机械设计课程设计计算说明书模版.docx

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机械设计课程设计计算说明书模版

机械设计课程设计计算说明书

题目:

二级齿轮减速器设计

学院：

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

年月日

一、设计任务书………………………………………………………………………………

1.1机械课程设计的目的…………………………………………………………………

1.2设计题目………………………………………………………………………………

1.3设计要求………………………………………………………………………………

1.4原始数据………………………………………………………………………………

1.5设计内容………………………………………………………………………………

二、传动装置的总体设计……………………………………………………………………

2.1传动方案………………………………………………………………………………

2.2电动机选择类型、功率与转速………………………………………………………

2.3确定传动装置总传动比及其分配…………………………………………………

2.4计算传动装置各级传动功率、转速与转矩………………………………………

三、传动零件的设计计算……………………………………………………………………

3.1V带传动设计……………………………………………………………………………

3.1.1计算功率……………………………………………………………………………

3.1.2带型选择……………………………………………………………………………

3.1.3带轮设计……………………………………………………………………………

3.1.4验算带速……………………………………………………………………………

3.1.5确定V带的传动中心距和基准长度………………………………………………

3.1.6包角及其验算………………………………………………………………………

3.1.7带根数………………………………………………………………………………

3.1.8预紧力计算…………………………………………………………………………

3.1.9压轴力计算…………………………………………………………………………

3.1.10带轮的结构…………………………………………………………………………

3.2齿轮传动设计……………………………………………………………………………

3.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数………………………………………………

3.2.2按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计…………………………………

3.2.3按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核…………………………………

3.2.4齿轮传动的几何尺寸计算…………………………………………………………

四、铸造减速器箱体的主要结构尺寸………………………………………………………

五、轴的设计…………………………………………………………………………………

5.1高速轴设计………………………………………………………………………………

5.1.1选择轴的材料………………………………………………………………………

5.1.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………

5.1.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………

5.2中间轴设计………………………………………………………………………………

5.2.1选择轴的材料………………………………………………………………………

5.2.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………

5.2.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………

5.3低速轴设计………………………………………………………………………………

5.3.1选择轴的材料………………………………………………………………………

5.3.2初步估算轴的最小直径……………………………………………………………

5.3.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸……………………………………………

5.4校核轴的强度……………………………………………………………………………

5.4.1按弯扭合成校核高速轴的强度……………………………………………………

5.4.2按弯扭合成校核中间轴的强度……………………………………………………

5.4.3按弯扭合成校核低速轴的强度……………………………………………………

六、滚动轴承的选择和计算…………………………………………………………………

6.1高速轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………

6.1.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………

6.1.2轴承选型与校核……………………………………………………………………

6.2中间轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………

6.2.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………

6.2.2轴承选型与校核……………………………………………………………………

6.3低速轴上的滚动轴承设计………………………………………………………………

6.3.1轴上径向、轴向载荷分析…………………………………………………………

6.3.2轴承选型与校核……………………………………………………………………

七、联轴器的选择和计算………………………………………………………………………

7.1联轴器的计算转矩………………………………………………………………………

7.2许用转速…………………………………………………………………………………

7.3配合轴径…………………………………………………………………………………

7.4配合长度…………………………………………………………………………………

八、键连接的选择和强度校核………………………………………………………………

8.1高速轴V带轮用键连接…………………………………………………………………

8.1.1选用键类型…………………………………………………………………………

8.1.2键的强度校核………………………………………………………………………

8.2中间轴与齿轮用键连接…………………………………………………………………

8.2.1选用键类型…………………………………………………………………………

8.2.2键的强度校核………………………………………………………………………

8.3低速轴与齿轮用键连接…………………………………………………………………

8.3.1选用键类型…………………………………………………………………………

8.3.2键的强度校核………………………………………………………………………

8.4低速轴与联轴器用键连接………………………………………………………………

8.4.1选用键类型…………………………………………………………………………

8.4.2键的强度校核………………………………………………………………………

九、减速器的润滑……………………………………………………………………………

9.1齿轮传动的圆周速度……………………………………………………………………

9.2齿轮的润滑方式与润滑油选择…………………………………………………………

9.3轴承的润滑方式与润滑剂选择…………………………………………………………

十、绘制装配图及零件工作图……………………………………………………………

十一、设计小结………………………………………………………………………………

十二、参考文献………………………………………………………………………………

一、设计任务书

1.1机械课程设计的目的

课程设计是机械设计课程中的最后一个教学环节，也是第一次对学生进行较全面的机械设计训练。

其目的是：

1.通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，来解决工程实际中的具体设计问题。

通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。

2.培养机械设计的能力，通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有关标准和规范及编写设计计算说明书等各个环节，要求学生掌握一般机械传动装置的设计内容、步骤和方法，并在设计构思设计技能等方面得到相应的锻炼。

