课程设计80857.docx

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课程设计80857

课程设计

（机械设计基础）

说明书

设计项目：

一级圆柱齿轮减速器课程设计

班级：

ZJ1002组号：

1

姓名：

开始日期：

完成日期：

1.任务书

2.电动机选择

3.传动装置总传动比计算并分配传动比

4.传动装置的运动参数和动力参数计算

5.齿轮传动设计及计算

6.输入轴的设计结构计算

7.输出轴的设计结构计算

8.滚动轴承的选择计算

9.键的选择

10.联轴器的选择

11.箱体的结构设计计算

12.润滑方式的选择

13.润滑方式的选择

14.密封选择

15.参考资料

16.设计小结

17.零件图

1.任务书

一、课程设计的性质和目的

机械设计课程是把学过的各学科的理论较全面地中和运用到实际工程中去，力求从课程内容上、从分析问题和解决问题的方法上，从设计思想上培养工程实际能力，课程设计有以下几方面的要求：

1、培养综合运动机械设计课程和其他先修课程的基础理论和基础知识，以及结合生产实践分析和解决工程实际问题的能力使所学的知识得以融会贯通，调协应用。

2、通过课程设计，学习和掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计的思想，培养独立的、全面的、科学的工程设计能力。

3、在课程设计的实践中学会查找、翻阅、使用标准、规范，手册，图册和相关的技术资料等。

熟悉掌握机械设计的基本技能。

二、课程设计的内容

1.设计题目：

带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器

2.运动简图

3.工作条件

传动不逆转，载荷平稳，启动载荷的名义载荷的1.25倍，使用期限10年，两班制工作，传送带速度容许误差为±5%，输送带效率一般为0.94～0.96。

4.原始数据

已知条件题号01

输送带拉力F（KN）3.2

滚筒直径D（mm）450

输送带速度v（m/s）1.7

三、完成工作量

（1）设计说明书1份

（2）减速器装配图1张

（3）减速器零件图3张

四、机械设计的一般过程

设计过程：

设计任务→总体设计→结构设计→零件设计→加工生产→安装调试

五、课程设计的步骤

在课程设计时，不可能完全履行机械设计的全过程，只能进行其中一些重要设计环节，如下：

1.设计准备

认真阅读研究设计任务书，了解设计要求和工作条件。

通过查阅有关资和图纸，参观模型和实物，观看电视教学片、挂图，上网查阅有关资料，有条件的可以进行减速器拆装实验等，加深对设计任务的了解。

2.传动装置的总体设计

首先根据设计要求，同时参考比较其他设计方案，最终选择确定传动装置总体布置方案；选择电动机的类型和型号；确定总传动比和各级分传动比；计算传动装置的运动和动力参数

3.传动零件的设计技算

设计计算各级传动零件的参数和主要尺寸，包括减速器外部的传动零件（带传动，开齿轮传动等）和减速器内部的部件零件（齿轮传动，蜗杆传动），以及选择联轴器的类型和型号等。

4.结构设计（装配图设计）

首先进行装配草图设计；设计轴；在轴的结构设计完成之后选择轴进行轴承寿命计算；同时进行轴承的组合设计；再进行箱体及其附件的设计；完成转配图的其他要求。

在完成装配图的其他要求。

在完成装配草图的基础之上。

最终完成白图即正式的装配图结构设计。

5.完成两张典型零件工作图设计

6.编写和整理设计说明书

7.设计总结和答辩

六、课程设计中应注意的问题

课程设计是学生第一次较全面的设计活动，在设计是应注意以下的一些问题：

（一）全新设计与继承的问题

机械设计是一项复杂、细致的创造劳动。

在设计中既不能盲目抄袭，又不能闭门“创新”。

在科学技术飞速发胀的今天，设计过程中必须继承前人成功的经验，改进其缺点。

应从具体的设计任务出发充分运用已有的知识和资料，进行更科学、更先进的设计。

（二）正确使用有关标准和规范

为提高所设计机械的质量和降低成本，一个好的设计必须较多采用各种标准和规范，设计中采用标准的程度也往往是评价设计质量的一项重要指标，它能提高设计质量，因为标准是经过专门部门研究而制定的，并且经过了大量生产实践的考验，是比较切实际的。

采用标准还可以保证零件的互换性，减轻设计工作量，缩短设计周期，降低生产成本。

因此在设计中应尽量采用标准件，而尽量减少自制件

（三）正确处理强度、刚度、结构和工艺间的关系

在设计中任何零件的尺寸都不可能全部由理论计算来确定，而每个零件的尺寸都应该由强度、结构、加工工艺、装配是否方便、成本高低等各方面来综合决定，还必须考虑零件结构的合理性、工艺上的可能性和经济上的可行性。

