機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院機(jī)械工程系年 月 日1目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1計(jì)算說(shuō)明書(shū).3一、確定傳動(dòng)方案.3 二、選擇電動(dòng)機(jī).3 三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算. 四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算. 五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算. 六、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算. 七、鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算. 八、潤(rùn)滑與密封. 九、設(shè)計(jì)小結(jié). 十、參考文獻(xiàn).天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任 務(wù) 書(shū)一、目的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)基本要求規(guī)定，每個(gè)學(xué)生必須完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)。它是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的最后一個(gè)

2、重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是高等工科院校學(xué)生第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，其基本目的是：a）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析解決機(jī)械工程問(wèn)題的能力。b）通過(guò)制訂設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌控機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法。c) 進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、查閱資料、熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)用于帶式輸送機(jī)的一級(jí)圓柱齒輪減速器。 原始數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)編號(hào)A1A2輸送帶工作拉力F/N20001800輸送帶工作速度v/m·

3、;s-11.61.5卷筒直徑D/mm290260工作機(jī)效率0.960.951）工作機(jī)效率包括卷筒和軸承的效率損失；2）工作情況：?jiǎn)伟嘀七B續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；3) 使用壽命（齒輪）：5年；4）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)通常包括的內(nèi)容：1）選擇電動(dòng)機(jī)，并計(jì)算其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；2）傳動(dòng)零件（如帶傳動(dòng)、齒輪等）的設(shè)計(jì)；3）軸的設(shè)計(jì)；4）滾動(dòng)軸承的選擇；5）鍵和聯(lián)軸器的選擇及校核；6）箱體、潤(rùn)滑及附件的設(shè)計(jì)；7）繪制裝配圖和零件圖；8）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（包括：選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)，軸、軸承、鍵的校核，聯(lián)軸器的選擇，箱體的設(shè)

4、計(jì)等）。三、 進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容完成時(shí)間備注1設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)；電動(dòng)機(jī)選擇、傳動(dòng)比分配；傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2學(xué)時(shí)2傳動(dòng)件計(jì)算（齒輪傳動(dòng)；軸強(qiáng)度計(jì)算、軸承選擇）2學(xué)時(shí)3裝配草圖的繪制2學(xué)時(shí)4裝配草圖的修改完善2學(xué)時(shí)5裝配圖的繪制2學(xué)時(shí)6零件圖的繪制2學(xué)時(shí)7編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2學(xué)時(shí)8提交設(shè)計(jì)、教師審圖、評(píng)定成績(jī)2學(xué)時(shí)四、 課程設(shè)計(jì)成果要求1）減速器裝配圖1張（1號(hào)）；2）大齒輪零件圖1張（2號(hào)）、低速軸零件圖1張（2號(hào)）。3）設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。五、 考核方式依據(jù)：設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量及答辯60%、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)30%、平時(shí)表現(xiàn)10%。成績(jī)：按五級(jí)分制：優(yōu)、良、中、及格、不及格。 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明

5、書(shū)設(shè)計(jì)過(guò)程結(jié)果一、確定傳動(dòng)方案 根據(jù)工作要求，可以擬定幾種傳動(dòng)方案，第一，齒輪傳動(dòng)；第二，帶傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)；第三，齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)。對(duì)這三種傳動(dòng)方案進(jìn)行分析、比較如下：對(duì)于電機(jī)直接與一級(jí)減速器相連，圓柱齒輪易于加工，但減速器的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)尺寸較大；對(duì)于帶傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)，是先將電機(jī)與帶傳動(dòng)相連，后接以及圓柱齒輪減速器，帶傳動(dòng)能緩沖、吸振，過(guò)載時(shí)期安全保護(hù)作用；齒輪和鏈傳動(dòng)。（自己寫）二、選擇電動(dòng)機(jī)已知條件：F=8700N，v=0.5m/s，D=200mm 1. 選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為，因此，

6、。由電動(dòng)機(jī)至輸送帶的傳動(dòng)總效率為，其中， 、分別為V帶傳動(dòng)、一對(duì)滾動(dòng)軸承 、閉式齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、卷筒傳動(dòng)的效率。效率取值見(jiàn)表1因此，分別取=0.96， =0.99，=0.97，=0.99，=0.96。總效率為：=0.87 因此，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：=5kW3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速： =95.54r/min選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：由表1可知，V帶傳動(dòng)比為，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比為,則總傳動(dòng)比為，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為（624）*95.54=573.242292.96r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000和1500 r/min。 4電動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù) 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)

7、查出有2種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，有兩種傳動(dòng)比方案。但是由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與工作機(jī)轉(zhuǎn)速相差過(guò)多勢(shì)必使總傳動(dòng)比加大，傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和重量增加，價(jià)格提高；而選用較低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)時(shí)，則情況正好相反，即傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和重量減小，而電動(dòng)機(jī)的尺寸和重量增大，價(jià)格提高。一般，設(shè)計(jì)中常選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min兩種電動(dòng)機(jī)。綜合考慮，選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電機(jī)，因此，選擇電機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，具體參數(shù)如下。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)額定轉(zhuǎn)矩重量/kg軸外伸長(zhǎng)直徑/mm軸外伸長(zhǎng)度/mmY132M2-65.510009602.08.

