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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
（機(jī)類(lèi)本科使用）
李開(kāi)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(lèi)學(xué)生一門(mén)重要的專(zhuān)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(lèi)專(zhuān)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(xiě)本書(shū)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(shū)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(shū)中提出了對(duì)課程設(shè)計(jì)的具體要求，說(shuō)明了步驟、設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)以及設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，并提供了八組設(shè)計(jì)題目類(lèi)型，每組題目類(lèi)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(mǎn)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(shū)在李開(kāi)世教授編寫(xiě)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(cāng)促，書(shū)中疏漏錯(cuò)誤在所難免，歡迎大家批評(píng)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(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 3
2.3 各級(jí)傳動(dòng)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(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(shuō)明書(shū) 6
3.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容 6
3.2 要求 6
3.3 書(shū)寫(xiě)格式舉例 7
3.4 推薦參考書(shū)目 7
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 8
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（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(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，論述的是各類(lèi)通用零部件的設(shè)計(jì)原理與計(jì)算方法。為了對(duì)該門(mén)課程有充分的認(rèn)識(shí)和深入的掌握，教學(xué)過(guò)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(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)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(mén)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(shí)，生產(chǎn)知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)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(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、查閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，數(shù)據(jù)處理，類(lèi)比等，對(duì)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(guò)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(dòng)裝置作為設(shè)計(jì)對(duì)象，我院機(jī)械類(lèi)本科以?xún)杉?jí)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(jí)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(hào)或1號(hào)圖紙)；
零件工作圖1~3張（傳動(dòng)零件，軸等，3號(hào)或4號(hào)圖紙）；
設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)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(lái)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(shuō)明書(shū)可打?。ㄑb配圖：4×A4打印紙拼合；零件圖：A4打印紙；說(shuō)明書(shū)：A4打印紙），同時(shí)上交設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的電子文檔。
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動(dòng) 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(duì)已學(xué)課程的綜合運(yùn)用，又為以后的專(zhuān)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(guò)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(lái)確定尺寸，有時(shí)要根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝來(lái)確定尺寸。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常是邊畫(huà)、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(dòng)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(duì)于設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行，階段檢查和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)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(dòng)方案，然后進(jìn)行必要的運(yùn)算，通過(guò)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(shuō)明書(shū)的形式完成設(shè)計(jì)。大致過(guò)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(shū)，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(duì)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(shū)，資料及用具。
2.2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行傳動(dòng)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(dòng)裝置的方案, 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、型號(hào)和轉(zhuǎn)速，為下一步的傳動(dòng)件設(shè)計(jì)提供條件。
2.2.1 分析和選定傳動(dòng)裝置的方案
傳動(dòng)方案通常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方式表達(dá)，根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中提供的原始參數(shù)，分析減速器的工作條件（如運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，有無(wú)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(dòng)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(dòng)方案。如果設(shè)計(jì)的是多級(jí)傳動(dòng)，對(duì)于有幾種傳動(dòng)形式的多級(jí)傳動(dòng)要充分考慮各種傳動(dòng)方式的傳動(dòng)特點(diǎn)，合理布置傳動(dòng)順序，下面幾點(diǎn)在考慮傳動(dòng)方案時(shí)可供參考。
1．帶傳動(dòng)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(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，適宜布置在高速級(jí)，通常ｉ≤７。
2．鏈傳動(dòng)因?yàn)橛羞\(yùn)動(dòng)的不均勻性和附加動(dòng)載荷，有沖擊，最好布置在低速級(jí) ，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(dòng)比直齒輪更平穩(wěn)，故宜布置在高速級(jí)。
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(jí)，并采用小傳動(dòng)比以減小其直徑和模數(shù)。
5．蝸桿傳動(dòng)可得到較大的傳動(dòng)比，適合于用在高速傳動(dòng)中。
總體傳動(dòng)方案的選擇可參考附錄I示例圖。
2.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)由專(zhuān)門(mén)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(hào)、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(lái)選擇，在產(chǎn)品目錄上查閱相關(guān)參數(shù)。
如無(wú)特殊要求，電機(jī)類(lèi)型通常選用Ｙ系列的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比；
總傳動(dòng)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(dòng)比的分配，應(yīng)考慮下面幾點(diǎn)
1．各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值的范圍。
2．傳動(dòng)比的分配應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)比尺寸協(xié)調(diào)合理。
3．考慮結(jié)構(gòu)的要求，各級(jí)傳動(dòng)件要有相應(yīng)的合適的空間，不能發(fā)生干涉。
4．對(duì)于多級(jí)齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，從潤(rùn)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(huà)出傳動(dòng)裝置方案簡(jiǎn)圖。為設(shè)計(jì)計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)零件和裝配圖設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
2.3 各級(jí)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)件是減速器的核心零件，計(jì)算齒輪減速器各級(jí)傳動(dòng)件的參數(shù)，確定出尺寸以及箱外傳動(dòng)零件如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等的主要參數(shù)和尺寸。
