机械设计课程设计说明书

机械设计（基础）课程设计1目录1.前言---------------------------------------12.电动机的选择------------------------------43.计算传动装置动力和运动参数----------------54.传动装置的设计计算-------------------------55.齿轮的设计计算----------------------------76．轴的设计与选择----------------------147.键的选择与校核-------------------158.轴承的寿命计算――――――――--―--209.减速器的结构尺寸―――――――-----―---―2210.连轴器的选择――――――――------―----2111.减速器附件设计―――――――――---------2412.润滑与密封的设计-----------------------2513.总结--------――――――――――――――2514.参考资料―――――――----------――――-26机械设计（基础）课程设计2前言一、机械设计课程的目的和意义机械设计基础课程设计是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性教学环节。其基本目的是：(1)通过机械设计课程的设计，综合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2)学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3)进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。（4）机械设计基础课程设计还为专业课课程设计和毕业设计奠定了基础。二、机械设计课程的内容选择作为机械设计课程的题目，通常是一般机械的传动装置或简单机械。课程设计的内容通常包括：确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联轴器、润滑、密封和联接件的选择及校核计算；箱体结构及其附件的设计；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计计算说明书。在设计中完成了以下工作：①减速器装配图1张（A0或A1图纸）；②零件工作图1～2张（传动零件、轴、箱体等）；③设计计算说明书1份三、机械设计课程设计的步骤机械设计课程设计的步骤通常是根据设计任务书，拟定若干方案并进行分析比较，然后确定一个正确、合理的设计方案，进行必要的计算和结构设计，最后用图纸表达设计结果，用设计计算说明书表示设计依据。机械设计课程设计一般可按照以下所述的几个阶段进行：1设计准备①分析设计计划任务书，明确工作条件、设计要求、内容和步骤。②了解设计对象，阅读有关资料、图纸、观察事物或模型以进行减速器装拆试验等。③浮系课程有关内容，熟悉机械零件的设计方法和步骤。④准备好设计需要的图书、资料和用具，并拟定设计计划等。2传动装置总体设计①确定传动方案——圆柱斜齿齿轮传动，画出传动装置简图。②计算电动机的功率、转速、选择电动机的型号。③确定总传动比和分配各级传动比。④计算各轴的功率、转速和转矩。3各级传动零件设计①减速器外的传动零件设计（带传动、链传动、开式齿轮传动等）。机械设计（基础）课程设计3②减速器内的传动零件设计（齿轮传动、蜗杆传动等）。4减速器装配草图设计①选择比例尺，合理布置试图，确定减速器各零件的相对位置。②选择联轴器，初步计算轴径，初选轴承型号，进行轴的结构设计。③确定轴上力作用点及支点距离，进行轴、轴承及键的校核计算。④分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件的结构设计。5减速器装配图设计①标注尺寸、配合及零件序号。②编写明细表、标题栏、减速器技术特性及技术要求。③完成装配图。6零件工作图设计①轴类零件工作图。②齿轮类零件工作图。③箱体类零件工作图。四、课程设计的基本要求认真、仔细、整洁。理论联系实际，综合考虑问题，力求设计合理、实用、经济、工艺性好。正确处理继承与创新的关系，正确使用标准和规范。学会正确处理设计计算和结构设计间的关系，要统筹兼顾。所绘图纸要求准确、表达清晰、图面整洁，符合机械制图标准；说明书要求计算准确、书写工整，并保证要求的书写格式。五、减速器的设计计算、校核、说明和结果机械设计课程设计任务书设计一用于带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器，工作有轻微震动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作，每年工作300天，使用寿命10年，运输带允许速度误差±5%。原始数据：带十三组运输带拉力：F=4.6KN，运输带速度v=1.0m/s卷筒直径Ｄ=320mm总体布置简图F=4600V=1.0m/sD=320mm机械设计（基础）课程设计41—联轴器2—电动机3—齿轮减速器4—卷筒5—带式运输机2电动机的选择2.1电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转,单班制工作，使用期限10年，每年工作300天,运输机允许速度误差5%。2.2选电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼形异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.2.1选择电动机容量电动机所需工作功率按式：Pd=wpKWPw=1000FVKW因此：Pw=4.60=10000.14400=1000FVKW由电动机至运输带的传动总效率为：234221a式中：η1，η2，η3，η4，分别为联轴器、滚子轴承、齿轮、和卷筒的传动效率。