1、 机械设计课程设计计算说明书 1第一部分 绪 论本课程设计主要进行的是一级普通圆柱蜗杆传动减速器的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础 、 机械制图 、 工程力学 、 公差与互换性等多门课程知识，是高等工科院校大多数专业学生一次较全面的设计能力训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养，就我个人而言，在以下方面获益匪浅：1、培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其它相关课程的基础理论并结合实际进行分析和解决工程问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械方面的知识；2、通过制订设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制
2、造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法；3、进行设计基本技能的训练。例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图标、标准和规范等）以及使用经验数据。进行经验估算和处理数据的能力。该减速器的设计基本符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。机械设计课程设计计算说明书 2第二部分 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目一级普通圆柱蜗杆传动减速器（用于带式输送机传动系统中的减速器）2.2 主要技术参数说明 根据设计要求减速器的主要参数为：运输带工作拉力2.5KN、运输带工作速度 1.1m/s、运输带滚筒直
3、径 390mm，运输带绕过滚筒的损失通过效率计算，取效率 =0.97。2.3 传动系统工作条件带 式 输 送 机 连 续 单 向 运 转 ， 载荷较平稳， 工作中有轻微振动，单 班制工作，每班工作 8 小时，空载启动，运输带速度允许速度误差为5%，工作期限为十年，每年工作 300天；检修期间隔为三年。在 中 小 型 机 械 厂 小 批 量 生 产 。2.4 传动方案的选择图 2-1 带式输送机传动系统方案简图第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构根据课程要求为一级普通圆柱蜗杆传动减速器；因工作速度 V1.1m/s45HRC,从机械设计表 117 查得蜗轮的基本许用应力 =
4、268 。由机械设计P254 应力循环a次数:N= =60150.023608=8643456; hLn2j寿命系数 =0.7213; HNK则 = =191MPa; 6）计算中心距=168.923mm;322)(HPETa取中心距 a=180mm,因 =57.98,故从机械设计表 11i2 中取模数 m=6.3mm, 蜗轮分度圆直径 =63mm；这时1d/a=0.35，从 机械设计 图 1118 中可查得接触系数1d=2.9 因为 = ,因此以上计算结果可用。2.蜗杆的主要参数与几何尺寸轴向尺距 mm;直径系数 ;3.1469.72am10q齿顶圆直径 ;1216.35.adhm齿根圆直径
5、;f c分度圆导程角 ;蜗杆轴向齿厚5483mm。3.69.2amSK=1.05=160MPa1/2=2.9=0.7213HNK=191MPaa=168.923mm19.792mm3.1469.72am75.6mm175.ad42f839.896mm.169.82amS48.v机械设计课程设计计算说明书 73.校核齿根弯曲疲劳强度 FFaFYmdKT2153.当量齿数 = / =48.24；2vZ3cos根据 ，从机械设计图 1120.486,.4vX19 中可查得齿形系数 ；71FaY螺旋角系数 ；5.0.92从机械设计P255 知许用弯曲应力 = FHNKF从机械设计P256 表 118
6、查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 =56 。FMPa由教材 P255 寿命系数 =0.693；6699100.7345NK=560.69=338.808MPa;F=1.531.05578500/(63302.46.3) 2.7170.9592=20.18MPa可见弯曲强度是满足的。4.验算效率 v tan96.05已知 = ; ; 与相对滑动速度 有关。.71vfrcsV9.68m/s；63290.68/60os01os5.71sdVm从机械设计表 1118 中用插值法查得 =0.01632, vf代入式中得 =0.824,大于原估计值,因此不用重算。538v5.精度等
