机械设计课程设计(说明书)

机械设计《课程设计》

课题名称

系别

专业

班级

姓名

学号

指导老师

完成日期

目录

第一章绪论

第二章课题题目及主要技术参数说明

2.1 课题题目

2.2 主要技术参数说明

2.3 传动系统工作条件

2.4 传动系统方案的选择

第三章减速器结构选择及相关性能参数计算

3.1 减速器结构

3.2 电动机选择

3.3 传动比分配

3.4 动力运动参数计算

第四章齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)

4.1 齿轮材料和热处理的选择

4.2 齿轮几何尺寸的设计计算

4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸

4.2.2 齿轮弯曲强度校核

4.2.3 齿轮几何尺寸的确定

4.3 齿轮的结构设计

第五章轴的设计计算(从动轴)

5.1 轴的材料和热处理的选择

5.2 轴几何尺寸的设计计算

5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径

5.2.2 轴的结构设计

5.2.3 轴的强度校核

第六章轴承、键和联轴器的选择

6.1 轴承的选择及校核

6.2 键的选择计算及校核

6.3 联轴器的选择

第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构

尺寸的计算

7.1 润滑的选择确定

7.2 密封的选择确定

7.3减速器附件的选择确定

7.4箱体主要结构尺寸计算

第八章总结

参考文献

第一章绪论

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《公差与互换性》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：

（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。

（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

（4）加强了我们对Office 软件中Word 功能的认识和运用。 第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算 3.1 减速器结构

本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。 3.2 电动机选择

（一）工作机的功率P w

w P =FV/1000=1150×1.6/1000=1.84kw

（二）总效率总η

总η=带η齿轮η联轴器η滚筒η2

轴承η

=2

0.960.980.990.960.990.876????＝

（三）所需电动机功率d P

)(2.1001.84/0.876/KW P P w d ===总η 查《机械零件设计手册》得 P ed = 3 kw

电动机选用 Y112M-4 n 满 = 1420 r/min

3.3 传动比分配

工作机的转速n=60×1000v/（πD ） =60×1000×1.6/(3.14×260)

=117.589r/min

min)/(076.12589.117/1420/r n n i ===满总 取 3=带i 则 4.02512.076/3/===带总齿i i i 3.4 动力运动参数计算 （一）转速n

0n =满n =1420（r/min ）

I

n =

n /

带

i =

满

n /

带

i =1420/3=473.333（r/min ）

II n =I n /齿i =473.333/4.025=117.589（r/min ）

III n =II n =117.589（r/min ）

（二） 功率P

)(612.10kw P P d ==

)(1.9740.942.10001kw P P =?==带η

)(1.9160.990.981.97412kw P P =??==轴承齿轮ηη )(1.8750.990.99916.123kw P P =??==轴承联轴器ηη （三）转矩T

2.100/14209550/9550000?==n P T =14.126(N ﹒m)

)(40.68430.9614.12601m N i T T ?=??==带带η 025.40.990.98684.4012???==齿轴承齿轮i T T ηη = 158.872(N ﹒m)

10.990.99872.15823???==齿带轴承联轴器i T T ηη

将上述数据列表如下：

第四章 齿轮的设计计算

4.1 齿轮材料和热处理的选择

小齿轮选用45号钢，调质处理，HB ＝236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB ＝190 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算

4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸

由《机械零件设计手册》查得

a H a H MP MP 530,5802lim 1lim ==σσ,S Hlim = 1

1,200,215lim 2lim 1lim ===F a F a F S MP MP σσ 025.4589.117/333.473/21===n n μ 由《机械零件设计手册》查得 Z N1 = Z N2 = 1 Y N1 = Y N2 = 1.1 由[]a H N H H MP S Z 5801

1

580lim

1

1lim 1=?=

=

σσ []a H N H H MP S Z 5301

1

530lim

2

2lim 2

=?=

=σσ = 155.710(N ﹒m )

