難和問題，以為設(shè)計(jì)和作圖是很簡(jiǎn)單的事情，但是自己真正的操作起來，真的不像想象的那么簡(jiǎn)單，對(duì)我自己來說，自己的操作動(dòng)手能力，讓自己都覺得羞愧。 無論從作圖的速度和作圖的質(zhì)量我都對(duì)自己很失望，自己的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到自己理想水平，我需要的是更多的練習(xí)和提高。根據(jù)要求，設(shè)計(jì)，確定尺寸，選擇零件，作圖，作出零件圖和裝配圖。這個(gè)過程的每一個(gè)細(xì)節(jié)，都要去認(rèn)真的把握，稍有不慎，就有可能犯下錯(cuò)誤，如果是在實(shí)際應(yīng)用中，這可能會(huì)造成極大的影響。所

30、以，千萬馬虎松懈不得。 另外，在設(shè)計(jì)的過程中，發(fā)現(xiàn)以前學(xué)習(xí)的金屬工藝學(xué)、工程材料、工程圖學(xué)很有用，這一次綜合的應(yīng)用起來，還是有些不熟練，所以，基礎(chǔ)知識(shí)還是需要踏踏實(shí)實(shí)的學(xué)習(xí)的，否則，真正到應(yīng)用的時(shí)候，就不能得心應(yīng)手。 總之，自己暴露的全是問題，但是從另一方面來說，讓自己真正的看到了自己的水平，自己糟糕的動(dòng)手能力。所以，自己需要提高的地方還有很多，只有努力學(xué)習(xí)，才能讓自己避免成為井底之蛙；只有努力學(xué)習(xí)，才能有更加多的收獲！ 10 參考資料 1. 唐增寶，何永然，劉安俊. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004 2. 黃華梁，彭文生. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版，2001 3. 董懷武，劉傳慧.畫法幾何及機(jī)械制圖 武漢：武漢理工大學(xué)出版社2005 4. 鄧文英. 金屬工藝學(xué). 北京：高等教育出版社，2000 - 21 -