1、CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 題 目 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 何竟飛 學(xué) 院 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 專 業(yè) 地質(zhì)工程 完成時(shí)間 2014年7月3日前言 機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。 本課程設(shè)計(jì)采用單機(jī)齒輪減速器，這是因?yàn)辇X輪減速器廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，紡織，輕工機(jī)械，冶金，船舶，航空等領(lǐng)域中是生產(chǎn)中具有典型性，代表性的通用部件，運(yùn)用極其廣泛。 齒輪減速器具有輪、軸、滾動(dòng)軸承、螺紋連接等通用零件

2、和箱體等專用件，充分的反應(yīng)了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，使我們受到本課程內(nèi)外比較全面的基礎(chǔ)訓(xùn)練。而且在畫裝配圖以及零件圖的時(shí)候，也應(yīng)用到了以前制圖的相關(guān)知識(shí)和內(nèi)容，使相關(guān)內(nèi)容得以鞏固、加強(qiáng)和提高。 在設(shè)計(jì)的過程中我仔細(xì)的精讀了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本和設(shè)計(jì)書，并查閱了相關(guān)資料，依據(jù)前面設(shè)計(jì)著的設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)中的每個(gè)環(huán)節(jié)加以分析、概括和完善。只有不斷地對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造充分發(fā)揮其應(yīng)用能力，才能在各個(gè)方面將工業(yè)生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化。目錄一、設(shè)計(jì)內(nèi)容3一設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置減速器設(shè)計(jì)3二傳動(dòng)方案圖：3三原始數(shù)據(jù)：3四設(shè)計(jì)工作量：3二、計(jì)算及計(jì)算說明4一電動(dòng)機(jī)選擇4二總傳動(dòng)比的確定

3、及傳動(dòng)比分配5三各軸轉(zhuǎn)速、功率、力矩的計(jì)算5四機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)6五軸、軸承、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)9六箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16七鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)17八密封和潤(rùn)滑設(shè)計(jì)18一、設(shè)計(jì)內(nèi)容一設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置減速器設(shè)計(jì)二傳動(dòng)方案圖：三原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拽引力F（N）運(yùn)輸帶速度v（m/s）滾筒直徑D（mm）29002.0400四設(shè)計(jì)工作量：1設(shè)計(jì)說明書一份2減速器裝配圖一張3零件圖兩張二、計(jì)算及計(jì)算說明一電動(dòng)機(jī)選擇 1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。 2電動(dòng)機(jī)容量選擇

4、：運(yùn)輸帶所需功率：PW= (Kw)-（1-2-1） F:運(yùn)輸帶拽引力F（N） V:運(yùn)輸帶速度v（m/s）電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率：總=123453-（1-2-2）傳動(dòng)效率取值：聯(lián)軸器1齒輪傳動(dòng)2鏈傳動(dòng)3滾筒4軸承50.990.980.910.980.99電動(dòng)機(jī)所需的工作功率： Pd=-（1-2-3）由Pd=6.9Kw，確定選擇7.5Kw電動(dòng)機(jī)3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇：卷筒的轉(zhuǎn)速： nw=-(1-3-1)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=i1i2nw-（1-3-2） i1：齒輪傳動(dòng)比（查得范圍35） i2：鏈輪傳動(dòng)比（查得范圍24）所以查表選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M-6。Y160M-6型電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)：額定功率Pd(K

5、w)轉(zhuǎn)速nd（r/min）外伸軸頸（mm）7.597042二總傳動(dòng)比的確定及傳動(dòng)比分配 1總傳動(dòng)比i總=-（2-1-1） i總=i1i2-（2-1-2）假設(shè)i1=3.5 則：i2=2.9三各軸轉(zhuǎn)速、功率、力矩的計(jì)算 1各軸轉(zhuǎn)速：nd(r/min)n1(r/min)n2(r/min)n3(r/min)970970277.1495.57其中：nd：電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速 n1：減速器高速軸轉(zhuǎn)速，該題中與nd相等 n2：減速器低速軸轉(zhuǎn)速，n2=-(3-1-1) n3：滾筒連接軸的轉(zhuǎn)速，n3=2各軸功率：Pd(Kw)P1(Kw)P2(Kw)P3(Kw)7.57.357.136.42其中：Pd：電動(dòng)機(jī)輸出軸功