[]a F N F F MP S Y 2441

1

.1215lim

1

1lim 1=?=

=σσ

[]a F N F F MP S Y 2041

1

.1200lim

2

2lim 2=?=

=

σσ （一）小齿轮的转矩I T

)(42.3793771.974/473.9550/9550111m N n P T ?=?==

（二） 选载荷系数K

由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承

间对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取K ＝1.1

（三） 计算尺数比μ

μ=4.025

（四） 选择齿宽系数d ψ

根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查《机械原理与机械零件》

教材中表得，取d ψ＝1 （五） 计算小齿轮分度圆直径1d

1d ≥

1d 766

u

u KT H d I 223

][)

1(σψ+=766

025

.45301)

1025.4(684.401.123

??+??

= 44.714( mm)

（六） 确定齿轮模数m

()()()mm d a 343.1124.02512

44.7121

=+=+=

μ m =(0.007～0.02)a = (0.007～0.02)×185.871 取m=2

（七） 确定齿轮的齿数1Z 和

2z

36.223

714.4411===

m d Z 取 Z 1 = 24 6.96244.02512=?==Z Z μ 取 Z 2 = 96

（八）实际齿数比'

μ

424

96

12'

===

Z Z μ 齿数比相对误差 006.0'

=-=?μ

μμμ Δ

μ<±2.5% 允许

（九） 计算齿轮的主要尺寸

)(4824211mm mZ d =?== )(19296222mm mZ d =?== 中心距 ()()()mm d d a 120192482

121

21=+=+=

齿轮宽度 )(4848112mm d B d =?==ψ B 1 = B 2 + (5～10) = 53～58(mm) 取B 1 =57 (mm) （十）计算圆周转速v 并选择齿轮精度

()s m n d v /189.11000

60333

.4734814.31000

601

1=???=

?=

π

查表应取齿轮等级为9级，

但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。 4.2.2 齿轮弯曲强度校核

（一） 由4﹒2﹒1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力

[]a F MP 2441=σ []a F MP 2042=σ

（二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力

由《机械零件设计手册》得

1F Y =2.63 2F Y =2.19

比较[]F F Y σ/的值

1F Y /[1F σ]=2.63/244=0.0108>2F Y /[2F σ]=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为

22

36663

.2741.10120002000222

2111????==

Z m B Y KT F F σ []1)(952.40F MPa σ<=

齿轮的弯曲强度足够 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定

齿顶圆直径a d 由《机械零件设计手册》得 h *

a =1 c *

= 0.25

(

)

)(542)1224(221111mm m h Z h d d a a a =??+=+=+=*

(

)

)(1962)1296(222222mm m h Z h d d a a a =??+=+=+=*

齿距 P = 2×3.14=6.28(mm) 齿根高 (

))(5.2mm m c h

h a

f =+=**

齿顶高 )(221mm m h h a a =?==*

齿根圆直径f

d

)(435.2248211mm h d d f f =?-=-=

)(187

5.22192222mm h d d f f =?-=-=

4.3 齿轮的结构设计

小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：

轴孔直径 d=φ50)(mm

轮毂直径 1D =1.6d=1.6×50=80)(mm 轮毂长度 )(662mm B L ==

轮缘厚度 δ0 = (3～4)m = 6～8(mm) 取 0δ=8 轮缘内径

2D =2a d -2h-20δ=196-2×4.5-2×8= 171(mm)

取D 2 = 170(mm)

腹板厚度 c=0.32B =0.3×48=14.4 取

c=15(mm)

腹板中心孔直径0D =0.5(1D +2D )=0.5(170+80)=125(mm) 腹板孔直径0d =0.25（2D -1D ）=0.25（170-80）

=22.5(mm)

取0d =20(mm)

