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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書
（機(jī)類本科使用）
李開世 劉郁蔥 黃文權(quán) 編著
四川理工學(xué)院機(jī)電工程系
二00五年十月
21
前 言
《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)又是其中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)機(jī)械類專業(yè)本科學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)要求，結(jié)合學(xué)院實(shí)際，編寫本書指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，與《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材配套使用。
本指導(dǎo)書從教學(xué)要求出發(fā)，教材上有的內(nèi)容不再摘錄，力求內(nèi)容精選、適用，題目難度適中，符合本校實(shí)際要求，書中提出了對課程設(shè)計(jì)的具體要求，說明了步驟、設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫以及設(shè)計(jì)過程中需要注意的事項(xiàng)，并提供了八組設(shè)計(jì)題目類型，每組題目類型又有若干小題供設(shè)計(jì)時(shí)視情況選用。指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)際情況，在滿足課程設(shè)計(jì)基本要求的前提下，亦可自選附錄之外的其他設(shè)計(jì)題目。
本指導(dǎo)書在李開世教授編寫的《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題集（本科）》基礎(chǔ)上，由劉郁蔥、黃文權(quán)進(jìn)行了內(nèi)容的增補(bǔ)充實(shí)和調(diào)整，改正了原題集中的個(gè)別印刷錯(cuò)誤，并全部重新繪制了示例圖。
由于時(shí)間倉促，書中疏漏錯(cuò)誤在所難免，歡迎大家批評指正。
編者
二00五年十月
目 錄
前 言 I
第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)概述 1
1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的目的 1
1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù) 1
1.3 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng) 2
第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)步驟 3
2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 3
2.2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 3
2.3 各級傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 4
2.4 減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)及繪制 5
2.5 減速器裝配圖工作圖的設(shè)計(jì)及繪制 5
2.6 零件工作圖的設(shè)計(jì)及繪制 5
2.7 整理和編寫設(shè)計(jì)說明書 5
2.8 進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié) 5
第三章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 6
3.1 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容 6
3.2 要求 6
3.3 書寫格式舉例 7
3.4 推薦參考書目 7
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書封面 8
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 9
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表 10
附錄I：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)參考題目 11
附錄II：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)參考圖樣 20
第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)概述
“機(jī)械設(shè)計(jì)”是機(jī)械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，論述的是各類通用零部件的設(shè)計(jì)原理與計(jì)算方法。為了對該門課程有充分的認(rèn)識和深入的掌握，教學(xué)過程中除了系統(tǒng)地講授必要的設(shè)計(jì)與計(jì)算理論，進(jìn)行作業(yè)及實(shí)驗(yàn)等外，還應(yīng)使學(xué)生作較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)技能鍛煉，即在“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程完畢以后，進(jìn)行為期3~4周的課程設(shè)計(jì)。
“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)是對機(jī)械類專業(yè)本科學(xué)生進(jìn)行的一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練，是該門課程重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的目的
1．培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，綜合運(yùn)用“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程及有關(guān)先修課程的理論知識，生產(chǎn)知識去分析和解決工程實(shí)際問題的能力。
2．學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生具備一定的設(shè)計(jì)能力。
3．通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、查閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，數(shù)據(jù)處理，類比等，對學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練。
4．了解和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法和過程。
1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù)
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)通常選擇一般用途的機(jī)械傳動(dòng)裝置作為設(shè)計(jì)對象，我院機(jī)械類本科以兩級齒輪減速器的設(shè)計(jì)為主，如圖１所示的圓錐圓柱齒輪二級減速器。指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)際情況，也可進(jìn)行工作量與此相當(dāng)?shù)钠渌麢C(jī)械的設(shè)計(jì)。
每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成以下任務(wù)：
減速器裝配圖一張(0號或1號圖紙)；
零件工作圖1~3張（傳動(dòng)零件，軸等，3號或4號圖紙）；
設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（6000-8000字）。
在設(shè)計(jì)中可以使用各種計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、設(shè)計(jì)和分析工具來完成設(shè)計(jì)任務(wù)，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的同學(xué)，需至少手工繪制圖紙1張，其他圖紙和設(shè)計(jì)說明書可打?。ㄑb配圖：4×A4打印紙拼合；零件圖：A4打印紙；說明書：A4打印紙），同時(shí)上交設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說明書的電子文檔。
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動(dòng) 5．鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)
圖１
1.3 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)
