某大学机械设计课程设计四篇.doc

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1、 哈工大机械设计课程设计四篇 （2个积分）哈工大的学弟学妹们： 你们好，作为哈工大的一员，知道哈工大的功课很累。所以我特地把我们寝室四人的机械设计课程设计上传到网上，方便你们参考。但是不要抄袭，这是锻炼能力的很好机会。 而且，作为工大人，知道你们为了下载文档很纠结。所以这次四篇文档只要2个积分。第一篇目录一、传动装置的总体设计3(一)设计题目31.设计数据及要求：32.传动装置简图：3（二）选择电动机31.选择电动机的类型32.选择电动机的容量33.确定电动机转速4（三）计算传动装置的总传动比51.总传动比52.分配传动比5（四）计算传动装置各轴的运动和动力参数51.各轴的转速52.各轴的输入

2、功率53.各轴的输出转矩5二、传动零件的设计计算6（一）高速齿轮传动61.选择材料、热处理方式及精度等级62.初步计算传动主要尺寸63.计算传动尺寸8（二）低速速齿轮传动（二级传动）101.选择材料、热处理方式及精度等级102.初步计算传动主要尺寸103.计算传动尺寸12（三）验证两个大齿轮润滑的合理性15（四）根据所选齿数修订减速器运动学和动力学参数。151.各轴的转速152.各轴的输入功率153.各轴的输出转矩16三.轴的设计计算16(一)高速轴(轴)的设计计算161.轴的基本参数-轴：162.选择轴的材料173.初算轴径174.轴承部件的结构设计175.轴上键校核设计196.轴的强度校核

3、197.校核轴承寿命22(二)中间轴(轴)的设计计算231.轴的基本参数-轴：232.选择轴的材料233.初算轴径234.轴承部件的结构设计245.轴上键校核256.轴的受力分析257.校核轴承寿命29(三)输出轴(轴)的设计计算301.轴的基本参数-轴：302.选择轴的材料303.初算轴径304.轴承部件的结构设计316.轴的强度校核327.校核轴承寿命35(四)整体结构的的最初设计361.轴承的选择362.轴承润滑方式及密封方式373.确定轴承端盖的结构形式374.确定减速器机体的结构方案并确定有关尺寸37四.设计参考文献:38一、传动装置的总体设计(一)设计题目课程设计题目：带式运输机传

4、送装置1.设计数据及要求：设计的原始数据要求：F=1900N；d=250mm；v=0.9m/s机器年产量：大批量；机器工作环境：有尘；机器载荷特性：平稳；机器最短工作年限：5年2班。2.传动装置简图： （二）选择电动机1.选择电动机的类型根据参考文献2，按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机。全封闭自扇冷式结构，电压为380V。2.选择电动机的容量工作机的有效功率为：从电动机到工作机传送带间的总效率为：式中：分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。联轴器选用弹性联轴器，轴承为角接触球轴承，齿轮为8级精度齿轮，由参考文献2表9.1取。则：所以电动机所需要的工作功率为：3.确定电动

5、机转速按参考文献2表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为：所以电动机转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，另需要其中电机工作所需额定功率：。根据电动机类型、容量和转速，由参考文献2表15.1以及有关手册选定电动机型号为Y112M-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)起动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩Y112M-62.29402.02

6、.0由参考文献2表15.2查得电动机的主要安装尺寸及外形尺寸如下：型号HABCDEFGDGKY112M-6112190140702860872412-bb1b2hAABBHAL1-2451901152655018015400电动机的外形尺寸图如下：（三）计算传动装置的总传动比1.总传动比为：2分配传动比：考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相接近，取，故：（四）计算传动装置各轴的运动和动力参数1.各轴的转速轴轴轴卷筒轴2.各轴的输入功率轴轴轴卷筒轴3.各轴的输出转矩电动机轴的输出转矩为所以： 轴轴轴卷筒轴将上述计算结果汇总于下表得:轴名功率kW转矩 T/(Nmm)转速 n/(r/min)传动比i效

7、率电机轴2.0194010.99轴1.999404.360.96轴1.91215.63.120.96轴1.8369卷筒轴1.796910.97二、传动零件的设计计算（一）高速齿轮传动1选择材料、热处理方式及精度等级考虑到此考虑到高速级齿轮传动传递功率约2.2kW，且该齿轮传动为闭式传动。故大、小齿轮均选用40Cr，热处理方式为调质-表面淬火，由参考文献1表6.2得到齿面硬度为，选用8级精度。2.初步计算传动主要尺寸因为大、小齿轮均选用硬齿面，齿面抗点蚀能力较强所以初步决定按照齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动的主要参数及尺寸。由参考文献1式（6.25），即式中各参数为：1)小齿轮传递的扭矩2) 初选

