機(jī)設(shè)設(shè)計說明書

1、湖南大學(xué)課程設(shè)計 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：*機(jī)的傳動裝置設(shè)計xxxx院xxxx班設(shè)計者：xxxxx學(xué) 號：xxxxxxxxxx指導(dǎo)教師：xxxx二一x年x月x日目 錄一、設(shè)計任務(wù)書1二、傳動方案修改三、總體設(shè)計計算1. 電機(jī)型號選擇2. 各級傳動比分配3. 各軸的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)（轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩）計算 四、齒輪傳動設(shè)計計算 五、軸系零件設(shè)計計算 1. 高速/低速軸的設(shè)計計算 （初估各軸最小直徑、受力、彎矩、強(qiáng)度校核、剛度校核等）2. 滾動軸承的選擇與壽命校核計算 3. 鍵連接的強(qiáng)度校核計算 4. 聯(lián)軸器的選擇 六、潤滑和密封方式的選擇 七、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇 八

2、、設(shè)計總結(jié) 參考文獻(xiàn) 一、設(shè)計任務(wù)書1、設(shè)計課題理料供運(yùn)系統(tǒng)的傳動裝置設(shè)計如圖1所示，某xxxx機(jī)。 圖1 xxxx機(jī)xx圖2、設(shè)計任務(wù)與要求課程設(shè)計要求選擇電動機(jī)型號，分配總傳動比，計算各軸的轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率。對齒輪傳動進(jìn)行設(shè)計計算，選擇聯(lián)軸器，對減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。本人設(shè)計的原始數(shù)據(jù)：II軸轉(zhuǎn)速 =255r/mm；輸出功率 =400W； 圓柱齒面標(biāo)準(zhǔn)直齒輪。本人獨立完成的具體任務(wù)是：1) 設(shè)計齒輪機(jī)構(gòu)2） 設(shè)計II軸及其裝配3） 設(shè)計齒輪機(jī)構(gòu)的底座二、傳動方案修改（設(shè)計過程及計算說明）三、總體設(shè)計計算1、電機(jī)型號選擇（1）電動機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動機(jī)（2）電動機(jī)功率選擇：電機(jī)

3、所需的工作功率：P工作= (100/0.99/0.92/0.92/0.99/0.96)+400/0.99)/0.99/0.97/0.99/0.99+500/0.99/0.75/0.99/0.96 =1289.38 w 初步選定Ped= 1500 w（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=62 r/min按xx1推薦的傳動比合理范圍，V帶傳動比i1=24，滾筒的傳動比一般是1530，則總傳動比范圍為ia=1734。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=ia×n筒=（30120）× 62 = 1860 7440r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速，并且額定功率為 1500 w的有x

4、種電動機(jī)型號型號功率(w)同步（r/min）滿載（r/min）重量（kg）總傳動比1Y801-1750300028301711.092Y802-21100300028301711.093Y90L-22200300028402511.1374Y90S-21500300028402211.137綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第4種比較適合，則選n= 2840 r/min 。（4）確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y90s-2。其主要性能：額定功率：1500 w，滿載轉(zhuǎn)速3000 r/min，額定轉(zhuǎn)矩

5、。質(zhì)量22 kg。2、計算總傳動比及分配各級的傳動比（1）總傳動比：i總=n電機(jī)滿載/n=2840/ 255 = 11.137 （2）分配各級偉動比據(jù)指導(dǎo)書，取齒輪i齒= 3.95 （單級減速器i=36合理）i總=i齒輪×i帶i齒輪=i總/i帶= 11.137 / 2.82 = 3.95 3、各軸運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算 設(shè)電動機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為軸，低速軸為軸。（1）計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）n0=n電機(jī)= 2840 r/minnI=n0/i帶= 2840 /2.82 = 1007 (r/min)nII=nI/i齒輪= 1007 /3.95 = 255 (r/min)（2）計算