1.2设计题目

设计运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮一级减速器。

1.3设计要求

根据给定的工况参数，选择适当的电动机、选取联轴器、设计V带传动、设计二级齿轮减速器（所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件）和与输送带连接的联轴器。

滚筒及运输带效率h=0.94。

工作时，载荷有轻微冲击。

室内工作，水分和颗粒为正常状态，产品生产批量为成批生产，允许总速比误差<±4%，要求齿轮使用寿命为10年，二班工作制，轴承使用寿命不小于15000小时。

1.4原始数据

表1原始数据

输送带拉力F（N）

输送带速度v（m/s）

驱动带轮直径D（m）

1.5设计内容

1.5.1确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。

1.5.2选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。

1.5.3传动装置中的传动零件设计计算。

1.5.4绘制传动装置中二级减速器装配图一张（A1）。

1.5.5绘制高速轴、低速大齿轮和箱盖零件图各一张（建议A3）。

1.5.6编写和提交设计计算说明书（电子版和纸版）各一份。

表2电动机安装及有关尺寸主要参数

参数

输入功率

（kW）

转速

n（rpm）

输入转矩

T（Nm）

传动比

i

效率

电动机轴

高速轴

中间轴

低速轴

二、传动装置设计

2.1传动方案

根据本课程设计要求，采用一般的二级圆柱齿轮（斜齿）传动方案，其传动简图如下：

图1传动装置简图

2.2电动机选择类型、功率与转速

表3电动机主要参数

型号

额定功率

同步转速

满载转速

堵转转矩/额定转矩

最大转矩/额定转矩

表4电动机安装及有关尺寸主要参数

中心高

外形尺寸

L（AC/2+AD）HD

底脚安装尺寸AB

地脚螺栓直径K

轴伸尺寸DE

键公称尺寸Fh

2.3确定传动装置总传动比及其分配

2.4计算传动装置各级传动功率、转速与转矩

三、传动零件的设计计算

3.1V带传动设计

3.1.1计算功率Pc

3.1.2带型选择

3.1.3带轮设计dd1、dd2

3.1.4验算带速v

3.1.5确定V带的传动中心距a和基准长度Ld

3.1.6包角及其验算1

3.1.7带根数z

3.1.8预紧力计算F0

3.1.9压轴力计算FQ

3.1.10带轮的结构

表5带轮结构尺寸（mm）

小带轮外径da1

大带轮外径da2

基准宽度bd

基准线槽深hamin

基准线下槽深hamax

槽间距e

槽边距fmin

最小轮缘厚min

带轮宽B

槽型

V带轮采用HT200制造，允许最大圆周速度为25m/s。

图2V带大带轮结构简图

3.2齿轮传动设计

3.2.1选择齿轮类型、材料、精度及参数

3.2.2按齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度设计

3.2.3按齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度校核

3.2.4齿轮传动的几何尺寸计算

表6高速级齿轮几何尺寸

名称

代号

计算公式与结果

法向模数

mn

端面模数

mt

螺旋角

法向压力角

n

端面压力角

t

分度圆直径

d1、d2

齿顶高

ha

齿根高

hf

全齿高

h

顶隙

c

齿顶圆直径

da1、da2

齿根圆直径

df1、df2

中心距

a

传动比

i

压力角

n

齿数

z1、z2

齿宽

b1、b2

螺旋方向

表7低速级齿轮几何尺寸

名称

代号

计算公式与结果

法向模数

mn

端面模数

mt

螺旋角

法向压力角

n

端面压力角

t

分度圆直径

d3、d4

齿顶高

ha

齿根高

hf

全齿高

h

顶隙

c

齿顶圆直径

da3、da4

齿根圆直径

df3、df4

中心距

A

传动比

I

压力角

n

齿数

z3、z4

齿宽

b3、b4

螺旋方向

四、铸造减速器箱体的主要结构尺寸

表8铸造减速器箱体主要结构尺寸计算结果

名称

代号

尺寸（mm）

底座壁厚

箱盖壁厚

1

座上部凸缘厚度

h0

底座下部凸缘厚度

h1

轴承座连接螺栓凸缘厚度

h2

底座加强肋厚度

e

箱底加强肋厚度

e1

地脚螺栓直径

d

地脚螺栓数目

n

轴承座连接螺栓直径

d2

底座与箱盖连接螺栓直径

d3

轴承盖固定螺钉直径

d4

视孔盖固定螺钉直径

d5

轴承盖螺钉分布直径

D1

高速轴承座凸缘端面直径

D2’

