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1、机械设计基础课程设计目 录第一章绪论 11.1 机械设计基础课程设计的目的 11.2 机械设计基础课程设计的内容和任务 11.3 机械设计基础课程设计的一般方法和步骤 11.4 机械设计基础课程设计的注意事项 2第二章传动系统的方案设计 32.1 传动系统的方案设计 32.2 传动系统方案应满足的要求 3第三章传动系统的总体设计 43.1电动机的选择 43.2传动比分配 5第四章传动装置运动及动力参数计算54.1计算各轴的转速54.2计算各轴的功率54.3 计算各轴扭矩 6第五章减速器传动零件的设计计算 65.1 皮带轮传动的设计计算65.2 齿轮传动的设计计算8第六章减速器轴及轴承装置的设计
2、106.1 轴的设计 106.2 滚动轴承的选择和轴承组合设计 14第七章键联接和联轴器的选择 16第八章减速器箱体及附件的设计 178.1 减速器附件的选择 178.2 箱体的主要尺寸 17第九章 减速器结构与润滑的概要说明18 9.1 减速器的结构 189.2 减速箱体的结构 199.3 速器的润滑与密封199.4密封方法的选取19第十章 设计小结 19第一章绪论1.1 机械设计基础课程设计的目的1培养综合运用所学机械设计基础课程及其它有关先修课程的基本理论和基础知识，从整体出发全面考虑机械产品的设计，提高分析问题和解决问题的能力。2学习和掌握机械设计基础的基本方法和步骤： 产品规划方案设
3、计技术设计制造及试验，为专业课程设计及毕业设计打好基础。 3进行机械设计基础基本技能的训练，其中包括：计算和绘图技能、运用各种设计资料（标准、规范、手册、图册等）、使用经验公式估算及编写设计计算说明书。 1.2 机械设计基础课程设计的内容和任务内容： 机械设计基础课程设计一般选择由机械设计基础课程所学过的大部分零件所组成的机械传动系统或简单机械作为设计课题。目前较多采用的是以齿轮减速器或蜗杆减速器为主体的机械传动系统或典型机械作为设计课题。任务： 机械设计基础课程设计要求学生独立完成以下工作： 1减速器装配图一张； 2零件工作图若干张（传动零件、轴和箱体等， 具体由教师指定）； 3设计计算说明
4、书一份。 机械设计基础课程设计结束时进行课程设计总结和答辩。 1.3 机械设计基础课程设计的一般方法和步骤方法: 机械设计基础课程设计采用边设计、边画图、边修改的三边法交叉进行，以学生独立工作为主，教师只对课程设计的原则问题负责指导。步骤: 机械设计基础课程设计大体可以分为以下几个阶段：1设计准备：1） 阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求；分析设计题目，了解原始数据和工作条件。2） 通过参观（模型、实物、生产现场）、看电视录象及参阅有关设计资料等途径了解设计对象。3） 阅读本书有关内容，明确并拟定设计过程和进度计划。2传动装置的总体设计：4） 分析和拟定传动装置的运动简图5） 选择电动机
5、6） 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比7） 计算传动装置的运动和动力参数（主要为：各轴的转速、功率和转矩）3各级传动的主体设计计算（传动零件的设计计算）：设计计算齿轮传动、蜗杆传动、带传动、和链传动的主要参数和尺寸。4减速器装配草图的设计和绘制：8） 装配草图设计的准备工作：主要是分析和选定减速器的结构方案9） 初绘装配草图及计算轴和轴承：作轴、轴上零件和轴承部件的结构设计；校核轴的强度、滚动轴承的寿命和键、联轴器的强度。3）完成装配草图，并进行检查和修正。5减速器装配图的绘制和总成：1）绘制装配图2）标注尺寸、配合及零件序号3）编写零件明细表、标题栏、减速器技术特性及技术要求等6零件工
6、作图的设计和绘制：1）齿轮类零件的工作图。2）轴类零件的工作图3）箱体类零件的工作图7设计计算说明书的编写： 整理和编写设计计算说明书。8设计总结和答辩：1）完成答辩前的准备工作。2）参加答辩。1.4 机械设计基础课程设计的注意事项1.提倡独立思考、深入钻研的学习精神，要按照机械设计基础课程设计的教学要求，认真阅读有关参考资料，仔细分析有关参考图例的结构，创造性地进行设计。 2.产品设计是一个“设计评价再设计（修改）”渐进与优化的过程，学生在机械设计基础课程设计中应严肃认真、一丝不苟、精益求精，采用“三边法”，对不合理的结构和尺寸必须及时加以修改。 3.正确处理设计计算和结构设计之间的关系，在
7、确定零件尺寸时应注意： 1） 由几何条件导出的公式，其参数间为严格的等式关系，计算得到的尺寸一般不能随意圆整或变动；2） 由强度、刚度、耐磨性等条件导出的公式，其参数间常为不等式关系，计算得到的是零件必须满足的最小尺寸 ，不一定就是最终所采用的结构尺寸； 3） 经验公式常用于确定那些外形复杂、强度情况不明等零件的尺寸，这些尺寸关系是近似的，一般应圆整； 还有一些次要尺寸，可以考虑加工、使用等条件，参照类似结构加以确定。 4.正确运用设计标准和规范，以利于零件的互换性和加工工艺性，同时可节省设计时间。标准和规范是为了便于设计、制造和使用而制定的，当遇到与设计要求有矛盾时，也可突破标准和规范的规定
8、而自行设计。5.保证机械设计基础课程设计图纸和设计计算说明书的质量。要求设计图纸图面整洁，制图符合标准，设计计算说明书书写工整、条理清晰，说明书中设计参数的选取要合理，并与图纸所反映的相应参数一致。第二章传动系统的方案设计2.1 传动系统的方案设计设计一带式运输机上用的圆柱齿轮减速器：（1）工作条件：两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳；三相交流电源，电压为380/220伏。运输带速度允许误差为5%。减速器小批生产，使用期限10年，大修期5年，三班制工作。（2）原始数据： 运输带传递的有效圆周力F=7000N，运输带速度V=1.2m/s，滚筒的计算直径D=355mm，电动机1通过联轴
9、器2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，经开式圆柱齿轮传动5，将动力传至输送机滚筒6，带动输送带7工作。2.2 传动系统方案应满足的要求 合理的传动系统方案，除了应满足工作机性能要求、适合工况条件及工作可靠外，还应使传动系统结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、效率高及便于使用和维护等。要同时满足这许多要求常常是困难的，在进行传动系统方案设计时应统筹兼顾、保证重点。一带式运输机上用的圆柱齿轮减速器。两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳；三相交流电源，电压为380/220伏。运输带速度允许误差为5%。减速器小批生产，使用期限10年，大修期5年，三班制工作。第三章传动系统的
10、总体设计3.1电动机的选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机 2、 电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：(2) 电动机所需的工作功率：3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围，取V带传动比，则总传动比范围为，故电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500 r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1000 r/min比较合适。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机的型号为Y132S-6。其主要性能：额