1．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，既是對已學(xué)課程的綜合運(yùn)用，又為以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，因此，務(wù)必要求學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)肅認(rèn)真，踏實(shí)細(xì)致，并養(yǎng)成保質(zhì)保量，按時(shí)完成任務(wù)的良好習(xí)慣。
2．正確處理計(jì)算和繪圖的關(guān)系。不能把設(shè)計(jì)片面理解為就是理論計(jì)算。確定機(jī)械零件尺寸時(shí)，應(yīng)綜合考慮零件結(jié)構(gòu)，加工，裝配，使用條件，與其它零件的關(guān)系以及經(jīng)濟(jì)性。理論計(jì)算只是為確定零件尺寸提供了一個(gè)方面（如強(qiáng)度）的依據(jù)，有時(shí)要利用經(jīng)驗(yàn)公式來確定尺寸，有時(shí)要根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝來確定尺寸。因此在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常是邊畫、邊算，邊修改。計(jì)算和繪圖相互補(bǔ)充，交叉進(jìn)行。
3．正確處理參考現(xiàn)有資料與創(chuàng)新的關(guān)系。任何設(shè)計(jì)都不可能是設(shè)計(jì)者憑空想象，獨(dú)出心裁的產(chǎn)物。大量的設(shè)計(jì)參考資料是前人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，初次進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，應(yīng)充分熟悉和利用現(xiàn)有資料，參考和分析已有的結(jié)構(gòu)方案，合理選用有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這正是鍛煉設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要方面。但是，參考資料并不意味著盲目地抄襲資料。設(shè)計(jì)者必須根據(jù)特定的設(shè)計(jì)任務(wù)和具體要求敢于提出新設(shè)想、新方案和新結(jié)構(gòu)并在設(shè)計(jì)實(shí)踐中總結(jié)和改善，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，這樣，設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)技能才能不斷得到提高。
4．注意培養(yǎng)工作的計(jì)劃性，應(yīng)經(jīng)常檢查和掌握進(jìn)度，并隨時(shí)整理設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果。這對于設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行，階段檢查和編寫說明書都是有益的。
5．盡可能引用新的設(shè)計(jì)方法，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具或手段進(jìn)行設(shè)計(jì)。
第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)步驟
設(shè)計(jì)通常根據(jù)具體條件分析確定出總體傳動(dòng)方案，然后進(jìn)行必要的運(yùn)算，通過計(jì)算，作圖，查閱資料以及必要的修改得到結(jié)果，最后以機(jī)械圖和設(shè)計(jì)說明書的形式完成設(shè)計(jì)。大致過程如下所示。
2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備
認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求、條件、內(nèi)容和步驟；閱讀有關(guān)資料、圖紙，看錄像及參觀實(shí)物或拆裝減速器，了解設(shè)計(jì)對象；復(fù)習(xí)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程有關(guān)內(nèi)容，熟悉有關(guān)零件的設(shè)計(jì)方法和步驟；擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃（工作進(jìn)度表），準(zhǔn)備好有關(guān)圖書，資料及用具。
2.2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容是分析和選定傳動(dòng)裝置的方案, 選擇電動(dòng)機(jī)的類型、型號和轉(zhuǎn)速，為下一步的傳動(dòng)件設(shè)計(jì)提供條件。
2.2.1 分析和選定傳動(dòng)裝置的方案
傳動(dòng)方案通常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的方式表達(dá)，根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中提供的原始參數(shù)，分析減速器的工作條件（如運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，有無特殊要求等），工作性能（如運(yùn)輸帶工作拉力Ｆ，運(yùn)輸帶工作速度ｖ），再分析比較多種傳動(dòng)方案的特點(diǎn)，考慮總體結(jié)構(gòu)，尺寸以及加工制造方便，使用和維護(hù)易于操作進(jìn)行，成本低廉等因素從中選擇出最佳的傳動(dòng)方案。如果設(shè)計(jì)的是多級傳動(dòng)，對于有幾種傳動(dòng)形式的多級傳動(dòng)要充分考慮各種傳動(dòng)方式的傳動(dòng)特點(diǎn)，合理布置傳動(dòng)順序，下面幾點(diǎn)在考慮傳動(dòng)方案時(shí)可供參考。
1．帶傳動(dòng)乘載能力小，傳遞同樣功率時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸較大，但帶能吸收振動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，適宜布置在高速級，通常ｉ≤７。
2．鏈傳動(dòng)因?yàn)橛羞\(yùn)動(dòng)的不均勻性和附加動(dòng)載荷，有沖擊，最好布置在低速級 ，通常ｉ≤８。
3． 斜齒輪因?yàn)槭侵饾u進(jìn)入和退出嚙合其傳動(dòng)比直齒輪更平穩(wěn)，故宜布置在高速級。
4．大直徑的圓錐齒輪加工較直齒輪和斜齒輪困難，宜將其布置在高速級，并采用小傳動(dòng)比以減小其直徑和模數(shù)。
5．蝸桿傳動(dòng)可得到較大的傳動(dòng)比，適合于用在高速傳動(dòng)中。
總體傳動(dòng)方案的選擇可參考附錄I示例圖。
2.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)由專門廠家生產(chǎn)，是標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要選擇電機(jī)型號、電機(jī)功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速，這些可根據(jù)工作機(jī)性能，工作環(huán)境和工作載荷來選擇，在產(chǎn)品目錄上查閱相關(guān)參數(shù)。
如無特殊要求，電機(jī)類型通常選用Ｙ系列的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速要根據(jù)具體條件進(jìn)行計(jì)算。
確定總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比；
總傳動(dòng)比由選擇好的電機(jī)轉(zhuǎn)速ｎ電和計(jì)算出的工作機(jī)工作機(jī)轉(zhuǎn)速ｎ工確定
ｉ總＝ｎ電 /ｎ工
關(guān)于總傳動(dòng)比的分配，應(yīng)考慮下面幾點(diǎn)
1．各級傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值的范圍。
2．傳動(dòng)比的分配應(yīng)使各級傳動(dòng)比尺寸協(xié)調(diào)合理。
3．考慮結(jié)構(gòu)的要求，各級傳動(dòng)件要有相應(yīng)的合適的空間，不能發(fā)生干涉。
4．對于多級齒輪傳動(dòng)來說，從潤滑的需要出發(fā)，應(yīng)盡可能使大齒輪的直徑尺寸接近。
前面參數(shù)確定后，計(jì)算每根軸的轉(zhuǎn)速，功率及扭矩；畫出傳動(dòng)裝置方案簡圖。為設(shè)計(jì)計(jì)算各級傳動(dòng)零件和裝配圖設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
2.3 各級傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)件是減速器的核心零件，計(jì)算齒輪減速器各級傳動(dòng)件的參數(shù)，確定出尺寸以及箱外傳動(dòng)零件如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等的主要參數(shù)和尺寸。
