機械設計課程設計--二級變速箱設計

1、<p><b>　　機械設計課程設計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設計題目 ___二級變速箱設計__</p><p>　　院(系) _ 班___機電工程系0820131班</p><p>　　設計者 _____ ____</p>

2、;<p>　　指導老師 _____________</p><p>　　_______年_______月_______日</p><p>　　______________</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一部分 設計任務書--------------------------

3、--------------------------------------3第二部分 電傳動方案的分析與擬定---------------------------------------------------5第三部分 電動機的選擇計算----------------------------------------------------------6第四部分 各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩計算--------------------------

4、----------------------------7第五部分 聯(lián)軸器的選擇-------------------------------------------------------------9第六部分 錐齒輪傳動設計---------------------------------------------------------10第七部分 鏈傳動設計-------------------------------------

5、------------------------</p><p>　　第一部分 設計任務書</p><p>　　1.1 機械設計課程的目的</p><p>　　機械設計課程設計是機械類專業(yè)和部分非機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計訓練，是機械設計和機械設計基礎課程重要的綜合性與實踐性教學環(huán)節(jié)。其基本目的是：</p><p>　　(1) 通過

6、機械設計課程的設計，綜合運用機械設計課程和其他有關先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。</p><p>　　(2) 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。</p><p>　　(3) 進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）

7、以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。</p><p>　　1.2 機械設計課程的內(nèi)容</p><p>　　選擇作為機械設計課程的題目，通常是一般機械的傳動裝置或簡單機械。</p><p>　　課程設計的內(nèi)容通常包括：確定傳動裝置的總體設計方案；選擇電動機；計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；傳動零件、軸的設計計算；軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計算；

8、箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設計；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設計計算說明書。</p><p>　　在設計中完成了以下工作：</p><p>　?、?減速器裝配圖1張（A0或A1圖紙）；</p><p>　　② 零件工作圖2～3張（傳動零件、軸、箱體等）；</p><p>　?、?設計計算說明書1份，6000～8000字。</p>&

9、lt;p>　　1.3 機械設計課程設計的步驟</p><p>　　機械設計課程設計的步驟通常是根據(jù)設計任務書，擬定若干方案并進行分析比較，然后確定一個正確、合理的設計方案，進行必要的計算和結(jié)構(gòu)設計，最后用圖紙表達設計結(jié)果，用設計計算說明書表示設計依據(jù)。</p><p>　　機械設計課程設計一般可按照以下所述的幾個階段進行：</p><p><b>　

10、　1．設計準備</b></p><p>　?、?分析設計計劃任務書，明確工作條件、設計要求、內(nèi)容和步驟。</p><p>　?、?了解設計對象，閱讀有關資料、圖紙、觀察事物或模型以進行減速器裝拆試驗等。</p><p>　?、?浮系課程有關內(nèi)容，熟悉機械零件的設計方法和步驟。</p><p>　?、?準備好設計需要的圖書、資料和用

11、具，并擬定設計計劃等。</p><p>　　2．傳動裝置總體設計</p><p>　?、?確定傳動方案——圓柱齒輪傳動，畫出傳動裝置簡圖。</p><p>　?、?計算電動機的功率、轉(zhuǎn)速、選擇電動機的型號。</p><p>　?、?確定總傳動比和分配各級傳動比。</p><p>　?、?計算各軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。&l

12、t;/p><p>　　3．各級傳動零件設計</p><p>　?、?減速器內(nèi)的傳動零件設計（齒輪傳動）。</p><p>　　4．減速器裝配草圖設計</p><p>　?、?選擇比例尺，合理布置試圖，確定減速器各零件的相對位置。</p><p>　?、?選擇聯(lián)軸器，初步計算軸徑，初選軸承型號，進行軸的結(jié)構(gòu)設計。</p

13、><p>　?、?確定軸上力作用點及支點距離，進行軸、軸承及鍵的校核計算。</p><p>　?、?分別進行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設計。</p><p>　　5．減速器裝配圖設計</p><p>　?、?標注尺寸、配合及零件序號。</p><p>　　② 編寫明細表、標題欄、減速器技術特性及技術要求。

14、</p><p><b>　?、?完成裝配圖。</b></p><p><b>　　6．零件工作圖設計</b></p><p>　?、?軸類零件工作圖。</p><p>　?、?齒輪類零件工作圖。</p><p>　?、?箱體類零件工作圖。</p><p&

