機械設計課程報告

1、材料科學與工程學院機械設計課程設計說明書設計題目：二級展開式圓柱齒輪減速器學院:材料科學與工程學院班級：設計者：指導教師:程岡IJ2010年1月22日目錄第一部分設計任務書2第二部分電動方案的分析與擬定5第三部分電動機的選擇6第四部分齒輪參數(shù)計算10第五部分聯(lián)軸器的選擇18第六部分減速器內軸的設計19第七部分滾動軸承的選擇21第八部分鍵的選擇22第九部分箱體的設計24第十部分設計小節(jié)25第十一部分參考資料26材料科學與工程學院第一部分設計任務書1.1機械設計課程的目的機械設計課程設計是機械類專業(yè)和部分非機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計訓練，是機械設計和機械設計基礎課程重要的綜合性與實踐性教

2、學環(huán)節(jié)。其基本目的是：1通過機械設計課程的設計，綜合運用機械設計課程和其他有關先修課程的理論，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。2學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。3進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經驗數(shù)據(jù)，進行經驗估算和數(shù)據(jù)處理等。1.2機械設計課程的內容選擇作為機械設計課程的題目，通常是一般機械的傳動裝置或簡單機械。課程設計的內容通常包括：確定傳動裝置的總體設計方案；選擇電動機；計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；傳動零件、

3、軸的設計計算；軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計算；箱體結構及其附件的設計;繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設計計算說明書。在設計中完成了以下工作:材料科學與工程學院材料科學與工程學院減速器裝配圖1張（A1圖紙）；零件工作圖2張（傳動零件、軸A3圖紙）設計計算說明書1份，60008000字。1.3機械設計課程設計的步驟機械設計課程設計的步驟通常是根據(jù)設計任務書，擬定若干方案并進行分析比較，然后確定一個正確、合理的設計方案，進行必要的計算和結構設計，最后用圖紙表達設計結果，用設計計算說明書表示設計依據(jù)。機械設計課程設計一般可按照以下所述的幾個階段進行：1設計準備分析設計計劃任務書，明

4、確工作條件、設計要求、內容和步驟。錯誤！未找到引用源。了解設計對象，閱讀有關資料、圖紙、觀察事物或模型以進行減速器裝拆試驗等。錯誤！未找到引用源。浮系課程有關內容，熟悉機械零件的設計方法和步驟。錯誤！未找到引用源。準備好設計需要的圖書、資料和用具，并擬定設計計劃等。2.傳動裝置總體設計確定傳動方案圓柱齒輪傳動，畫出傳動裝置簡圖。錯誤！未找到引用源。計算電動機的功率、轉速、選擇電動機的型號。錯誤！未找到引用源。確定總傳動比和分配各級傳動比。錯誤！未找到引用源。計算各軸的功率、轉速和轉矩。3各級傳動零件設計減速器外的傳動零件設計。錯誤！未找到引用源。減速器內的傳動零件設計。減速器裝配草圖設計選擇比

5、例尺，合理布置試圖，確定減速器各零件的相對位置。錯誤！未找到引用源。選擇聯(lián)軸器，初步計算軸徑，初選軸承型號,進行軸的結構設計。錯誤！未找到引用源。確定軸上力作用點及支點距離，進行軸、軸承及鍵的校核計算。錯誤！未找到引用源。分別進行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結構設計。減速器裝配圖設計標注尺寸、配合及零件序號。錯誤！未找到引用源。編寫明細表、標題欄、減速器技術特性及技術要求。錯誤！未找到引用源。完成裝配圖。零件工作圖設計軸類零件工作圖。錯誤！未找到引用源。齒輪類零件工作圖。4第二部分電動方案的分析與擬定傳動方案：展開式二級圓柱齒輪減速器等的載荷沖擊，單向轉動，使用壽命為10年，每天兩