6、各軸的功率（w）P0=P工作= 1500 wPI=P0×帶= 1500 × 0.96 = 1440wPII=PI×軸承×齒輪= 1440× 0.99 ×0.99 =1411.3w（3）計算各軸扭矩（N·mm）T0=9550×P0/n0=9550×1500 /2480 = 5776 N·mmTI=9550×PI/nI=9550×1440 /1007 = 13656 N·mmTII=9550×PII/nII=9550×529/255/3.95 = 5

7、016N·mmn滾筒=62 r/minPed=1500 W電動機(jī)型號Y 90s-2 i總= 11.137 i帶=2.82i齒輪=3.95n0= 2840 r/minnI = 1007 r/minnII= 1007 r/minPo= 1500 wPI= 1440 wPII= 529wT0= NmmTI= NmmTII= Nmm四、齒輪傳動設(shè)計計算 1選擇齒輪材料及精度等級根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，齒輪采用直齒輪軟齒面。小齒輪選用材料40Cr（調(diào)質(zhì)處理），齒面硬度為270HBS。大齒輪選用45鋼，齒面硬度為230HBS；根據(jù)機(jī)械設(shè)計表9-1 ，暫選7級精度。2 初步選取主要參數(shù)取小齒輪齒數(shù)Z1=

8、 25。由i齒輪=i總/i帶= 11.137 /2.82 =3.95，則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1= 3.95 ×25 =98.75，取整Z2=99 。實際傳動比i0= 95 / 24 = 3.958 ，i總= i0×i帶= 3.958 ×2.82 = 11.161 總傳動比誤差：i總-i0/i= 11.161 11.137 /11.161 = 0.02 %< 5 % 可用。齒數(shù)比：u=i0= 3.95 ，取a= 0.4 ，d=0.5(i1) a= 0.99 （取齒寬系數(shù)為1）符合機(jī)械設(shè)計計算手冊表8-55 的范圍。3. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計d12kT1(u

9、+1)(ZEZHZ/ H)2/(du)1/3a) 輸入功率和轉(zhuǎn)矩齒輪機(jī)構(gòu)輸入功率：P1=PI×軸承= 529 w齒輪機(jī)構(gòu)輸入功率：T1=9550×P1/n=9550× 529 / 1007 = 5016 N·mm b) 各系數(shù)試取載荷系數(shù)k=1 材料彈性影響系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計計算手冊8-65 ，ZE=189.8區(qū)域系數(shù)：ZH=2.5重合度系數(shù)： =1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)= 1.7 Z= 0.88 c) 許用接觸應(yīng)力H 查圖8-22，H= HlimZNT/SH由教材查得：HlimZ1=600Mpa HlimZ2=550 Mpa 通用齒輪和一般

10、工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1/SH= 600 /1.0Mpa=600 MpaH2=Hlim2/SH=550 /1.0Mpa=550 Mpa所以計算取H= 550 Mpa故得：d12kT1(u+1)(ZEZHZ/H)2/(du)1/3 =2×1 ×5016 ×( 3.95 +1)(189.8×2.5× 0.88 / 550 )2/(1 ×3.95 )1/3= 22 mm初估模數(shù)：m=d1/z1= 22 /25 = 0.92 mm根據(jù)機(jī)設(shè)手冊表8-45 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m= 2 mm。4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)

11、度根據(jù)教材（6- ）式F=2kT1/(bd1z1)YFsYH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mz1= 2 ×25 = 50 mm d2= mz2= 2 ×99= 198mm齒寬：b=dd1= 1×50 = 50 mm 取b2= 50 mm ，則b1= b2+(510)= 55 mm齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)z1=25 ，z2=99 由表6- 得YFs1=2.65 YFs2=2.19 重合度系數(shù)：Y=0.25+0.75/許用彎曲應(yīng)力F由教材圖6- C查得：Flim1= 500 Mpa Flim2 =380 Mpa按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.

