《機械設計》課程設計---用于帶式運輸機的減速器設計

1、<p>　　設計題目： 用于帶式運輸機的減速器設計 </p><p>　　學院名稱： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p><

2、p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師姓名： </p><p><b>　　年 月</b></p><p>

3、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　本說明書主要針對用于帶式運輸機的減速器設計過程作了較為詳細的闡述。全書主要分為九大部分,包括設計的原始數(shù)據(jù),設計方案的確定,電動機的選型,聯(lián)軸器的選擇,傳動零件的設計計算,軸的初步設計,軸承選擇，軸系結構設計與強度校核,減速器附件結構設計等。在主要傳動零件齒輪的設計中，運用了齒根彎曲疲勞強度準則和齒面接觸疲勞強度準則；在軸的設計中，首先按

4、照扭矩估算了軸的最小直徑，然后進行軸系的結構設計，最后對軸的抗彎強度作了較為詳細的校核。</p><p>　　本說明書設計的是同軸式二級齒輪減速器傳動機構，其特點是：齒輪相對于軸承為對稱布置，沿齒寬載荷分布較均勻。減速器結構較復雜，減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。</p><p>　　本次課程設計主要是培養(yǎng)理

5、論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和有關先修課程的理論，結合生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關機械設計方面的知識。其次，通過制定設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計過程和方法。最后，進行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

6、、標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設計任務介紹………………………………………………………… 4</p><p>　　傳動方案設計…………………………………………………………5</p><p>　　電動機的選擇………………

7、…………………………………………………………6</p><p>　　3.1 選擇電機型號…………………………………………………………………………… 6</p><p>　　3.2 選擇電動機的容量………………………………………………………………………6</p><p>　　3.3 確定電動機轉速…………………………………………………………………… 6<

8、/p><p>　　第4章 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)………………………………………… 8</p><p>　　4.1 總傳動比………………………………………………………………………………… 8</p><p>　　4.2 分配傳動裝置各級傳動比…………………………………………………………… 8</p><p>　　4.3 計算轉動裝置的運

9、動和動力參數(shù)…………………………………………………… 8</p><p>　　4.3.1各軸轉速……………………………………………………………………………… 8</p><p>　　4.3.2按電動機額定功率計算各軸輸入功率…………………………………… 8</p><p>　　4.3.3各軸轉矩…………………………………………………………………………… 9&l

10、t;/p><p>　　第5章 齒輪的設計計算……………………………………………………………………10</p><p>　　5.1 低速級齒輪傳動設計………………………………………………………………… 10</p><p>　　5.1.1選擇材料、精度及參數(shù)………………………………………………………… 10</p><p>　　5.1.2按齒面

11、接觸強度設計…………………………………………………………… 10</p><p>　　5.1.3彎曲強度設計……………………………………………………………………… 12</p><p>　　5.1.4幾何尺寸計算……………………………………………………………………… 13</p><p>　　5.2 高速級齒輪傳動設計…………………………………………………………

12、……… 14</p><p>　　5.3 高、低速級齒輪機構的參數(shù)列表……………………………………………………14</p><p>　　第6章 軸的設計計算………………………………………………………………………14</p><p>　　6.1 低速軸（軸IV）的設計………………………………………………………………14</p><p>　　

13、6.1.1求作用在軸上的力……………………………………………………………… 14</p><p>　　6.1.2初步確定軸的最小直徑………………………………………………………… 15</p><p>　　6.1.3軸的結構設計………………………………………………………………………15</p><p>　　6.2 中間軸（III軸）的設計…………………………………

14、…………………………17</p><p>　　6.2.1初步確定軸的最小直徑………………………………………………………… 17</p><p>　　6.2.2軸的結構設計………………………………………………………………………17</p><p>　　6.3 高速級軸（軸II）的設計………………………………………………………… 19</p><p

15、>　　6.3.1求作用在軸上的力……………………………………………………………… 19</p><p>　　6.3.2初步確定軸的最小直徑………………………………………………………… 19</p><p>　　6.3.3軸的結構設計………………………………………………………………………19</p><p>　　第7章 軸的強度校核………………………………………

16、…………………………… 21</p><p>　　7.1 軸上的載荷…………………………………………………………………………… 21</p><p>　　7.2 彎扭合成應力校核軸的強度……………………………………………………… 22</p><p>　　第8章 鍵聯(lián)接的校核計算…………………………………………………………… 23</p><

17、;p>　　8.1 輸入軸鍵的校核……………………………………………………………………… 23</p><p>　　8.2 中間軸鍵的校核……………………………………………………………………… 23</p><p>　　8.3 輸出軸鍵的校核……………………………………………………………………… 24</p><p>　　第9章軸承的選擇和校核……………

