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1、机械设计（基础）课程设计1 前言机械设计基础课程设计是相关工科专业第一次较全面的机械设计练习，是机械设计基础课程的最后一个教学环节。其目的是：(1)培养学生综合运用所学的机械系统课程的知识去解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。(2)学习机械设计的一般方法和简单机械传动装置的设计步骤。(3)进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。(4)机械设计基础课程还为专业课程设计和毕业设计奠定了基础。2电动机的选择2.1电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转,单班制工作，使用期限10，每年工作300天
2、,运输机允许速度误差5%。2.2选电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼形异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.2.1选择电动机容量电动机所需工作功率按式：P= KW P= KW因此： P= KW 由电动机至运输带的传动总效率为： 式中：，分别为联轴器、滚子轴承、齿轮、滚动轴承和卷筒的传动效率。取=0.995（联轴器），=0.98（滚子承轴），=0.97（齿轮需要精度8级），=0.97（滑动轴承）=0.96（卷筒）则 所以 2.2.2确定卷筒轴工作转速： 按机械设计课程设计设计指导书P2表1，二级圆柱齿轮减速器的传动比Ia=8-40故电动机的转速的可选范围为： 符合这一范围的同步转速
3、为：查机械设计课程设计手册第155页表12-1可知 根据容量和转速，由机械设计课程设计手册P167表121查出的电动机型号，因此有以下四种传动比选择方案，如下：方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机量1Y132M-83750710792Y100L2-4315001430383Y132S-63100096063本参考比价仅供参考，表中数值为相对值。查机械设计课程设计手册P158表126。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以及传动比，可见第三种方案比较合适，因此选定电动机的型号是Y132s-6.其主要性能如下表型号额定功率满载转速满载电流效率；功率因数最大转矩额定转矩Y132S-63
4、9602.3该电动机的主要外型和安装尺寸如下表：（装配尺寸图参考设计文献表12-3）中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸100380282.5451601401228603确定总的传动比3.1总传动比由选定的电动机满载转速nm 和工作机的主轴的转速 n，可得传动装置的总的传动比是： i在624范围内可以选用故采用耳机展开式齿轮传动减速器，为使两大齿轮浸油深度相近，故取 3.2分配传动比校核实际传动比 传动比误差 4计算传动装置运动和动力参数4.1计算各轴的转速I轴 II轴 III轴 卷筒轴 4. 2 计算各轴的输入功率I轴 II轴 III轴 卷筒轴 4.3计算各轴的转矩 I轴 II
5、轴 III轴 卷筒轴 4.4 各轴的输入转矩计算（1）电动机输出转矩I轴 II轴 III轴卷筒轴输入转矩：（2）各轴输出转矩：I轴 II轴 III轴 卷筒轴输入转矩：4.4运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率P（KW）转矩T（NM）转速n r/min传动比i效率输入输出输入输出电动机轴2.4216.16960轴2.412.3716.0815.7696010.99轴2.292.2484.9883.282105.560.95轴2.182.14345.57338.66604.280.95卷筒轴2.2.132.09337.14330.40601.00.975传动零件的设计计算5.1减速器箱内的圆