12、25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 /SF= 420 ×/1.25Mpa= MpaF2=Flim2/SF = /1.25Mpa= Mpa計算大小齒輪YFs/F YFs1/F1= ？>？YFs2/F2= F2？1？=2kT1/(bd1Z1)YFs2Y =2× × ×105× × /( × × ) = F2?1?故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。5計算齒輪傳動的中心距a及其他主要幾何參數(shù)a=m/2(z1+z2)= /2( + )= mm，6驗算齒輪的圓周速度V和精度v=d1n1/(60×1000)=3

13、.14× × /(60×1000)= m/s精度選x級偏高，修正選x級。z1= 24 z2= 95u =3.95d = 1 T1= 5016 NmmHlimZ1=600 MpaHlimZ2=550 Mpa H1= 600 MpaH2=550 Mpad1 22 mmm= 2 mm Flim1= MpaFlim2 = MpaSF=1.25F1= MpaF2= Mpaa = mmd1= mmd2= mmb1= mmb2= mmv = m/s精度等級 級五、軸系零件設(shè)計計算1、低速軸（大齒輪軸）的設(shè)計計算（1）選擇材料和熱處理方法選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS

14、。（2）按扭矩初算軸徑P= 529 w，n=255 r/min。查表 - 得 C=(103126)，d13.98=(103126)×( / )1/3mm=( ) mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則dmin= 13.98 ×(1+5%) =14.68 mm選dmin= 25 mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計a）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，兩軸承分別以端蓋和擋油盤定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，擋油盤和左軸承依次從左面裝入，右軸承、擋油盤和皮帶輪依次從右面裝入。b）確定軸各段直徑和長度從最右端算起： 第一段聯(lián)軸

15、器軸： d1= 25 mm 長度取L1=44 mm 第二段：考慮帶輪的軸向定位要求，取該軸段直徑為標(biāo)準(zhǔn)系列值，所以取d2= mm，軸段長度L2軸承端蓋長度+端蓋端面與齒輪端面間距，所以取L2=20mm 第三段：初選用6308型深溝球軸承，其內(nèi)徑為 40 mm,寬度為 23 mm。d3= 40 mm，考慮到擋油盤的定位以及工作，取L3= ； 第四段：齒輪軸d4=48mm，考慮到齒輪的嚙合寬度，故取L4=48mm 第五段： 。 第n段：該段為滾動軸承安裝處，取dn= mm Ln= mmc)按彎扭合成強(qiáng)度計算，建立下圖數(shù)學(xué)模型（應(yīng)參考教材圖14-17，另繪當(dāng)量彎矩圖，） D B C A 分度圓直徑：

16、已知d1= mm轉(zhuǎn)矩：已知T1= ×105 Nm求圓周力：FtFt=2 T1/d1=2× ×105/ = N求徑向力FrFr=Ft·tan= ×tan200= N軸承的徑向支撐反力水平面的徑向支撐反力： =0 FHA= F tL1- F0L2 )/L3= NFHB= F0 F tFHA= N垂直面的徑向支撐反力：FVA=FVB=Ft2/2= /2= N截面C在垂直面彎矩為MC1= FVA L= × ×10-3= N·m截面C在水平面上彎矩為：MC2= FHA L= × ×10-3= N·

17、;m計算合成彎矩MC=(MC12+MC22)1/2=( 2+ 2)1/2= N·m轉(zhuǎn)矩：T1= ×105 Nm計算當(dāng)量彎矩：因為軸式單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，= Mec=MC2+(T)21/2= 2+(0. × )21/2= N·m校核危險截面C的強(qiáng)度e=Mec/（0.1d）= ×103/(0.1× 3)= Mpa<-1b= Mpa 校核危險截面D： e=Me/W= × ×103/(0.1× 3)= <-1b= Mpa該軸強(qiáng)度足夠。2、滾動軸承的選擇及壽命校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 &

18、#215;365× = 小時a) 已知nI= r/min，軸承承受的最大徑向反力：Fxxxx= N，初先兩軸承為角接觸球軸承xxxx型軸承軸向力為零，所以當(dāng)量動載荷P= Fxxxx= Nb) 軸承壽命計算 深溝球軸承=3根據(jù)手冊得xxxxx型的Cr= NLh=(ftCr/fdP)106/60n式中ft= ，fd= Lh= 小時 小時預(yù)期壽命足夠3、鍵聯(lián)接的選擇及強(qiáng)度校核計算(1) 帶輪與高速軸連接采用平鍵聯(lián)接軸徑d1=25mm,L1=38mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵C 8×32 GB1096-79 l=L1-b/2=32-4=28mmTI=1.16×105