15、gt;　　第一部分 題目及要求</p><p>　　卷揚機傳動裝置的設計</p><p><b>　　設計題目 </b></p><p>　　設計一卷揚機的傳動裝置。傳動裝置簡圖如下圖所示。</p><p><b>　?。?）卷揚機數(shù)據(jù)</b></p><p>　　卷揚機繩牽

16、引力F(N)、繩牽引速度v(m/s)及卷筒直徑D(mm)見附表。</p><p><b>　?。?）工作條件</b></p><p>　　用于建筑工地提升物料，空載啟動，連續(xù)運轉(zhuǎn)，三班制工作，工作平穩(wěn)。</p><p><b>　　使用期限</b></p><p>　　工作期限為十年，每年工作300

17、天，三班制工作，每班工作4小時，檢修期間隔為三年。</p><p><b>　　產(chǎn)批量及加工條件</b></p><p>　　小批量生產(chǎn)，無鑄鋼設備。</p><p><b>　　設計任務</b></p><p><b>　　1）確定傳動方案；</b></p>&

18、lt;p>　　2）選擇電動機型號；</p><p><b>　　3）設計傳動裝置；</b></p><p><b>　　4）選擇聯(lián)軸器。</b></p><p><b>　　具體作業(yè)</b></p><p>　　1）減速器裝配圖一張；</p><p&g

19、t;　　2）零件工作圖二張（大齒輪，輸出軸）；</p><p>　　3）設計說明書一份。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　卷揚機傳動裝置的設計</p><p><b>　　設計題目 </b></p><p>　　設計一卷揚機的傳動裝置。傳動裝置

20、簡圖如下圖所示。</p><p><b>　?。?）卷揚機數(shù)據(jù)</b></p><p>　　卷揚機繩牽引力F(N)、繩牽引速度v(m/s)及卷筒直徑D(mm)見附表。</p><p><b>　?。?）工作條件</b></p><p>　　用于建筑工地提升物料，空載啟動，連續(xù)運轉(zhuǎn)，三班制工作，工作平

21、穩(wěn)。</p><p><b>　　使用期限</b></p><p>　　工作期限為十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小時，檢修期間隔為三年。</p><p><b>　　產(chǎn)批量及加工條件</b></p><p>　　小批量生產(chǎn)，無鑄鋼設備。</p><p><

22、;b>　　設計任務</b></p><p><b>　　1）確定傳動方案；</b></p><p>　　2）選擇電動機型號；</p><p><b>　　3）設計傳動裝置；</b></p><p><b>　　4）選擇聯(lián)軸器。</b></p>&

23、lt;p><b>　　具體作業(yè)</b></p><p>　　1）減速器裝配圖一張；</p><p>　　2）零件工作圖二張（大齒輪，輸出軸）；</p><p>　　3）設計說明書一份。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　第二部分 傳動方案的

24、分析與擬定</p><p><b>　　確定總傳動比:</b></p><p>　　由于Y系列三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速有750,1000,1500和3000r/min四種可供選擇.根據(jù)原始數(shù)據(jù),得到卷揚機卷筒的工作轉(zhuǎn)速為</p><p>　　按四種不同電動機計算所得的總傳動比分別是:</p><p><b>　

25、　確定電動機轉(zhuǎn)速: </b></p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格以及總傳動比，750轉(zhuǎn)的低速電動機傳動比雖小，但電動機極數(shù)大價格高，故不可取。3000轉(zhuǎn)的電動機重量輕，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，制造成本高，結(jié)構(gòu)不緊湊，也不可取。剩下兩種相比，如為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，選用1000轉(zhuǎn)的電動機較好；如考慮電動機重量和價格，則應選用1500轉(zhuǎn)的電動機。現(xiàn)選用150

26、0轉(zhuǎn)的電動機，以節(jié)省成本。</p><p><b>　　確定傳動方案：</b></p><p>　　驗算：通常V帶傳動的傳動比常用范圍為，二級圓柱齒輪減速器為，則總傳動比的范圍為，因此能夠滿足以上總傳動比為65.42的要求。</p><p>　　第三部分 電動機的選擇計算</p><p><b>　　1、確定電

27、動機類型</b></p><p>　　按工作要求和條件,選用Y系列籠型三相異步電動機,封閉式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2、確定電動機的功率</p><p><b>　　工作機的功率</b></p><p><b>　　KW</b></p><p><b&g

