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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
27
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 傳動裝置的總體設(shè)計(jì) 3
2.3 各級傳動零件的設(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 8
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（示例） 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．電動機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動 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 傳動裝置的總體設(shè)計(jì)
準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行傳動裝置總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容是分析和選定傳動裝置的方案, 選擇電動機(jī)的類型、型號和轉(zhuǎn)速，為下一步的傳動件設(shè)計(jì)提供條件。
2.2.1 分析和選定傳動裝置的方案
傳動方案通常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方式表達(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方案。如果設(shè)計(jì)的是多級傳動，對于有幾種傳動形式的多級傳動要充分考慮各種傳動方式的傳動特點(diǎn)，合理布置傳動順序，下面幾點(diǎn)在考慮傳動方案時(shí)可供參考。
1．帶傳動乘載能力小，傳遞同樣功率時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸較大，但帶能吸收振動，傳動平穩(wěn)，適宜布置在高速級，通常ｉ≤７。
2．鏈傳動因?yàn)橛羞\(yùn)動的不均勻性和附加動載荷，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，并采用小傳動比以減小其直徑和模數(shù)。
5．蝸桿傳動可得到較大的傳動比，適合于用在高速傳動中。
總體傳動方案的選擇可參考附錄I示例圖。
2.2.2 選擇電動機(jī)
電動機(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。
確定總傳動比和分配各級傳動比；
總傳動比由選擇好的電機(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)于總傳動比的分配，應(yīng)考慮下面幾點(diǎn)
1．各級傳動比應(yīng)在推薦值的范圍。
2．傳動比的分配應(yīng)使各級傳動比尺寸協(xié)調(diào)合理。
3．考慮結(jié)構(gòu)的要求，各級傳動件要有相應(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；畫出傳動裝置方案簡圖。為設(shè)計(jì)計(jì)算各級傳動零件和裝配圖設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
2.3 各級傳動零件的設(shè)計(jì)
傳動件是減速器的核心零件，計(jì)算齒輪減速器各級傳動件的參數(shù)，確定出尺寸以及箱外傳動零件如帶傳動、鏈傳動等的主要參數(shù)和尺寸。
設(shè)計(jì)時(shí)先確定出外傳動件，如帶傳動、鏈傳動的有關(guān)參數(shù)，帶傳動通常選用結(jié)構(gòu)簡單的ｖ帶傳動，計(jì)算確定出帶的型號、長度和根數(shù)，主、從動帶輪的直徑，傳動中心距。對于鏈傳動需要計(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，傳動中心距，說明潤滑方式。外傳動件參數(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)際傳動比。
閉式齒輪內(nèi)傳動件是指箱體內(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）；
傳動方案的分析與擬定（傳動方案簡圖）；
電動機(jī)的選擇與有關(guān)計(jì)算；
傳動裝置運(yùn)動及動力參數(shù)的計(jì)算；
傳動零件的設(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)；
其他（如熱平衡計(jì)算，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)流程圖，程序及計(jì)算結(jié)果等。）；
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）。
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)動及動力參數(shù)，傳動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（示例）
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 2004年12月20日~2005年1月7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。空載起動，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 2．電動機(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．電動機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動 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)傳動用的二級斜齒圓柱齒輪同軸式減速器。傳動簡圖如下，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．電動機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．減速器 4．驅(qū)動鼓輪 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，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 2．電動機(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．電動機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．蝸桿減速器 4．鏈傳動 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，單向動轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動。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)動力及傳動裝置設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的動力及傳動裝置，設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如附表H，可供選用的傳動方案如附圖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 傳動方案編號