設(shè)計(jì)時(shí)先確定出外傳動(dòng)件，如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)的有關(guān)參數(shù)，帶傳動(dòng)通常選用結(jié)構(gòu)簡單的ｖ帶傳動(dòng)，計(jì)算確定出帶的型號、長度和根數(shù)，主、從動(dòng)帶輪的直徑，傳動(dòng)中心距。對于鏈傳動(dòng)需要計(jì)算確定出鏈的型號、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)，鏈輪的齒數(shù)和直徑，傳動(dòng)中心距，說明潤滑方式。外傳動(dòng)件參數(shù)的確定還應(yīng)考慮與電機(jī)、聯(lián)軸器等標(biāo)準(zhǔn)部件的配合，即輪轂和軸的尺寸要相配。尺寸確定后，應(yīng)根據(jù)確定的參數(shù)重新計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比。
閉式齒輪內(nèi)傳動(dòng)件是指箱體內(nèi)的圓柱齒輪、圓錐齒輪、斜齒輪或蝸桿蝸輪，他們的設(shè)計(jì)都有相應(yīng)的設(shè)計(jì)公式，具體設(shè)計(jì)參看《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材或有關(guān)的參考資料，設(shè)計(jì)時(shí)需注意下面幾點(diǎn)；
1．根據(jù)工作環(huán)境和工作性能用類比的方法確定齒輪材料，若設(shè)計(jì)成齒輪軸還應(yīng)兼顧軸的強(qiáng)度、剛度要求，為加工方便起見，盡可能減少材料種類，同級減速器各小齒輪和大齒輪材料盡量分別一致。
2．一對相嚙合的齒輪（圓錐齒輪除外），考慮軸向裝配誤差，通常小齒輪寬度要大于大齒輪寬度5~10ｍｍ。
3．標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)查表選取，應(yīng)該圓整的尺寸要圓整，重要的計(jì)算尺寸精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。
2.4 減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)及繪制
裝配圖用于表達(dá)零件的相互裝配關(guān)系，是重要的技術(shù)文件。要最終完成好裝配圖，做草圖是一個(gè)很重要的步驟，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，為使零件得到合理的結(jié)構(gòu)和表達(dá)，零件和零件之間有協(xié)調(diào)的相互關(guān)系，有些尺寸和圖紙需要進(jìn)行多次修正、修改。
在草圖階段，細(xì)線繪制軸承結(jié)構(gòu)及箱內(nèi)外大致結(jié)構(gòu)；校核軸、鍵和聯(lián)軸器的強(qiáng)度及滾動(dòng)軸承的壽命；進(jìn)行軸承，箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，邊設(shè)計(jì)邊修改，以期得到最合理的結(jié)構(gòu)尺寸。草圖完成后應(yīng)檢查并修改。標(biāo)注尺寸和配合，寫出減速器特性；技術(shù)要求、零件序號、考慮明細(xì)表和標(biāo)題欄。
2.5 減速器裝配圖工作圖的設(shè)計(jì)及繪制
裝配圖要符合機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，選擇合適的表達(dá)方式。在認(rèn)真檢查分析草圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行繪制，標(biāo)注尺寸和配合，寫出減速器特性；技術(shù)要求、零件序號、考慮明細(xì)表和標(biāo)題欄。
2.6 零件工作圖的設(shè)計(jì)及繪制
要求表達(dá)的零件是軸和齒輪，對于軸類零件，常用一個(gè)主視圖來表達(dá)，有孔和鍵槽的地方可用剖視圖來表達(dá)，細(xì)節(jié)部分可用局部放大圖。齒輪的表達(dá)通常用兩個(gè)視圖，對于齒輪分度圓、齒頂圓等線條機(jī)械制圖上有專門的規(guī)定，必需按規(guī)定繪制。
2.7 整理和編寫設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)說明書的編寫參見第三章。
2.8 進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)
第三章 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)說明書是圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論根據(jù)，又是設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié)，而且是審核設(shè)計(jì)是否合格的技術(shù)文件之一。編寫設(shè)計(jì)說明書是設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要組成部份。
3.1 設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容根據(jù)具體的設(shè)計(jì)任務(wù)而定，說明書的格式一般可參照下列要求：
封面（參考第8頁格式）
設(shè)計(jì)任務(wù)書（參考第9頁示例格式）；
目錄（標(biāo)題，頁次）；
傳動(dòng)方案的分析與擬定（傳動(dòng)方案簡圖）；
電動(dòng)機(jī)的選擇與有關(guān)計(jì)算；
傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；
傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算；
軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖，軸的受力分析圖彎矩圖、扭矩圖）；
滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算鍵的選擇和計(jì)算；
聯(lián)軸器的選擇；
潤滑方式及密封件的選擇；
箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
設(shè)計(jì)小結(jié)；
參考資料（包括書名或期刊名，作者，出版單位及年月）；
附錄（如程序及計(jì)算結(jié)果等）。
3.2 要求
1．計(jì)算正確，論述清楚，層次分明，文字簡潔，書寫工整。
2．計(jì)算部分寫出計(jì)算公式，代入相應(yīng)數(shù)值后不必寫出運(yùn)算過程，直接寫出計(jì)算結(jié)果及單位，并寫出簡短結(jié)論（如“滿足強(qiáng)度要求”，“在允許范圍內(nèi)”等）。
3．凡公式或數(shù)據(jù)，應(yīng)注明來源。
4．為了清楚說明設(shè)計(jì)內(nèi)容，應(yīng)附有必要的插圖（如傳動(dòng)方案簡圖，軸的受力分析圖，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖等）。為了簡練醒目，一些計(jì)算可以用表格形式寫出（如傳裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)，傳動(dòng)零件的幾何尺寸參數(shù)等）。
5．只要求寫出正確設(shè)計(jì)結(jié)果，不必寫出修改過程。
3.3 書寫格式舉例
計(jì)算及說明
結(jié)果
齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩：＝9.55×106×P/n1=9.55×106×20/1000
齒寬系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第222頁，表12.13取
接觸疲勞極限：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第224頁，圖12.17取
=191000N.mm
=1.0
=710MPa
3.4 推薦參考書目
設(shè)計(jì)過程中需要了解和使用有關(guān)的規(guī)范、公式，查閱相關(guān)的圖、表，要利用參考資料來進(jìn)行，以下為推薦的參考書目。
1．《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》
2．《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材
3．《機(jī)械制圖》
4．《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》
5．《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》
6．《機(jī)械零件圖冊》
7．《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》
說明：以上書目沒有列出作者、出版社和版本，同學(xué)可根據(jù)條件選擇不同作者，不同版本相應(yīng)的資料作設(shè)計(jì)參考。注意，在引用公式、圖表時(shí)，一定是同一本手冊或教材中的公式和圖表對應(yīng)，不能用這本書的公式而查另一本書的圖表。
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
設(shè) 計(jì) 說 明 書
題 目
設(shè) 計(jì) 者
指導(dǎo)教師
班 級
提交日期
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題 目 帶式運(yùn)輸機(jī)用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)（A3）