8、43880 三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 1. 總傳動(dòng)比及其分配 =10.05 分配傳動(dòng)比，式中和分別為V帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。按傳動(dòng)比分配注意事項(xiàng)，初步取一級(jí)減速器的傳動(dòng)比為i2=5，則V帶傳動(dòng)比為i1=i/i2=2.01。 2. 傳動(dòng)裝置中各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算根據(jù)傳動(dòng)裝置中各軸的安裝順序，依次為電動(dòng)機(jī)軸，軸，軸，卷筒軸電動(dòng)機(jī)軸 軸 =960/2.01=477.61r/min軸 =477.61/5=95.52r/min卷筒軸 =95.52r/min3. 傳動(dòng)裝置中各軸輸入功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸 =5kW軸 =4.8kW軸 =4.61kW卷筒軸 =4.52kW4. 傳動(dòng)裝置中各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

9、電動(dòng)機(jī)軸 = 47.73N*m軸 =171.18N*m軸 =986.13N*m卷筒軸 =946.43N*m軸號(hào)電動(dòng)機(jī)軸高速軸低速軸卷筒軸功率P（kW）54.9154.724.53轉(zhuǎn)矩T（N.m）47.73171.18986.13946.43轉(zhuǎn)速n(r/min)96019295.5295.52傳動(dòng)比2.0151四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 求計(jì)算功率Pca =1.1*5.5=6.05kW 式中：Pca-計(jì)算功率，kW。KA-工作情況系數(shù)；（見(jiàn)課本188頁(yè)）P-所需傳遞的額定功率，kW。(2) 選V帶型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速為n=960r/min，選A型。（3）確定基準(zhǔn)直徑

10、dd并驗(yàn)算帶速dd1 ，dd2分別是小、大帶輪基準(zhǔn)直徑，由圖11.15得， 小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=112140mm, 由基準(zhǔn)直徑系列表，初步選取dd1=125mm。令v1，v2分別是小、大帶輪的線速度，得v1=6.28m/s，v2=6.25m/s，一般應(yīng)使v=525m/s，因此，帶速合適。(4) 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑由 ，i1=2.01式中滑動(dòng)率，一般帶傳動(dòng)中，滑動(dòng)率不大（0.010.02），故可以忽略不計(jì)，而取傳動(dòng)比為，因此， =251.25mm，圓整為dd2=250mm。（查表） (5) 確定V帶中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 初步計(jì)算中心距， ，所以262.5a0750mm，取a0=500mm。 帶長(zhǎng)

11、： 對(duì)A型帶選用。再得實(shí)際中心距 （6）驗(yàn)算小帶輪包角 ，合適 （7）求V帶根數(shù)z 由，查表得 ，查表得 由查表得 可得，取3根。2. 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及許用應(yīng)力 a.選用直齒圓柱齒輪。 b.輸送帶工作速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。c.材料選擇：由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表12.7，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HB，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HB。 d.許用應(yīng)力，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖12.18，查得小、大齒輪接觸疲勞極限分別為，故齒輪的許用應(yīng)力為。（2）齒輪分度圓直徑的初步計(jì)算 此式對(duì)于直齒或斜齒均使用，式中Ad值見(jiàn)

12、機(jī)械設(shè)計(jì)教材表12.16，取Ad=90，由上面計(jì)算可知，=95.97N*m=95970N*mm，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，軟齒面，根據(jù)表12.13，取齒寬系數(shù)為，傳動(dòng)比u=i=5，帶入以上公式，計(jì)算得d164.8mm。（3）初定中心距 =194.4mm，初定a=200mm。（4）選定模數(shù)m，齒數(shù)z1，z2和螺旋角 ，一般去取z=1730，取z1=20，則z2=iz1=100。因?yàn)橹饼X齒輪的螺旋角為0，所以模數(shù)=3.33，由標(biāo)準(zhǔn)取m=3，則=133.33，取=133 則z1+ iz1=133，所以z1=22.167，取z1=22，則z2=133-22=111。所以i=111/22=5.045，與i

13、2=5相比，誤差為=0.009，因?yàn)椋栽试S。 因此，模數(shù)m=3，小大齒輪齒數(shù)分別為z1=22， z2=111，螺旋角=0（5）齒輪分度圓直徑及中心距小齒輪分度圓直徑=66mm大齒輪分度圓直徑=333mm，因此,中心距為a=(d1+d2)/2=88.5mm（6）齒輪寬度由于齒寬系數(shù)，=66mm，將大齒輪齒寬取b2=66mm，小齒輪寬度在此基礎(chǔ)上加大5mm10mm，因此，b1=71mm。 （7）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核驗(yàn)證 ，是否成立。小大齒輪許用彎曲應(yīng)力， 式中，由圖12.23查得，齒根彎曲疲勞極限=400MPa，=260MPa；查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖12.24得，彎曲壽命系數(shù)YN1 =YN2=1；