11、定功率：3KW，满载转速960r/min，额度转矩2.0，质量63Kg。3.2传动比分配原则： 各级传动比应在合理的范围内：，。 各级传动尺寸协调，传动比应满足：。 (设选定电机为960r/min)各级平均传动比： 2、分配各级传动比（1）据指导书P7表1取齿轮 （2） 则，第四章 传动装置运动及动力参数计算4.1计算各轴的转速4.2计算各轴的功率 4.3 计算各轴扭矩（Nmm） 第五章减速器传动零件的设计计算5.1 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型由P83表5-9得：kA=1.2PC=KAP=1.23=3.9KW由P82图5-10得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带
12、速由图5-10得，推荐的小带轮基准直径为75100mm则取 由P74表5-4，取dd2=250mm实际从动轮转速转速误差为：带速V：在525m/s范围内，带速合适。（3） 确定带长和中心矩根据式（5-14）得所以有：由式（5-15）得： 根据P71表（5-2）取Ld=1500mm根据P84式（5-16）得：(4)验算小带轮包角 （5）确定带的根数根据P78表（5-5）根据P79表（5-6）根据P81表（5-7）根据P81表（5-8）由P83式（5-12）得（取4根）(6)计算轴上压力由P70表5-1查得，由式（5-18）单根V带的初拉力： 则作用在轴承的压力FQ，由P87式（5-19）5.2
13、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据P139表6-12选7级精度。齿面精糙度(2)按齿面接触疲劳强度设计由由式（6-15）确定有关参数如下：传动比取小齿轮齿数。则大齿轮齿数：实际传动比传动比误差：齿数比：由P138表6-10取 (3)转矩T1(4)载荷系数k由P128表6-7取k=1(5)许用接触应力H由P134图6-33查得： 由P133式6-52计算应力循环次数NL由P135图6-34查得接触疲劳的寿命系数： 通用齿轮和一般工业齿轮，
14、按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0故得：模数：根据P107表6-1取标准模数：m=5mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度根据P132（6-48）式确定有关参数和系数分度圆直径：齿宽：取b=90mm b1=100mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83(8)许用弯曲应力F根据P136（6-53）式：F= Flim YSTYNT/SF由课本图6-35C查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由图6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应
15、力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力将求得的各参数代入式（6-49）故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩a(10)计算齿轮的圆周速度V第六章减速器轴及轴承装置的设计6.1 轴的设计1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115考虑有键槽，将直径增大5%，则选d=22mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用
16、过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度工段：d1=22mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=28mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： III段直径d3=35mm段直径d4=45mm由手册得：c=1.5 长度与右面的套筒相同，即但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3
17、.该段直径应取：因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径 长度由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知求转矩：已知求圆周力：Ft根据P127（6-34）式得求径向力Fr根据P127（6-35）式得因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm轴承支反力：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为截面C在水平面上弯矩为： (4)合弯矩 (5)扭矩转矩：(6)当量弯矩转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：(7)校核危险截面C的强度由式（6-3）该轴强度足够。输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调
18、质钢，硬度（217255HBS）根据P235页式（10-2），表（10-2）取c=115取d=60mm2、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。（2）确定轴的各段直径和长度初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定距离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段
19、长度为轮毂宽度为2mm。(3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=300mm求转矩：已知T3=271Nm求圆周力Ft：根据P127（6-34）式得求径向力Fr根据P127（6-35）式得两轴承对称LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ (2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为(3)截面C在水平面弯矩为 (4)计算合成弯矩(5)计算当量弯矩：根据P235得=1(6)校核危险截面C的强度由式（10-3）此轴强度足够6.2 滚动轴承的选择和轴承组合设计根据条件，轴承预计寿命1、计算输入轴承（1）已知两轴承径向反力：初先两轴承为角接触球轴承7206AC
