中北大學(xué)機(jī)械設(shè)計說明書模板

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1、 一、設(shè)計題目及方案 題目：設(shè)計用于皮帶運輸機(jī)的單級斜齒圓柱齒輪減速器 已知：輸送帶工作拉力F=4500N，輸送帶速度V=1.8m/s,卷筒直徑D=400mm。 方案圖： 工作條件： 1、 兩班工作（每班按8h計算），連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動，輸送帶速度容許誤差，運輸機(jī)工作效率=0.96。 2、 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境溫度30左右。 3、 折舊期10年，5年一次大修，（每年按300天計算）。 4、 普通中小制造廠，小批量。 二、選擇電動機(jī)的型號 設(shè)計步驟如下 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 確定電動機(jī)類型 按

2、照工作要求和條件選用Y型系列一般用途的全封閉自扇冷籠型三相異步電動機(jī) Y 型 2 確定電動機(jī)功率 工作機(jī)所需功率( kw)按下式計算： 代人設(shè)計數(shù)據(jù)得： 電動機(jī)的輸出功率按下式計算 式中，為電動機(jī)至滾筒主動傳動裝置的總效率， 其值按下式計算 查機(jī)械設(shè)計手冊（P6,表2-2）可得：帶傳動效率 =0.95，一對齒輪傳動（8級精度、油潤滑）效率=0.97，一對滾動軸承效率=0.985，聯(lián)軸器（彈性）效率=0.99，因此 選取電動機(jī)的額定功率，使，并查電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表（手冊P148，表16-1） 取電動機(jī)功率為 3

3、滾動軸的轉(zhuǎn)速為 按推薦的各種傳動機(jī)構(gòu)傳動比范圍，取V帶傳動比，單級圓柱齒輪傳動比，則總傳動比范圍為 電動機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速范圍相應(yīng)為 電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速符合這一范圍的有1000r/min、1500r/min兩種。為了降低電動機(jī)的重量和價格，由電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表選取同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動機(jī)Y160M-4，其中滿載轉(zhuǎn)速為，此外，電動機(jī)的安裝和外型尺寸可從技術(shù)數(shù)據(jù)表（手冊P149，表16-2）得 確定電動機(jī)類型： 電動機(jī)型號 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y160M-4 11 1460 2.0 2

4、.0 三、計算傳動裝置總體傳動比并分配各級傳動比 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 傳動裝置總傳動比 =16.99 2 分配各級傳動比 由式，為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大，取傳動比則齒輪傳動比為 b=4 g=4.25 四、計算減速器的運動參數(shù)和動力參數(shù) 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 O軸（電動機(jī)） 2 Ⅰ軸 3 Ⅱ軸 4 W軸（卷筒軸） 為了方便于下一階段的設(shè)計計算，將以上結(jié)果列表如下： 參 數(shù) 軸 號 電機(jī)(0)軸 I軸 II軸 滾

5、筒（w）軸 功率P/kw 9.54 9.06 8.66 8.44 轉(zhuǎn)速 1460 365 85.88 85.88 轉(zhuǎn)矩 62.40 237.0 963 938.54 傳動比i 4 4..25 1 效率 0.95 0.965 0.98 五、V帶傳動設(shè)計 傳動的設(shè)計計算 根據(jù)前面設(shè)計獲得的數(shù)據(jù)，參照V帶傳動設(shè)計方法，可得如下設(shè)計： 設(shè)計步驟 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 設(shè)計結(jié)果 1 計算功率 查表（課本P118，5-7）取工況系數(shù) 計算功率 2 選擇V帶型號 由和查圖（

6、課本P119，5-15）選取 B型 3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 根據(jù)B型查表（課本P119，5-8）取 帶傳動的傳動比，所以大帶輪基準(zhǔn)直徑，按表（5-8）將圓整為560mm 4 驗算帶速V V在5~25m/s范圍，符合要求 5 初定中心距 由，得： 根據(jù)條件取 6 初算帶長 確定帶的基準(zhǔn)長度Ld=2500mm 7 確定實際中心距 8 9 驗算小帶輪包角 確定V帶根數(shù)Z 根據(jù)查表（

7、課本P117，5-3）得： 基本額定功率：（用內(nèi)查法） 根據(jù)查表（5-4）得 基本額定功率增量： 根據(jù)查表（5-5）得 根據(jù) 查表（5-6）得 取 故符合要求 10 單根V帶的張緊力 （課本P107查表5-1） （v是帶傳動速度，q為每米帶長質(zhì)量，238頁查表） 11 作用在軸上的壓力 帶輪圖 六、齒輪傳動設(shè)計 由于該傳動載荷不大，結(jié)構(gòu)尺寸要求緊湊，為了方便加工，采用硬齒輪傳動，根據(jù)已有設(shè)計數(shù)據(jù)，參照直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計方法： 設(shè)計步驟 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1