設(shè) 計(jì) 者
指導(dǎo)教師
班 級
設(shè)計(jì)時(shí)間 2014年12月22日~2015年1月9日
任務(wù)要求：
1. 減速器裝配圖一張(0號或1號圖紙)
2. 零件圖1~3張（由指導(dǎo)教師指定）
3. 設(shè)計(jì)說明書一份（6000~8000字）
其它要求：設(shè)計(jì)步驟清晰，計(jì)算結(jié)果正確，說明書規(guī)范工整，制圖符合國家標(biāo)準(zhǔn)。按時(shí)、獨(dú)立完成任務(wù)。
計(jì)劃
日期
應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容
實(shí)際完成情況
第
1
周
第
2
周
第
3
周
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表
附錄I：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)參考題目
（下列八組題目供設(shè)計(jì)時(shí)選用，教師也可根據(jù)教學(xué)大綱要求選用其它題目）
題目A：帶式運(yùn)輸機(jī)用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的圓錐圓柱齒輪減速器?？蛰d起動(dòng)，經(jīng)常滿載運(yùn)行，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。單班制工作。運(yùn)輸機(jī)卷筒直徑D=320ｍｍ,運(yùn)輸帶容許速度誤差為5％。減速器為小批生產(chǎn)，使用期限10年。
附表A
原始數(shù)據(jù)
題 號
A 1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
運(yùn)輸帶工作拉力Ｆ（Ｎ）
2×103
2.1×103
2.2×103
2.3×103
2.4×103
2.5×103
運(yùn)輸帶工作速度Ｖ（ｍ/ｓ）
1.2
1.3
1.4
1.5
1.55
1.6
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．帶式運(yùn)輸機(jī)
附圖A
題目B：帶式運(yùn)輸機(jī)用同軸式二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的同軸式二級圓柱齒輪減速器。工作平穩(wěn)。單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作。運(yùn)輸帶容許速度誤差為5％。減速器成批生產(chǎn)，使用期限10年。
附表B
原始數(shù)據(jù)
題 號
B 1
B 2
B 3
B 4
B 5
B 6
B 7
運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩Ｔ（Ｎ·ｍ）
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
運(yùn)輸帶工作速度Ｖ（ｍ/ｓ）
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.80
卷筒直徑Ｄ（ｍｍ）
300
320
350
350
350
400
350
1．帶傳動(dòng) 2．電動(dòng)機(jī) 3．同軸式兩級圓柱齒輪減速器 4．帶式運(yùn)輸機(jī) 5．卷筒
附圖B
題目C：鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一用于鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的圓錐圓柱齒輪減速器。工作平穩(wěn)，經(jīng)常滿載，兩班制工作，引鏈容許速度誤差為5％。減速器小批生產(chǎn)，使用期限5年。
附表C
原始數(shù)據(jù)
題 號
C 1
C 2
C 3
C 4
C 5
C 6
C 7
曳引鏈拉力F (N)
9×103
9.5×103
10×103
10.5×103
11×103
11.5×103
12×103
曳引鏈速度v（ｍ/ｓ）
0.30
0.32
0.34
0.35
0.36
0.38
0.4
曳引鏈鏈輪齒數(shù)Z
8
8
8
8
8
8
8
曳引鏈節(jié)距p（ｍｍ）
80
80
80
80
80
80
80
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動(dòng) 5．鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)
附圖C
題目D：提升機(jī)用二級同軸式斜齒輪減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一斗式提升機(jī)傳動(dòng)用的二級斜齒圓柱齒輪同軸式減速器。傳動(dòng)簡圖如下，設(shè)計(jì)參數(shù)列于附表D中。
附表D 斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)
題 號
參 數(shù)
題 號
D 1
D 2
D 3
D 4
生產(chǎn)率Q（t/h）
15
16
20
24
提升帶速度v（m/s）
1.8
2
2.3
2.5
提升高度H（mm）
32
28
27
22
提升鼓輪直徑D（mm）
400
400
450
500
注：1 斗式提升機(jī)用來提升谷物、面粉、水泥、型沙等物品；
2 提升機(jī)驅(qū)動(dòng)鼓輪（附圖D中的件4）所需功率（直接代入表中數(shù)據(jù)計(jì)算）：
Ｐｗ＝ＱＨ（1＋0.8ｖ）/367(KW)
3 斗式提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向不變，工作載荷穩(wěn)定，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中裝有保安裝置（如安全聯(lián)軸器）；
4 工作壽命8年，每年300個(gè)工作日，每日工作16小時(shí)。
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．減速器 4．驅(qū)動(dòng)鼓輪 5．運(yùn)料斗 6．提升帶
附圖D
題目E：帶式運(yùn)輸機(jī)用展開式二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的展開式二級圓柱齒輪減速器。連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，空載啟動(dòng)，中等沖擊，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為5％，工作期限為10年。
附表E
原始數(shù)據(jù)
題 號
E 1
E 2
E 3
E 4
5 E
E 6
E 7
E 8
E 9
E 10
運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩Ｔ（Ｎ·ｍ）
800
800
800
850
850
850
850
900
900
950
運(yùn)輸帶工作速度Ｖ（ｍ/ｓ）
0.70
0.90
0.80
0.75
0.85
0.95
0.90
0.75
0.80
0.85
卷筒直徑Ｄ（ｍｍ）
350
390
360
360
370
400
380
350
370
380
1．帶傳動(dòng) 2．電動(dòng)機(jī) 3．展開式兩級圓柱齒輪減速器 4．帶式運(yùn)輸機(jī) 5．卷筒
附圖E
題目Ｆ：鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用蝸桿減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的蝸桿減速器。工作平穩(wěn)，經(jīng)常滿載，不反轉(zhuǎn)，引鏈容許速度誤差為5％。減速器通風(fēng)良好，成批生產(chǎn)，使用期限5年。
附表F
原始數(shù)據(jù)
題號
F 1
F 2
F 3
F 4
F 5
F 6
曳引鏈拉力Ｆ（Ｎ）
6.4×103
6.8×103
6×103
7×103
6.2×103
7×103
曳引鏈速度Ｖ（ｍ/ｓ）
0.26
0.25
0.25
0.30
0.24
0.2
曳引鏈鏈輪齒數(shù)Ｚ
15
14
12
15
12
10
曳引鏈節(jié)距Ｐ（ｍｍ）
80
100
100
80
100
100
工作班制
單
單
兩
兩
單
三
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．蝸桿減速器 4．鏈傳動(dòng) 5．鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)
附圖F
題目G：帶式運(yùn)輸機(jī)用蝸桿減速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)上用的蝸桿減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向動(dòng)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。運(yùn)輸帶速度容許誤差為5％。減速器小批生產(chǎn)，使用期限10年，三班制工作。
附表G
原始數(shù)據(jù)
題號
G 1
G 2
G 3
G 4
運(yùn)輸帶工作拉力Ｆ（Ｎ）
2×103
2.2×103
2.5×103
3×103
運(yùn)輸帶工作速度Ｖ（ｍ/ｓ）
0.8
0.9
1.0
1.1
卷筒直徑Ｄ（ｍｍ）
350
320
300