8、,（后面予以说明计算校验，最小根切齿数）则，考虑中心距及减速器的结构尺寸问题，选取，则。3)初选。4)初选螺旋角，由参考文献1式6.1得端面重合度:则查参考文献1图6.22查得重合度系数5)硬齿面非对称布置，按参考文献1表6.6取6)由参考文献1式(6.2)，轴面重合度：由参考文献1图6.28查得：螺旋角系数：7) 当量齿数：由参考文献1图6.20查得：由参考文献1图6.21查得：（均由线性插值法得到）8) 许用弯曲应力可由参考文献1式6.29，即算得。由参考文献1图6.29h查得接触疲劳极限应力由参考文献1表6.7查得安全系数小齿轮与大齿轮的应力循环系数分别为：由参考文献1图6.32查得寿命

9、系数故需用弯曲应力所以则，初算模数：3.计算传动尺寸（1)计算载荷系数K由参考文献1表6.3查得使用系数（平稳）由参考文献1表6.7查得动载系数由参考文献1图6.12查得齿向载荷分布系数由参考文献1表6.4查得齿间载荷分布系数则（2)对进行修正，并圆整为标准模数由参考文献1表6.1圆整后取（3)计算传动尺寸中心距：由参考文献2表9.4圆整为则修整螺旋角所以按参考文献2表9.4圆整为b=22mm取 (4)校核最小不根切齿数：由，求得则 ，则可知不会发生根切现象(5)校核齿面接触疲劳强度由参考文献1式(6.20)，即式中各参数：1）K=1.648、2)齿数比3)查参考文献1表6.5得材料弹性系数4

10、) 查参考文献1图6.15得节点区域系数5) 查参考文献1图6.16得重合度系数6) 查参考文献1图6.26得螺旋角系数7) 查参考文献1式（6.26），许用接触应力由算得基础疲劳接触疲劳极限应力，由参考文献1图6.29g查得由参考文献1图6.30查得寿命系数由参考文献1表6.7查得安全系数，故则即满足齿面接触疲劳强度。(6)计算齿轮传动其他尺寸高速级齿轮参数列表齿轮法向模数分度圆直径齿宽齿数中心距a小2.035.172301714.83590mm大149.8282270（二）低速速齿轮传动（二级传动）1选择材料、热处理方式及精度等级考虑低速级齿轮传动传递功率约1.9kW，且该齿轮传动为闭式传

11、动。大、小齿轮仍是选用40Cr，表面淬火，由参考文献1表6.2得到齿面硬度为，选用8级精度。2.初步计算传动主要尺寸因为大、小齿轮均选用硬齿面，齿面抗点蚀能力较强所以初步决定按照齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动的主要参数及尺寸。由参考文献1式（6.25），即式中各参数为：1)小齿轮传递的扭矩2) 初选（后面予以说明计算校验，最小根切齿数），则,则可选取，则。则知：，满足传动比要求。3)初选。4)初选螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:则由参考文献1图6.22查得重合度系数5)硬齿面非对称布置，按参考文献1表6.66)由参考文献1式(6.2)，轴面重合度：由参考文献1图6.28查得：螺旋角系数：7)

12、 当量齿数：由参考文献1图6.20查得：由参考文献1图6.21查得：（均由线性插值法得到）8) 许用弯曲应力可由参考文献1式6.29，即算得。由参考文献1图8.29h查得接触疲劳极限应力由参考文献1表8.7查得安全系数小齿轮与大齿轮的应力循环系数分别为：由参考文献1图8.32查得寿命系数故需用弯曲应力所以则初算模数：3.计算传动尺寸（1)计算载荷系数K由参考文献1表6.3查得使用系数（平稳）由参考文献1图6.7查得动载系数由参考文献1图6.12查得齿向载荷分布系数由参考文献1表6.4查得齿间载荷分布系数则（2)对进行修正，并圆整为标准模数由参考文献1表6.1圆整后取（3)计算传动尺寸中心距：由