6、率 P1：減速器高速軸功率，P1=Pd15-(3-2-1) P2：減速器低速軸功率，P2=P125 P3：滾筒連接軸的功率，P3=P2353各軸力矩：Td(N.m)T1(N.m)T2(N.m)T3(N.m)73.8472.36245.69641.53其中：Td：電動(dòng)機(jī)輸出軸力矩 T1：減速器高速軸力矩 T2：減速器低速軸力矩 T3：滾筒連接軸的力矩公式：Ti=9550-(3-3-1) Ti：第i根軸的力矩； Pi：第i根軸的功率； ni：第i根軸的轉(zhuǎn)速。四機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)通過前面計(jì)算得：P2=7.13 Kw n2=277.14 r/min i2=2.9假定鏈速為：v=0.63 m/s

7、鏈輪齒數(shù)按資料取Z1=25 則Z2=i2Z1Z1：小鏈輪齒數(shù)Z2：大鏈輪齒數(shù) 取Z2=73實(shí)際傳動(dòng)比：73/25=2.92 （誤差滿足要求）鏈條節(jié)數(shù)初定中心距a0=40p-(4-1-1)P：鏈節(jié)距a0：中心距取鏈節(jié)數(shù)=130節(jié)計(jì)算功率根據(jù)資料查表得工作情況系數(shù)KA=1.0則： PC=P2=7.13 Kw鏈條節(jié)距 P0=-（4-1-2） Km：多排鏈系數(shù)，采用單排鏈，Km=1.0Kz：修正系數(shù)按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線的右側(cè)，則：Kz=1.51根據(jù)資料圖示，查得當(dāng)n2=277.14 r/min時(shí)12A鏈條能傳遞的功率為4.9Kw（4.72Kw），故采用12A鏈條，節(jié)距p=19.05mm實(shí)

8、際中心距 aa0=40p計(jì)算鏈速 -（4-1-3） 計(jì)算得V=2.2m/s，符合原來假定。作用在軸上的壓力作用在軸上的壓力FQ=1.3F F=10002齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選定齒輪材料及確定許用應(yīng)力小齒輪選硬齒面，材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220HBS，H lim 1=580 MPa，F(xiàn)E1=450 MPa.大齒輪選軟齒面，材料為45號(hào)鋼正火，齒面硬度為190HBS，H lim 2=380 MPa，F(xiàn)E2=310 MPa. 按資料取SH=1.0 SF=1.25H1=580 MPaH2=380 MPaF1=360 MPaF2=248 MPa按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，取荷載系數(shù)K=1.

9、5，齒寬系數(shù)d=0.8小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T1=72.36 N.m=72360 N.mm 根據(jù)資料取彈性系數(shù)ZE=188,ZH=2.5 -(4-2-1) u：高速級(jí)傳動(dòng)比，u=i1=3.5齒數(shù)取ZC1=30，則：ZC2=3.530=105實(shí)際傳動(dòng)比：i1=-（4-2-2）模數(shù)m=-（4-2-3）齒寬b=ddC1-(4-2-4) 取bC2=70mm，bC1=75mm按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取m=3mm，則：dc1=ZC1m-(4-2-5)dc2=ZC2m-(4-2-6)中心距：ac=-(4-2-7)小齒輪：齒數(shù)ZC1=30 齒寬bC1=75mm；分度圓直徑dc1=90mm 齒頂圓直徑：96mm 齒根圓直徑：82.