28、t;　　效率的選擇：</b></p><p>　　V帶傳動效率： η1 = 0.96</p><p>　　7級精度圓柱齒輪傳動：η2 = 0.98</p><p>　　滾動軸承： η3 = 0.99</p><p>　　彈性套柱銷聯(lián)軸器： η4 = 0.99</p><

29、p>　　傳動滾筒效率： η5 = 0.96</p><p><b>　　傳動裝置總效率為</b></p><p>　　工作機所需電動機功率</p><p><b>　　kw</b></p><p>　　因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率略大于即可。由Y系列電動機技術數(shù)據(jù)，選電動機的額定功

30、率為7.5 kw，結(jié)合其同步轉(zhuǎn)速，選定電動機的各項參數(shù)如下：</p><p>　　取同步轉(zhuǎn)速： 1500r/min ——4級電動機</p><p>　　型號： Y132M-4</p><p>　　額定功率： 7.5kW</p><p>　　滿載功率： 1440r/min&

31、lt;/p><p>　　堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩： 2.2</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩： 2.2</p><p>　　第四部分 確定傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比</p><p><b>　　1、確定總傳動比</b></p><p><b>　　2、分配各級傳動比</b>

32、</p><p>　　取V帶傳動的傳動比，則減速器的傳動比為</p><p>　　取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比</p><p><b>　　則低速級的傳動比</b></p><p>　　第五部分 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算</p><p><b>　　0軸（電動機軸）：</b&g

33、t;</p><p>　　P0 = Pd =7.2 kW</p><p>　　n0 = nm = 1440 r/min</p><p>　　T0 = 9550×()= N·m</p><p><b>　　1軸（高速軸）：</b></p><p>　　P1 = P0η1 = kW

34、</p><p>　　n1 = = r/min</p><p>　　T1 = 9550×()= N·m</p><p><b>　　2軸（中間軸）：</b></p><p>　　P2 = P1η2η3 = kW</p><p>　　n2 = r/min</p>

35、<p>　　T2 = 9550×()= N·m</p><p><b>　　3軸（低速軸）：</b></p><p>　　P3 = P2η2η3 = kW</p><p>　　n3 = r/min</p><p>　　T3 = 9550×()= N·m</p&

36、gt;<p><b>　　4軸（輸出軸）：</b></p><p>　　P4 = P3η3η4 = kW</p><p>　　n4 = r/min</p><p>　　T4 = 9550×()= N·m</p><p>　　輸出軸功率或輸出軸轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率(

37、0.99），即</p><p><b>　　P’= 0.99P</b></p><p>　　各軸運動及動力參數(shù)表如下：

38、

39、 </p><p>　　第六部分 傳動零件的設計計算</p><p>　　高速級斜齒圓柱齒輪設計</p&g

40、t;<p>　　材料選擇：小齒輪40Cr （調(diào)質(zhì)）硬度280HBs；　　　　　大齒輪45#鋼（調(diào)質(zhì)）硬度240HBs；（硬度差40HBs）</p><p>　　七級精度，取Z1=21，Z2=＝4.809×21=100.989，取Z2＝101，</p><p>　　初選螺旋角β=14°，</p><p>　　按齒輪面接觸強度設計：&

41、lt;/p><p>　　試選載荷系數(shù) Kt=1.6</p><p>　　由動力參數(shù)圖，小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p>　　3） 由表10－7（機械設計）選取齒寬系數(shù)</p><p>　　4） 由表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　5） 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸

42、疲勞強度極限；</p><p>　　6） 由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　7） 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)；</p><p>　　8） 計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1,由式（10-12）得</p><p>　　9）由圖10-26（機械設計）得<

43、;/p><p>　　εα1 = 0.76</p><p>　　εα2 = 0.86</p><p><b>　　則端面重合度 </b></p><p>　　10）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.433</p><p>　　11） 計算許用接觸應力</p><p><

44、;b>　　= </b></p><p><b>　　12）計算：</b></p><p>　　試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得</p><p><b>　　計算圓周速度</b></p><p><b>　　計算齒寬b及模數(shù)</b></p>&l

45、t;p>　　= 1×60.59 = 60.59 mm</p><p>　　mnt = = mm</p><p>　　h = 2.25 mnt = mm</p><p><b>　　計算縱向重合度</b></p><p>　　縱向重合度=0.318×φdZ1tanβ = </p>

46、<p><b>　　計算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　已知，KA=1，取Kv=1.05（由圖10-8查得），由表10-4查得的計算公式</p><p>　　∴KHβ = 1.15+0.18(1+0.6φd2)+0.23×10-3×60.59 = 1.45</p><p>　　由圖10-13，得KFβ =