19、Nmm h=7mmp=4T/dhl=4×1.16×105/(25×7×28)=94.69Mpa<p(110Mpa)（2）高速/低速軸與齒輪連接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=60mm L2=50mm TII=5.42×105 Nmm查手冊P51 選用A型平鍵鍵18×50 GB1096-79l=L2-b=50-18=32mm h=11mmp=4T/dhl=4×5.42×105/(60×11×32)=102.7Mpa<p（3）低速軸與聯(lián)軸器連接用平鍵聯(lián)接軸徑d1=42mm,L1=72mm查手冊得，選

20、用C型平鍵，得：鍵C 12×72 GB1096-79 l=L1-b/2=72-6=66mmTII=5.42×105 Nmm h=8mmp=4T2/dhl=4×542000/(42×8×66)=97.76Mpa<p(110Mpa)4、聯(lián)軸器的選擇因為T=KAT=1.4×9.55×106×3.875×0.99/314=7.588×105 N·m 查標(biāo)準(zhǔn)GB/T/5014-23，選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器產(chǎn)度l1=84mm，軸段長度L1=80mmdmin= mmd1= mmL

21、1= mmd2= mmL2= mmd3= mmL3= mmd4= mmL4= mmd5= mmL5= mm.Ft = NFr= NFHA = NFHB = NFVA=FVB= NMC1= N·mMC2= NmMC = N·m Mec = NmeC= Mpa<-1beD = <-1b軸承預(yù)計壽命 hP= N鍵C 8×32p=94.69Mpa鍵 18×50p=102.7Mpa鍵C 12×72p =97.76Mpa六、潤滑與密封方式選擇 因為齒輪的圓周速度V=d1n1/60×1000=3.14× × /(60

22、×1000)= m/s，所以齒輪選用xxxx油潤滑。又高速軸軸承的dn值= ×105，低速軸軸承的dn值= ×105，所以軸承選用xxxx潤滑七、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇1、箱體的主要尺寸： 因箱體為*箱體，故根據(jù)*工藝要求，選擇主要尺寸參數(shù)如下： (1)箱座壁厚z0.025a+1=0.025× +1= 取z= mm (2)箱蓋壁厚z10.02a+1=0.02× +1= 取z1= mm (3)箱體凸緣厚度箱座：b=1.5z=1.5× = mm 箱蓋：b1=1.5 z1=1.5× = mm 箱底座：b2=2.5z=2.5&#

23、215; = mm (4)加強(qiáng)肋厚 箱座：m=0.85z=0.85× = mm箱蓋：m1=0.85z1=0.85× = mm (5) 地腳螺釘直徑df=0.036a+12=0.036× +12= (取 )mm (6) 地腳螺釘數(shù)目n=4 (因為a<250) (7) 軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.75× = (取 )mm (8) 蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.6× = (取 )mm (9) 觀察孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.4× = (取 ) mm (10)定位銷直徑d=(0.

24、7-0.8)d2=0.8× = mm (11) 凸臺高度：根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。 (12) 外箱壁至軸承座端面的距離C1C2（510）mm (13) 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離：10mm2、潤滑與密封1、齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度v<12m/s，當(dāng)m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為 mm。2.、滾動軸承的潤滑：由于軸承周向速度為高速軸軸承的dn值= ×105，低速軸軸承的dn值= ×105，所以軸承選用脂潤滑。3.、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用N150號工業(yè)齒輪油（GB5903-86）4.、密封方法的選取選用嵌入式端蓋，用毛氈圈密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。3、減速器附件的選擇通氣器由于工作場所存在粉塵，所以選通氣器（一次過濾），采用M36×2油面指示器選用 起吊裝置采用箱蓋起吊螺釘、箱座吊耳.放油螺塞選用外六角油塞及墊片M16×1.5根據(jù)機(jī)械設(shè)計基