10、5mm大齒輪：齒數(shù)ZC2=105 齒寬bC2=70mm；分度圓直徑dc2=315mm 齒頂圓直徑：321mm 齒根圓直徑：307.5mm驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度由資料中圖示查得：齒形系數(shù)YFa1=2.6 齒根修正系數(shù)YSa1=1.63 齒形系數(shù)YFa2=2.21 齒根修正系數(shù)YSa2=1.82 F1=-(4-2-8) F2=-(4-2-9) F1、F2都滿足強(qiáng)度要求，安全。齒輪的圓周速度 -(4-2-10)滿足8級(jí)精度要求，8級(jí)精度適宜。五軸、軸承、聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 1聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用45鋼，調(diào)制處理，硬度217255HBS高速軸的輸入功率P1=7.35 Kw 轉(zhuǎn)速n1=970 r/

11、min低速軸的輸入功率P2=7.13 Kw 轉(zhuǎn)速n2=277.14 r/min D1-（5-1-1） Dd1 D1：高速軸最小直徑 Dd1：低速軸最小直徑 C：常數(shù)，此處取C=116 考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度消弱的影響，直徑增加5%，則： D123.93mm Dd135.96mm 標(biāo)準(zhǔn)化：D125mm Dd140mm聯(lián)軸器選擇 電動(dòng)機(jī)的選擇為Y160M-6，其外伸軸的直徑為42mm，輸入軸最小直徑為25mm，選擇LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，軸孔直徑為42mm、30mm。 2高速軸設(shè)計(jì)確定軸上零件的定位和固定方式（如圖）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 從聯(lián)軸器開始左起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5

12、%，取D1=30mm，又聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為82mm，取軸長(zhǎng)稍小于聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為80mm。 左起第二段直徑取D2=D1+2（0.070.1）D1=36mm，考慮到帶有密封的軸承端蓋的軸段長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)軸承端蓋的厚度來確定，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁之間應(yīng)有一定的距離，故取L2=57.5mm。 左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6308型軸承，其尺寸為dDB=409023，那么該段的直徑為D3=40mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=42.5mm。 左起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸之間用鍵連接，直徑要增加5%，則該段取D4=46mm，取軸段長(zhǎng)度L4=75-2=73mm。 左

13、起第五段，D5=D4+2（0.070.1）D4=55mm, L5=8mm。左起第六段，D6=46mm, L6=9.5mm左起第七段，由于同一軸上的軸承選用同一型號(hào)，便于軸承座孔鏜制和減少軸承類型，取D7=D3=40mm，L7=23-2=21mm。 七段軸直徑（mm）及長(zhǎng)度（mm）：左一左二左三左四左五左六左七直徑30364046554640軸長(zhǎng)8057.542.57389.521求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度圓直徑：dc1=90 mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1=72360 Nmm 求圓周力：Ft=-（5-2-1） 求徑向力：Fr=Fttan-（5-2-2） ：標(biāo)準(zhǔn)壓力角，=20o軸長(zhǎng)

14、支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA1=RB1=Ft/2 =804 N水平面截面C處的彎矩M1=53.466 N.m 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0,那么RA2=RB2=Fr/2=292.63 N垂直面截面C的彎矩：M2=19.46 N.m畫彎矩圖 合成彎矩：M=-(5-2-3)畫轉(zhuǎn)矩圖 T=T1=72360 Nmm畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6，可得左起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： -(5-2-4)彎矩為零處的當(dāng)量彎矩：Me2=T-(5-2-5)判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 左起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩

15、最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。軸的材料選用的是45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由資料查得：強(qiáng)度極限：B=650MPa許用彎曲應(yīng)力：-1b=60MPa左起第四段強(qiáng)度驗(yàn)算：e1=-(5-2-6)左起第一段強(qiáng)度驗(yàn)算：e2=-(5-2-7) 經(jīng)驗(yàn)算e1、e2都小于-1b，所以確定的尺寸安全。 3低速軸的設(shè)計(jì)確定軸上零件的定位和固定方式（如圖）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 從鏈輪開始左起第一段，由于鏈輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取Dd1=40mm，Ld1=55mm 左起第二段，考慮鏈輪的軸向定位要求，該段的直徑取Dd2=45mm,Ld2=55mm。 左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承