附錄II：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)參考圖樣
課程設(shè)計(jì)(說明書)
鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
（說明書）
學(xué)生姓名
學(xué)院名稱
專業(yè)名稱
指導(dǎo)教師
2013年
1月
6日
目 錄
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2
2 圓錐圓柱齒輪減速器的總體設(shè)計(jì) 3
2.1 電動機(jī)的選擇和動力參數(shù)的計(jì)算 4
2.2傳動裝置總傳動比的計(jì)算和各級傳動比的分配 5
2.3計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 6
3 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.1 高速級圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì) 7
3.2 低速級圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)： 11
4 軸的設(shè)計(jì) 14
4.1中間軸的設(shè)計(jì) 14
4.2 高速軸的設(shè)計(jì) 19
4.3 低速軸的設(shè)計(jì) 19
5 軸承的選擇和計(jì)算 20
5.1 中間軸的軸承的選擇和計(jì)算 20
5.2 高速軸的軸承的選擇和計(jì)算 22
5.3 低速軸的軸承的選擇和計(jì)算 22
6 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 22
7 鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核 24
結(jié) 論 25
致 謝 25
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、 課程設(shè)計(jì)題目：
設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用的減速器（簡圖如下）
1．電動機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動 5．鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)
原始數(shù)據(jù)：
已知條件：曳引鏈拉力F (N) 11500
曳引鏈速度v（ｍ/ｓ） 0.38
曳引鏈鏈輪齒數(shù)Z 8
曳引鏈節(jié)距p（ｍｍ） 80
工作條件：
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。
2 圓錐圓柱齒輪減速器的總體設(shè)計(jì)
傳動方案見圖，其擬定的依據(jù)是結(jié)構(gòu)緊湊且寬度尺寸較小，傳動效率高，適用在惡劣環(huán)境下長期工作，雖然所用的錐齒輪比較貴，但此方案是最合理的。其減速器的傳動比為8-15，用于輸入軸于輸出軸相交而傳動比較大的傳動。
2.1 電動機(jī)的選擇和動力參數(shù)的計(jì)算
1、電動機(jī)類型選擇：選擇電動機(jī)的類型為三相異步電動機(jī)，額定電壓交流380V。
2、電動機(jī)容量選擇：
（1）工作機(jī)所需功率Pw=FV/1000=（11500×0.38/1000）KW=4.37KW
F-工作機(jī)阻力
v-工作機(jī)線速度
(2) 電動機(jī)輸出功率
考慮傳動裝置的功率損耗，電動機(jī)的輸出功率為
=/
為從電動機(jī)到工作機(jī)主動軸之間的總效率，即
-聯(lián)軸器傳動效率取0.98 -滾動軸承傳動效率取0.99
-圓錐齒輪傳動效率取0.96 -圓柱齒輪傳動效率取0.97
-鏈輪的傳動效率取0.9
（3）確定電動機(jī)的額定功率
因工作有輕微振動，電動機(jī)額定功率略大于即可。所以可以暫定電動機(jī)的額定功率為7.5kw。
3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速
鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)工作轉(zhuǎn)速
=60×1000V/ZP=60X1000X0.38/8X80=35.6r/min
由于兩級圓錐-圓柱齒輪減速器一般傳動比為8~15，鏈傳動的傳動比范圍2~5。故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為=(16~75） =（569.6~2670）r/min。
可見同步轉(zhuǎn)速為750r/min，1000r/min ，1500r/min 的電動機(jī)都符合，而轉(zhuǎn)速越高總傳動比越大傳動裝置的結(jié)構(gòu)會越大，成本越高,所以應(yīng)綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)格及總傳動比，選定電動機(jī)型號為Y160M-6
電動機(jī)型號
額定功率（kw）
電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）
電動機(jī)質(zhì)量（kg）
同步
滿載
Y160M-6
7.5
1000
970
119
2.2傳動裝置總傳動比的計(jì)算和各級傳動比的分配
1、傳動裝置總傳動比ia
=970/35.6=27.25
2、分配各級傳動比
為了使減速器的傳動比小一些，鏈傳動的傳動比范圍2~5，取，則減速器的傳動比為i=ia/i0=27.25/5=5.45
為了避免圓錐齒輪過大，制造困難，并考慮齒輪的浸油深度，取高速級傳動比i=2.5，低速級傳動比為i=i/i1=5.45/2.5=2.18
高速級為圓錐齒輪其傳動比應(yīng)小些約。
取定各傳動比，當(dāng)前的總傳動比
傳動后運(yùn)輸鏈速度的誤差為Δ：
Δ=，在運(yùn)輸鏈允許誤差±5%內(nèi)。
2.3計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)
1、各軸的轉(zhuǎn)速
＝=970r/min
＝=970/2.5=388r/min
＝/=388/2.18=178r/min
==178/5=35.6r/min
2、各軸輸入功率
3、各軸轉(zhuǎn)矩
項(xiàng)目
電動機(jī)軸
高速級軸I
中間軸II
低速級軸III
工作軸 IV
轉(zhuǎn)速（r/min）
970
970
388
178
35.6
功率（kw）
7.5
7.28
6.92
6.65
5.93
轉(zhuǎn)矩()
73.84
71.64
170.22
356.35
1587.5
4、設(shè)計(jì)參數(shù)填入下表：
