机械设计毕业设计

机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 毕业设计 机械与动力系 设计题目: 专业班级: 学 号: 设 计 人: 完成日期: 目 目录 - 0 - 设计任务书…………………………………………………………2 电动机的选择………………………………………………………3 齿轮的设计…………………………………………………………4 轴的设计……………………………………………………………9 滚动轴承的设计……………………………………………………12 键的设计和计算……………………………………………………13 联轴器设计…………………………………………………………14 润滑密封设计………………………………………………………14 设计小结……………………………………………………………15 参考资料……………………………………………………………15 附图…………………………………………………………… - 1 - 机械设计课程设计任务书 一(设计题目 某注塑成型机的传动如图一示，4为两级直齿圆柱齿轮减速器，试设计该减速器的高速级齿轮传动，并进行轴系?的设计(包括设计轴?的结构尺寸，选择滚动轴承3、7的型号并计算其寿命，选择轴承的润滑方式和润滑油(或润滑脂)牌号，设计轴承端盖和选择密封方式)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ? ? ? 1—电动机;2，8—联轴器;3，7—滚动轴承;4—减速器; 5—低速级齿轮传动;6—高速级齿轮传动;9—注塑机 图一 带式输送机传动简图 已知减速器输入功率P=10kW，小齿轮转速n=960r/min，齿数比u=3.2，工作寿命151 年(设每天工作300天)，两班制，注塑机工作平稳，转向不变。 二、设计目的 1. 综合运用所学课程的理论知识解决 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计中的实际问题;掌握机械产品设计开发的基本方法和步骤; 2. 通过毕业设计使学生熟练地应用所学课程的理论知识和设计计算手段，完成一个工程技术人员在机械产品设计开发方面所必须具备的全面训练。 三(设计内容 设计大致包括以下内容: ? 计算高速级齿轮传动的运动和动力参数，即各齿轮传递的扭矩和转速大小等; ? 高速级齿轮传动的设计计算，包括主要参数的确定，几何尺寸计算，齿轮结构设计; ? 轴的设计计算，包括轴的结构设计及其强度计算; ? 滚动轴承、联接件(如键连接)、润滑密封、联轴器的选择和校核计算; ? 轴承盖结构设计; ? 绘制轴系装配图及零件工作图; ? 编写计算说明书。 轴系部件图应包含轴系各零件的结构、装配关系、相对位置、必要的尺寸、标题栏等内容。为方便学生了解轴系装配图包含哪些内容，给出图二作为参考。 四(设计任务 - 2 - 完成轴系部件图一张，零件图一张(齿轮、轴均可)，设计计算说明书一份。 图二 轴系示意图 五(完成时间 2012年5月30日 电动机的选择 根据条件，可选择使用Y系例三相笼型异步电动机。 小齿轮的转速为960r/min,所以电动机的转速应大于选用Y160-6型 960r/min,可选用同步转速为了1000r/min的电动机。 由表14。1查得 选用Y160-6型 额定功率为11KW ，满载转速970r/min. 一(齿轮的设计 - 3 - 目的 过程分析 结论 因为此传动没有特殊要求，传动精度不高，所小齿轮45号钢表以选择一般的材料。 由教材[机械设设计基础]表面淬火HRC48,9.9.2选取: HRC55 小齿轮45号钢表面淬火，齿面硬度HRC48, 大齿轮45号钢1.齿轮材料的确定 HRC55 正火,齿面硬度 大齿轮45号钢正火，齿面硬度190HBS 190HBS 按齿面接触强度设计，按齿根弯曲强度校核。 k=1.5 kT13mm ai? 48.5(1)，2=0.4 ,,,[]haa 因载荷平稳且齿轮非对称布置，由表9.10.1，选K=1.5 4 TNmm,，9.9510.1 对一般用途的减速器，选 ,,0.4a =1.1 SH P106641 TNmm,，,，,，9.55109.55109.5510(.)1=509Mpa [],n960H112.疲劳强度的设计 (1)选载荷系数K 图9.11.4查取 =350Mpa ,,,,560();385()MPaMPa[],HHlim1lim2H2 由表9.11.2取 (2)选齿宽系数 ,a S,1.1H ,(3)计算转矩560 Tlim1H1 []509(),,,,MPa 1HS1.1H (4)确定许用应力[,] H385,lim2H []350(),,,MPa,2HS1.1H (5)中心距计算a 取两者之较小值代入设计，则 4 m=4mm kT1.59.9510，，1 33aimm,，,，,48.5(1)48.5(3.21)214()22,,i[]0.43.2350，，aH 2z,261 (6)确定模数m z,842齿数z 取中心距a=214mm 则模数m=(0.007,0.02)a=(1.5,4.3)mm a=220mm 与前面计算相合 查表9.4.1 取m=4mm 22214a，z,,,261mi(1)4(3.21)，， 齿数 ziz,,，,3.2268421 m4azzmm,，,，,()(2684)2201222 - 4 - 2KT1 ,,,,YY[] FFaSa2FbZm1 S,1.4FYY,,2.60,1.595FaSa11 由表9.11.1查得， ,[]150,MPaF1YY,,2.18,1.79FaSa22 []114.3,MPa ,F23.