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1、机械课程设计说明书目录： 机械设计课程设计说明书-1-目录：-1-1 设计题目:-2-2 传动简图:-2-3 原始数据- 2-4 设计工作量要求-2-5 传动装置的总体设计-2-5.1 拟定传动方案-2-5.2 选择电动机-3-5.3 确定传动装置的总传动比及其分配-4-5.4 计算传动装置的运动及动力参数-4-6 传动零件的设计计算-4-6.1 选定蜗轮蜗杆类型、精度等级、材料及齿数-4-6.2 确定许用应力-5-6.3 接触强度设计-5-6.4 校核蜗轮齿面接触强度-7-6.5 蜗轮齿根弯曲强度校核-7- 6.6 蜗杆刚度校核. -8-7 轴的设计计算-9-7.1 蜗轮轴的设计与计算-9-
2、7.2 蜗杆轴的设计与计算-13-8 滚筒轴承的选择-17-9 蜗杆联轴器选择-17-10润滑剂的选择-18-11箱体的选择-18-12设计小结-19-13参考资料-21-1 设计题目带式运输机上的单级蜗杆减速器2 传动简图 图13 原始数据已知条件：运输带工作拉力F=3.2kN；运输带工作速度v=0.8m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径D=335mm；两班制，连续单向运转，载荷较平稳。环境最高温度350C；小批量生产。4 设计工作量要求每个同学独立完成减速器装配图1张，零件工作图1张（从动轴），设计说明书1份。5 传动装置的总体设计5.1 拟定传动方案采用一级蜗轮蜗杆减速器，优点是
3、传动比较大，结构紧凑，传动平稳，噪音小，适合于繁重及恶劣条件下长期工作。缺点是效率低，发热量较大，不适合于传递大功率。5.2 选择电动机计 算 和 说 明结 果稳定运转下工件机主轴所需功率： 工作机主轴转速为： 工作机主轴上的转矩：如传动简图所示，初选联轴器为弹性柱销联轴器和凸缘联轴器，滚动轴承为滚子轴承，闭式传动。弹性柱销联轴器： 双滚子轴承： 凸缘联轴器（刚性）： 滚筒及运输带效率： 闭式蜗轮蜗杆的传动效率： （双头闭式）所以，电动机至工件机主轴之间的总效率为： = 0.9925 * 0.95* 0.83* 0.98 * 0.98 * 0.98 * 0.98* 1 = 0.722所以电动机
4、所需功率为： 选取电动机的转速为 n = ，查机械设计手册，取电动机型号为Y132M1-6，则所选取电动机部分性能如下：额定功率 满载转速 表15.3 确定传动装置的总传动比及其分配总传动比 5.4 计算传动装置的运动及动力参数各轴转速： 各轴的输入功率： 电动机的输出转矩： 各轴的输入转矩： 同理 6传动零件的设计计算6.1 选定蜗轮蜗杆类型、精度等级、材料及齿数A) 如图1所示，选用普通ZA圆柱蜗杆传动，有利于保障传动的平稳性；B) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8c GB10089-88；C) 材料选择。蜗杆用35CrMo表面淬火，硬度4550HRC，表面粗糙度Ra1.6m，涡轮
5、轮缘选用ZCuSn10P1金属膜铸造。D) 蜗轮蜗杆的传动比： 参考机械设计手册表35.5-5，初选数据如下：初选蜗杆头数 ： 蜗轮齿数： 6.2 确定许用应力 其中查机械设计手册表35.5-14，有查机械设计手册图35.5-2，有 再查机械设计手册图35.5-3，采用油浸润滑 ，得滑动速度影响系数。假定该设备使用寿命为4年，每年工作300天，每班工作8小时，两班制，JC=40%，工作环境温度为350C，则可求得齿轮应力循环次数 查机械设计手册图35.5-4得 则许用应力 6.3 接触强度设计查机械设计基础 确定涡轮轴的转矩为： 代入接触强度设计公式，可得查机械设计手册表35.5-4，接近于
6、的是，相应 。查机械设计手册表35.5-6，按 计算可得蜗轮分度圆直径 导程角 实际传动比 蜗轮轴实际转速蜗轮实际圆周速度滑移速度查机械设计手册表35.5-3，得传动效率其中，量摩擦角 油损 轴承效率 则 6.4 校核蜗轮齿面接触强度查机械设计手册表35.5-10，齿面接触强度验算公式查表35.5-11,有 查表3.5-12 使用系数 载荷分布系数 载荷系数 涡轮传递的实际转矩 当时，查图35-5-3，得 ,则 将上述数据代入齿面接触强度验算公式 6.5 蜗轮齿根弯曲强度校核查机械设计手册表35-5-10，得验算公式 按 由已确定的 查机械设计手册图 35-5-18，得经校核，可以确定，查机械