齿轮倒角n=0.5m=0.5×2=1 齿轮工作如图2所示：

第五章 轴的设计计算

5.1 轴的材料和热处理的选择

由《机械零件设计手册》中的图表查得 选45号钢，调质处理，HB217～255

b σ=650MPa s σ=360MPa 1-σ=280MPa

5.2 轴几何尺寸的设计计算

5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径

从动轴2d =c

2

2

3

n P =115587

.117955

.13

=29.35

考虑键槽2d =29.35×1.05=30.82 选取标准直径2d =32()mm 5.2.2 轴的结构设计

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

5.2.3 轴的强度校核

从动轴的强度校核

圆周力

t F =2

2

2000d T =2000×158.872/192=1654.92

径向力

r F =t F tan=1654.92×tan20°=602.34

由于为直齿轮，轴向力a F =0 作从动轴受力简图：（如图3所示）L=110mm

HA R =HB R =0.5t F =0.5×1654.92=827.46)(N

HC M =0.5HA R L=827.46×110×0.5/1000=51.72)(m N ?

VA R =VB R =0.5r F =0.5×602.34 =301.17)(m N ?

VC M =0.5VA R L=501.17×110×0.5/1000=36.4)(m N ?

转矩T=158.872)(m N ? 校核

C M =2

2VC HC M M +=2282.1872.51+=55.04)(m N ?

e M =()2

2

aT M C +=()2

2

872.1586.004.55?+=118.42)(m N ?

由图表查得，[]b 1-σ=55MPa

d ≥10

[]b

e

M 13

1.0-σ=10

55

*1.042

.1183

=29.21(mm)

考虑键槽d=29.21mm < 45mm 则强度足够

第六章 轴承、键和联轴器的选择

6.1 轴承的选择及校核

考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查《机械零件设计手册》选择6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个

（GB/T276-1993）

寿命计划：两轴承受纯径向载荷 P=

r

F =602.34 X=1 Y=0

从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷

r C =25.6KN t f =1 δ=3

h L 10=δ??? ??P C f n r t 266010=3

634.602100016.25589.1176010??

? ?????=10881201 预期寿命为：8年，两班制 L=8×300×16=38400

（一）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键10×40 GB/T1096—2003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力[]

p σ=100MPa

p σ=

l h F t `

=hld T I 4000=32

308872

.1584000???=82.75<[]p σ

从动轴

扭矩

从动轴受力简图则强度足够，合格

（二）与齿轮联接处d=50mm ，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键14

×52 GB/T1096—2003，b=10mm ，L=45mm ，h=8mm ，选45号钢，其许用挤压应力[]

p σ=100MPa

p σ=

l h F t `=hld T I 4000=50

358872

.1584000???=45.392<[]p σ 则强度足够，合格

6.3 联轴器的选择

由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹

性套柱联轴器 K=1.3

C T =9550

II II n KP =9550×589

.117916.13.1?=202.290 选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩n T =250，C T

第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图 7.1 润滑的选择确定 7.1.1润滑方式

1.齿轮V=1.2＜＜12 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑

2.轴承采用润

滑脂润滑

7.1.2润滑油牌号及用量

1.齿轮润滑选用150号机械油，最低～最高油面距10～20mm ， 需油量为1.5L 左右

2.轴承润滑选用2L —3型润滑脂，用油量为轴承间 隙的1/3～1/2为宜 7.2密封形式

1.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

2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封

3.轴承孔的密封

闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s ），故选用半粗羊毛毡加以密封

4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部 7.3减速器附件的选择确定

列表说

明如下：

7.4箱体主要结构尺寸计算

箱座壁厚δ=10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,δ=15mm

箱盖厚度1δ=8mm 箱盖凸缘厚度1b =1.5 ,1δ=12mm

箱底座凸缘厚度2b =2.5 ,δ=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm 齿轮轴端面与内机壁距离1l =18mm 大齿轮顶与内机壁距离1?=12mm 小齿端面到内机壁距离2?=15mm

上下机体筋板厚度1m =6.8mm , 2m =8.5mm 主动轴承端盖外径1D =105mm 从动轴承端盖外径2D =130mm

地脚螺栓M16，数量6根第八章 总结

通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。

本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。 参考文献

1、 《机械设计课程设计》，孙岩等主编，北京理工大学出版社。

2、 《机械设计课程设计》，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。

3、 《机械制图》教材

4、 《机械设计基础》教材

5、 《工程力学》教材

6、其它机械类专业课程教材