8、 材料選擇及熱處理 由于要求結(jié)構(gòu)緊湊，故采用硬齒面齒輪傳動。小齒輪選用，滲碳淬火處理，齒面平均硬度為， 60HRC；大齒輪選用 表面淬火處理，齒面平均硬度為60HRC ?。轰摑B碳淬火60HRC 大：鋼表面淬火60HRC 2 3 參數(shù)選擇 確定許用應(yīng)力 （1） 齒數(shù)： （2） 齒寬系數(shù)：兩輪為硬齒面，對稱布置，查表（課本P146，6-9）取 （3） 載荷系數(shù)： 由于載荷為均勻、輕微沖擊，且采用硬齒面齒輪，應(yīng)取大值，查表（P143,6-6）取K=1.1 （4） 初選螺旋角：取查表（P140,6-4）

9、; 小齒輪: ， 大齒輪： K=1.1 4 小齒輪轉(zhuǎn)矩 5 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 齒形系數(shù)： 按當(dāng)量齒數(shù)，得 查表（課本P145，6-8）得：再根據(jù)內(nèi)查法計算得 (取大值) 由式（6-36）得 查表（6-1），取 6 計算齒輪幾何尺寸 齒輪傳動中心距為： 將中心距取為,以便加工，則螺旋角調(diào) 整為： 取，由于取的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)比計算值大，故向小值圓整后仍能滿足要求。 7 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度

10、查表（P144，6-7）得由式（6-33） 齒面疲勞強(qiáng)度足夠 8 驗算齒輪圓周速度 七、I軸設(shè)計計算 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 選擇軸的材料，確定許應(yīng)力 軸的材料選擇45鋼，正火處理。查表（課本P206，10-1），得。 2 估算軸的最小直徑 輸出端與帶輪相配合的軸段軸徑最小。查表（P221，10-4），C在118~107之間，取C=110，則由式（10-13）得： 軸端有一個鍵槽，直徑增大3%，由表（P221，10-5）取 3 計

11、算齒輪受力 分度圓直徑為 轉(zhuǎn)矩為 圓周力為 徑向力為 軸向力為 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)軸上零件的裝配和定位方案的確定，繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖 （2）確定軸的各段直徑 從左到右，第一段與帶輪配合，所以確定（him查表課本P224，10-7）；要符合軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選用角接觸球軸承，查（手冊P119，12-6）代號7211C，故 。 （1） 確定軸的各段長度 與傳動零件（如齒輪、聯(lián)軸器等）相配合的軸段長度應(yīng)比傳動零件輪轂寬度略小2mm左右，L1=51-2=105mm，第二段軸長考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離為10～15mm，取L2=5

12、5mm，其余各段軸長與箱體的設(shè)計有關(guān)，可由齒輪開始向兩端逐步確定。 齒輪端面與箱壁的距離取10～15mm，此軸取15mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離與軸承的潤滑有關(guān)，此軸取5mm，軸承寬21mm， ,, 軸環(huán)寬度L5=8mm，與軸承配合的軸段長,兩支點間的距離 （2） 軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計 L1=51-2=105mm L2=55mm L5=8mm 5 軸的強(qiáng)度計算 （1） 繪制軸的受力簡圖 （2） 計算支承反力(如圖 （b）、圖 （c）)。 水平面支承力： 解得

13、垂直面支承力： ( 3)繪制水平面彎矩圖、垂直面彎矩圖及合成彎矩圖（圖（c）、（e）、（f））。 （4）水平面彎矩、垂直面彎矩及合成水平面彎矩 水平面彎矩為： 垂直面彎矩為 合成彎矩為： （3） 繪制扭矩圖 （4） 繪制當(dāng)量彎矩圖 危險截面的當(dāng)量彎矩為： （5） 校核危險截面的直徑 查表（P220，10-3）得 ，則 增大3%為 因結(jié)構(gòu)設(shè)計的軸徑為80mm，故滿足條件。

14、 八、II軸設(shè)計計算 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 選擇軸的材料，確定許應(yīng)力 軸的材料選擇45鋼，正火處理。查表（課本P206，10-1），得。 2 估算軸的最小直徑 輸出端與聯(lián)軸器相配合的軸段軸徑最小。查表（P221，10-4），C在118~107之間，取C=110，則由式（10-13）得： 軸端有一個鍵槽，直徑增大3%，由表（P221，10-5）取 3 計算齒輪受力 分度圓直徑為 轉(zhuǎn)矩為 圓周力為 徑向力為 軸向力為 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)軸上零件的裝配和定位方案的確