3 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 高速級圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì)
（1）選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù)
① 選用圓錐直齒齒輪傳動
② 選用齒輪材料：選取大小齒輪材料均為45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取240HBS；大齒輪正火處理齒面硬度取200HBS。
③ 選取齒輪為8級精度（GB10095—88）
④ 選取小齒輪齒數(shù)Z=26，Z=Z=2.5×26≈65
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
首先確定計(jì)算參數(shù)
（a）使用系數(shù)KA：查表得KA=1.0
（b）使用系數(shù)KV：查圖得KV=1.3
（c）齒間載荷分配系數(shù)KHa：估計(jì)KAKt/b<100N/mm,
cos===0.9285
cos===0.3714
當(dāng)量齒數(shù)：ZV1=Z1/cos=26/cos=28
ZV2=Z2/ cos=65/ cos=175
當(dāng)量齒輪的重合度：=[1.88-3.2×（1/ ZV1+1/ ZV2）]
=1.88-3.2×（1/28+1/175）
=1.747
Z==0.867
（d）KH=1/ Z2=1/（0.878）2=1.33
（e）查取齒向載荷分布系數(shù)K=1.2
所以載荷系數(shù)K：K=KAKV KH K=1.0×1.3×1.3×1.2=2.028
轉(zhuǎn)矩T1=143.25Nm=143250Nmm
（f）查取齒寬系數(shù)=0.3
（g）查得彈性影響系數(shù)=189.8
（h）查得區(qū)域系數(shù)=2.5
（i）查取材料接觸疲勞強(qiáng)度極限：查圖得，小齒輪為=580Mpa,大齒輪=540 Mpa
（j）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
N=60 thn1=60×1×24000×970=1396.8×106
N==558.7×106
（k）查表得：對N1,取m1=14.16,對N2取m2=17.56（m為疲勞曲線方程指數(shù)）
ZN1===1.025
ZN2==1.075
（l）查得接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)S=1.05
（m）計(jì)算許用接觸應(yīng)力[]：
[]===566.19 Mpa
[]==552.86 Mpa
（n）小齒輪大端分度圓直徑d1：
=
=115.67mm
即d1=116mm
（3）確定主要參數(shù)：
（a）大端模數(shù)m：m=d1/z1=116/26=4.46,即m=4.5
（b）大端分度圓直徑d1=m z1=26×4.5=117mm
d2=mz2=293mm
（c）錐距R：R==157.5
（d）齒寬b：b=R=47.25，取整b=47
(4)輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：
（a）齒形系數(shù)YFa1=2.65, YFa2=2.15
（b）應(yīng)力修正系數(shù)YSa按當(dāng)量齒數(shù)查圖得：
YSa1=1.67，YSa2=2.25
（c）重合度系數(shù)Y：Y=0.25+=0.25+=0.68
（d）齒間載荷分配系數(shù)KFa：KFa=1/ Y=1/0.68=1.47
載荷系數(shù)K：K=2.028
（e）齒根工作應(yīng)力：=
=
=125.34N/mm2
==137.02 N/mm2
（f）彎曲疲勞極限由圖查得：=230 N/mm2
210 N/mm2
由表查得：N0=3×106，m=49.91(為疲勞曲線方程指數(shù))
（g）彎曲壽命系數(shù)YN：YN1===0.9
YN2==0.91
（h） 由圖查得尺寸系數(shù)：YX=1.0
（i）彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin查得：SFmin=1.25
（j）許用彎曲疲勞應(yīng)力：
===165.6N/mm2
===152.88 N/mm2
（k）彎曲疲勞強(qiáng)度校核：
=125.34 N/mm2〈
=137.02N/mm2〈
所以滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。（注：本節(jié)查表查圖見《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊》 葉偉昌 2001）
（5）齒輪傳動幾何尺寸計(jì)算
幾何尺寸計(jì)算結(jié)果列于下表3-1：（取，,）
表3-1 圓錐齒輪參數(shù)（單位mm）
名 稱
代號
計(jì)算公式
結(jié) 果
小齒輪
大齒輪
傳 動 比
法面模數(shù)
法面壓力角
標(biāo)準(zhǔn)值
齒 數(shù)
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒 寬
3.2 低速級圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)：
（1）選擇齒輪類型、材料、精度以及參數(shù)
①選用齒輪材料：選取大小齒輪材料均為45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取240HBS；大齒輪正火處理齒面硬度取200HBS。
② 選取齒輪為8級精度（GB10095—88）
③ 選取小齒輪齒數(shù)Z=25，Z=Z=25×2.18=54.5取Z=55
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：
①設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。
②按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
其中
，
（a）查圖選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為：
小齒輪為=580Mpa,大齒輪=560 Mpa。
（b）由圖查得彎曲疲勞極限：=230 N/mm2
210 N/mm2
（c）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：N1=60n2at=60×388×1×24000
N1=5.6×108
則N2=N1/μ2=5.6×108/2.18=2.6×108
（d）由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù)
（e）由圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；
（f）查表得接觸疲勞安全系數(shù)=1；彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4；
又=2.0，試選=1.3。
（g）求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力：
=580Mpa;
=571Mpa;
=230×2×1/1.4Mpa=328Mpa;
=300Mpa.