校核齿轮弯曲强度 由表a=220mm, ,,0.4,22.5[]MPa,a,,FF11 (1)择齿形系数 YFa,24.2[]MPa,,,FF22得 bamm,，,，,,0.422088a和齿根应力集中系数 由图9.11.2查得 Y,,,,210;160MpaMpaFFlim1lim2Sa 所以，弯曲强度可以满 (2)计算齿宽 b 足条件。 查表9.11.2查得 S,1.4F (3)确定许用弯曲应力 ,210Flim1[] ,F[]150,,,MPa,F1S1.4F (4)校核轮齿弯曲疲160,Flim2[]114.3,,,MPa,劳强度 F2S1.4F 42KTYY29.95102.601.595，，，，111FaSa,,,22.5MPa F1,22bZm88264，，1 42KTYY29.95102.181.79，，，，122FaSa ,,,MPa24.2F222,bZm88264，，1 - 5 - 7级精度适合 ,dn3.1426960，，11 Vms,,,5.22/601000601000，， 4.计算齿轮圆周速度 由表9.6.3查得，可选用7级精度 5.高速级齿轮主要参 数计算 (1)分度圆直径d (2)齿顶圆直径 da dmm,1041 dmm,336d(3)齿根圆直径 2f dmm,1121admzmm,,，,426104(4)齿顶高 h11admm,3442admzmm,,，,48433622dmm,94 1f(5)齿根高h fdmzmm,，,，，,(2)4(262)11211admm,3262fdmzmm,，,，，,(2)4(842)344(6)齿高 h 22ahmm,9dmzmm,,,，,,(2.5)4(262.5)94 11fbmm,951(7)齿宽 b dmzmm,,,，,,(2.5)4(842.5)326 22fbmm,882 *hhmmm,,，,144aa **hmhcmm,，,，，,()4(10.25)5 fa hhhmm,，,9af b,,，,,a0.4220882a bbmmbmm,，,(510),95,所以取121( - 6 - K,3KZ,，,，，,0.1110.50.111260.53111 8)跨测齿数K K,10KZ,，,，，,0.1110.50.111840.510212 WmKZ,,，[2.9521(0.5)0.014]111(9)公法线长度W ,,，，4[2.9521(30.5)0.01426] ,30.976mm ,0.1WmKZ,,，[2.9521(0.5)0.014]W,30.97622210.15, ,0.168,,，，4[2.9521(100.5)0.01484]W,116.70420.280, ,116.704mm 由设计手册查得公法线长度的公差如下: ,0.1W,30.97610.15, ,0.168W,116.70420.280, 6.齿轮的结构设计 小齿轮与轴做成一体，为齿轮轴结构 大齿轮锻造成腹板式结构 7.齿轮的零件图见附小齿轮零件图一张，见附图 图 - 7 - 二(轴的设计 目的 过程分析 结论 初步估算轴的最小直径，选取材料为45号钢调质 处理，根据表12.3.1查得，到C=110 p1033 dcmm,,,11024.02 minn960 由于轴的最小径处要安装联轴器，会有键槽存在，所以 将估算的值加大4%，得到24.98mm. 联轴器选用HL2型 为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，需同时d1 选取联轴器的型号。 该轴所传递的转矩 1. (1)按扭转强度估10 64TNmm,，,，9.55109.5510. 算轴的最小直径 960(2)联轴器的型号号确 ,28mm 轴的最小径d定 1 联轴器的计算转矩,KT,查表14.5.1，取工作情况系数Tc 得 4 TKTNmmNm,,，，,,1.59.9510149250.149.25.c T 按照计算转矩应小于联轴器的许用转矩的条件，查设c 计手册，选用 HL2型弹性柱销联轴器，其许用转矩为315N.m半联轴器的孔径为28mm，长度为60mm，半联轴 d器与轴配合的毂孔长度为60mm.所以,28mm 1 - 8 - 为了满足半联轴器轴向定位的要求，轴段?和?间需 制出一轴间。取定位轴肩为3mm, =34mm,轴段?上安装d2 轴承。所以该处直径必须满足轴承内径的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，取,ddmm,3432 dmm,3535mm，同时初选轴承型号7007C,查轴承标准，7007 C滚动3 2. 