13、参考文献2表9.4圆整为 则修整螺旋角所以按参考文献2表9.4圆整为取 (4)校核最小不根切齿数：由，求得则 ，则可知不会发生根切现象。(5)校核齿面接触疲劳强度由参考文献1式6.20，即式中各参数：1）K=1.62、2)齿数比3)查参考文献1表6.5得材料弹性系数4) 查参考文献1图6.15得节点区域系数5) 查参考文献1图6.16得重合度系数6) 查参考文献1图6.26得螺旋角系数7) 查参考文献1式（6.26），许用接触应力由算得基础疲劳接触疲劳极限应力由参考文献1图6.29g查得由参考文献1图6.30查得寿命系数由参考文献1表6.7查得安全系数，故则即满足齿面接触疲劳强度。(6)计算齿

14、轮传动其他尺寸低速级齿轮参数列表齿轮法向模数分度圆直径齿宽齿数中心距a小3.053.571401717.824115大176.4703256（三）验证两个大齿轮润滑的合理性两个大齿轮直径分别为：，。浸油深度不能过深也不能过浅，通常一般的推荐值为满足浸油润滑的条件为油的深度大于10mm，最高油面比最低油面高出，同时保证传动件浸油深度最多不超过齿轮半径的。如下图所示，88.24-62.41=25.83mm，故轴承寿命充裕。(二)中间轴(轴)的设计计算1. 轴的基本参数-轴：计算得作用在齿轮2上的力：计算得作用在齿轮3上的力：2.选择轴的材料考虑结构尺寸以及可能出现的特殊要求（3号小齿轮，有可能需要

15、使用齿轮轴，而齿轮所选材料为40Cr，故轴的材料可能用到40Cr），第二级轴是速度较高同时传递更大力矩，选用40Cr材料，热处理方式为表面淬火，以获得良好的综合机械性能。3.初算轴径按弯扭强度计算：考虑到轴上键槽适当增加轴直径，。式中：C由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献1表9.4中查得C值，合金钢40Cr的值为考虑扭矩大于弯矩，取小值C=97。P2轴传递的功率（单位kW）。n轴的转速。4.轴承部件的结构设计(1)轴承部件的结构形式轴承部件的固定方式采用两端固定。由此所设计的轴承部件的结构形式如图：中间轴的草图如下图所示，然后，可按轴上零件的安装顺序，从最小直径的轴端1开始设计。(2)轴段

16、1初选角接触球轴承7206C,查得d=30mm,D=62mm,B=16mm。故取轴段1的直径为。(3)轴段2与轴段4由参考文献1图9.8中的公式计算得，轴段1和轴段5的轴肩应为，取轴肩，则算得直径为。考虑可能出现的齿轮轴问题，进行校核计算，分度圆直径为53.571mm，其中键的尺寸为：bh=108mm，则e=53.571/2-17.5-3.3=5,99mm，故a-a剖面安全。7.校核轴承寿命由参考文献2表12.3查得7206C轴承的。（1） 计算轴承的轴向力轴承I、II内部轴向力分别为轴承如果面对面安装：，则轴承如果背对背安装：比较两种安装情况受力大小，选择背对背安装更合理。比较两轴承的受力，

17、因，故只需校核轴承3。（2） 计算当量动载荷由，由参考文献1表10.13查得。因为，故轴承寿命充裕。 (三)输出轴(轴)的设计计算1. 轴的基本参数-轴：则经过计算可得作用在齿轮上的力：2.选择轴的材料考虑使用45号钢的时候轴可能会比较粗，结构复杂，而且第三根轴传递力矩较大，故选用40Cr，热处理方式为调质，能获得良好的综合机械性能。3.初算轴径按弯扭强度计算：考虑到轴上键槽适当增加轴直径，。式中：C由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献1表9.4中查得C值，合金钢40Cr的值为，考虑扭矩大于弯矩，取小值C=97。P3轴III 传递的功率（单位kW）。n轴III的转速。4.轴承部件的结构设计(

18、1)轴承部件的结构形式轴承部件的固定方式采用两端固定。由此所设计的轴承部件的结构形式如图：输出轴的草图如下图所示，然后，可按轴上零件的安装顺序，从最小直径的轴端7开始设计。(2)轴段7及联轴器轴段7的直径，需要考虑到上述所求的及轴段1上安装联轴器，因此与联轴器的设计同时进行。为补偿联轴器所连接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查参考文献1表12.1可取：K=1.5，则计算转矩：。其中型号为LT7的弹性套柱销联轴器公称转矩满足，但直径不满足，则定制直径为32mm的联轴器， 型号记作LT7 3265 GB/T 4323-2002。则。(3)轴段6考虑联轴器的轴向固定，轴肩考虑唇形密封圈