可见零件的强度、刚度、结构和工艺上的关系是相互依存、互为制约的关系，而不是相互独立利关系。

（四）计算与图画的要求

进行装配图设计时，并不仅仅是单纯的图画，常常是图画与设计计算交叉进行的。

有些零件可以先由计算确定零件的基本尺寸，然后再经过草图设计，决定其具体结构尺寸，而有些零件需要先画图，取得计算所需的条件之后，再进行必要的计算。

如计算中发现有问题，必须修改相应的结构。

因此结构设计的过程是边计算，边画图，边修改，边完善的过程。

2.电动机的选择

电动机已经系统化，系统化一般由专门工厂按标准系列成批大生产，设计时只需根据工作载荷，工作机的特性和工作环境，选择电动机的类型，结构形式和转速，计算电动机功率，最后确定电动机型号。

一．电动机类型和结构的形式选择

电动机类型和结构形式可以根据电源（直流和交流）、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）及载荷特点（性质、大小、启动性能和过载现象）来选择。

一般情况下应选用交流电动机。

Y系列电动机威80年代的更新换代产品，具有高效、节能、振动小、噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合IEC国际标准，适合于无特殊要求的各种机械设备。

对于工作要求频繁启动、转动惯量小得YZ和YZR系列起重要三相异步交流电电动机。

同一系列

的电动机有不同的防护及安装形式，可根据具体要求选用。

二．确定电动机的容量

电动机功率是根据工作机容量的需要来确定的，电动机的额定功率应等于或大于电动机所需功率Pw。

1、工作机所需功率Pw

根据公式计算：

一直工作机阻力Fw和速度Vw则工作机所需功率Pw为：

式中：

Fw—工作阻力,，N

Vw—工作机线速度，m/s

带人公式Pw=

2、输出功率Pd

计算总效率n时应该注意的问题：

（1）轴承的效率指一队轴承而言。

（2）一般情况下推荐的效率值是在一个范围之内，可根据传动副、轴承和联轴器等的工作条件，精度等选取具体值。

（3）蜗杆传动效率与蜗杆的材料、参数等因数有关，设计时可以先初步估计蜗杆头数，初选其效率值，待蜗杆传动参数确定后再镜前灯计算效率，并校核传动功率。

已知：

Pw=

由《机械设计课程设计》P10表2—3查得：

n链=n轴承=n齿=n联轴器=n卷筒=

有任务要求知：

查表带人

得：

由公式Pd=

电动机容量的选择必须根据工作机容量的需要来确定。

如所选电动机容量过大，必然会增加成本，造成浪费；相反容量过小，则不能保证工作机的正常工作，或是电动机长期过载，发热量大而过早损坏。

因此所选电动机的额定功率Ped应等于或稍大于电动机所需的实际功率Pd，即Ped〉Pd

在计算传送装置的总功率应注意以下几点：

1）去传动副效率是否已包括去轴效率，如包括则不应计算轴承效率

2）轴承的效率通常对一对轴承而言

3）同类型的几对传动副、轴承或联轴器要分别考虑效率

4）当资料给出的效率为一范围是，一般可以去中间值，如工作条件差，加工条件差，加工精度低或维护不良是应取最低值，反之应取最高值。

3、型号选择

综合考虑电动机和传动装置的尺寸，结构和带传动，及减速器的传动比，故查表知电动机的型号：

…转速：

…r/min额定功率：

…KW

以下附电动机选择计算表：

电动机类型

Y系列一般用三相异步电动机

选择电动机功率

确定电动机转速

型号选择

（注：

参考选择表均在《简明机械设计手册》P335主编宋宝玉）

3.传动装置总传动比计算并分配传动比

电动机选定以后，根据电动机满载转速nm及工作机转速nw就可以计算出传动装置的总传动比为：

当各级传动机构串联时，传动装置的总传动比等于各级传动比的连乘的积，

即：

I总=ｉ1·ｉ2·ｉ3……ｉn

式中ｉ1，ｉ2，ｉn是各级传动机构的传动比

ｉ总=

由传动方案可知，传动装置的总传动比等于各级合理的分配各级传动比，在传动装置总体设计中很重要的，它将直接影响到传动装置外轮廓尺寸、质量、润滑条件、成本的高低、传动零件的圆周速度大小及精度等级的高低。