350
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．蝸桿減速器 4．帶式運(yùn)輸機(jī)
附圖G
題目H：帶式輸送機(jī)動(dòng)力及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如附表H，可供選用的傳動(dòng)方案如附圖H2所示，其中原始數(shù)據(jù)為：（數(shù)據(jù)編號；傳動(dòng)方案編號）的組合。
注：本題共有題目數(shù)＝數(shù)據(jù)編號數(shù)×方案數(shù)＝80
工作條件：一班制，連續(xù)單向運(yùn)輸。載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵（運(yùn)輸帶與卷筒及支承間、包括卷筒軸承的摩擦阻力影響已在F中考慮）。
使用期限：十年，大修期三年。
生產(chǎn)批量：10臺。
生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7-8級精度齒輪及蝸輪。
動(dòng)力來源：電力，三相交流（220/380V ）。
運(yùn)輸帶速度允許誤差：±5％。
附表H
數(shù)據(jù)編號
H1
H 2
H 3
H 4
H 5
H 6
H 7
H 8
H 9
H 10
運(yùn)輸帶工作拉力Ｆ（Ｎ）
1500
2200
2300
2500
2600
2800
3300
4000
4300
3000
運(yùn)輸帶工作速度Ｖ（ｍ/ｓ）
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.4
1.2
1.6
1.25
0.8
卷筒直徑Ｄ（ｍｍ）
220
240
300
400
200
350
350
400
500
250
附圖H1
方案 1 方案 2 方案 3
方案 4 方案 5 方案 6
方案7 行星輪減速器 方案8 軸裝式減速器
附圖H2 傳動(dòng)方案編號
附錄II：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)參考圖樣
任務(wù)要求：
1. 減速器裝配圖一張(0號或1號圖紙)
2. 零件圖2張（由指導(dǎo)教師指定）
3. 設(shè)計(jì)說明書一份（6000~8000字）
其它要求：設(shè)計(jì)步驟清晰，計(jì)算結(jié)果正確，說明書規(guī)范工整，制圖符合國家標(biāo)準(zhǔn)。按時(shí)、獨(dú)立完成任務(wù)。
說明書的要求:
1.傳動(dòng)方案的分析
2.校核兩根軸
3.說明書需要40頁
帶式運(yùn)輸機(jī)用渦輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)
目 錄
第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1
1.1設(shè)計(jì)條件 1
1.2原始數(shù)據(jù) 1
1.3 傳動(dòng)方案 1
第二章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 2
2.1 選擇電動(dòng)機(jī) 2
2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 2
2.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 2
2.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 2
2.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 3
2.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3
2.3.1各軸的轉(zhuǎn)速 3
2.3.2各軸的輸入功率 3
2.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 3
第三章 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) 5
3.1 渦輪蝸桿設(shè)計(jì) 5
3.1.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型 5
3.1.2選擇材料 5
3.1.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè) 6
3.1.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 7
3.1.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 7
3.1.6驗(yàn)算效率 8
3.1.7精度等級公差和表面粗糙度的確定 8
3.2軸的設(shè)計(jì)與校核 9
3.2.1輸入軸 9
3.2.2輸出軸 12
3.3軸承的校核 15
3.3.1蝸桿軸上的軸承壽命校核 15
3.3.2渦輪軸上的軸承校核 15
3.4鍵的校核 16
3.4.1蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核 16
3.4.2蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 16
3.5聯(lián)軸器的選用 17
蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用 17
3.6減速器潤滑與密封 17
3.6.1 軸承潤滑 17
3.6.2 渦輪蝸桿潤滑 17
3.6.3 密封類型的選擇 17
第四章 減速器箱體設(shè)計(jì) 19
4.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.2油面位置及箱座高度的確定 19
4.3箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 19
4.4箱體尺寸設(shè)計(jì) 20
結(jié) 論 22
致 謝 23
參 考 文 獻(xiàn) 24
24
第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書
1.1設(shè)計(jì)條件
設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)上用的蝸桿減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。運(yùn)輸帶速度誤差為5%。減速器小批生產(chǎn)，使用期限10年，三班制工作。
1.2原始數(shù)據(jù)
運(yùn)輸帶工作拉力：F =2200N
輸帶工作速度：V =0.90m/s
卷筒直徑：D =320mm
1.3 傳動(dòng)方案
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所給原始數(shù)據(jù)本次設(shè)計(jì)的鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-1:
圖1-1帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖
第二章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
2.1 選擇電動(dòng)機(jī)
2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇
按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。
2.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)。
1、運(yùn)輸帶的功率為：
2、電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
——電動(dòng)機(jī)至滾筒軸的傳動(dòng)裝置總效率。
聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，蝸桿傳動(dòng)效率，滾子軸承傳動(dòng)效率，傳送帶的效率
則從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送鏈的總效率為：
3、電動(dòng)機(jī)所需功率為：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為3kw。
2.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇
滾筒轉(zhuǎn)速：
渦輪蝸桿傳動(dòng)比為：
所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/minr/min。
綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。
型號為Y100L2-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率3。
2.2 傳動(dòng)比的計(jì)算
（1）傳動(dòng)比為：
（2）傳動(dòng)比
取渦輪蝸桿傳動(dòng)比：
則渦輪蝸桿傳動(dòng)比：
2.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
2.3.1各軸的轉(zhuǎn)速
1軸
2軸 ；
3軸 ；
2.3.2各軸的輸入功率
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