7、级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从 GB/T100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 9 级精度,侧隙种类为 f,标注为 8f GB/T100891988。然后由参考文献5P187 查得蜗杆的齿厚公差为 =71m, 蜗轮的齿厚公1s差为 =130m;蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为2s1.6m, 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为 1.6m 和3.2m。6.热平衡核算2.71FaY=0.696699100.7345FNK=338.808MPa=20.18MPaF968/sms=71m;1s=130m;2sS=0.92;= ;at20c机械设计课程设
8、计计算说明书 8初步估计散热面积： 1.751.75800.3392aS取 (周围空气的温度)为 。at c=(8.1517.45) ， 取 17d)./(2mwo)./(2cmwo= + =68.8 24000h36620051.9054.rhCLXhn故所选轴承满足寿命要求.6.2 键的选择计算及校核1.连轴器与电机连接采用平键连接轴径 d1=38mm，L 电机 =50mm查参考文献5P119 选用 A 型平键，得：键 A1050 GB/T1096-2003键 A1050 GB/T1096-2003键A1870GB/T1096-2003T=58N.m机械设计课程设计计算说明书 20b=10
9、,h=8,L=50; 即：键 A1050 GB/T1096-2003 l=L 电机 -b=50-8=42mm; T2=20000N.m ; 根据教材 P106 式 6-1 得 p=4T2/dhl=420000/10842=23.8Mpa p(110Mpa)2.输入轴与联轴器连接采用平键连接轴径 d2=30mm,L1=60mm,T=54.8N.m; 查手册 P51 选 A 型平键，得：b=10,h=8,L=50; 即：键 A1050 GB/T1096-2003l=L1-b=60-10=50mm; h=8mm; p=4T/dhl=454800/30850=18.3Mpa p(110Mpa)3.输出
10、轴与涡轮连接用平键连接轴径 d3=58mm,L2=80mm,T=91.7N.m; 查手册 P51 选用 A 型平键，得：b=18,h=11,L=70即：键 A1870GB/T1096-2003l=L2-b=80-18=62mm; h=11mm; 根据机械设计6-1 式得 p=4T/dhl=491700/581162=9.8Mpa p (110Mpa)6.3 联轴器的选择1.类型选择为了隔离振动与冲击,选用弹性套柱销连轴器。2.载荷计算公称转矩 T= N.m；65.9.1087Tx3.型号选择从 GB43232002 中查得 LX3 型弹性套柱销连轴器的公称转矩为 1250N.m,许用最大转速为
11、 5700r/min,轴径为 3048 mm 之间,故合用。第七部分 减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算7.1 润滑的选择确定1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以采用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油面高度约 0.7 个齿高，但不小于 10mm，型号5.18M机械设计课程设计计算说明书 21低速级齿轮浸入油面高度约为 1 个齿高（不小于 10mm） ，1/6齿轮。2.滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V1.52m/s 所以采用飞溅润滑。7.2 密封的选择确定对于轴承的密封设计采用了轴承端盖还在其中加入了密封圈。蜗杆轴承端一边用闷端盖，一边用唇形密封圈。涡轮轴
12、承一边用闷端盖，一边用毡圈。整个箱体是密封的。轴承盖上均装垫片，透盖上装密封圈。7.3 减速器附件的选择确定1.窥视孔及视孔盖图 7-1参考文献 4 表 4-3 得：表 7-12.通气器d1l23l41b23直径孔数R90 75 60 - 70 55 40 7 4 4 5M16 型机械设计课程设计计算说明书 22由已知选 型号，外型安装图： 5.18MDCbdah2Refk43图 7-2查参考文献 4 表 4-5 可得：d12d34Dhab5.18M.38 3 16 40 40 12 7c1hR1Skef16 18 40 25.4 22 6 2 2表 7-23.油标尺由条件可选 M16 型的。
13、安装图如下： d21had3图 7-3d=8l=24mm机械设计课程设计计算说明书 23dd1 d2 d3 h a b c D D1M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22表 7-34.放油孔与螺塞放油孔应设在油池的最低处，平时用罗塞堵住，采用圆柱螺塞时，箱座上装置处应设凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排不干净。如下图示： 图 7-4 放油孔的位置图 7-5 外六角螺塞、封油垫圈5.启盖螺钉启盖螺钉直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同，螺纹长度应大于箱盖凸缘厚度；螺钉端部制成圆柱形或半圆形，以避免损伤剖分面或端部螺纹。取长度 L=30mm；6.定位销选圆柱销： mbldd