要同时满足各方面的要求是不现实的，也非常困难的，应根据具体设计要求，进行分析比较，首先满足主要要求，尽量兼顾其他要求。

在合理分配传动比时应注意以下几点：

1.各级传动比应在常用合理范围之内，以符合各种传动形式的工作特点，能在最佳状态下运转，并使结构紧凑，工艺合理。

2.应使传动装置结构尺寸较小，质量较轻。

3.应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免互相干扰碰撞。

传动装置的总传动比

ｉ总=

ｉ=

分配各级传动比

初选齿轮传动比

I1=

ｉ2=

由于减速箱是展开式布置，所以ｉ1〉ｉ2

取ｉ=，ｉ1=，ｉ2=

速度偏差为0.38%〈5%，所以可行。

（注：

各级传动比剑《机械设计课程设计》P12表2—4）

4.传动装置的运动参数和动力参数计算

机械传动装置的运动参数和动力参数，主要指的是各轴的功率、转速和转矩，它为设计计算传动比和轴提供极为需要的依据。

计算各轴运动和动力参数时，应将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，定为0轴（电机轴）、1轴、2轴…，相邻两轴之间的传动比表示为：

ｉ01、ｉ12、ｉ23…，相邻两轴的传动比效率为：

η01、η12、η23…，各轴的输入功率为P1、P2、P3…，各轴的输入转矩为T1、T2、T3…，各轴的输入转速n1、n2、n3…。

电动机轴的输出功率、转速和转距为：

1.转动比分配

工作机的转速

将电动机至工作机的轴依次编号为0、1、2、3

（1）转速n

（2）功率P

（3）转矩

具体计算数据如下：

0轴

1轴（高速轴）

2轴（低速轴）

3轴（滚动轴）

具体数据如下：

轴号

功率p/kw

nr/min

T（T.m）

ｉ

效率

0

1

2

3

5.齿轮传动设计计算

设计单级标准直齿轮减速的齿轮传动。

该减速器用电动机驱动，在和平稳，单向运转。

按下表步骤计算：

计算项目

计算内容

计算结果

1.选择材料与热处理方式

因该齿轮传动比无特殊要求，故可选一般材料，而且为软齿面。

2.选择齿轮精度

因为是一般减速器，故选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra≤（3.2～6.3）μm

计算齿轮比z小齿轮的转矩T1

确定齿数在Z1Z2

选择齿快系数

应力循环次数

许用接触应力

齿轮分度圆直径

确定齿轮模数

实际齿数比和相对误差

计算齿轮主要尺寸

校核齿轮强度

齿形系数YS应力修正系数YS

计算齿轮齿根弯曲应力

验算圆周速度V并选去齿轮精度

齿轮几何尺寸计算

齿轮机构设计

6.输入轴的设计结构计算

1.轴的选材及许用应力:

2.按钮矩估算最小直径

由已知条件知减速器传递的功率属中小功率对材料无特殊要求，故

选用45钢并调质初期由书P223表16-2查得强度极限6B=650（MPa）6S=360（MPa）再由P228表16-4查得许用弯曲应力[6-1b]=60（Mpa）（正火还是调制）

主动轴d1

根据表P173表9—3轴常用的材料的A=（107～118）

若考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽，故将估算直径加大3%～5%

………….

由设计手册P254表17—4查取直径d1=22（mm）

主动轴结构设计:

根据设计一级减速器，可将齿轮布置在箱体中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装联轴器

根据轴上零件的定位，装拆方便的需要，同时，考虑到强度原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴

a）初步确定安装联轴器处直径d1=22（mm）因半联轴器轴孔长度Y型，轴孔长度L1=52（mm）

b）为使轴段2与密封装置相适合并与轴段1轴肩，故d2=24（mm）轴承盖在端面与联轴器距离L’=10（mm）轴承盖厚=10（mm）参考减速器箱体有关资料箱体内壁到轴承距离为62（mm）故取轴段2的长度L2=52（mm）

c）由轴段3与轴段2形成轴肩并与轴承相适应，故取d3=30（mm）L3=40（mm）

d）由轴承初选6006的安装尺寸得知：

d4=34（mm）由齿轮端到箱体内壁10（mm）得L4=10（mm）

e）由段轮轴到箱体内壁的距离为10mm，齿轮轮毂宽度为55mm，为保证齿轮固定可靠，轴段5的长度应短于齿轮轮毂宽度2mm，轴段5为齿轮宽55（mm）

f）d6=（mm）L6=（mm）

g）d7=（mm）L7=（mm）

由此初步确定轴的各段长度和直径

主动轴的强度校核

修改轴的结构

由于所设计轴的强度足够，并有一定的余量，所以此轴不必再做修改

绘制轴的零件图

输入轴运动参数

7.从动轴的设计结构计算

（1）、轴的选材及许用应力:

由已知条件知减速器传递的功率属中小功率对材料无特殊要求，故

选用45钢并调质初期由书P223表16-2查得强度极限6B=650（MPa）6S=360（MPa）再由P228表16-4查得许用弯曲应力[6-1b]=60（Mpa）（正火还是调制）

8.滚动轴承的选择计算

9.键的选择

10.联轴器的选择

在选择联轴器时，首先应根据工作条件和使用要求确定联轴器的类型，然后再根据联轴器所传递的转矩，转速和被连接轴的直径确定其结构尺寸。

对于已经标准化或虽标准化但有资料和手册可查的联轴器，可按标准或在、手册中所联数据选定联轴器的型号和尺寸。

若使用场合较为特殊，无适当的标准联轴器可供选用时，可按照实际需要自行设计。

另外，选择联轴器时有些场合还需要对其中个别的关键作必要的验算。

（1）由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选强性柱销联轴器由书P271表19-2得k=1.25

Tc=kT=1.25×41.25=51.56（N/m）

由机械设计课程设计P250表17-2选YL5联轴器GB5843-86

轴孔的直径d=22（mm）轴孔长度l=52（mm）Y型

（2）由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选强性柱销联轴器由书P271表19-2得k=1.25

Tc=kT=1.25×40.43=50.53（N/m）

由机械设计课程设计P250表17-2选YL8联轴器GB5843-86

轴孔的直径d=35（mm）轴孔长度l=82（mm）Y型

型号

公称转距（N.m）

许用转速（n/min）

轴孔直径（mm）

外径（mm）

键型

11.箱体的主要结构设计计算

（1）箱座壁厚＆=0.025a+1=0.025×122.5+1=4.0625（mm）取＆=8（mm）

（2）箱盖壁厚＆1=0.02a+1=0.02×122.5+1=3.45（mm）取＆1=8（mm）

（3）箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.5×8=12（mm）

（4）箱座凸缘厚度b=1.5z=1.5×8=12（mm）

（5）箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.5×8=20（mm）

（6）地脚螺钉直径df=0.036a+12=0.036×122.5+12=16.41（mm）<取（18mm）>

（7）地脚螺钉数目n=4（因为a<250）

（8）轴承旁连接螺栓直径d1=0.75df=0.75×18=13.5（mm）<取14（mm）>

（9）盖与座连接螺栓直径d2=（0.5-0.6）df=0.55×18=9.9（mm）<取（10mm）>

（10）连接螺栓d2的间距L=150-200（mm）

（11）轴承端盖螺钉直d3=（0.4-0.5）df=0.4×18=7.2（mm）<取（8mm）>

（12）检查孔盖螺钉d4=（0.3-0.4）df=0.3×18=5.4（mm）<取（6mm）>

（13）定位销直径d=（0.7-0.8）d2=0.8×10=8（mm）

（14）df.d1.d2至外箱壁距离C1

（15）凸台高度：

根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。

（16）外箱壁至轴承座端面的距离C1＋C2＋﹙5～10﹚

（17）齿轮顶圆与内箱壁间的距离：

＞9.6（mm）

（18）齿轮端面与内箱壁间的距离：

=12（mm）

（19）箱盖，箱座肋厚：

m1=8（mm）,m2=8（mm）　

（20）轴承端盖外径:

D＋﹙5～5.5﹚d3D～轴承外径

（21）轴承旁连接螺栓距离：

尽可能靠近，以Md1和Md3　互不干涉为准，一般取S＝D2.

12.润滑方式的选择

减速器润滑方式，润滑油牌号以及用量，密封方式的选择

计算线速度由机械设计基础P238表17-3

由V<12（m/s）应用浸油润滑，飞溅润滑

13.润滑油的选择

运动粘度V50=60（mm2/s）

得齿轮间润滑油选L-CKC68

机械油GB5903-95

最低~最高油面距（大齿轮）10（mm）

需用油1L左右

轴承选2L-3型润滑脂GB7324-1987

用油量为轴承1/3-1/2为空

14.密封选择

a）箱座与箱盖凸缘接合面的密封

选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法

b）观察孔和油孔等处接合面的密封

在观察孔和螺塞与机体之间加石棉，像胶纸垫片密封

c）轴承孔的密封

轴承盖间用毡圈密封

由课程设计手册P260表18-10

主动轴毡圈22FZ/T920（0-11）

毡圈38FZ/T920（0-9）

15.设计小结

16.参考资料