6、班工作制。應選用較為耐用，可靠性佳的方案，并且采用隔爆減速器以保證安全,綜上采用斜齒圓柱齒輪傳動第三部分電動機的選擇1、選擇電動機類型電動機類型、結構型式是根據(jù)電源種類、載荷性質和工作條件來選擇的。通?，F(xiàn)場使用三相交流電源，所以在沒有特殊要求的情況下，一般都是選擇交流電動機。三相異步電動機具有構造簡單、運行可靠、重量輕、成本低、使用維護方便等優(yōu)點。已知數(shù)據(jù)：F(kN)=2.8v(m/s)=1.5D(mm)=500計算結果p=4.2kww項目內容及計算說明工作機所需功率：Pw=晉=4.2kw名稱效率彈性聯(lián)軸器耳=0.9921剛性聯(lián)軸器耳=0.9902圓柱齒輪傳動耳=0.9702滾子軸承耳=0.9

7、9036傳動裝置的總效率:W剛5彈7役=0.990 x0.992x0.9702x0.9904=0.89所需電動機功率:滾筒的工作轉速：P42P=一=4.72kWd耳0.890=57.32r/min同步轉速1500r/min4級電動機型號Y132S-4額定功率55kw滿載轉速1440r/min堵轉轉矩2.2最大轉矩2.2w60 x1000v兀x500所選電動機型號（隔爆電動機）總傳動比：i二25.1257.32w=1440傳動比分配取i1=l3i2高、低速傳動比：匚=572i2=4.4012傳動裝置的運動和動力參數(shù)1電機軸：72kw；mdn二1440r/min;mp472T=9550=9550=

8、31.30Nm；mn1440m2高速軸：p二耳p=0.992*5.19二5.15kW；1聯(lián)m耳=0.890P二4.72kWdn=57.32r/minwY132S-4電動機i=25.12i1=5.72i2=4.402ni=144皿;P515T=9550-1=9550=34.15Nm；n1440i3中間軸:二5.15*0.99*0.97二4.94kw承齒1n=144%72-251.75r/min；1T=9550冬=95504.94=187.40Nm；n251.7524低速軸：=4.94*0.99*0.97=4.74kw承齒2n=ni=251.75/4.4=57.22r/min；322T=9550p

9、=9550=791.10N.m3n57.223將以上算得的運動的動力參數(shù)列表如下：軸名參數(shù)電動機軸高速軸中間軸低速軸轉速n(r/min)14401440251755722功率p(kw)472515494474轉矩T(Nm)313034151874079110傳動比i100572440第一對小齒輪：Z1=23第一對齒輪:Z1=23Z=1312i=5.701第二對齒輪：大齒輪：Z2=i1*Zl=572*23=13156取Z2=131那么i1=Z2/Z1=1323=5.70i2=io/ii=25.12/5.70=4.41201第二對小齒輪：Z1=25大齒輪：Z2=i2Z=441*25=11025取Z

10、2=1118材料科學與工程學院材料科學與工程學院那么i2=Z2/Zl=4.44i=i*i=5.7*4.44=25.31o12由真實傳動比重新核算p,n,T1高速軸：0.992*5.19二5.15kW；1聯(lián)mn=1440r/min;iP515T=9550-1=9550=34.15N.m；n144012沖間軸：二5.15*0.99*0.97二4.94kw承齒1n=1；=144057=252.63r/min；z1T=9550p=95504.94=186.74N.m；n252.6323低速軸：=4.94*0.99*0.97=4.74kw承齒2n=ni=251.75/4.44=56.90r/min；32

11、2T=9550厶=9550=795.55N.m3n56.903軸名參數(shù)V電動機軸高速軸中間軸低速軸轉速n(r/min)14401440252635690功率p(kw)472515494474轉矩T(Nm)313034151867479555傳動比i1.00570444將以上算得的動力參數(shù)列表如下:Z=25Z=1112=4.442p=5.15kwn=1440r/min;1T=34.15N.M1p=4.94kw2n=252.63r/min;2T=186.74N.M2p=4.74kw3n=56.90r/min;3T=795.55N.M39第四部分齒輪參數(shù)計算一、第一對齒輪p二5.15kW;T二34.