（h）將有關(guān)值代入下式得：
=
即：=71.3mm
則=1.4m/s
∴/100=25×1.4/100=0.35 m/s
（i）查圖可得，由表查得，；取，
則1.25×1.09×1.05×1=1.431
修正=71.3×1.03mm=73.4mm
（j）m= 所以由表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3mm.
（k）計(jì)算幾何尺寸：
=3×25=75mm，
3×55=165mm,
a=m(Z1+Z2)/2=120mm,
b=1×75mm=75mm,
取b2=75，b1=85mm
(3).校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度：
由圖可查得
由下式校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度：
，即Mpa<;
MPa = 87.8MPa<;
所以滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。（注：本節(jié)查表查圖見《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊》 ）
（4）齒輪傳動幾何尺寸計(jì)算
幾何尺寸計(jì)算結(jié)果列于下表3-2：（取，）
表3-2 圓柱齒輪的參數(shù)（單位mm）
名 稱
代號
計(jì)算公式
結(jié) 果
小齒輪
大齒輪
中 心 距
=
傳 動 比
法面模數(shù)
法面壓力角
標(biāo)準(zhǔn)值
齒 數(shù)
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒 寬
大齒輪采用腹板式鍛造齒輪機(jī)構(gòu)。小齒輪與軸材料相同采用齒輪軸。
4 軸的設(shè)計(jì)
4.1中間軸的設(shè)計(jì)
（1）選擇軸的材料
根據(jù)所設(shè)計(jì)的軸零件選用45鋼，加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能，得抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)。查軸的許用彎曲應(yīng)力表，得，，。
（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑
取C=106，得≥
（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-1 中間軸裝配草圖
按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取安裝軸承處①和⑥的軸徑d=45mm，初選軸承型號為30209圓錐滾子軸承（GB/T297—94），裝齒輪②處的軸徑d=50mm，軸肩③直徑
d=55mm，齒輪軸④處的齒頂圓直徑d=108mm，軸肩⑤直徑d=50 mm，軸的裝配草圖如圖所示，兩軸承支點(diǎn)之間的距離為=
式中——軸承寬度，查得30209軸承=20 mm
——齒輪端面與軸承端面的距離=35.5
——錐齒輪的寬度，=30mm
——兩齒輪輪轂端面之間的距離=6mm
——圓柱齒端面和軸承端面的距離=27.5
——圓柱齒輪的寬度，=115mm
（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
① 計(jì)算作用在軸上的力
（a）錐齒輪受力分析
圓周力
徑向力
軸向力
（b）圓柱齒輪受力分析
圓周力
徑向力
② 計(jì)算支反力
水平面：
=
求得：，
再由，得：
垂直面：，，
求得
再由，
③ 作彎矩圖
水平面彎矩 ：
垂直面彎矩 ：
④ 合成彎矩 ：
⑤ 轉(zhuǎn)矩
⑥計(jì)算當(dāng)量彎矩
單向運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)折合系數(shù)取為：
B截面的當(dāng)量彎矩為
⑦ 校核軸徑
分別校核B，C截面，校核該截面直徑
考慮到鍵槽的設(shè)計(jì)會降低軸的強(qiáng)度，所以軸的設(shè)計(jì)應(yīng)在原來設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增大5%，
則
.