14、YX-尺寸系數(shù)，查圖12.25，得YX1= YX1=1；彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)為 。代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得，大小齒輪的許用應(yīng)力為：=320MPa，=208MPa。 驗(yàn)算=177MPa< =172MPa< 因此，齒輪的彎曲強(qiáng)度滿足要求。因此，齒輪的傳動(dòng)的尺寸見(jiàn)表4.1名稱計(jì)算公式結(jié)果模數(shù)m自己填結(jié)果壓力角a自己填結(jié)果螺旋角自己填結(jié)果齒數(shù)z1z2自己填結(jié)果傳動(dòng)比i2自己填結(jié)果分度圓直徑d1d2自己填結(jié)果齒頂圓直徑da1= d1+2ha*mda2= d2+2ha*m自己填結(jié)果齒根圓直徑df1= d1-2(ha*+c*)mdf2= d2-2(ha*+c*)m自己填結(jié)果中心距a自己填結(jié)果齒寬b

15、1=b+5b2=b自己填結(jié)果 注：ha*=1，c*=0.25（8）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于小齒輪的直徑較小，故采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。 大齒輪采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，大齒輪的孔徑需要根據(jù)后續(xù)設(shè)計(jì)的低速軸配合部分的直徑來(lái)確定，設(shè)計(jì)結(jié)果如表4.2所示：表4.2 大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸名稱結(jié)構(gòu)尺寸及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式結(jié)果/mm軸孔直徑dh根據(jù)低速軸配合部分的直徑來(lái)確定自己填結(jié)果輪轂直徑D1D1=1.6dh輪轂寬度ll=(1.21.5)dh=7290腹板最大直徑D2D2=da2-（1014）m板孔分布圓直徑D0D0=0.5(D1+D2)版孔直徑d0d0=1525腹板厚度CC=(0.20.3)b大齒輪的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖

16、2五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.低速軸的設(shè)計(jì)（1）材料選擇根據(jù)軸的工作條件，初選軸材料為45鋼，調(diào)制處理。（2）軸的最小直徑估算，計(jì)算得：d1=（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（自己根據(jù)自己情況畫一個(gè)軸，時(shí)間足夠的話，將軸上的零件也畫上）如圖所示階梯軸a. 各軸徑向尺寸各軸段的直徑分別為d1，d2，d3，d4，d5，d6。（具體尺寸以及說(shuō)明自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸的直徑一致）b. 各軸的軸向尺寸與上面各軸段對(duì)應(yīng)的軸向長(zhǎng)度分別為l1，l2，l3，l4，l5。（具體尺寸以及說(shuō)明自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸段的長(zhǎng)度一致）c. 軸上零件的軸向定位軸承與軸的軸向定位是過(guò)度配合來(lái)保證的，故此配合為H7/m6d. 確定軸上

17、圓角和倒角尺寸軸端倒角為2×45°，各軸肩處圓角半徑為R2。（4）軸的強(qiáng)度校核（自己參考教材書(shū)上寫）2.高速軸的設(shè)計(jì)（1）材料選擇根據(jù)軸的工作條件，初選軸材料為45鋼，調(diào)制處理。（2）軸的最小直徑估算，計(jì)算得：d1=（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（自己根據(jù)自己情況畫一個(gè)軸，時(shí)間足夠的話，將軸上的零件也畫上）如圖所示階梯軸a. 各軸徑向尺寸各軸段的直徑分別為d1，d2，d3，d4，d5。（具體尺寸自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸的直徑一致）b. 各軸的軸向尺寸與上面各軸段對(duì)應(yīng)的軸向長(zhǎng)度分別為l1，l2，l3，l4，l5。（具體尺寸自己寫，與你所畫的裝配圖中各軸段的長(zhǎng)度一致）c. 軸上零件的

18、軸向定位軸承與軸的軸向定位是過(guò)度配合來(lái)保證的，故此配合為H7/m6d. 確定軸上圓角和倒角尺寸軸端倒角為2×45°，各軸肩處圓角半徑為R2。（4）軸的強(qiáng)度校核（自己參考教材書(shū)上寫）六、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 1. 減速器低速軸滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算（1）計(jì)算軸承的受力 軸承A和C的徑向力分別為 （2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 減速器壽命為五年，查表得溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為，所以 ，故所選軸承合用。2. 減速器高速軸滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算（1）計(jì)算軸承的受力軸承A和C的徑向力分別為 （2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 減速器壽命為五年，查表得溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為，所以 ，故所選軸承合用。七、鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算1. 聯(lián)軸器與減速器低速軸軸伸的鍵聯(lián)接 由所選聯(lián)軸器與減速器低速軸伸出端相配的從動(dòng)端d1=60mm，L=120mm得知：外伸段軸徑為60mm，長(zhǎng)度為100mm（<120mm)。今采用圓頭普通平鍵A型（GB1096-79），b×h=18×11，鍵長(zhǎng)L=100mm。鍵的材料選用45鋼，查得許用擠壓應(yīng)力為。 鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=82mm，轉(zhuǎn)矩已知為，因此，擠壓應(yīng)力，故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。 2.減速器大齒輪與低速軸的鍵聯(lián)接 d4=85mm，今采用圓頭普通平鍵A型（GB1096-79），b×h=22×14，鍵長(zhǎng)L=8