18、……………………………………………………24</p><p>　　9.1 輸入軸上軸承的選擇與計算………………………………………………………… 24</p><p>　　9.2 中間軸上軸承的選擇與計算………………………………………………………… 25</p><p>　　9.3 輸出軸上軸承的選擇與計算………………………………………………………… 25<

19、;/p><p>　　附錄1減速器附件設計………………………………………………………………… 26</p><p>　　附錄2減速器附件尺寸……………………………………………………………………26</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………29</p><p>　　設計小結…………………………………………………

20、……… 30</p><p>　　第1章 課程設計任務介紹</p><p>　　1.1設計題目：二級直齒圓柱齒輪減速器</p><p>　　要求：擬定傳動關系：由電動機、減速器、聯(lián)軸器、工作機構成。</p><p>　　工作條件：一班制連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內環(huán)境有粉塵，運輸帶的速度允許誤差為5%。</p><p>

21、;　　已知條件：運輸帶卷筒轉速0.9m/s ，</p><p>　　運輸帶工作拉力F=2400N，</p><p>　　卷筒直徑D=240mm。</p><p>　　使用期限：10年，大修期3年。</p><p><b>　　生產批量：10臺。</b></p><p>　　生產條件：中等規(guī)模機械廠

22、，可加工7-8級精度齒輪。</p><p>　　1.2傳動裝置總體設計：</p><p>　　1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。</p><p>　　2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。</p><p>　　3. 確定傳動方案：考慮到電機轉速高，傳動功率大，將V帶設置在高速級。<

23、;/p><p>　　1.3設計內容 1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算； 2. 直齒輪傳動設計計算 3. 軸的設計 4. 滾動軸承的選擇 5. 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核； 6. 裝配圖、零件圖的繪制 7. 設計計算說明書的編寫</p><p>　　1.4設計任務 1． 畫減速器總裝配圖一張 （A0圖紙）2． 齒輪、軸零件圖各一張（A3圖紙） 3． 設計說明書一份 </p&

24、gt;<p>　　4. 一套設計零件草圖</p><p><b>　　1.5完成時間</b></p><p>　　共2周（2008.11.10～2008.11.23）</p><p>　　第2章 傳動方案設計</p><p>　　傳動方案應首先滿足工作機的工作要求，如所傳遞的功率及轉速。此外，還應具有結

25、構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便等特點，以保證工作機的工作質量和可靠性。要同時達到這些要求，常常是困難的，設計時要統(tǒng)籌兼顧，保證重點要求。 </p><p>　　圖2.1 減速器傳動方案</p><p>　　任務書上圖所示為帶式運輸機的四種傳動方案。我選擇第二組，如圖2.1所示。本傳動機構的特點是：齒輪相對于軸承為對稱布置，沿齒寬載荷分布較均勻。減速器

26、結構較復雜，減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。</p><p>　　第3章 選擇電動機類型</p><p>　　3.1選擇電機型號 </p><p>　　按工作要求和條件，選用三相籠型電動機，封閉式結構，電動機380V，Y型。</p><p>　　3.2選擇電動

27、機的容量</p><p>　　計算電機所需功率： </p><p>　　－每對軸承傳動效率：0.99</p><p>　?。瓐A柱齒輪的傳動效率：0.99</p><p>　?。?lián)軸器的傳動效率：0.97</p><p>　　考慮傳動裝置的功率損耗，電動機的輸出功率為</p><p><b&

28、gt;　　kw</b></p><p>　　確定電動機的額定功率</p><p>　　選定電動機的額定功率=3kw</p><p>　　3.3確定電動機轉速</p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　該傳動系統(tǒng)為同軸式圓柱齒輪傳動，=8～40</p>

29、;<p>　　則電動機轉速的可選范圍為</p><p>　　=8=8×75.70=573.28 r/min</p><p>　　=40=40×75.70=2866.4 r/min</p><p>　　可見同步轉速為750r/min ，1000r/min ，1500r/min ，3000r/min的電動機都符合，這里初選同步轉速為10

30、00r/min ，1500r/min ，3000r/min的三種電動機進行比較，如表1：</p><p><b>　　表1 電動機型號</b></p><p>　　綜合考慮電動機功率和傳動裝置的尺寸、傳動比，選定電動機型號為Y100L-2.</p><p>　　所以電動機的技術參數(shù)和外型、安裝尺寸如表2：</p><p>

31、;　　第4章 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比</p><p><b>　　4.1總傳動比</b></p><p>　　=1440/71.66=20.09</p><p>　　4.2分配傳動裝置各級傳動比 </p><p>　　取高速級的圓柱齒輪傳動比=4.48 ，則低速級的圓柱齒輪的傳動比為</p>

32、<p>　　=/=20.09/4.4.48=4.48</p><p>　　4.3計算轉動裝置的運動和動力參數(shù)</p><p><b>　　4.3.1各軸轉速</b></p><p>　　電動機軸為軸Ⅰ，減速器高速級軸為軸Ⅱ，中速軸為軸Ⅲ，低速級軸為軸Ⅳ，卷筒軸為軸V</p><p>　　4.3.2按電動機額定

33、功率計算各軸輸入功率</p><p><b>　　=3kw</b></p><p>　　=3×0.99 ×0.99kw=2.94 kw</p><p>　　=2.94×0.99×0.97 =2.82kw</p><p>　　=2.82×0.99×0.97 =2.