14、241810).7()8.07(17.吊装置为便于拆卸和搬运减速器，应在箱体上设置起吊装置，综合考虑选择吊耳。8.5hmh=59mmQ=3843.7cm3机械设计课程设计计算说明书 24查参考文献 4 表 4-14 得吊耳外形尺寸如下表：3cbR1rr1)54(=43)5.(c=6=812=64c325.0c=0.937.=1.1表 7-4（ 为箱盖厚度）1吊环螺钉的外形图如下：图 7-67.4 箱体主要结构尺寸计算1.箱座高度 22(305)193015afdHm齿高为： ；28.2afdh则齿轮浸油深度 符合条件齿轮浸油深度大.5m于 10mm 的要求。总的油深： ；h930箱体内储油宽度
15、大约为 178mm；箱体内储油长度大约为 366mm；则储藏的油量；37.84591736cmQ单级减速器每传递 1kw 的功率所需的油量：.70353cm706.583c符合要求。2.箱体的刚度设计机械设计课程设计计算说明书 25从机械设计表 17-1、17-2 可得结果如表 2：名称 符号 蜗轮蜗杆减速器尺寸选用箱座壁厚 8304.a8箱盖壁厚 158箱盖凸缘厚度 b1.12箱座凸缘厚度 12箱座底凸缘厚度 2.20地脚螺钉直径 fd2036a16M地脚螺钉数目 n4轴承旁联结螺栓直径 1fd75. 2盖与座联结螺栓直径 2)(0联结螺栓 间距2dl20175轴承端盖螺钉直径 3df.48
16、视孔盖螺钉直径 4fd)(7M定位销直径 8.7至外箱壁距21,df离1C26、22、18、16至凸源边缘距离2,f 2 20、16、14轴承旁凸台半径 1R216凸台高度 h45外箱壁至轴承座端面距离1l)105(2C42蜗轮顶圆与内壁的距离 1.10蜗轮轮毂端面与内壁距离2 9箱盖、箱座肋厚 m185.01171m轴承端盖外径 2D3)(d120轴承旁联结螺栓距离 S2120表 2机械设计课程设计计算说明书 26第八部分 总 结经过几周的课程设计，我终于完成了自己的设计，在整个设计过程中，感觉学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。还将过去所学的一些机械方面的知
17、识系统化，使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强。除了知识外，也体会到作为设计人员在设计过程中必须严肃、认真，并且要有极好的耐心来对待每一个设计的细节。在设计过程中，我们会碰到好多问题，这些都是平时上理论课中不会碰到，或是碰到了也因为不用而不去深究的问题，但是在设计中，这些就成了必须解决的问题，如果不问老师或是和同学讨论，把它搞清楚，在设计中就会出错，甚至整个方案都必须全部重新开始。比如轴上各段直径的确定，以及各个尺寸的确定，以前虽然做过作业，但是毕竟没有放到非常实际的应用环境中去，毕竟考虑的还不是很多，而且对所学的那些原理性的东西掌握的还不是很透彻。但是经过老师的讲解，和自己的更加深
18、入的思考之后，对很多的知识，知其然还知其所以然。刚刚开始时真的使感觉是一片空白，不知从何处下手，在画图的过程中，感觉似乎是每一条线都要有一定的依据，尺寸的确定并不是随心所欲，不断地会冒出一些细节问题，都必须通过计算查表确定。 设计实际上还是比较累的，每天在电脑前画图或是计算的确需要很大的毅力。从这里我才真的体会到了做工程的还是非常的不容易的，通过这次课程设计我或许提前体会到了自己以后的职业生活吧。经过这次课程设计感觉到自己还学到了很多的其他的计算机方面的知识，经过训练能够非常熟练的使用 Word 和CAD，觉得受益匪浅。所以这次课程设计，我觉得自己真的收获非常的大。看到自己完成的成果，真的觉得
19、虽然很累，但觉得很欣慰，这次课程设计应该是达到了预期的效果。机械设计课程设计计算说明书 27参考文献1 濮良贵，纪名刚.机械设计M.第八版，北京：高等教育出版社，2005.2 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册S.第三版,北京：高等教育出版社，2005.3 徐学林.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，2005.4 范元勋，宋梅利，梁医.机械设计课程设计指导书M.南京：南京理工大学，2007.5 范思冲.机械基础（机械类专业适用）.北京：机械工业出版社，2005.6 孙建东.机械设计学基础.北京：机械工业出版社，2004.7 仙波正庄.齿轮强度计算，姜永等译.北京：化学工业出版社，1985.8 余俊.滚动轴承计算.北京：高等教育出版社，19939 机械设计手册编委会，机械设计手册单行本齿轮传动，机械工业出版社，2007.10 李榆生.机械工程标准手册-联轴器、离合器与制动器卷.北京：中国标准出版社，2003.