轴的结构设计 dmm,40轴承宽度B=14mm; 取安装齿轮的轴段?的直径,d44(1)确定各轴段直 dmm,50540mm.齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h,0.07d,所以径 dmm,456h=5mm;则轴环?处的直径,50mm. 左边轴承的右端定d5 dmm,357位轴肩高度不得超过内圈，由该轴承7007c的安装尺寸可 知，第?轴段(轴承定位的轴肩)的直径,45;取左右d6 轴承型号7007C型 两轴承型号一致，第?轴段的直径 ddmm,,3573 根据减速器结构需要，参照图12.3.1与《机械设计基 础》教材推荐值，分别取(轴承采用脂润滑)，lmm,102 =15mm. almmlmm,,18.20342 Lmm,722由于半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm,比配合的 Lmm,403半联轴器毂孔短2mm,齿轮中心距为220mm,查表12.3.2取 Lmm,86轴承座孔长度L为58mm,轴段?的长度4 Lmm,135LLLLBLmm,，，,,,()72。轴?的长度2342 Lmm,126 Lmm,14LLaBmm,，，，,(12)40,;齿轮的右端与轴承之7322 间安装一套筒 。已知齿轮轮毂宽度为88mm;为了使套筒端两轴承间的支承跨矩 面可靠地压紧齿轮，轴段?的长度应略短于齿轮轮毂宽度， L=169mm 箱体外联轴器距轴承支(2)确定各轴的长度 Lb,,(1,2)=86mm取 42 Lmm,222点的距离 1考虑到两极齿轮减速器结构上齿轮相对支承的对称 LmmLmmLBmm,,,,13;12;14性，取 567 计算两轴承间的支承跨矩: LbaLmm,，，，,2213169 22 计算箱体外联轴器距轴承支点的距离: LLLLLB,，，，，,2-(L,2) ?222mm 13452 - 9 - 齿轮与轴半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接实 现，在轴段??上分别加工键槽，两键槽应处于同一直线上， 键槽的长度比相应的轮毂宽度小于5,10mm(由标准确定)。 键的截面尺寸b=8mm, 轴段?键的尺寸根据。查表12.4.1选用单圆头dmm,281h=7mm,键长为50mm; 普通平键，键的截面尺寸b=8mm, h=7mm,键长为50mm; (3)轴上零件周向定位 键的截面尺寸轴段?好键的尺寸根据，查表12.4.1选用双圆dmm,404b=12mm,h=8mm.键长L 头普通平键A型。键的截面尺寸b=12mm,h=8mm.键长L, ,60mm 60mm. 滚动轴承与轴的周向定位采用过盈配合 4 圆周力 FTN,,，，,229.95101041913,d,t12 0 径向力 FFaN,,，tan1913tan20696,rt3.小齿轮的受力分析 F1913t 法向力FN,,,2036 n0coscos20a (1).画出轴的受力简图(见附图2,a) (2).求水平面的支反力，绘制水平面的弯矩图(见附图3-b) F1913tFHFHN,,,,956.5 1222 L169MHFHNmm,,,956.580824.5. 1a22 (3)求垂直面反力，绘制垂直面的弯矩(见附图3-c) 4按弯扭合成对轴进 Ld169104FF6962036，行强度校核 ra2222FVN,,,974 2 l169 FVFFvN,,,27812r 1169 MFNmm,,，,，,27823491.截面左侧弯矩 avV1 22 1169 MFNmm,，,，,97482303.截面右侧弯矩 aVV2 22 - 10 - (4)。求合成弯矩(见附图3-d) 2222 MMMNmm,,,，,,，,()()2349180824.584232.aaVaH 2222 MMMNmm,，,，,8230380824.5115353.aaVaH (5).由该轴所传递的转矩 P10 664 TNmm,，,，,，9.55109.55109.9510.1 n960 绘制扭矩图(见附图3-e) (6).求危险截面的当量弯矩 由计算可知a-a截面为危险截面，取折合系数a=0.6 2222 MMaTNmm,，,，，,()()115353(0.699500)129886.eaa 轴的结构设计满足轴强 (7)计算危险截面处的轴的直径 度要求 该轴的材料选 用45号钢，调质处理，由表12.1.1查得 ,,60MPa，由表12.3.3查值得， ,,650MPa,,,1bb M129886ea3,,,dmm27.8 3a,，0.10.160,,,1b 考虑到此处键槽对轴的影响，则 dmm,，,27.81.0428.9，由结构设计可知， a dmm,40，故轴的结构设计满足轴强度要求。 a - 11 - 三(滚动轴承的设计 目的 过程分析 结论 72000h 1.