15、定，繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖如： （2）確定軸的各段直徑 從左到右，第一段與聯(lián)軸器配合，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器的規(guī)則（手冊P129，表13-5）取LT10，聯(lián)軸器J型軸孔的孔徑為63mm，孔長，所以確定（him查表課本P224，10-7）；要符合軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選用角接觸球軸承，查（手冊P119，12-6）代號7215C，故 。 （6） 確定軸的各段長度 與傳動零件（如齒輪、聯(lián)軸器等）相配合的軸段長度應(yīng)比傳動零件輪轂寬度略小2mm左右，L1=107-2=105mm，第二段軸長考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離為10～15mm，取L2=55mm，其余各段軸長與箱體的設(shè)計有關(guān)，可由齒

16、輪開始向兩端逐步確定。 齒輪端面與箱壁的距離取10～15mm，此軸取15mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離與軸承的潤滑有關(guān)，此軸取5mm，軸承寬25mm， ,, 軸環(huán)寬度L5=8mm，與軸承配合的軸段長,兩支點間的距離 （7） 軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計 L1=105mm L2=55mm L5=8mm 5 軸的強(qiáng)度計算 （3） 繪制軸的受力簡圖 （4） 計算支承反力 水平面支承力： 解得 垂直面支承力： ( 3)繪制水平面彎矩圖、垂直面彎矩圖及合

17、成彎矩圖（圖（c）、（e）、（f））。 （4）水平面彎矩、垂直面彎矩及合成水平面彎矩 水平面彎矩為： 垂直面彎矩為 合成彎矩為： （8） 繪制扭矩圖 （9） 繪制當(dāng)量彎矩圖 危險截面的當(dāng)量彎矩為： （10） 校核危險截面的直徑 查表（P220，10-3）得 ，則 增大3%為 因結(jié)構(gòu)設(shè)計的軸徑為80mm，故滿足條件。 九、I軸軸承選擇計算 已知：軸頸的直徑； 序號

18、設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 求當(dāng)量動載荷P 查表(P241，11-7)，取。載荷系數(shù)X、Y要根據(jù)查取，是軸承的徑向基本額定載荷，軸承型號為7211C。由查表11-8，暫取，則由 。查表11-8，得 X=0.44,Y=1.30 由式（11-4），得 2 計算所需的徑向額定動載荷 由式（11-3），得 3 確定軸承型號 查有關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊P119，根據(jù)軸頸直徑75mm，選取7211C軸承，其, ,7211C軸承的，與初定值相近 所以選擇7211C型軸承合適 選7211C型 十、II軸軸承選擇計算 已知：軸頸

19、的直徑； 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 求當(dāng)量動載荷P 查表(P241，11-7)，取。載荷系數(shù)X、Y要根據(jù)查取，是軸承的徑向基本額定載荷，軸承型號為7211C。由查表11-8，暫取，則由 。查表11-8，得 X=0.44,Y=1.30 由式（11-4），得 2 計算所需的徑向額定動載荷 由式（11-3），得 3 確定軸承型號 查有關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊P119，根據(jù)軸頸直徑75mm，選取7215C軸承，其, ,7215C軸承的，與初定值相近 所以選擇7211C型軸承合適 選7215C型 十一、I軸鍵聯(lián)接強(qiáng)度

20、計算 （1）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取L=80mm,標(biāo)記為：鍵 2 強(qiáng)度計算 由表12-2差得，鍵的工作長度則： 故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。 ； （2

21、）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取,標(biāo)記為：鍵 2 強(qiáng)度計算 由表12-2差得，鍵的工作長度則： 故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。 十二、II軸鍵聯(lián)

22、接強(qiáng)度計算 （1）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1 鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取,標(biāo)記為：鍵 2 強(qiáng)度計算 由表12-2差得，鍵的工作長度則： 故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。 （2）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)

23、果 1 鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良， 故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取,標(biāo)記為：鍵 2 強(qiáng)度計算 由表12-2差得，鍵的工作長度則： 故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。 十三、主要零件的配合及精度表 齒輪傳動主要尺寸及其它參數(shù)表 參數(shù)名稱 符號 Z1 Z2 齒數(shù) Z 19 80 模數(shù) m 2.5 2.5 中心距 a