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的最小直徑B為50mm，C為55mm，所以強(qiáng)度足夠。
（5）軸的校核
圖4-2 中間軸的受力分析及彎扭矩圖
（6）軸的結(jié)構(gòu)
圖4-3 中間軸結(jié)構(gòu)
4.2 高速軸的設(shè)計(jì)校核
（1）選擇軸的材料
根據(jù)所設(shè)計(jì)的軸零件選用45鋼，加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能，得抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)。查軸的許用彎曲應(yīng)力表，得，，。
（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑
取C=106，得≥
（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=30，初選軸承型號為30208圓錐滾子軸承（GB/T297—94），長度尺寸根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，校核的方法與中間軸相類似，經(jīng)過具體的設(shè)計(jì)和校核，得該齒輪軸結(jié)構(gòu)是符合要求的。
圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖二所示
（4）計(jì)算支承反力 在水平面上為
R2H=Fr1+R1H=565.2+206.6N=771.8N
在垂直平面上為
軸承1的總支承反力為
軸承2的總支承反力為
（3） 畫彎矩圖 彎矩圖如圖5c、d、e所示
在水平面上，a-a剖面為
MaH=-R1Hl2=-206.6*135.9Nmm=-28076.9Nmm
b-b剖面左側(cè)為
在垂直平面上為
合成彎矩
a-a剖面為
b-b剖面左側(cè)為
（4）畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖4.2所示
校核軸的強(qiáng)度
因a-a剖面彎矩大，同時(shí)作用有轉(zhuǎn)矩，a-a剖面為危險(xiǎn)面
其抗彎截面系數(shù)為
抗扭截面系數(shù)為
彎曲應(yīng)力為
扭剪應(yīng)力為
按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)則當(dāng)量應(yīng)力為
由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限，則由表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求
校核鍵連接的強(qiáng)度
聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為
齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為
取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表8-33查得，強(qiáng)度足夠。
4.3 低速軸的設(shè)計(jì)校核
（1）選擇軸的材料
根據(jù)所設(shè)計(jì)的軸零件選用45鋼，加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能，得抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)。查軸的許用彎曲應(yīng)力表，得，，。
( 2 ) 初步估算軸的最小直徑
取C=106，得≥
（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=65，初選軸承型號為30214圓錐滾子軸承（GB/T297—94）。其中長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，校核的方法與中間軸相類似，經(jīng)過具體的設(shè)計(jì)和校核，得該齒輪軸結(jié)構(gòu)是符合要求的，是安全的，軸的結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4-5 低速軸結(jié)構(gòu)
軸的受力分析
（1） 畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖所示
（2）
計(jì)算支承反力 在水平面上為
R2H=Fr4-R1H=1777.1-61N=1838.1N
在垂直平面上為
軸承1的總支承反力為
軸承2的總支承反力為
（3） 畫彎矩圖 彎矩圖如圖5c、d、e所示
在水平面上，a-a剖面為
MaH=-R1Hl2=-61*68.7Nmm=-4190.7Nmm
a-a剖面右側(cè)為
MaH′=R2Hl2=1838.1*132.7Nmm=243915.9Nmm
在垂直平面上為
合成彎矩
a-a剖面為
a-a剖面右側(cè)為
（4）畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖7f所示，T1=918410Nmm
校核軸的強(qiáng)度
因a-a剖面彎矩大，同時(shí)作用有轉(zhuǎn)矩，a-a剖面為危險(xiǎn)面
其抗彎截面系數(shù)為
抗扭截面系數(shù)為
彎曲應(yīng)力為
扭剪應(yīng)力為
按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)則當(dāng)量應(yīng)力
由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限，則由表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求
校核鍵連接的強(qiáng)度
聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為
齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為
取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表8-33查得，強(qiáng)度足夠
5 軸承的選擇和計(jì)算
5.1 中間軸的軸承的選擇和計(jì)算
按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步選用30209（GB/T297—94）圓錐滾子軸承
（1） 計(jì)算軸承載荷
圖5-1 中間軸軸承的受力簡圖
① 軸承的徑向載荷
軸承A：
軸承B：
② 軸承的軸向載荷
查表可得圓錐滾子軸承的內(nèi)部軸向力計(jì)算公式為
查表可得30209軸承的Y=1.5。
故，方向?yàn)樽宰笙蛴遥?
，方向?yàn)樽杂蚁蜃蟆?