12、15N.m;1設計參數(shù):n二1440r/min;1n二252.63r/min;2i二5.72;11、選材小齒輪材料用40Cr鋼，調質處理，齒面硬度為260HBS大齒輪材料用45鋼，調質處理，齒面硬度為200HBS2、按齒面接觸強度設計：2KT_UZT3片x3u1dZZZX(EH4)23QH小齒輪用40Cr鋼調質大齒輪用45鋼調質確定公式內的各項參數(shù)值1）試選載荷系數(shù)14小齒輪的工作轉矩:T=9550冬=9550494=186.74Nm2n14401022)由表得齒表得齒寬系1.0,由表得材料的彈表得材系數(shù)Z=189.8零MPaEHLiml取a=200故Z=2.5,查得大小齒輪的接觸疲勞極限O=

13、700MPaH一-o=600MPa。00M得螺旋角代為螺旋角Z=cosl5=0.98HLim2P（2）計算接觸疲勞許用應力取安全系數(shù)S=1.0H1tt=HLimb1H1SH=700=700N/mm21.0L=700N/mmH1L=600N/mmH2t=hiimb2=600N/mm2；H2SH(3)計算齒輪參數(shù)1）求小齒輪分度圓直徑d，代入L1中較小的值1tH,；2x1.4x34.2x1035.7+1d-31-it(25x1898x098)2=40.74mm5.76002）齒數(shù)取Z二231圓整取Z2=1312Z二iZ=5.72*23=131.562113）法向模數(shù)m=仝Z1Cosp40.74xC

14、os15。=1.7123查表課本3-2取標準模數(shù)m=254）中心距（實際）a二m(Z+Z)/2cosp二2.5x(23+131)/2xcos15二199.29mm12取a=200mm5）分度圓螺旋角pp=arcosm(Z+Z2)/2a=arcos2.5X(23+131)/2X200=15.746）分度圓直徑m=2.5a=200mmii材料科學與工程學院材料科學與工程學院d=zm/cos0=23x2.5/cosl5.74=59.74mmid=zm/cos0=2.5x131/cos15.74=340.26mm27)齒寬b=Qd=1x59.74=59.74mmd1取b=b=60mmb=b+510b=

15、65mm2113.校核齒根彎曲疲勞強度許用齒根應力查表得&=600MPa&=450MPaFlim1Flim2齒根系數(shù)S=1.25F則許用齒根應力：&=雪=600=480MPaf1S1.25F&=450=360MPaf2S1.25F驗算齒根應力確定當量齒數(shù)ZvjZvl=Z/Cos30=23/cos3l5.74o=25.79ZV2=Z2/Cos30=131/cos3l574。=146.91確定齒形系數(shù)查表得Y=2.7Y=2.2FS1FS2確定應力修正系數(shù)查表得Y產1.6Y2=1.82sa1sa2計算端面角a=arctan(tan20。/cosl5.74)=20.71。端面模數(shù)m=m/cos1574

16、。=2.60mm計算重合度0=15.74d=59.74mm1d=340.26mm2b=65mm1b=60mm2&=480MPaF1&=360MPaF218=Z(tana一tana)+Z(tana一tana)=a2兀1at1t2at2t1rccr/2.60X23COS20.71。、m.23xtan(arccos)-tan20.71。+2冗2.60 x23+2x2.5._lr/2.60 x131cos20.71。、“._131tan(arccos)一tan20.71。=1.572.60 x131+2x2.5重合度系數(shù)Y=0.25+0.75/8=0.25+0.75/1.57=0.738a螺旋角系數(shù)y

17、，由推薦值取0.89故齒根應力2KT1YYYY_bdmfs1Sa18pb=1F12X14X342X104=.X2.7X1.6X0.73x0.89=27.69MPa65x59.74x2.5g=Yfs2=28.05MPaF2F1YFS1由于ggggF1F1F2F2所以齒輪強度滿足強度要求(3)齒輪其他尺寸：齒根圓直徑dd=d一2h=59.74-2X1.25X2.5=53.49皿ffiifd=d一2h=340.26-2X1.25X2.5=334.01皿f22f齒頂圓直徑dad=d+2h=59.74+2X2.5=64.74皿a11ad=d+2h=340.26+2X2.5=345.26皿a22a二、第二