2.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
將各軸動(dòng)力參數(shù)整理如下表：
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
1軸
2.95
19.84
1420
1
2軸
2.168
386.42
53.58
26.5
3軸
2.104
375.01
53.58
1
第三章 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)
3.1 渦輪蝸桿設(shè)計(jì)
3.1.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型
傳動(dòng)參數(shù)：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。
3.1.2選擇材料
設(shè)
滑動(dòng)速度：
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。
為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造
（1）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻(xiàn)[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
（2）確定許用彎曲應(yīng)力
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
3.1.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)
（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
式中：
蝸桿頭數(shù)：
渦輪齒數(shù)：
渦輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系；則
選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7.3
得應(yīng)取蝸桿模數(shù)：
取蝸桿直徑系數(shù)：
蝸桿分度圓直徑：
蝸桿導(dǎo)程角：
渦輪分度圓直徑：
中心距：
變位系數(shù)：
渦輪圓周速度：
3.1.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）蝸桿
軸向尺距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿螺線部分長度：取80mm
（2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
驗(yàn)算傳動(dòng)比
蝸輪分度圓直徑
齒頂直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
渦輪外圓直徑
渦輪寬度
3.1.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)
從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37
螺旋角系數(shù)：
許用彎曲應(yīng)力：
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
可以得到：<
因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。
3.1.6驗(yàn)算效率
已知；；與相對滑動(dòng)速度有關(guān)。
從文獻(xiàn)[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計(jì)值，因此不用重算。
3.1.7精度等級公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度，此處從略。詳細(xì)情況見零件圖。
3.2軸的設(shè)計(jì)與校核
3.2.1輸入軸
(1)材料的選擇
由表16.1 查得 用45號鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
(2)估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開有兩個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%~10%
考慮到與聯(lián)軸器配合，查設(shè)計(jì)手冊
軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩
軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故
軸段④
軸段⑤
按彎扭合成強(qiáng)度校核軸頸
圓周力
徑向力
水平
垂直
合成
當(dāng)量彎矩
校核
繪制軸的受力簡圖
繪制垂直面彎矩圖
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr1/2=540.2N
FAZ=FBZ=/2=406.6N
由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為：
MC1=FAyL/2=16.9N·m
繪制水平面彎矩圖
圖7-1
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m
繪制合彎矩圖
MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m
繪制扭矩圖
轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取α=0.6,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴該軸強(qiáng)度足夠。
3.2.2輸出軸
（1）材料的選擇
由表16.1 查得 用45號鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
（2）估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%
，取
（3）軸上的零件定位，固定和裝配
單級減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承和鏈輪依次從右面裝入。
（4）確定軸的各段直徑和長度
I段：直徑d1=40mm 長度取L1=110mm
II段：由教材P364得：h=0.08 d1=0.08×40=4mm
直徑d2=d1+2h=42+6=48mm,長度取L2=46 mm
III段：直徑d3=50mm
由GB/T297-1994初選用30210型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為50mm，寬度為20mm。故III段長：L3=44mm
Ⅳ段：直徑d4=54mm，渦輪輪轂寬為70mm，取L4=68mm
Ⅴ段：由教材P364得：h=0.08 d5=0.08×54=4.32mm
D5=d4+2h=54+2×4.32≈62mm長度取L5=22mm
Ⅵ段：直徑d6=d3=50mm L6=20mm
由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=134mm
（5）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
①求分度圓直徑：已知d2=205mm
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=304.27N·m
③求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得
=2T2/d2=590 N
④求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得
Fr=·tanα=3586.4×tan200=1370N
⑤∵兩軸承對稱
∴LA=LB=75mm
求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ
FAY=FBY=Fr/2=107.35N
FAX=FBX=/2=295N
由兩邊對稱，截面C的彎矩也對稱，截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAYL/2=107.35×75×=8N·m
截面C在水平面彎矩為
MC2=FAXL/2=295×75×=22.125N·m
計(jì)算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54N·m
圖7-2
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力,取α=1,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴此軸強(qiáng)度足夠
3.3軸承的校核
3.3.1蝸桿軸上的軸承壽命校核
在設(shè)計(jì)蝸桿選用的軸承為30206型圓錐滾子軸承,由手冊查得
(1)由滾動(dòng)軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時(shí),當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算:
1)當(dāng)
2)當(dāng)
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,即
(2)計(jì)算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷
故選擇此對軸承在軸上合適.