6、柱齿轮传动的设计计算 由（三）知： 校核实际传动比 所以，高速级用斜齿圆柱齿轮传动，低速级用直齿圆柱齿轮传动5.2计算齿轮转矩 5.3 选择齿轮材料精度等级 四个齿轮均用45钢制造，调质处理，软齿面 查机械设计表10-1 P189 查机械设计图10-20P204 查机械设计图10-21P207一般减速器，中速中载，取8级精度。5.3设计低速级齿轮低速级负荷大，对外部尺寸影响大，故先设计低速级低速级直齿圆柱齿轮传动5.3.1初选载荷系数 5.3.2 非对称布置，软齿面取 查表107 （）5.3.3 材料的弹性影响系数 钢钢 查表106 （）5.3.4 标准直齿轮 =20 （）5.3.5 计算 (
7、1)应力循环系数 5.3.6 接触疲劳寿命系数: 查图1019 5.3.7 弯曲疲劳寿命系数 查图1018 取1.4 =663.4MP=341.71 MP=655.4 MPMP将的较小值代入,计算dt35.3.8计算中心距 m 和齿数及圆周速度V 取150 m=0.015=0.015144.66=2.2 取m=3 取22 计算宽度: 5.3.9计算k值 查表10-2 （） 查图10-8查得动载系数V=0.727 查表10-4（插入法）非对称布置，软齿面。8级精度6 设计汇总 7 低速级齿轮弯曲疲劳强度校核由Z=22 查表105 用插入法得 =1.57 则 8 高速级斜齿圆柱齿轮的设计 初选 8
8、.1初选 8.2初算中心距 8.3计算模数 取2则 取又因为实际传动比: 总传动比误差=8.4验算螺旋角圆睁因为 所以8.5精确计算及齿宽 查表10-7齿轮给对称布置 8.6设计汇总 8.7高速级斜齿圆柱齿轮强度校核由（4.3）知 由（4.4）知 取1.4查表10-5用插入法 8.8计算纵向重合度则 查图10-289 齿轮的结构设计9.1齿顶圆和齿根园直径： 由已知得： b=14 轴：t=5.5 查手册所以齿轮与轴以分开制造为合理小齿轮： 可做成实心结构的齿轮大齿轮： 可做成腹板式结构的齿轮10 设计汇总 项目 低速级 高速级大齿轮小齿轮大齿轮小齿轮z114257822d232.9251.08
9、23466b52586672df227.8145.97226.558.5da237.0155.1724072a 142 150m 3.75 3 =20 =11.8 11齿轮的润滑：因为所以采用将大齿轮的齿轮浸入油中进行浸油润滑浸油深度为由下齿顶向上10mm按10计算，若h10,则按一个齿计算V=11.76m/s (5-12.5)之间 查表10-12 45钢选用工业齿轮油SY117288 牌号100 查表10-1112 轴的设计计算12.1减速器中间轴(II轴)的设计 拟定输入轴齿轮为右旋（1） 机座壁厚 （2） 机盖壁厚 （3） 机座凸缘厚度 、（4） 机盖凸缘厚度 （5） 机座底凸缘厚度 （
10、6） 地脚螺钉直径 （7） 地脚螺钉数目 （8） 轴承旁连接螺栓直径 （9） 机盖与机座联接直径 （10） 联接螺栓的间距 （11） 轴承端盖螺钉直径 （12） 窥视孔盖螺钉直径 （13） 定位销直径 （14） 至外机臂距离 （15） 至凸缘边缘距离 （16） 轴承旁凸台半径（17） 凸台高度（18） 外机壁至轴承旁端面距离（19） 大齿轮顶圆与内机壁距离 （20） 齿轮端面与内机壁距离 （21） 机盖，机座肋厚 m（22） 轴承端盖外径 （23） 轴承端盖凸缘厚度 （24） 轴承胖联接螺栓距离 s 12.1.1求中间轴的功率和扭矩 12.1.2求作用在齿轮轴上的力12.1.3选择材料，决定最
11、小直径没有特殊要求，轴的材料选用45钢，调质处理HBS为217-255MPa取210 取110所以轴上可能有两个键糟查手册，取标准值，12.2轴的结构设计12.2.1选轴承根据轴向定位要求，可确定每一段轴的轴径和各段轴的长度 装轴承的（中间轴）最小，d径=35，预选7308AC轴承查手册 取轴承端面到壳体内壁5mm，齿轮端面到壳体内壁15mm两齿轮端面距离为20mm查手册，取标准值为24012.2.2轴向定位中间轴环：h环=5 l环=20 d环=55套筒： d=35 大端直径=50，小端直径d=44轴承端盖：轴承外圈用相应的轴承闷盖定位（采用凸缘式）12.2.3轴上的周向定位齿轮2 键 轴承的内圈和轴采用过盈配合，轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合 齿轮3 键轴承的内圈和轴采用过盈配合 轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合已知 （1）求比值 预选的7308AC轴承的e=0.38（查手册） 所以此时选所以基本额定动载荷值 验算轴承寿命: 符合强度要求，合适12.2.4对两外键的校核 对齿轮上的键处进行校核 查表6-2 T=16950 K=0.5h=4.5 L=50-12=38 d=45