18、對齒輪p=4.94kW;2T=186.74N.m;2設計參數(shù)：n=252.63r/min;n=56.90r/min;3=4.40;2g=27.69MPaF1g=28.05MPaF2d=53.49mmf1d=334.01mmf2d=64.74mma1d=345.26mma21、選材小齒輪材料用40Cr鋼，調質處理，齒面硬度為260HBS大齒輪材料用45號鋼，調質處理，齒面硬度為200HBS小齒輪40Cr鋼調質2、按齒面接觸強度設計大齒輪45鋼調質ZZZ)2甲H確定公式內的各項參數(shù)值1)試選載荷系數(shù)142)由表得齒寬系數(shù)*d二1.0,由表得材料的彈性影響系數(shù)Z二189.MPaE取a二200故Z二2

19、.5,查得大小齒輪的接觸疲勞極限t=700MPaHHLim1t二600MPa。由表查得螺旋角B為15度，Z=：cosl5二0.98HLim2卩(2)計算接觸疲勞許用應力取安全系數(shù)S=1.0H1CIt=HLimb1H1SH=700=700N/mm21.0t=hiimb2=600N/mm2H2SH(3)計算齒輪參數(shù)1)求小齒輪分度圓直徑d，代入L沖較小的值1tHL=700N/mmH1L=600N/mmH2dn*X由X18674X103-凸(25098)2二72.77mm1t4.446002)齒數(shù)：小齒輪：Z1=2514大齒輪：Z2=i2Zl=4.41*25=110.2522丄圓整取Z2=111模數(shù)

20、m=diC0S=72力Xcos15=2.81Z25i查表課本3-2取標準模數(shù)m=3中心距(實際)a=m(Z+Z)/2cos0=3x(25+111)/2cos15。=21120mm12取a=215分度圓螺旋角0=arcosm(Z1+Z2)/2a=arcos3X(25+lll)/(2X215)12=18。2425分度圓直徑d二zm/cos0二25x3/cos18.41。二79.05mm11d二zm/cos0二111x3/cos18.41。二350.96mm22齒寬bd=1x79.05=79.05mmd1取b=b=80mmb=b+510b=852113.校核齒根彎曲疲勞強度(1)許用齒根應力b=60

21、0MPab=450MPaFlim1Flim2齒根系數(shù)S=1.25F許用齒根應力Z1=25Z2=111m=3a=215mm0=18。2425d=79.05mm1d=350.96mm2b=85皿1b=80mm2a=J=600=480MPafiS1.25Fa=02=450=360MPaf2S1.25F(2)驗算齒根應力確定當量齒數(shù)Zv,ZvZv1=Z1/Cos3p=25/cos318.41o=29.41ZV2=Z2/Cos3p=111/coS318.41o=130.59確定齒形系數(shù)查表得Y=2.6Y=2.22FS1FS2確定應力修正系數(shù)查表得Y嚴164Y2=181sa1sa2計算端面角a=arcta

22、n(tan20。/cosl8.41)=20.99。端面模數(shù)m=m/cos1841。=316mm計算重合度1&=Z(tana一tana)+Z(tana一tana)=a2兀1at1t2at2t1rcur(3.16X25COS20.99。、25xtan(arccos)-tan20.99。+2兀3.16x25+2x3/3.16x111cos20.99。、“心“c111tan(arccos)一tan20.99。=1.623.16x111+2x3重合度系數(shù)Y=0.25+0.75/e=0.25+0.75/1.62=0.71sa螺旋角系數(shù)y，由推薦值取0.90p故齒根應力叫YYYbdmFS1Sa1spa=1F12X1.4X1.87X105rcrr*=x2.6x1.64x0.71x0.9=70.77MPa85x79.05x3a=480MPaF1a=360MPaF2材料科學與工程學院材料科學與工程學院=70.77MPa=70.86MPag=gYfs2=7086MPaF2F1YFS1由于gGGm2軸承端蓋螺釘10mm氈圈油封高速直徑d3第十部分課程設計小結今天結束了為期兩周的機械課程設計，感受頗深。這次關于二級展開式圓柱齒輪減速器的課程設計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的