3.3.2渦輪軸上的軸承校核
（1）求作用在軸承上的載荷
（2）計(jì)算動(dòng)量載荷
在設(shè)計(jì)時(shí)選用的30210型圓錐滾子軸承,查手冊知
根據(jù),查得
查得 所以
（3）校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
3.4鍵的校核
3.4.1蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核
在前面設(shè)計(jì)軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長為45mm.
鍵的工作長度
鍵的工作高度
可得鍵聯(lián)接許用比壓
故該平鍵合適.
3.4.2蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核
在設(shè)計(jì)時(shí)選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長度為63mm
鍵的工作長度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
3.5聯(lián)軸器的選用
蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用
根據(jù)前面計(jì)算，蝸桿軸最小直徑：
取
查機(jī)械手冊，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊選擇聯(lián)軸器型號為選用HL3（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=630,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=35，孔長度l=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=82。
3.6減速器潤滑與密封
3.6.1 軸承潤滑
蝸桿軸上軸承：
渦輪軸上軸承：
軸承均采用脂潤滑。選用通用鋰基潤滑脂（GB7324-87），牌號為ZGL—1。其有良好的耐水性和耐熱性。適用于-20°至120°寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械的滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承及其他摩擦部位的潤滑。潤滑脂的裝填量不宜過多，一般不超過軸承內(nèi)部空間容積的1/3～2/3。
3.6.2 渦輪蝸桿潤滑
渦輪蝸桿的潤滑方法采用浸油潤滑。在渦輪傳動(dòng)時(shí)，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時(shí)也將油甩到箱壁上，借以散熱。渦輪浸入油中油的深度不宜超過高速級1/2，亦不應(yīng)小于1/4。為避免渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大渦輪齒頂距油池底面的距離不小于30～50mm?，F(xiàn)取為
3.6.3 密封類型的選擇
（1）軸外伸處的密封設(shè)計(jì)
為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其他雜質(zhì)滲入，造成軸承磨損或腐蝕，應(yīng)設(shè)置密封裝置。軸承為脂潤滑，選用氈圈油封，材料為半粗羊毛氈。
（2）剖分面的密封設(shè)計(jì)
在剖分面上涂水玻璃，以防止漏油。
第四章 減速器箱體設(shè)計(jì)
4.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動(dòng)零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為提高箱體強(qiáng)度，采用鑄造的方法制造。
為便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，由箱座和箱蓋組成，剖分面取軸的中心線所在平面,箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，圓柱銷定位。
減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動(dòng)零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為提高箱體強(qiáng)度，采用鑄造的方法制造。
首先保證足夠的箱體壁厚，箱座和箱蓋的壁厚取。
其次，為保證減速器箱體的支承剛度，箱體軸承座處要有足夠的厚度，并設(shè)置加強(qiáng)肋，且選用外肋結(jié)構(gòu)。為提高軸承座孔處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓應(yīng)盡量靠近（以避免與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔干涉為原則）。為提高聯(lián)接剛度，在軸承座旁聯(lián)接螺栓處做出凸臺，要有一定高度，以留出足夠的扳手空間。由于減速器上各軸承蓋的外徑不等，各凸臺高度設(shè)計(jì)一致。
另外，為保證箱座與箱蓋的聯(lián)接剛度，箱蓋與箱座聯(lián)接凸緣應(yīng)有較大的厚度。
為保證箱體密封，除箱體剖分面聯(lián)接凸緣要有足夠的寬度外，合理布置箱體凸緣聯(lián)接螺栓，采用對稱均勻布置，并不與吊耳、吊鉤和定位銷等發(fā)生干涉。
4.2油面位置及箱座高度的確定
對于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個(gè)齒高，對于多級傳動(dòng)中的低速級大齒輪，其浸油深度不得超過其分度圓半徑的1/3。為避免傳動(dòng)零件傳動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂圓距油齒底面的的距離不小于30～50mm。取45mm。
4.3箱體結(jié)構(gòu)的工藝性
由于采用鑄造箱體，所以要注意鑄造的工藝要求，例如注意力求壁厚均勻、過渡平緩，外形簡單；考慮液態(tài)金屬的流動(dòng)性，箱體壁厚不應(yīng)過薄，砂形鑄造圓角半徑??；為便于造型時(shí)取模，鑄件表面沿拔模方向設(shè)計(jì)成～的拔模斜度，以便拔模方便。箱體與其他零件的結(jié)合處，如箱體軸承座端面與軸承蓋、窺視孔與視孔蓋、螺塞等處均做出凸臺，以便于機(jī)加工。
設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，應(yīng)盡量減小機(jī)械加工面積，減少工件和刀鋸的的調(diào)整次數(shù)。例如同一軸心線上的兩軸承座孔的直徑應(yīng)盡量一致，以便鏜孔并保證鏜孔精度，取兩軸承座孔的直徑相同。箱體的加工面與非加工面必須嚴(yán)格分開,加工處做出凸臺()。螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑。箱體形狀力求均勻、美觀。
4.4箱體尺寸設(shè)計(jì)
要設(shè)計(jì)啟蓋螺釘，其上的螺紋長度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度，釘桿端部要做成圓柱形，加工成半圓形，以免頂壞螺紋。
為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度，在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各設(shè)一圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠(yuǎn)，以提高定位精度。定位銷直徑一般取，取，長度應(yīng)大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度，以利于裝拆。
箱體相關(guān)尺寸匯總?cè)缦拢?