34、71kw</p><p><b>　　各軸輸出功率</b></p><p><b>　　4.3.3各軸轉矩</b></p><p><b>　　各軸輸出轉矩</b></p><p>　　將計算結果匯總列表如下表3</p><p><b>　　傳

35、動零件的設計計算</b></p><p><b>　　第6章 軸的設計</b></p><p>　　第7章 軸的強度校核</p><p>　　第8章 鍵聯(lián)接的校核計算</p><p>　　第9章 軸承的選擇和校核計算</p><p>　　附錄1 減速器附件設計</

36、p><p>　　附錄2 減速器附件尺寸</p><p>　　表1 減速器機體結構尺寸</p><p>　　表2 C1、C2值</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】、《機械零件設計手冊》吳宗澤 主編 機械工業(yè)出版社 </p><p>

37、　　【2】、《機械設計課程設計指導書》 龔溎義 主編 高等教育出版社 </p><p>　　【3】、《機械設計》濮良貴、紀名剛 主編 高等教育出版社 </p><p>　　【4】、《機械制圖》何銘新 錢可強 主編 高等教育出版社</p><p>　　【5】、《機械精度設計與檢測基礎》劉品 李哲 主編 哈爾濱工業(yè)大學出版社</p><p&

38、gt;　　【6】、《理論力學》 郝桐生 主編 高等教育出版社</p><p>　　【7】、《材料力學》 劉鴻文 主編 高等教育出版社</p><p>　　【8】、《機械設計課程設計》 黃珊秋 主編 機械工業(yè)出版社</p><p>　　【9】、《工程材料及成形技術基礎》 呂廣庶 張遠明 高等教育出版社</p><p><b>　　設計

39、小結</b></p><p>　　經(jīng)過兩個星期的機械設計課程設計，我從中感受頗多，首先是課程上這次的課程設計讓我懂得了以前所學知識的不扎實，雖說我們是從職高班上來的學生對專業(yè)課有一定的基礎，但是由于現(xiàn)在學的不扎實（主觀原因）（客觀原因:是課程學習時間經(jīng)壓縮再壓縮以為給學生更多課后時間學習，熟不知被壓擠的時間安排了別的課，這也是普遍學生學的不扎實之一），這次從10號開始設計計算、開始畫草圖、大圖、小圖直

40、到現(xiàn)在熬了幾天夜趕了說明書，深深感到自己知識的不足，不光是在機械設計方面而且在電腦上也是缺少練習。</p><p>　　那就說下我在這次設計中的切實體會：首先它以機械的總體設計和機械零部件設計為主干，重視工程應用，突破單純功能設計的觀念，強調總體設計的指導思想和實施方法，強調機械零部件參數(shù)設計、結構設計。而且它也改變以往制圖與設計脫節(jié)、計算機繪圖與設計脫節(jié)的狀況，以設計計算和畫大圖為前提，之后由學生親自動手完成自

41、己所設計的減速器的說明書，在這過程中我們由陳修祥老師教師帶我們課程設計，幫助學生解決設計計算中的一些模糊的問題，在畫圖過程中對錯誤的畫法及表達方法能及時糾正。以前我認為 只要參考的同類設計內容資料，便可設計完成，只要知其然不知其所以然就行了，但是在過程中一步步體會這樣的想法是錯誤的，特別是在寫說明書中，幸虧發(fā)現(xiàn)的早，早就改正錯誤，熬了幾個通宵總算完成。但是我也發(fā)現(xiàn)了雖說這是實踐課程，但是還是與理論上有些脫節(jié)，從跟我們一起設計的另一個班上

42、看出：我們從剛開始設計計算到畫完大圖，看出我們以前學的內容：機械制圖、工程力學等等學的東西不能充分的運用到這次的實際問題中去，因此，我認為最好在這次課程設計開展前，增加對以前知識的回顧以及相應性的鍛煉，同時這也是解決脫節(jié)的方法！</p><p>　　最后，由于這次設計是我對以前的學習有所感悟，不是單單接受老師上課知識，同是也使我的計算機打字、繪圖與計算能力明顯提高，最關鍵的是自己的專業(yè)知識通過這次課程設計鞏固了一