7、设计手册表35-5-7，有：齿形角，。6.6 蜗杆刚度校核6.6.1 蜗杆受力校核蜗杆受力校核公式：其中，圆周力 径向力 代入上述数据，得 ，符合安全要求。6.6.2 蜗杆热平衡校核蜗杆传动的热平衡校核公式：其中，蜗杆传递的名义功率 蜗杆传动的总效率 箱体散热系数，取箱体散热面积 周围空气的温度 润滑油工作温度的许用值一般取,取 代入上述数据，得，符合要求。7轴的设计计算7.1 蜗轮轴的设计与计算7.1.1 列出轴上的功率，转速，转矩7.1.2 求作用在蜗轮上的力圆周力 径向力 轴向力 7.1.3 初步确定轴的最小直径选取轴为45钢经调质处理，取A=110，则力学数据如下：直径d与联轴器的孔径
8、相适应，故需同时选取联轴器型号。由于转矩变化较小，取1.5。联轴器计算转矩根据GB/T5843-1986，选用YL11型凸缘联轴器，其公称转矩为，轴孔长度 ，轴孔直径，故取。7.1.4 拟定轴上的零件装配方案 图3根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 A) 为满足联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制出一轴肩，所以取，因轴承也要安装在系轴段上，选取轴承为角接触滚子轴承型号为（GBT297-1994 7212C）轴承尺寸，。所以。取安装蜗轮处直径为，轴套直径为。B) 确定轴各段的长度。因为联轴器中，所以轴段的长度为；取轴段的长度为；根据轴承型号可得轴段（取蜗轮端面距箱体内壁的间距为15 mm，轴
9、承端面距箱体内壁的间距为5 mm）；由安装蜗轮处轴承直径可得轮毂宽度为78 mm，所以轴段的长度为；轮毂左侧轴段长度为，C) 综上所述轴的总长度为 支承跨度为 7.1.5 校核轴的强度 图4A) 绘制轴的计算简图，如图4（a）。B) 绘制水平面内弯矩，如图4（b）。两支承端的约束反力为 截面C处的弯矩为 C) 绘制垂直面内弯矩图，如图4（c） 两支承端的约束反力为 截面C左侧的弯矩为D) 绘制合成弯矩图，如图4（d）。截面C左侧的合成弯矩为截面C右侧的合成弯矩为E) 绘制扭矩图，如图4（e）。蜗轮与联轴器之间的扭矩为 F) 绘制当量弯矩图，如图4（f）。因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折
10、合系数，危险截面C处的弯矩为G) 计算危险截面C处满足强度要求的轴径由公式 可得 由于C处有键槽，故将轴径加大5%，即。而结构设计简图中，该处的轴径为， 故强度足够。H) 绘制轴的工作图（见图纸）。7.2 蜗杆轴的设计与计算 图57.2.1 蜗杆轴的部分计算数据所设计蜗杆头数为2，其中为蜗杆轴向压力角，为轴向参数，为端面参数。 可得 7.2.2 拟定轴上的零件装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度A) 为满足联轴器的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩，所以取，因轴承也要安装在系轴段上，选取轴承为角接触滚子轴承型号为（GBT297-1994 7212C）轴承尺寸，所以。蜗杆的分度圆所以
11、取轴段的直径为，蜗杆的齿顶圆直径为B) 确定轴各段的长度。因为联轴器中，所以轴段的长度为；取轴段的长度为；根据轴承型号可得轴段（取蜗轮端面距箱体内壁的间距为15 mm，轴承端面距箱体内壁的间距为5 mm）；由安装蜗轮处轴承直径可得轮毂宽度为110 mm，所以轴段的长度为；轮毂左侧轴段长度为,轴承连接处长度。C) 综上所述轴的总长度为 支承跨度为7.2.3 校核轴的强度A) 绘制轴的计算简图，如图6（a）。B) 绘制水平面内弯矩，如图6（b）。两支承端的约束反力为 截面C处的弯矩为 C) 绘制垂直面内弯矩图,如图6（c）。 两支承端的约束反力为 图6截面C左侧的弯矩为D) 绘制合成弯矩图，如图6
