2025年機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目作業(yè)偉創(chuàng)高效率設(shè)計(jì)方案解析

專業(yè)：機(jī)電一體化指導(dǎo)老師：溫智靈完畢日期11月27日教師評(píng)語(yǔ)： 第1章機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定及總論…第2章傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)…2.1傳動(dòng)方案的確定及闡明…2.2電動(dòng)機(jī)的選擇…3.3傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算…3.4齒輪減速器的箱體構(gòu)造尺寸…3.7潤(rùn)滑與密封…第4章設(shè)計(jì)總結(jié)…課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的重要的的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)的重要目的是：(1)通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí)，起到頑固、深化、融會(huì)貫穿及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的作用，樹立對(duì)的(2)通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)樸機(jī)械設(shè)計(jì)的一般措施和環(huán)節(jié)。(3)提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計(jì)的能力，如計(jì)算能力、繪圖能力以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)資料(手冊(cè)、圖冊(cè)等)的使用，掌握經(jīng)驗(yàn)估算等機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。課程設(shè)計(jì)一般選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置或某些簡(jiǎn)樸機(jī)械作為設(shè)計(jì)課題(比較成熟的題目使以齒輪減速器為主的機(jī)械傳動(dòng)裝置),設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容一般包括如下幾方1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作(1)熟悉任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容和規(guī)定；(2)熟悉設(shè)計(jì)指導(dǎo)書有關(guān)資料圖紙等；(3)觀看錄像、實(shí)物、模型，或進(jìn)行減速器的裝拆試驗(yàn)等，理解減速器的構(gòu)造特點(diǎn)與(1)確定傳動(dòng)方案；(2)選擇電動(dòng)機(jī)；(3)計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，分派各級(jí)傳動(dòng)比；(4)計(jì)算各級(jí)的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩3.傳動(dòng)鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的重要參數(shù)和幾何尺寸；(2)計(jì)算各傳動(dòng)鍵上的作用力4.裝配草圖的繪制(1)確定減速器的構(gòu)造方案；(2)繪制裝配圖草圖(草圖紙),進(jìn)行軸，軸上零件和軸承組合的構(gòu)造設(shè)計(jì)；(3)校核軸的強(qiáng)度，校核滾動(dòng)軸承的壽命；(4)繪制減速器箱體構(gòu)造；(5)繪制減速器附件5.裝配圖的繪制(1)畫底線圖，畫剖面線；(2)選擇配合，原則尺寸；(3)編寫零件序號(hào)，列出明細(xì)欄；(4)加深線條，整頓面圖；(5)書寫技術(shù)條件，減速器特性等6.零件圖的繪制(1)繪制齒輪類零件工作圖；(2)繪制軸類零件工作圖；(3)繪制其他零件工作圖7.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算闡明書編寫設(shè)計(jì)計(jì)算闡明書，內(nèi)容所有計(jì)算，并附有必要簡(jiǎn)圖；1.認(rèn)真設(shè)計(jì)好草圖是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵草圖也應(yīng)當(dāng)按正式的比例尺畫，并且作圖的次序要得當(dāng)。畫草圖是應(yīng)著重注意各零件之間的相對(duì)位置，有些細(xì)部構(gòu)造可先以簡(jiǎn)化畫法畫出。2.設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)及時(shí)檢查、及時(shí)修正設(shè)計(jì)過(guò)程是一種邊計(jì)算、邊繪圖、邊修改的過(guò)程，應(yīng)常常進(jìn)行自查或互查，有錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)及時(shí)修改，防止導(dǎo)致大量的修改。3.注意計(jì)算數(shù)據(jù)的記錄和整頓數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的根據(jù)，應(yīng)及時(shí)記錄與整頓計(jì)算數(shù)據(jù)，如有變動(dòng)應(yīng)及時(shí)修正，供下一步設(shè)計(jì)及編寫設(shè)計(jì)闡明書是使用。4.