47、 1.4</p><p><b>　　由表10-3，得</b></p><p>　　∴K = KA·Kv·KHα·KHβ = 1×1.05×1.3×1.45 = 1.98</p><p>　　按實際得載荷系數(shù)校正所算得德分度圓直徑，由試（10-10a）得</p><

48、p><b>　　計算模數(shù)</b></p><p><b>　　mn= = </b></p><p>　　13） 按齒根彎曲強度設計</p><p>　　由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；</p><p>　　由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ；<

49、/p><p>　　計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，由式10-12得</p><p><b>　　計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　K = KA·Kv·KFα·KFβ = 1×1.05×1.3×1.4= 1.91<

50、/p><p>　　根據(jù)縱向重合度εβ=1.6650，由圖10-28，查得螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.88</p><p><b>　　計算當量齒數(shù)</b></p><p><b>　　= 22.9883</b></p><p><b>　　查取齒形系數(shù)</b></p>&

51、lt;p>　　由表10-5查得 YFα1=2.69，YFα2=2.20，</p><p><b>　　查取應力校正系數(shù)</b></p><p>　　由表10-5查得 YSα1=1.56，YSα2=1.79</p><p>　　計算大、小齒輪的 并加以比較</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值較大。&

52、lt;/b></p><p><b>　　設計計算</b></p><p>　　經(jīng)園整，mn=2 mm</p><p>　　∵，∴mn=2.5 mm</p><p>　　Z1 = =，取Z1=25，Z2=120</p><p><b>　　幾何尺寸計算：</b><

53、;/p><p>　　中心距 a =經(jīng)園整，a = 187 mm</p><p>　　修正螺旋角， =∵β變動不大，∴εα、εβ、ZH無需修正。</p><p>　　計算大、小齒輪的分度直徑</p><p><b>　　mmmm</b></p><p><b>　　計算齒輪寬度<

54、/b></p><p>　　b = φdd1 = mm園整后，B2=65mm，B1=70mm</p><p>　　da1 = d1+2ha1 =69.48</p><p>　　da2 = d2+2ha2 = 315.08</p><p>　　df1 = d1-2hf1 = 49.48</p><p>　　df2

55、 = d2-2hf2 =305.08</p><p><b>　　第九部分 軸的設計</b></p><p>　　高速軸：初定最小直徑，選用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A0=112（下同）則dmin = A0 = mm∵最小軸徑處有鍵槽∴dmin’ = 1.07 dmin = 17.72mm∵最小直徑為安裝聯(lián)軸器外半徑，取KA=1.7，同上所述已選用TL4彈

56、性套柱聯(lián)軸器，軸孔半徑d=20mm∴取高速軸的最小軸徑為20mm。由于軸承同時受徑向和軸向載荷，故選用單列圓錐滾子軸承按國標T297-94選取30206。D×d×T=17.25mm∴軸承處軸徑d=30mm高速軸簡圖如下：</p><p>　　取l1=38+46=84mm，l3=72mm，取擋圈直徑D=28mm，取d2=d4=25mm，d3=30mm，l2=l4=26.5mm，d1=d

57、5=20mm。齒輪輪轂寬度為46mm，取l5=28mm。聯(lián)軸器用鍵：園頭普通平鍵。　　　　　　b×h=6×6，長l=26mm齒輪用鍵：同上。b×h=6×6，長l=10mm，倒角為2×45°</p><p>　　中間軸：中間軸簡圖如下：初定最小直徑dmin= =22.1mm選用30305軸承，d×D×T = 25

58、15;62×18.25mm∴d1=d6=25mm，取l1=27mm，l6=52mm　l2=l4=10mm，d2=d4=35mm，l3=53mm　d3=50mm，d5=30mm，l5=1.2×d5=36mm齒輪用鍵：園頭普通鍵：b×h=12×8，長l=20mm</p><p>　　低速軸：低速軸簡圖如下：初定最小直徑：dmin = = 34.5mm∵最小軸徑處

59、有鍵槽∴dmin’=1.07dmin=36.915mm取d1=45mm，d2=55mm，d3=60mm，d4=d2=55mmd5=50mm，d6=45mm，d7=40mm；l1=45mm，l2=44mm，l3=6mm，l4=60mm，l5=38mm，l6=40mm，l7=60mm齒輪用鍵：園頭普通鍵：b×h=16×6，長l=36mm選用30309軸承：d×D×T = 40×9