根据已知条件轴承283001572000，，，,h 寿命计算 已知转速,两轴承径向反力:nr,960/min1 ，初选两轴承为滚动轴承7007AC FFN,,215rr12 根据表13.3.5查得70000AC轴承内部轴向力的计算公式 为则 FF,0.68,Sr 2.轴承轴向力的计算 FFN,,146.3 FFN,,，,0.68215146.2aS11SS12 FFN,,146.3aS22 因为 所以 FFF，,F,0aSaS12 任意取一端为压紧端，现端为压紧端 FFN,,146.3aS11 FFN,,146.3aS22 F146.2a1 ,,0.68 F215r1 F146.2a2 ,,0.68F215r2 XYXY,,,,1,0;1,0 查表13.3.1取 1122 故轴承的当量载荷 3.计算轴承的当量载 PXFYFN,，,，，，,12150146.2215PP荷 11111ra12 PXFYFN,，,，，，,12150146.221522222ra - 12 - 因为,故取 pppN,,,215pp,1212 轴承工作时平稳，查表13.3.3取，工作温度正常，f,1.0P 查表13.2.2取，所以 f,,1,3,t7007AC轴承适用 4.计算所需的径向额 11fPn6060960，P133 CLN,,，,()(72000)3454定动载荷 Crnr66f1010t 根据《机械设计基础》附表13.2查得7007AC的径向额定协载荷.因为，故选7007AC轴承CN,18500CC,rrr1 适用 四键的设计各计算 一般7级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键。 根据 dmmdmm,,28;4014 查表12.4.1取键的截面尺寸，1.选择键联接的类型 和尺寸 bmmhmmLmm,,,8;7;50111 bmmhmmLmm,,,12;8;60222 取键标记为键1:8×50 GB1096-1979 键1:8×50 GB1096-1979 查表 4449.9510T，，,,[]40.6[],,,,pp1dhL28750，，112.4.2 2.校和键联接的强度 449.9510T，，[]20.7[],,,,,,pp2dhL40860，，1 两者都适用 - 13 - 五联轴器设计 因为此设备传动精度不高，因此采用弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器结构简单，制造 安装 维修均方便，不需要1.选择联轴器类型 润滑，耐久性能好。半联轴器材料常用铸钢或铸铁。 公称转矩: P10664 TNmm,，,，,，9.55109.55109.9510.n960 联轴器的计算转矩查表14.5.1取工作情况系TKT,,c 数K=1.5 4得 TNm,，，,1.59.9510149250.2.载荷计算 C 按照计算转矩应小于联轴器的许用转矩的条件，查TC 标准GB/T 5014-2003或设计手册，选 用HL2型弹性柱销联轴器，其许用转矩为315N.m。半联轴器的孔径为28mm,长度为60mm. 六润滑密封设计 对于两级圆柱齿减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速 5(,)1.5210/min，mmr较低，所以其速度远远小于 ，其圆周速度U,12m/s,所以选用油浴润滑，同时要求齿顶距箱底高度不少于30,50mm,以免搅起底的沉淀物及油泥。 密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸 缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度为6.3。密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，我国的距离是150MM，并均匀布置，保证部分面处的密封性。 - 14 - 设计小结 这次关于带式运输机上的两级直齿圆柱轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质起到了很大的帮助;使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械设计基础》、《工程力学》、《互换性与测量技术》、《Auto CAD》、《机械设计手册》等于一体。 2、这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。 3、在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。 4、设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。 参考资料 ? 教材《机械设计基础》 ? 濮良贵主编，机械设计，高等教育出版社 ? 龚溎义主编，机械设计课程设计指导书，高等教育出版社 ? 与本设计内容相同的各种版本的《机械设计课程设计指导书》均可 ?《机械设计手册》 ?《减速器图册》 - 15 -