要有整體觀念設(shè)計(jì)時(shí)考慮問(wèn)題周全整體觀念強(qiáng)，就會(huì)少出差錯(cuò)，從而提高設(shè)計(jì)效率1.2理解和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3、盡量選用原則化通用化的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程從而減少成1.2.3機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和環(huán)節(jié)1、產(chǎn)品規(guī)劃2、方案設(shè)計(jì)3、技術(shù)設(shè)計(jì)1.2.3機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則失效形式：原則化給機(jī)械帶來(lái)的好處：2、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的重要的的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。1.3.2課程設(shè)計(jì)的重要目的深化、融會(huì)貫穿及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的作用2、通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)樸機(jī)械設(shè)計(jì)的一般措施和環(huán)節(jié)。3、提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計(jì)的能力，如計(jì)算能力、繪圖能力以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)1.3.3課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù)課程設(shè)計(jì)一般選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置或某些簡(jiǎn)樸機(jī)械作為設(shè)計(jì)課題(比較成熟的題目使以齒輪減速器為主的機(jī)械傳動(dòng)裝置),設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容一般包括如下幾方面：(7)初步確定分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案；(8)選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；(9)教學(xué)傳動(dòng)件的的設(shè)計(jì)計(jì)算，校核軸軸承聯(lián)軸器鍵等；(10)繪制減速器裝配圖；(11)繪制零件裝配圖；(12)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算闡明書。1.3.4課程設(shè)計(jì)的有關(guān)事項(xiàng)間的相對(duì)位置，有些細(xì)部構(gòu)造可先以簡(jiǎn)化畫法畫設(shè)計(jì)過(guò)程是一種邊計(jì)算、邊繪圖、邊修改的過(guò)程，應(yīng)常常進(jìn)行自查或互查，有錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的根據(jù)，應(yīng)及時(shí)記錄與整頓計(jì)算數(shù)據(jù)，如有變動(dòng)應(yīng)及時(shí)修正，供下一步設(shè)計(jì)計(jì)算及闡明成果設(shè)計(jì)題目：二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器3.使用折舊期；設(shè)計(jì)工作量分析和確定重要構(gòu)成部分.①帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸震，但承載能力較低，宜布置在高速級(jí).二級(jí)斜齒圓傳動(dòng)方案的分析：(1)帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，但承載能力小，宜布置在高速級(jí)；(2)鏈傳動(dòng)平穩(wěn)性差，且有沖擊、振動(dòng)，宜布置在低速級(jí)；(3)蝸桿傳動(dòng)放在高速級(jí)時(shí)蝸輪材料應(yīng)選用錫青銅，否則可選用鋁鐵青銅；(4)開式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重，宜布置在低速級(jí)；(1)二級(jí)圓柱齒輪減速器：(4)二級(jí)圓柱齒輪減速器：應(yīng)注意齒系列自散冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)7總=0.86滑，以及齒輪的分布狀況，以便進(jìn)行工作條件：滾筒直徑260mm;運(yùn)送帶工作速度V=1.45m/s;運(yùn)送帶筒效率0.81,運(yùn)送帶速度容許誤差為±5%。1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：=n軸承3×n齒輪2×n聯(lián)軸器2×n,xn=0.993×0.972×0.992×(2)電機(jī)所需的工作功率：按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取齒輪傳動(dòng)比i?=3～5,又i?=(1.3～1.5)i2,故合理總傳動(dòng)比的范圍為i總=i?·i?=6～20,則：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：n電動(dòng)機(jī)=i總×nw=(6～20)×92。3符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min、3000r/min,再根據(jù)計(jì)算出的容由附表8.1查出有兩種合用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比比較狀況見下方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比帶12案知：方案1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，但總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置尺寸大；故方案2很因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4,所選電動(dòng)機(jī)額定功率為Ped=4kw,滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min,總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置構(gòu)造較緊湊。