中间轴承座凸缘端面直径

D2”

低速轴承座凸缘端面直径

D2’”

螺栓孔凸缘的配置尺寸

c1、c2、D0

地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸

c'1、c'2、D'0

箱体内壁与齿顶圆的距离

箱体内壁与齿轮端面的距离

1

底座深度

H

底座高度

H1

箱盖高度

H2

外箱壁至轴承座端面距离

l1

箱底内壁横向宽度

L1

其他圆角

R0、r1、r2

五、轴的设计

5.1高速轴设计

5.1.1选择轴的材料

5.1.2初步估算轴的最小直径

5.1.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸

5.2中间轴设计

5.2.1选择轴的材料

5.2.2初步估算轴的最小直径

5.2.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸

5.3低速轴设计

5.3.1选择轴的材料

5.3.2初步估算轴的最小直径

5.3.3轴的机构设计，初定轴径及轴向尺寸

图3三轴在减速箱中的装配简图

5.4校核轴的强度

5.3.1按弯扭合成校核高速轴的强度

（1）水平平面支反力

（2）垂直平面支反力

（3）水平平面弯矩

（4）垂直平面弯矩

（5）合成弯矩

（6）扭矩

（7）计算弯矩

（8）绘制弯矩、扭矩图

图4高速轴的受力、弯矩、合成弯矩、转矩、计算弯矩图

5.3.2按弯扭合成校核中间轴的强度

（1）水平平面支反力

（2）垂直平面支反力

（3）水平平面弯矩

（4）垂直平面弯矩

（5）合成弯矩

（6）扭矩

（7）计算弯矩

（8）绘制弯矩、扭矩图

图5中间轴的受力、弯矩、合成弯矩、转矩、计算弯矩图

5.3.3按弯扭合成校核低速轴的强度

（1）水平平面支反力

（2）垂直平面支反力

（3）水平平面弯矩

（4）垂直平面弯矩

（5）合成弯矩

（6）扭矩

（7）计算弯矩

（8）绘制弯矩、扭矩图

图6低速轴的受力、弯矩、合成弯矩、转矩、计算弯矩图

六、滚动轴承的选择和计算

6.1高速轴上的滚动轴承设计

6.1.1轴上径向、轴向载荷分析

6.1.2轴承选型与校核

（1）轴承选型与安装方式

（2）轴承内部轴向力与轴承载荷计算

（3）轴承当量载荷

（4）轴承寿命校核

6.2中间轴上的滚动轴承设计

6.2.1轴上径向、轴向载荷分析

6.2.2轴承选型与校核

（1）轴承选型与安装方式

（2）轴承内部轴向力与轴承载荷计算

（3）轴承当量载荷

（4）轴承寿命校核

6.3低速轴上的滚动轴承设计

6.3.1轴上径向、轴向载荷分析

6.3.2轴承选型与校核

（1）轴承选型与安装方式

（2）轴承内部轴向力与轴承载荷计算

（3）轴承当量载荷

（4）轴承寿命校核

表8滚动轴承参数

参数

轴承型号

基本额定动载荷（N）

高速轴轴承

中间轴轴承

低速轴轴承

七、联轴器的选择和计算

7.1联轴器的计算转矩

7.2许用转速

7.3配合轴径

7.4配合长度

表9联轴器参数

联轴器型号

许用转矩

许用转速

配合轴径

配合长度

八、键连接的选择和强度校核

8.1高速轴V带轮用键连接

8.1.1选用键类型

8.1.2键的强度校核

8.2中间轴齿轮用键连接

8.2.1选用键类型

8.2.2键的强度校核

8.3低速轴齿轮用键连接

8.3.1选用键类型

8.3.2键的强度校核

8.4低速轴联轴器用键连接

8.3.1选用键类型

8.3.2键的强度校核

表10各键参数

参数

型号

键长

键高

高速轴带轮键

中间轴齿轮键

低速轴齿轮键

低速轴联轴器键

九、减速器的润滑

9.1齿轮传动的圆周速度

9.2齿轮的润滑方式与润滑油选择

9.3轴承的润滑方式与润滑剂选择

十、绘制装配图及零件工作图

减速器的装配图和零件工作图参考附带的图纸。

十一、设计小结

（不少于500字）

十二、参考文献

1.黄平、朱文坚，机械设计基础—理论、方法与标准，北京：

清华大学出版社，2012

2.朱文坚、黄平，机械设计课程设计，广州：

华南理工大学出版社，2004

3.朱文坚、黄平，机械设计，北京：

高等教育出版社，2008

4.机械设计手册，北京：

化学工业出版社

5.机械设计手册，北京：

冶金工业出版社

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