12、（d）。 截面C左侧的合成弯矩为截面C右侧的合成弯矩为E) 绘制扭矩图，如图6（e）。蜗杆与联轴器之间的扭矩为 F) 绘制当量弯矩图，如图6（f）。因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数，危险截面C处的弯矩为G) 计算危险截面C处满足强度要求的轴径由公式可得 由于C处有键槽，故将轴径加大5%，即。而结构设计简图中，该处的轴径为 ，故强度足够。H) 绘制轴的工作图（见图纸）。8 滚筒轴承的选择由于滚筒处的轴承主要承受径向载荷，因此采用深沟球轴承，结构简单，使用方便。因此选用60000 GB/T2761994型轴承。9 蜗杆联轴器的选择由于转矩变化不大，故选用弹性套柱销联轴器。取，则转矩为
13、 根据GB/T 43231984，TL4,确定额定公称转矩。应选用的联轴器尺寸为：。主动端为Z型轴孔，C型键槽，。从动端为J型轴孔，B型键槽，。10 润滑剂的选择查机械设计（第二版）（曹士鑫 主编 高等教育出版社1996），对于要求精度不高的设备，采用普通齿轮油润滑。速度因子 上式中 蜗轮传递的名义转矩（）； 蜗杆的转速（） 蜗杆传动的中心距（）选取蜗轮蜗杆油（SHT00941991）为：LCKE320轻载荷蜗轮蜗杆油，粘度等级（GB/T149061994）320，运动粘度。11 箱体的选择名称代号尺寸备注底座壁厚箱盖壁厚底座上部凸缘厚度箱盖凸缘厚度底座下部凸缘厚度轴承座连接螺栓凸缘厚度吊环螺
14、钉座凸缘高度底座加强肋厚度箱底加强肋厚度地脚螺栓直径地脚螺栓数目轴承座连接螺栓直径底座与箱盖连接螺栓直径轴承盖固定螺钉直径视孔盖固定螺钉直径吊环螺钉直径轴承盖螺钉分布圆直径轴承座凸缘端面直径螺栓孔凸缘的配置尺寸地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸铸造壁相交部分的尺寸箱体内壁与齿顶圆的距离箱体内壁与齿轮端面的距离底座深度底座高度箱盖高度联接螺栓的间距外箱壁至轴承座端面距离轴承盖固定螺钉孔深度轴承座连接螺栓间的距离箱体内壁横向宽度其他圆角 表212 设计小结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千
15、古名言的真正含义。这次的题目是“带式运输机上的单级蜗杆减速器”的设计，虽然看似拿到的设计题目很简单，但是真正操作起来，才发现有很多的细节和知识我们并没有掌握。说实话，做课程设计真的有点繁琐和劳累。在把握整体设计思路的同时，又要为细节的设计而前瞻后顾。比如我们组一开始在确定传动比时，就因为电动机还没确定、蜗轮蜗杆分度圆直径也没确定的情况下犯了不小的疑虑，不知道该如何下手。并且，经验公式和第一标准的使用也为设计带来了一定的自由空间，但是已经习惯使用精确公式的我们却不敢一下子就接受经验公式和众多的第一标准。而且，前期的计算工作也需要不怕劳累和辛苦，有的时候可能要在教室待上一天，参考很多本机械设计参考
16、书和手册，才能顺利计算出一部分数据，真的很累。通过课程设计，更使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，诸多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有几次因为不小心我计算出错，或者将某一数值选错，只能无可奈何地重来但一想到今后自己工作和生活中不可能事事顺利、一蹴而就，想到我将来作为设计人员应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，做事情一定要高度负责，认真对待，不辞辛苦。虽然课程设计繁琐辛苦，但是当我左后清理自己的设计成果，漫漫回味这几周的心路历程时，感到成功的喜悦即刻便使倦意顿消。可以说，这次课程设计使我在学习态度、工作作风上得
17、到了一次难得的磨练，使我发现了自己所掌握的知识和思想是如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足。通过此次的课程设计，凭借张长老师和同学们的引导、帮助，真的使我受益匪浅。我也会告诉下几届的学弟学妹们：学会脚踏实地、认真细心地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础，就是在大学期间收获的一笔来之不易的精神财富！13 参考资料1徐灏,蔡春源,周士昌等.机械设计手册(第2版)M.北京:机械工业出版社,2003.2龚溎义.机械设计课程指导书(第2版)M.北京:高等教育出版社,1990.3石固欧.机械设计基础M.北京:高等教育出版社,2008.4赵罘.机械零件建模范例M.北京:中国轻工业出版社,2008.5曹士鑫.机械设计(第二版)M. 北京:高等教育出版社,1996.附图：装配图 零件图