所選電動(dòng)和安裝尺寸如下圖和表格所示：中心高外形尺寸軸伸尺寸EFD工KA工工=3.87×0.99×0.97=3.67=3.67×0.99×0.99=3.54各軸輸入轉(zhuǎn)矩由公式計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩Td運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算成果列于下表：齒寬系數(shù)初選螺旋角軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸I軸卷筒軸傳動(dòng)比i效率η高速級(jí)斜齒輪的設(shè)計(jì)選擇齒輪材料及精度等級(jí)因傳遞功率小，選用軟齒面齒輪組合。小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220～250HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為170～210HBS。由于是一般減速器，由常見機(jī)器中齒輪精度等級(jí)表選用8級(jí)精度，規(guī)定齒面粗糙度為Ra≤3.2～6.3um。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)公式可得：確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：載荷系數(shù)查載荷系數(shù)表，知：取K=1.4齒數(shù)Z1、螺旋角β和齒寬系數(shù)ψd由于是軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，小齒輪齒數(shù)Z?=20,則：Z?=i?×Z?=7.8×20=156由齒寬系數(shù)表，知：ψd=1初選螺旋角β=13°。④許用接觸應(yīng)力[o]N?=60njL=60×1440×1×(8×52×80)=2.87×10?N?=N?/i?=2.87×10°/4.42=6.50×108由接觸疲勞壽命系數(shù)坐標(biāo)圖，得：ZNT?=1,ZNT?=1.分度圓直徑：許用彎曲疲勞強(qiáng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)取b?=40mm,則b?=b?+5=45mm,b=40mm.(4)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核①當(dāng)量齒數(shù)Zv?為：②齒形系數(shù)Y,由原則外齒輪齒形系數(shù)表，知：③應(yīng)力修正系數(shù)Ys由原則外齒輪應(yīng)力修正系數(shù)表，知：Y1=1.58Y2=1.7由以上計(jì)算成果，知：齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。由常用精度等級(jí)齒輪的加工措施，可知：選用8級(jí)精度是合適的名稱法面模數(shù)低速級(jí)小齒輪轉(zhuǎn)N.mm法面壓力角齒數(shù)：Z?=21初選螺旋角螺旋角β分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距齒寬低速級(jí)斜齒小齒輪轉(zhuǎn)速為n?=325r/min傳遞功率PI=3.61kw因傳遞功率小，選用軟齒面齒輪組合。小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220~250HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為170～210HBS。由于是一般減速器，由常見機(jī)器中齒輪精度等級(jí)表選用8級(jí)精度，規(guī)定齒面粗糙度為Ra≤3.2～6.3um。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：小齒輪轉(zhuǎn)矩：T?=2.40×10?N.mm查載荷系數(shù)表，知：取K'=1.1由于是軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，小齒輪齒數(shù)Z?=26,則：Z?=i2×Z?=26×3.16=83由齒寬系數(shù)表，知：中'=1.1初選螺旋角β'=9°④許用接觸應(yīng)力[oH]由齒輪接觸疲勞極限圖知：σHlim?=560MPa,σHlim?=530MPa.由安全系數(shù)表，查得：SH=1N?=60njL=60×325×1×(8×52×80)=6.49×N?'=N?'/i?=6.39×108/3.16=2.054由漸開線齒輪模數(shù)表，取原則模數(shù)m'=1.75mm.取b?=37mm,則b?=b?+5=42mm,b'=42mm.(4)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由公式得出σ',假如σ'≤[σ'],則校核合確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)：度:低速級(jí)齒輪圓周低速級(jí)齒輪精度為：8級(jí)③應(yīng)力修正系數(shù)Ys④許用彎曲應(yīng)力[o,I由以上計(jì)算成果，知：齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。(5)驗(yàn)算齒輪圓周速度V選用8級(jí)精度是合適的。名稱m法面壓力角a螺旋角分度圓直徑齒頂圓直徑高速軸積極輪圓周力為1260N,徑向力為468.8N,軸向力為267.8N軸的材料為45鋼并經(jīng)正火處理。其力為：齒根圓直徑名稱中心距齒寬名稱符號(hào)二級(jí)斜齒輪減速器尺寸關(guān)系(mm)箱座壁厚△0.025a+3≥8,δ取8箱蓋壁厚0.02a+3≥8,δ取8箱蓋凸緣厚度箱座凸緣厚度B箱座底凸緣厚度地腳螺釘數(shù)目N蓋與座連接螺栓直徑8連接螺栓d?