24、 130 130 分度圓直徑 d 60.86 210.60 齒頂圓直徑 da 54.4 215.6 齒根圓直徑 df 41.25 196.25 齒寬 b 29 34 精度等級 8級 齒圈徑向跳動公差 Fr 45 63 公法線長度變動公差 Fw 周節(jié)極限偏差 fpt 17 18 基節(jié)極限偏差 fpb 22 25 中心距極限偏差 fa 31.5 36 跨齒數(shù) K 3 10 公法線長度及偏差 W 7.6604 29.1937 十四、潤滑設(shè)計 序號 設(shè)計項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果

25、 1 滾動軸承的潤滑 軸承的潤滑作用是減少摩擦和損失，同時有利于散熱、防蝕和抗振延長軸承使用壽命。滾動軸承的潤滑機(jī)主要是潤滑油和潤滑脂，一般可按軸承內(nèi)徑與轉(zhuǎn)身的乘積dn值選取。 ① 已選的7211C軸承的內(nèi)徑為75mm，已知轉(zhuǎn)速查課本P251表11-12得：潤滑脂 。 ②已選的7215C軸承的內(nèi)徑為55mm，已知轉(zhuǎn)速查課本P251表11-12得：潤滑脂。 潤滑脂方式 2 齒輪傳動的潤滑 齒輪的潤滑設(shè)計（課本P162）閉式齒輪傳動的浸油潤滑和噴油兩種。 已知齒輪的圓周速度通

26、常采用浸油潤滑和噴油潤滑方式。 浸入油中的深度約一個齒高，但少于10mm，不能過深，過深會變大運動阻力并使油溫升高。 浸油潤滑方式 十五。選擇聯(lián)軸器 十六、設(shè)計小節(jié) 這次的課程設(shè)計對于我來說有著深刻的意義。這種意義不光是自己能夠獨立完成了設(shè)計任務(wù)，更重要的是在這段時間內(nèi)使自己深刻感受到設(shè)計工作的那份艱難。而這份艱難不僅僅體現(xiàn)在設(shè)計內(nèi)容與過程中為了精益求精所付出的艱辛，更重要的是背負(fù)惡劣的天氣所付出的決心與毅力! 也許自己太過于執(zhí)著,從設(shè)計開始就落在大家的后面。不過還好，很快就將基本的數(shù)據(jù)設(shè)計與整理出來，不至于遠(yuǎn)離大家的進(jìn)度。由于考試已經(jīng)結(jié)束

27、，我可以有充分的時間搞設(shè)計。有些結(jié)構(gòu)設(shè)計上還是不太明白為什么要那樣設(shè)計?？磥碜约簩W(xué)的感覺設(shè)計對我們這些剛剛?cè)腴T（或者在某種意義上來說還是門外漢）就是按照條條款款依葫蘆畫瓢的過程，有的時候感覺挺沒有勁的。反正按照步驟一定可以完成設(shè)計任務(wù)，其實不然。設(shè)計過程中有許多內(nèi)容必須靠我們自己去理解，去分析，去取舍。就拿電動機(jī)型號選擇來說，可以分別比較幾種型號電動機(jī)總傳動比，以結(jié)構(gòu)緊湊為依據(jù)來選擇；也可以考慮性價比來選擇。前者是結(jié)構(gòu)選擇，后者確實經(jīng)濟(jì)價格選擇。而擺在我們面前的卻是兩條路，如何將兩者最優(yōu)化選擇才是值得我們好好深思的。 在準(zhǔn)備做完的時候，遇到不少問題，比如說軸比齒輪大了，我要重新選過材料、功率

28、、尺寸等等，錯了就改，不懂就問，這是這次設(shè)計重要的一部分。我學(xué)會了在遇到問題時，自己查找資料，問同學(xué)、問老師，還有在做這次鍵聯(lián)接開始的時候，不懂為什么要這樣選擇，等到答辯了問了老師才知道還有多種選擇，這也是我值得學(xué)習(xí)的地方。 ?? 通過這次的設(shè)計，感慨頗多，收獲頗多。更多的是從中學(xué)到很多東西，包括書本知識以及個人素質(zhì)與品格方面。感謝老師的辛勤指導(dǎo)，也希望老師對于我的設(shè)計提出意見。 ) 共 頁 第 頁 指導(dǎo)教師對 專業(yè)班級 學(xué)生的 說　明　書　評 語

29、 成 績 評 定： （百分制） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 同行教師對 專業(yè)班級 學(xué)生的 說　明　書　評 語 注：不參與答辯的學(xué)生的答辯成績，由同行教師評定設(shè)計說明書的質(zhì)量和分?jǐn)?shù)，替代答辯成績。 成 績 評 定： （百分制） 同行教師簽名： 年 月 日