19、的内径系列，取轴肩为3mm，轴段6直径。(4)轴段5和轴段1轴段5与轴段1要安装轴承，选轴承类型为角接触球轴承。轴段5需要考虑轴承内径及安装，查参考文献2表12.2角接触球轴承，取7208C,查得d=40mm,D=80mm,B=18mm。同一根轴上两个轴承应该为相同型号，故取轴段5和轴段1的直径为：。(5)轴段2和轴段4由参考文献1图9.8中的公式计算得，轴段5与轴段1的轴肩应为。取轴肩h=3.0mm,则初算可得直径为46mm，(6)轴段3轴段4的轴肩也为。轴肩取4mm,则直径为=54mm。(7)轴段长度确定轴段3与轴2一样，轴段2长度略短于齿轮4的轮毂宽度，齿轮4的轮毂宽度为56mm，则，轴

20、段1长度等于轴承宽度、挡油板宽度以及齿轮4轮毂长度与轴段2长度差值之和，轴段5长度等于轴承宽度与挡油板宽度之和，轴段4长度根据前两根轴确定为，轴段6长度等于轴承端盖总长度与联轴器端面到箱体轴承端盖的距离，轴段7长度略短于联轴器长度，联轴器长度为65mm，则取。5.轴上键校核输出轴轴段7与轴段2上有键，计算时计算轴上所需键最短长度，其键长大于所需最短工作长度即可。连接为静连接，载荷平稳，且键材料均选用45号钢，查参考文献1表4.1可得：，取。由参考文献1式4.1需满足挤压强度条件：(1) 轴段2与大齿轮连接处的键其中轴段2的直径46mm，可取键的尺寸bh=149mm。则可解得: 查表得最短键长为

21、36mm。此轴段键槽处为低速齿轮大齿轮：4号齿轮，其齿宽为32mm，轮毂宽度取56mm。，取键长为50mm。(2) 轴段7与联轴器连接处的键其中轴段7的直径32mm，可取键的尺寸bh=108mm。则可解得: 查表取键长为56mm。6.轴的强度校核(1)画轴的受力简图输出轴的受力:(2)计算支反力水平面上:垂直平面上:轴承5的总支承反力轴承6的总支承反力(3)计算弯矩在水平面上：a-a剖面左侧，a-a剖面右侧：在垂直面上：合成弯矩：a-a剖面左侧: a-a剖面右侧：(4)计算转矩(5)校核轴的强度画出弯矩转矩图，如下图所示，分析得：a-a剖面右侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故a-

22、a剖面右侧为危险剖面。抗扭剖面模量弯曲应力：扭剪应力由参考文献1表9.3可以查得；材料的等效系数。由参考文献1表9.10查得。由参考文献1表9.12查得绝对尺寸系数。由参考文献1表9.9查得轴磨削加工时的表面质量系数。安全系数由参考文献1表9.13查得许用安全系数，故a-a剖面安全。7.校核轴承寿命由参考文献2表12.3，查得7208C轴承的。（4） 计算轴承的轴向力轴承I、II内部轴向力分别为轴承如果背对背安装：，则轴承如果面对面安装：比较两种安装情况受力大小，选择面对面安装更合理。比较两轴承的受力，因，故只需校核轴承5。（5） 计算当量动载荷由，由参考文献1表10.13查得。因为，所以查表

23、插值可得：。当量动载荷为（6） 校核轴承寿命轴承在以下工作，由参考文献1表10.10查得。载荷平稳，由参考文献1表10.11查得。轴承I的寿命为已知减速器使用5年两班，则预期寿命为，故轴承寿命充裕。(四)整体结构的的最初设计1.轴承的选择根据之前轴的结构计算设计， 可知三个轴选择的轴承分别为：轴承型号D/mmD/mmB/mm输入轴7205C255215中间轴7206C306216输出轴7208C4080182.轴承润滑方式及密封方式齿轮1线速度与齿轮2的线速度相等，即：，但是考虑此处线速度并不是很大，而且减速器的尺寸比较大，有六个轴承，综合考虑采用脂润滑，需要挡油环。 工作环境有尘，密封方式采

24、用唇形密封方式。3.确定轴承端盖的结构形式为方便固定轴承、实现较好的密封性能以及调整轴承间隙并承受轴向力的作用，初步选用凸缘式轴承端盖。4确定减速器机体的结构方案并确定有关尺寸由于需要大批量生产，需要考虑工作性能以及成本问题，机体采用剖分式，制造工艺选择为铸造。其机体结构尺寸初选如下表：名称符号尺寸 mm机座壁厚8机盖壁厚8机座凸缘厚度12机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度20地脚螺栓直径16地脚螺栓数目4轴承旁连接螺栓直径12机盖与机座连接螺栓直径10连接螺栓的间距80轴承端盖螺钉直径6窥视孔盖螺钉直径6定位销直径8、至外机壁距离22、18、16、至凸缘边缘距离16、14轴承旁凸台半径c2凸台高