取η1=0.96（联轴器），η2=0.99（滚子承轴），η3=0.97（齿轮需要精度8级），η=40.96（卷筒），n=0.95则83.0)97.0()99.0()96.0(242a所以kwaPwPd52.583.060.42.2.2确定卷筒轴工作转速：Pw=4.60KWηa=0.83Pa=5.52kw机械设计（基础）课程设计5min/96.5030014.38.0100060100060rDvn按《机械设计课程设计设计指导书》P2表1，二级圆柱齿轮减速器的传动比Ia=8-40故电动机的转速的可选范围为：min3456min691min38.86408rrrnind符合这一范围的同步转速为：查《机械设计课程设计手册》第167页表12-1可知min750rmin1000rmin1500r根据容量和转速，由《机械设计课程设计手册》P167表12－1查出的电动机型号，因此有以下四种传动比选择方案，如下：方案电动机型号额定功率kw满载转速minr额定转矩最大转矩质量总传动比1Y160M2-85.57202.02.011914.132Y132M2-65.59602.02.28418.843Y132S-45.514402.22.36828.26本参考比价仅供参考，表中数值为相对值。查《机械设计课程设计手册》P170表12－6。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以及传动比，可见第三种方案比较合适，因此选定电动机的型号是Y132S-4。其主要性能如下表型号额定功率满载转速最大转矩\额定转矩Y132S-45.514402.33确定总的传动比3.1总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机的主轴的转速n，可得传动装置的总的传动比是：26.2896.501440nnimi在6—24范围内可以选用设高速级齿轮为1i，低速级齿轮为2i故采用耳机展开式齿轮传动减速器，为使两大齿轮浸油深度相近，故取213.1ii机械设计（基础）课程设计63.2分配传动比53.33.1/20.163.1/2ii589.453.320.1621iii校核实际传动比199.16589.453.3i传动比误差%06.0%10020.16199.1620.164计算传动装置运动和动力参数4.1计算各轴的转速I轴min/1440rnnmIII轴min/79.313589.414401rinnIIIIII轴min/89.8853.379.3132rinnIIIII卷筒轴min/89.88rnnIIIIV4.2计算各轴的输入功率I轴KWppdI25.499.029.41II轴KWppIII04.497.098.025.432III轴KWppIIIII84.397.098.004.431卷筒轴KWppIIIIV61.398.096.084.3214.3各轴的输入转矩计算（1）电动机输出转矩I轴mNTTdI17.2899.045.281II轴mNiTTIII87.122589.497.098.017.28131mNnPTIdd45.28144029.495509550机械设计（基础）课程设计7III轴mNiTTIIIII30.41253.397.098.087.122232卷筒轴输入转矩：mNTTIIIIV02.40099.098.030.412214.5运动和动力参数计算结果整理于下表：5传动零件的设计计算5.1减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算由（三）知：i1=4.31i2=3.32校核实际传动比所以，高速级用斜齿圆柱齿轮传动，低速级用直齿圆柱齿轮传动55.齿轮设计5.1设计高速级齿轮5.1.1选定齿轮，精度等级，材料及齿数（1）选用8级精度(2)材料选择，由表10-1选择小齿轮材料为35SiMn（调质），硬度为280HBS，二者硬度差为40HBS（3）选用齿轮齿（4）初选螺旋角14。5.1.2按齿面接触强度计算按式2tt31td21dHEHKTZZφ计算轴名效率P（KW）转矩T（N.M）转速nr/min传动比i效率η输入输出输入输出电动机轴4.2928.45144010.99Ⅰ轴4,2528.1714404.5890.95Ⅱ轴4.04122.87313.793.530.95Ⅲ轴3.84412.3088.893.530.95卷筒轴3.61400.0288.891.00.97机械设计（基础）课程设计8（1）确定公式内的各计算数值1）试选t1.6K2）由图10-30选取区域系数2.433HZ3)由图10-26查得120.780.891.674）许用接触力12540522.5531.25a22HHHMP5）小齿轮传递得转矩1120.92mTN6）由表10-7选取齿宽系数d17）由表10-6查得材料得弹性影响系数189.8aEZMP（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，由公式得：2331t21.6120.92104.7412.433189.8d4.74531.2511.67=59.62mm2）计算圆周速度1t1dn3.1459.621470m4.587s601000601000V3）计算齿宽及模数d1t1tnt1ntbd59.62159.62mmdcos59.62cos14m2.41mm24h2.25m2.252.415.24b59.6211h5.42Z4）计算纵向重合度d10.318tan0.318124tan1.903Z5）计算载荷系数k由表10-2查得使用系数为1，根据速度为4.587,7级精度,由图10-8查得动载荷系数为1.14,由表10-4查得k1.42H，由表10-13查得k1.35F,由表10-3查得1.5HFkk故载荷系数k=11.141.51.422.43HHAVkkkk6）按实际得载荷系数校正所得的分度圆的直径，由公式10-10a的机械设计（基础）课程设计931168.53ttkdd