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1、机械设计课程设计机械设计课程设计姓 名： 杨光 班 级： 机制 1001 学 号： 311004000224 指导教师： 杨现卿 成 绩： 2013 年 7 月 11 日- 1 -目 录1. 设计目的 22. 设计方案及要求 23. 电机选择 34. 装置运动动力参数计算 45. 齿轮设计 66. 轴类零件设计167. 轴承的寿命计算328. 键连接的校核339. 润滑及密封类型选择 3510. 减速器附件设计 3511. 箱体结构设计 3612. 课程设计心得体会 3813. 参考文献 38- 2 -1. 设计目的机械设计基础是一门培养学生获得机械设计能力的技术基础课程。在工科高等院校的大多
2、数专业教学计划中，它是一门重要的专业技术基础课程。根据课程教学基本要求，有两个极其重要的教学环节，一个是理论教学，另一个就是课程设计。在经过理论教学后所进行的课程设计是一个极其重要的实践性教学环节，也是学生第一次较全面的设计能力训练，应使学生达到如下的几个目的：(1) 学生学会综合运用本课程及其它相关先修课程中所学到的理论和生产实践知识，分析和解决机械设计问题，并使这些知识得到巩固、提高。(2) 初步树立起正确的设计思想，掌握一般机械设计的基本方法和技能，培养学生观察、提问、分析和解决问题的独立设计工作能力，训练设计构思和创新精神。(3) 培养学生熟练地应用机械设计手册、图册、图表、国家标准(
3、GB)、部颁标准(JB 等)和规范，提高学生有关计算、绘图、数据处理、撰写学术总结(报告)等机械设计的基本技能。2. 设计方案及要求据所给题目：设计一链式输送机的传动装置(两级展开式圆柱直齿轮减速器)， 方案图如下图 1：1-电动机 2联轴器 3减速器 4联轴器 5-输送带图 1- 3 -技术与条件说明：1) 传动装置的工作年限为 10 年，每年按 300 天计算，每天 16 小时计算；2) 工作情况：单向运转，工作中载荷有轻微振动；3) 运动要求：工作机允许速度误差5%，输送机效率 0.96；4) 检修周期：大修期限 3 年；5) 专门工厂小批量生产。设计要求：1) 减速器装配图 1 张 (
4、A1)；2) 零件图 2 张 (A2，低速级齿轮，低速级轴)；3) 设计计算说明书一份，按指导老师的要求书写；4) 相关参数：运输链工作拉力 F=2.1KN，输送带速度 V=1.9，卷筒直sm/径 D=340mm。3. 电机选择3.1 电动机类型的选择按工作要求和工作条件选用 Y 系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380V。3.2 选择电动机的容量工作机有效功率 P =,根据任务书所给数据 F=2.1KN，V=1.9。w1000VF sm则有：P = = 21001.9/1000 = 3.99 KWw1000VF 从电动机到工作机输送带之间的总效率为：=2 32 24
5、 1式中，分别为滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率。123据机械设计手册知：= 0.99，= 0.97，= 0.99，则有：123= = 0.892240.9979 . 00.99- 4 -所以电动机所需的工作功率为：P =4.98KW d 9 . 0wP取 Ped=5.5KW3.3 确定电动机的转速按推荐的两级展开式圆柱直齿轮减速器传动比 I=860，则系统的传动比齿范围应为：I =I=860齿工作机卷筒的转速为n = wDv 100060min/10734014. 31.9100060r所以电动机转速的可选范围为n =I=(860) 107=(8566420)dwnmin/r符合这一范
6、围的同步转速只有 1000r/min、1500r/min、3000r/min 三种。考虑重量和价格,确定电机的型号为 Y132S1-4。其满载转速为 1440r/min,额定功率为 5.5 KW。4. 装置运动动力参数计算4.1 传动装置总传动比和分配各级传动比1) 传动装置总传动比 I =5 .131071440 wd nn2) 分配到各级传动比 因为 I =I，则 I=13.5，分配减速器传动比，参考机械设计指导书：按齿齿展开式布置方式，考虑润滑条件，取高速级传动比，所以，分配齿轮2312i 1.3i传动比得高速级传动比为，低速级传动比为2 . 41.35 . 31i12。2 . 31.3
7、4.2i234.2 传动装置的运动和动力参数计算电动机轴：- 5 -转速：minr 4401n0 输入功率：P =P =5.5KW0d输出转矩：T = 9.55= 9.55 = 3.65N0610 0nPd61014405.5410mm轴（高速轴）转速minr 4401n0n1输入功率：=300101PPPKW 45. 50.995.5输入转矩：T =9.551 1161055. 9nP610mmN 4106 . 3144045. 5轴（中间轴）转速：min/ 3434.21440 in1n212r输入功率：KW 23. 597. 099. 045. 52111212PPP输入转矩：T =9.