16、，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6310型軸承，其尺寸為dDB=5011027，那么該段的直徑為Dd3=50mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)d3=49mm左起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，大齒輪的分度圓直徑dc2=315mm，則第四段的直徑取Dd4=55mm,齒寬bC2=70mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度為L(zhǎng)d4=68mm左起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取軸肩的直徑為Dd5=65mm ,長(zhǎng)度取Ld5=10mm左起第六段，Dd6=55mm,Ld6=10mm 左起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為Dd7=50mm，長(zhǎng)度Ld7=25mm 七段軸直徑（mm）及長(zhǎng)

17、度（mm）：左一左二左三左四左五左六左七直徑40455055655550軸長(zhǎng)55554968101025求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：dc2=315 mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2=245.69 Nm 求圓周力：Ft=-（5-2-1） 求徑向力：Fr=Fttan-（5-2-2） ：標(biāo)準(zhǔn)壓力角，=20o 鏈輪的圓周力：Ftl=軸長(zhǎng)支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA1=3051 N RB1=4731.9 N水平面截面C處的彎矩M1C=208.99 N.m水平面截面B處的彎矩M1B=311.13 N.m 垂直面的支反力

18、：由于選用深溝球軸承則Fa=0,那么RA2=RB2=Fr/2=283.9 N垂直面截面C的彎矩：M2=19.45 N.m畫彎矩圖 合成彎矩：M=-(5-2-3)畫轉(zhuǎn)矩圖 T=T2=245.69 Nm畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6，可得左起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： -(5-2-4)彎矩為零處的當(dāng)量彎矩：Me2=T-(5-2-5)判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 左起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。軸的材料選用的是45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由資料查得：強(qiáng)度極限：B=650MPa許用彎曲應(yīng)力：-1b=60MPa左起第四段強(qiáng)度驗(yàn)算：e1=-(5-2-

19、6)左起第一段強(qiáng)度驗(yàn)算：e2=-(5-2-7) 經(jīng)驗(yàn)算e1、e2都小于-1b，所以確定的尺寸安全。 六箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1箱體結(jié)構(gòu) 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來。 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。 油標(biāo)油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件。 通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使

20、機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。 啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。 定位銷為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個(gè)定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，銷孔位置不應(yīng)該對(duì)稱布置。 調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用。 環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊

21、鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。 密封裝置在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。名稱符號(hào)尺寸(mm)箱座壁厚8箱蓋壁厚18箱體凸緣厚度箱座b12箱蓋b112箱底座b220加強(qiáng)肋厚箱座m6.8箱蓋m16.8地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑d116箱蓋、箱座連接螺栓直徑d210軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目輸入軸d3/n8/4輸出軸d3/n10/6軸承蓋（軸承座端面）外徑輸入軸D2130輸出軸D2160觀察孔蓋螺釘直徑d46df、d1、d2至箱外壁距離；df、d2至凸緣

22、邊緣的距離C126C224箱體外壁至軸承座端面距離L160七鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) 1輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 此段軸徑D1=30mm,L1=80mm查手冊(cè)得，選用C型平鍵，得： C鍵 87 GB1096-2003 l=L1-b=80-8=72mmT1=72.36 Nm h=7 mm p=-(7-1-1) p=19.14p 滿足強(qiáng)度要求 2輸入軸與齒輪采用平鍵連接 此段軸徑D4=46mm,L4=73mm查手冊(cè)得，選用A型平鍵，得： A鍵 149 GB1096-2003 l=L4-b=73-14=59mmT1=72.36 Nm h=9 mm p=-(7-2-1) p=11.85p 滿足強(qiáng)度要求 3輸出軸與齒輪鍵連接 此段軸徑Dd4=55mm,Ld4=68mm查手冊(cè)得，選用A型平鍵，得： A鍵 1610 GB1096-2003 l=L4-b=68-16=52mmT2=245.69 Nm h=10 mm p=-(7-3-1) p=34.36p 滿足強(qiáng)度要求 4輸出軸與鏈輪鍵連接 此段軸徑Dd1=40mm,Ld1=55mm查手冊(cè)得，選用C型平鍵，得： C鍵 128 GB1096-2003 l=L4-b=55-12=43mmT2=245.69 Nm h=8 mm p=-(7-3-1) p=71.42p 滿足強(qiáng)度要求八密封和潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 1密封 由于選用的電動(dòng)