20、型根据P265（11-12）得轴承内部轴向力 则(2) Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端 (3)求系数x、y 根据P263表（11-8）得e=0.68 (4)计算当量载荷P1、P2根据P263表（11-9）取f P=1.5根据P262（11-6）式得 (5)轴承寿命计算P1=P2 故取P=750.3N角接触球轴承=3根据手册得7206AC型的Cr=23000N由P264（11-10c）式得预期寿命足够2、计算输出轴承(1)已知Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据P265表（11-12）得FS=0.063FR,则(2)计算轴向载荷FA1、FA2
21、Fa=0任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷：(3)求系数x、y根据P263表（11-8）得：e=0.68 (4)计算当量动载荷P1、P2根据表（11-9）取fP=1.5根据式（11-6）得 (5)计算轴承寿命LHP1=P2 故P=1355 =3根据手册P71 7207AC型轴承Cr=30500N根据P264 表（11-10）得：ft=1根据P264 （11-10c）式得此轴承合格第七章 键联接和联轴器的选择1、轴径,查手册得，选用C型平键，得：键A 87 GB1096-79 h=7mm根据P243（10-5）式得2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径 查手册P51 选A型平
22、键键108 GB1096-79 h=8mm 3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径 查手册P51 选用A型平键键1610 GB1096-79 h=10mm据P243式（10-5）得第八章减速器箱体及附件的设计8.1 减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M181.5根据机械设计基础课程设计表5.3选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M1830,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M82
23、0,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q2358.2 箱体的主要尺寸(1)箱座壁厚取z=16 (2)箱盖壁厚取z1=16 (3)箱盖凸缘厚度 (4)箱座凸缘厚度 (5)箱座底凸缘厚度 (6)地脚螺钉直径 (7)地脚螺钉数目n=6 (8)轴承旁连接螺栓直径(9)盖与座连接螺栓直径 (10)连接螺栓d2的间距 (11)轴承端盖螺钉直 (12)检查孔盖螺钉 (13)定位销直径d=(0.7-0.8)d2=0.810=8 (14)df.d1.d2至外箱壁距离C1 (15) Df.d2 (16)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。 (17)外箱壁至轴承座端面的距离C
24、1C2（510） (18)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6 mm (19)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 mm (20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (21)轴承端盖外径D（555）d3 D轴承外径 (22)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SD2. 第九章 减速器结构与润滑的概要说明在以上设计选择的基础上，对该减速器的结构，减速器箱体的结构，轴承端盖的结构尺寸，减速器的润滑与密封，减速器的附件作一简要的阐述。9.1 减速器的结构本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照装配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（圆柱齿轮），轴和轴
25、承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。箱体为剖分式结构，由I箱体和箱盖组成，其剖分面通过齿轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；用销精确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一体的吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。（具体结构详见装配图）9.2 减速箱体的
26、结构该减速器箱体采用铸造的剖分式结构形式具体结构详见装配图9.3 速器的润滑与密封1、齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。 2、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 3、润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全耗系统用油L-AN15润滑油。 9.4 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其
27、定位的轴承的外径决定。第十章 设计小结一级圆柱齿轮减速器的设计是一个较为复杂的过程，通过这次设计觉得自己受益匪浅。机械设计课程设计是机械设计课程的一个重要环节，它可以让我们进一步巩固和加深学生所学的理论知识，通过设计把机械设计及其他有关课程如机械制图、材料力学、工程材料等中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。而且，本次设计是我们学生首次进行完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力；让我具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为我今后的设计工作打了良好的基础。通过本次课程设计，还提高了我的计算和制图能力；同时对减速器的结构和设计步骤有了一个大概的了解，对以前所学的专业知识作了一个很好的总结，设计中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的学习工作中来弥补。设计过程中我能够比较熟悉地运用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范；熟悉有关的国家标准和行业标准，获得了一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本技能训练。当一份比较像样的课程设计完成的时候，我的内心无法用文字来表达。几天以来日日夜夜的计算与绘图和在电脑前编辑排版说明书，让我感觉做一个大学生原来也可以这么辛苦。但是，所有的这一切，都是值得的，它让我感觉大学是如此的充实。