8、552 2261055. 9nP610mmN 51046. 134323. 5轴（低速轴）转速：n =3min/ 1073.2343232rin输入功率：KW 02. 597. 099. 023. 52122323PPP输入转矩：N56336 3104.4810702. 51055. 91055. 9npTmm输出轴：转速：min/ 071nn34r输入功率：P =P =5.02=4.92 KW4331334P99. 099. 0输入转矩： N56446 41039. 41074.921055. 91055. 9npTmm各轴运动和动力参数表 4.1表 4.1轴 号功率（KW）转矩（N）mm转
9、速（）minr- 6 -电机轴5.53.654101440轴5.453.64101440轴5.231.46510343轴5.024.48510107输出轴4.924.395101075.齿轮设计 5.1 高速级齿轮设计 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及模数1) 按图 1 所示的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；2) 运输机为一般工作机器，速度不高，故用 8 级精度；(GB1009588)3) 材料的选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr(调质),硬度为 280HBS，大齿轮的材料为 45 钢(调质),硬度为 240HBS，两者硬度差为 40HBS；4) 选小齿轮齿数为=20，大齿轮齿
10、数可由=84，取 84；1Z2Z2Z12i1Z2. 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式(10-9a)进行试算，即：2311)(132. 2HHdttZ uuTKd(1) 确定公式中各数值1) 试选=1.3。tK2) 计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：T =9.55。1 1161055. 9nP610mmN 4106 . 3144045. 53) 由表 10-7 选取齿宽系数=1。d4) 由表 10-6 查的材料的弹性影响系数=189.8MPaEZ215) 由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa；1limH大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。2limH
11、6) 由式 10-13 计算应力循环次数。- 7 -9 h11101472. 401003821144060 jn 60LN89129210874. 94.2101472. 4i101472. 4N7) 由图 10-19 取接触疲劳寿命系数=0.90；=0.92。1HNK2HNK8) 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1，安全系数 S=1，有00 = = 0.90 600 = 540 MPaH 1SKHHN1lim 1 = = 0.92 550 = 506 MPaH 2SKHHN2lim 2(2) 计算 1) 计算小齿轮的分度圆直径 d ，代入中较小的值。t 1H由设计计算公式(10-9a)
12、可得：mm69.46mm)5068 .189(4.25.2 1106 . 33 . 132. 22341td2) 计算圆周速度 v。sm 3.52100060144069.4614. 310006011ndvt3) 计算齿宽 bb=46.69mmtdd14) 计算齿宽与齿高之比hb模数 mmt t3345. 20246.6911齿高 mmmht25. 53345. 225. 225. 289. 85.2546.69hb5) 计算载荷系数。跟据 v=3. 25，8 级精度，图 10-8 得；sm1.15VK直齿轮，=1； FHKK- 8 -由表 10-2 查得使用系数；1.00AK由表 10-4
13、 用插值法查得 8 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，；1.450HK由， 查图 10-13 得；89. 8hb1.450HK1.40FK故载荷系数：6675. 11.45011.151.00 K vHHAKKKK6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：mmKKddtt73. 053 . 1 1.667569. 6433117) 计算模数 m。mm 54. 22050.73113. 按齿根弯曲疲劳强度设计由式(10-5)得弯曲疲劳强度的设计公式为3a Sa 2 11Y 2 FFdY ZKTm(1) 确定公式内的各计算数值1) 计算载荷系数。61. 11.4011.151.00 K vF
14、FAKKKK2) 查取齿形系数 由表 10-5 查得 ，2.801 a FY2.222 a FY3) 查取应力校正系数由表 10-5 查得, 1.551 a SY1.772 a SY4) 由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极；大齿轮的弯曲a5001MPFE疲劳强度极限。a3802MPFE5) 由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数，。0.881 N FK90. 02 N FK- 9 -6) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，则有：MPa 314.291.45000.8811 1SKFEFN FMPa 244.291.438090.011 2SKFEFN F7) 计算大、小齿轮的 ，并加以比较FSaFaYY 0.01381314.291.552.80 111FSaFaYY 0.0160824