25、度34外机壁至轴承座端面距离40内机壁至轴承座端面距离48大齿轮顶圆与内机壁距离10齿轮端面与内机壁距离15机盖、机座肋厚、轴承端盖外径82/92/110轴承端盖凸缘厚度10四.设计参考文献:【1】.机械设计高等教育出版社 宋宝玉 王黎钦 主编【2】.机械设计课程设计 哈尔滨工业大学出版社 王连明 宋宝玉 主编【3】.简明机械设计课程设计图册 高等教育出版社 宋宝玉 主编【4】.机械精度设计基础 科学出版社 孙玉芹 袁夫彩 主编第二篇目录 哈工大 机械设计课程设计设计题目说明1计算说明2一、电动机的选择及运动参数的计算21、选择电动机22、计算传动比23、计算各级运动参数24、汇总表格3二、齿

26、轮的传动设计计算41、高速轴啮合齿轮计算42、低速轴啮合齿轮计算5三、轴的设计计算及校核61、确定基本轴径72、各轴段直径及长度数据83、校核输出轴8四、轴承的选择及寿命校核10 1、选择轴承112、校核轴承寿命11五、 键的选择及强度校核11六、 联轴器的选择11七、润滑方式和密封方式选择12八、减速器箱体设计12九、附件设计12参考文献14设计题目说明设计题目：二级齿轮减速器原始数据：传送带拉力F=1500; 传送带速度V=1.5m/s; 驱动滚筒直径d=240mm;说明：（1）机器大批量生产；（2）工作环境多尘；（3）平稳载荷；（4）最短工作年限5年二班制。方案分析：减速器横向尺寸较小，

27、结构紧凑，重量轻，节约材料，两大齿轮直径相差不大，浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大，高级齿轮的承载能力不能充分利用，中间轴承润滑困难，仅能有一个输入和输出端，限制了传动装置的灵活性。传送装置简图：计算说明一、 电动机的选择及运动参数的计算1、 电动机的选择1）工作机的使用功率PwF=1500N,v=1.5m/s,。2）计算所需电动机的功率Pd齿式联轴器效率，8级精度圆柱直齿轮效率，深沟球轴承效率。因载荷平稳额定功率只需略大于Pd即可，查表得取3Kw。3）选择电动机的转速工作转速为单级圆柱直齿轮传动比范围是34两级圆柱直齿轮传动比范围是840则电动机转速范围为取n=1500r/m

28、in查表选择电动机型号为Y100L2-4满载转速为1420r/min,额定功率为3Kw。2、计算传动比电动机满载转速为1420r/min,分配传动比,，。取,3、计算各级运动和动力参数1）计算各轴转速2）计算各轴功率1轴：2轴：3轴：卷筒轴：3）计算各轴的输入转矩电动机输出轴的转矩故1轴： 2轴： 3轴： 卷筒轴：4、 汇总表格轴功率/Kw转矩/N.mm转速/r/min传动比/i效率/电机轴2.63142010.9912.6014203.940.9622.503603.020.9632.4011910.98卷筒2.35119二、 齿轮的传动设计计算1、高速轴啮合齿轮计算1）考虑此减速器及现场安

29、装的限制，故大小齿轮选用软齿面渐开线直齿齿轮。大齿轮材料采用45钢正火，硬度为190HBW小齿轮材料采用45钢调质，硬度为236HBW，取，3）确定。取，取取，k=1u=95/24=3.96。4）小齿轮的转矩则5）模数m=1.69mm，取m=2mm中心距a=0.5m()=119mm圆整a=120mm，令，则u=齿宽b=48mm，取，校核：齿根弯曲疲劳强度，查得齿形系数，齿形系数与许用应力的比值为因为较大，故只校核齿轮2故设计合理6） 齿轮参数齿顶圆直径， 齿根圆直径，2、 低速轴啮合齿轮计算1）确定。取，取取，k=1u=66/22=3。2） 小齿轮的转矩则3）模数m=2.94mm，取m=3mm中心距a=0.5m()=132mmu=齿宽b=66mm，取，校核：齿根弯曲疲劳强度，查得齿形系数，齿形系数与许用应力的比值为因为较大，故只校核齿轮2故设计合理4） 齿轮参数齿顶圆直