名 稱
代號
一級齒輪減速器
計(jì)算結(jié)果
機(jī)座壁厚
δ
0.04a+3mm≥8mm
8
機(jī)蓋壁厚
δ1
0.85δ
8
機(jī)座凸緣厚度
b
1.5δ
20
機(jī)蓋凸緣厚度
b1
1.5δ1
20
機(jī)座底凸緣厚度
b2
2.5δ
30
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12mm
16
地腳螺釘數(shù)目
n
4
軸承旁連接螺栓直徑
d1
0.75 df
16
機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑
d2
(0.5~0.6) df
12
連接螺栓d2的間距
l
150~200mm
軸承端螺釘直徑
d3
(0.4~0.5) df
6
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3~0.4) df
5
定位銷直徑
d
(0.7~0.8) d2
6
df、d1 、d2至外機(jī)壁距離
c1
見表2
22,16,13
df 、d2至緣邊距離
c2
見表2
20,11
軸承旁凸臺半徑
R1
c2
20
凸臺高度
h
根據(jù)低速軸承座外徑確定
50
外機(jī)壁到軸承端面距離
l1
c1+ c2+(5~8)mm
48
內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離
l2
δ+ c1+ c2+(5~8)mm
56
蝸輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離
△1
≥1.2δ
10
蝸輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離
△2
≥δ
8
機(jī)座肋厚
m
m≈0.85δ
7
軸承端蓋外徑
D2
軸承座孔直徑+(5~5.5) d3
125
軸承端蓋凸緣厚度
e
(1~1.2) d3
10
軸承旁連接螺栓距離
s
盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準(zhǔn)
結(jié) 論
這次的課程設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程,可以說是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識的一次綜合考察和評定.通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我們對以前所學(xué)的專業(yè)知識有了一個(gè)總體的認(rèn)識與融會(huì)貫通.例如我們在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識.在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中,不僅使我們熟悉了舊的的知識點(diǎn),還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的細(xì)節(jié)問題,而這些細(xì)節(jié)問題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在.
此外,我感覺兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識面,使我學(xué)到了許多知識,不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識.在做設(shè)計(jì)的過程中,由于需要用到課本外的知識,這要求我們上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料.例如在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)就需要我們對絞車的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動(dòng)方式.由于以前沒有注意此方面的問題,所以必須通過實(shí)踐認(rèn)識和查閱資料才能做到更好.
致 謝
從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門，但這都是零散的，成塊吸收，而最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是把這些零散、成塊的知識有條理、系統(tǒng)化，綜合運(yùn)用。達(dá)到檢驗(yàn)所學(xué)程度的目的，既是對綜合運(yùn)用知識的能力的培養(yǎng)，又是為將來走上工作崗位的做的一次實(shí)戰(zhàn)模擬。
鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)對我來說是陌生的，因?yàn)槠綍r(shí)接觸這方面的知識很少。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)會(huì)了如何把所學(xué)的知識應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去，不是單一的設(shè)計(jì)一件東西，而是要靈活運(yùn)用，舉一反三，能運(yùn)用到別的設(shè)計(jì)中去，不過，在設(shè)計(jì)上還有很多缺陷，需要進(jìn)一步完善，希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見，批評指正，使以后不在犯同樣的錯(cuò)誤，不斷成熟、進(jìn)步，在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和熱心幫助。
經(jīng)過了近3個(gè)月的時(shí)間,我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于作完了,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我尊敬的老師們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助，在此我深表感謝，沒有他們的幫助我很難將這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做好。我更加感謝的我的指導(dǎo)，在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都給予了我很大的支持和幫助，在此,我對老師衷心的說一聲謝謝。我還要感謝院里的領(lǐng)導(dǎo)，因?yàn)槭撬麄優(yōu)槲姨峁┝诉@次機(jī)會(huì)。謝謝!
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).高等教育出版社，2001.6
[2] 李儀鈺.礦山機(jī)械(提升運(yùn)輸機(jī)械部分).冶金工業(yè)出版社,1980.7
[3] 東北工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械制圖教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.冶金工業(yè)出版社 ,1974.4
[4] 王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊.高等教育出版社,1995.12
[5] 交通大學(xué)起重運(yùn)輸機(jī)械教研組.起重運(yùn)輸機(jī)械.機(jī)械工業(yè)出版社,1958.10
[6] 陳維健,齊秀麗.礦井提升機(jī)械.中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1989.2
[7] 勞動(dòng)部煤炭工業(yè)部頒發(fā).絞車工手冊. 煤炭工業(yè)出版社,1998.5
[8] 肖凋燕,余紀(jì)生,崔居普.絞車工手冊.煤炭工業(yè)出版社,1995.1
[9] 東北工學(xué)院礦山運(yùn)輸提升教研室.建井提升運(yùn)輸.冶金工業(yè)出版社,1961.1
[10] 竺可楨. 物理學(xué). 北京：科學(xué)出版社，1973.56-60 [12]．范祖蕘，編結(jié)構(gòu)力學(xué)[M]機(jī)械工業(yè)出版社，1979
[13]．冷興聚，王春華，王琦 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]沈陽 東北大學(xué)出版社2002
[14]．陳瑋璋，主編 起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)[M]上海海運(yùn)學(xué)院 1986
[15]．李美榮，主編 工程機(jī)械專業(yè)英語[M]人民交通出版社2002