由，故軸承A被壓緊，B被放松。
所以，兩軸承的總軸向力為：
，。
③ 計(jì)算當(dāng)量動載荷
由表查得圓錐滾子軸承30209的
取載荷系數(shù)，
軸承A：>e
則
軸承B：＜e
則
④ 計(jì)算軸承壽命
因?yàn)椋?，軸承B受載大，所以按軸承B計(jì)算壽命，查得30209軸承基本額定載荷，軸承工作溫度小于，取溫度系數(shù)，則軸承壽命，
若按8年的使用壽命計(jì)算，兩班制工作，軸承的預(yù)期壽命為
，＞,所以所選軸承合適。
5.2 高速軸的軸承的選擇和計(jì)算
按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用30208（GB/T297—94）圓錐滾子軸承，經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。
⑴計(jì)算軸承的軸向力：
由表9-9查軸承得，，由表9-10查得軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1,2的內(nèi)部軸向力分別為：
外部軸向力，各軸向力方向如圖所示，則：
則兩軸承的軸向力分別為：
⑵計(jì)算當(dāng)量動載荷：
因?yàn)?查表得,因，故,軸承1的當(dāng)量動載荷為:
因?yàn)?查表得,因，
故,軸承2的當(dāng)量動載荷為:
⑶校核軸承壽命
因?yàn)椋手恍栊：溯S承2，。軸承在以下工作，查表8-34得。對于減速器，查表8-35的載荷系數(shù)
軸承2的壽命為：
減速器預(yù)期壽命為：
，故軸承壽命足夠。
5.3 低速軸的軸承的選擇和計(jì)算
按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用30213（GB/T297—94）圓錐滾子軸承，經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。
則
則
則
，
則
則
故合格
6 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸
(1) 箱座（體）壁厚：=≥8，取=10，其中=210；
(2) 箱蓋壁厚：=0.02a+3≥8，取=8；
(3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度：，,；
(4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目：根據(jù)=210，得，根據(jù)螺栓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，選得20，數(shù)目為6個(gè)；
(5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑：；
(6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑：=10～12，取=10；
(7) 軸承端蓋螺釘直徑：
表6-1 減速器所用螺釘規(guī)格
高速軸
中間軸
低速軸
軸承座孔（外圈）直徑
80
85
125
軸承端蓋螺釘直徑
8
10
10
螺 釘 數(shù) 目
6
6
6
(8) 檢查孔蓋螺釘直徑：本減速器為二級傳動減速器，所以取=5；
(9) 螺栓相關(guān)尺寸：視具體設(shè)計(jì)情況而定，以圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為準(zhǔn)
(10) 軸承座外徑：，其中為軸承外圈直徑，
把數(shù)據(jù)代入上述公式，得數(shù)據(jù)如下：
高速軸：mm取為125mm;
中間軸：取為130mm;
低速軸：取為180mm.
(11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離：以螺栓和螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近；
(12) 軸承旁凸臺半徑：40mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)而定；
(13) 軸承旁凸臺高度：根據(jù)低速軸軸承外徑和扳手空間的要求，由結(jié)構(gòu)確定；
(14) 箱外壁至軸承座端面的距離：，取=60mm；
(15) 箱蓋、箱座的肋厚：≥0.85，取=8mm，≥0.85，取=10mm；
(16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離：≥1.2，取=20mm；
(17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角：鑄造斜度=1：10，
過渡斜度=1：20，鑄造外圓角=5，鑄造內(nèi)圓角=3。
7 鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核
（1）錐齒輪與軸的鍵聯(lián)接
① 選用普通平鍵（A型）
按中間軸裝齒輪處的軸徑=50，以及輪轂長=50，
查表，選用鍵14×45GB1096—79。
② 強(qiáng)度校核
鍵材料選用45鋼，查表知，鍵的工作長度，，按公式的擠壓應(yīng)力
＜
所以鍵的聯(lián)接的強(qiáng)度是足夠的，選用本鍵合適。
（2） 低速軸和高速軸上的鍵效核方法同上，材料同樣選用45鋼。
經(jīng)效核，合格。
結(jié) 論
減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，期間設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、編制工藝等等，都是較為繁瑣的事情。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這些過程都變的簡單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場的需求，就必須運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)解決過去計(jì)算繁瑣，繪圖工作量大及工作效率低，更新速度慢的問題。
通過本設(shè)計(jì)我對各種減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的了解，對以前所學(xué)的專業(yè)知識作了一個(gè)很好的總結(jié)，設(shè)計(jì)中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補(bǔ)。
致 謝
感謝學(xué)校和系里為我們學(xué)生提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件，使我們能夠順利的完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。我要對所有幫助過我的老師我同學(xué)說一聲感謝，你們都辛苦了！
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