的間距L定位銷直徑ddr、di、d?至外箱壁距離df、d?至凸緣邊緣距離凸臺(tái)高度h外箱壁至軸承座端面的距離C?+C?+(5～10),取l?=50齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離>1.2δ,取△?=10齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離>δ,取△?=9箱蓋、箱座肋厚D+(5~5.5)d?,D一軸承外徑(嵌入式軸承蓋尺寸見表4.5)軸承旁連接螺栓距離S盡量靠近，以Md?和Md?互不干涉為準(zhǔn)，一般取S=D?1、高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算I軸傳遞功率PI=3.84kw,高速軸積極齒輪轉(zhuǎn)速n?=1440r/min,分度圓直徑其中T?=2.52×10?N·mm,d?=40mm,αn即高速軸積極齒輪圓周力為1260N,徑向力為468.8N,軸向力為267.8N.由已知條件，知：減速器高速軸傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊規(guī)定，故選用45鋼并經(jīng)正火處理。由“軸的常用材料及其部分機(jī)械性能”表，查得強(qiáng)度3%~5%,取為19.36~21.95mm,由設(shè)計(jì)手則取原則直徑d?=35mm1)軸上零件的定位，固定方式和裝配3.確定各軸段的長(zhǎng)度σB=600MPa許2、中間④軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知條件，知：減速器低速軸傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊規(guī)定，故選用45鋼并經(jīng)正火處理。由“軸的常用材料及其部分機(jī)械性能”表，查得強(qiáng)度極限σB=600MPa,再由“軸的許用彎曲應(yīng)力”查得許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=55MPa。(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)“常用材料的[t]值和C值”表，查得：C=107～118.考慮該處軸徑尺寸應(yīng)不小于高速軸軸徑，即取軸承內(nèi)徑(3)設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造并繪制構(gòu)造草圖將中間軸布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對(duì)稱安裝在一對(duì)齒輪兩側(cè)，即軸的最小直徑處。先確定軸上零件的裝配次序和固定方式。首先，軸的兩端均安裝軸承，均為最小直徑。齒輪2從左端裝入，左端用套筒固定，右端用軸肩定位，齒輪3則與軸制成一體。齒輪2的周向固定采用平鍵連接，軸承對(duì)由于軸的兩端需安裝軸承，直徑最小，則軸段①、⑤取d?=d?=30mm。為了便于拆裝軸承，初選圓錐滾子軸承型號(hào)為30306,其安裝高度為3.5mm,則軸段②直徑d?=35mm,軸段③直徑d?=40mm,軸段④直徑為d?=28mm。齒輪2輪轂寬度為43mm,齒輪3輪轂寬度為60mm。為轂寬度，而同步又必須滿足軸承內(nèi)端面到箱體內(nèi)壁的間距，則取為l?=96mm;軸段④的長(zhǎng)度為l?=3mm;軸段⑤的長(zhǎng)度為l?=20.75mm;故軸段①的長(zhǎng)度可確定為50mm?？紤]到要在軸段②上加工出鍵槽，則鍵槽的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪2的輪轂寬度小約5～10mm,鍵槽寬按軸段直徑查手冊(cè)得鍵槽長(zhǎng)L=36mm,鍵寬b=8mm,鍵高h(yuǎn)=7m④選定軸的構(gòu)造細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。(4)按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑。①畫出軸的受力圖(圖b)②作出水平面內(nèi)的彎矩圖。水平支反力(XY平面)(XY平面)(圖c)由繞B點(diǎn)力矩和,得：FHA=[(57+60)F??+60F??]/(47.25+57+60)=640.由繞A點(diǎn)力矩,得：283.11482.3FHB=[47.25F??+(47.25+57)F??]/(47.25+57+60)=1022.③作垂直面的彎矩圖(圖d),求垂直面(XZ面)支水平面受力水平面受力\\轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩圖(附圖e)Ⅲ軸傳遞功率Pm=3.47kw,低速軸上低速軸從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n?=103r/min,分其中T?=2.30×10?N·mm,an=20°,β'=8.602°,參數(shù)：許用彎曲應(yīng)力低速軸最小直徑用實(shí)體式構(gòu)造。d=d6=54mn(1)選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)“常用材料的[t]值和C值”表，查得：C=107～118.考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽存3%~5%,取為35.58~40.01mm。同步考慮到該處軸徑尺寸應(yīng)不小于中間軸軸徑，取低速軸最小直徑為d?=36mmn。(3)設(shè)計(jì)軸的構(gòu)造并繪制構(gòu)造草圖件為齒輪4,而齒輪4的齒頂圓直徑da4=156mm<200mm,故齒輪4應(yīng)采用實(shí)體式構(gòu)齒輪4在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪4的周向固定采用平鍵連接。軸承安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過(guò)盈如圖所示，軸段①(外伸端)直徑最小，d?=36mm;考慮