設(shè)計(jì)時(shí)先確定出外傳動(dòng)件，如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)的有關(guān)參數(shù)，帶傳動(dòng)通常選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的ｖ帶傳動(dòng)，計(jì)算確定出帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，主、從動(dòng)帶輪的直徑，傳動(dòng)中心距。對(duì)于鏈傳動(dòng)需要計(jì)算確定出鏈的型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)，鏈輪的齒數(shù)和直徑，傳動(dòng)中心距，說(shuō)明潤(rùn)滑方式。外傳動(dòng)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(dòng)比。
閉式齒輪內(nèi)傳動(dòng)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(lèi)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(jiàn)，盡可能減少材料種類(lèi)，同級(jí)減速器各小齒輪和大齒輪材料盡量分別一致。
2．一對(duì)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(guò)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(xiàn)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(dòng)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(xiě)出減速器特性；技術(shù)要求、零件序號(hào)、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(guó)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(xiě)出減速器特性；技術(shù)要求、零件序號(hào)、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(duì)于軸類(lèi)零件，常用一個(gè)主視圖來(lái)表達(dá)，有孔和鍵槽的地方可用剖視圖來(lái)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(duì)于齒輪分度圓、齒頂圓等線(xiàn)條機(jī)械制圖上有專(zhuān)門(mén)的規(guī)定，必需按規(guī)定繪制。
2.7 整理和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)參見(jiàn)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(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要組成部份。
3.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容根據(jù)具體的設(shè)計(jì)任務(wù)而定，說(shuō)明書(shū)的格式一般可參照下列要求：
封面（參考第8頁(yè)格式）
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（參考第9頁(yè)示例格式）；
目錄（標(biāo)題，頁(yè)次）；
傳動(dòng)方案的分析與擬定（傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖）；
電動(dòng)機(jī)的選擇與有關(guān)計(jì)算；
傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；
傳動(dòng)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(jiǎn)圖，軸的受力分析圖彎矩圖、扭矩圖）；
滾動(dòng)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(rùn)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(shū)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(jiǎn)潔，書(shū)寫(xiě)工整。
2．計(jì)算部分寫(xiě)出計(jì)算公式，代入相應(yīng)數(shù)值后不必寫(xiě)出運(yùn)算過(guò)程，直接寫(xiě)出計(jì)算結(jié)果及單位，并寫(xiě)出簡(jiǎn)短結(jié)論（如“滿(mǎn)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(lái)源。
4．為了清楚說(shuō)明設(shè)計(jì)內(nèi)容，應(yīng)附有必要的插圖（如傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，軸的受力分析圖，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖等）。為了簡(jiǎn)練醒目，一些計(jì)算可以用表格形式寫(xiě)出（如傳裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)，傳動(dòng)零件的幾何尺寸參數(shù)等）。
5．只要求寫(xiě)出正確設(shè)計(jì)結(jié)果，不必寫(xiě)出修改過(guò)程。
3.3 書(shū)寫(xiě)格式舉例
計(jì)算及說(shuō)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(yè)，表12.13取
接觸疲勞極限：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第224頁(yè)，圖12.17取
=191000N.mm
=1.0
=710MPa
3.4 推薦參考書(shū)目
設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)進(jìn)行，以下為推薦的參考書(shū)目。
1．《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
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(cè)》
5．《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》
6．《機(jī)械零件圖冊(cè)》
7．《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》
說(shuō)明：以上書(shū)目沒(méi)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(cè)或教材中的公式和圖表對(duì)應(yīng)，不能用這本書(shū)的公式而查另一本書(shū)的圖表。
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
題 目
設(shè) 計(jì) 者
指導(dǎo)教師
班 級(jí)
提交日期
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（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(jí)
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(hào)或1號(hào)圖紙)
2. 零件圖1~3張（由指導(dǎo)教師指定）
3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(shuō)明書(shū)規(guī)范工整，制圖符合國(guó)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?？蛰d起動(dòng)，經(jīng)常滿(mǎn)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(hào)
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(dòng)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(jí)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(jí)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(hào)
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(dòng) 2．電動(dòng)機(jī) 3．同軸式兩級(jí)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(mǎn)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(hào)
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(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動(dòng) 5．鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)
附圖C
題目D：提升機(jī)用二級(jí)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(dòng)用的二級(jí)斜齒圓柱齒輪同軸式減速器。傳動(dòng)簡(jiǎn)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(hào)
參 數(shù)
題 號(hào)
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(lái)提升谷物、面粉、水泥、型沙等物品；
2 提升機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．減速器 4．驅(qū)動(dòng)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(kāi)式二級(jí)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(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，空載啟動(dòng)，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(hào)
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(dòng) 2．電動(dòng)機(jī) 3．展開(kāi)式兩級(jí)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(mǎn)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(hào)
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(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．蝸桿減速器 4．鏈傳動(dòng) 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(dòng)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。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(hào)
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(dòng)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(dòng)力及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如附表H，可供選用的傳動(dòng)方案如附圖H2所示，其中原始數(shù)據(jù)為：（數(shù)據(jù)編號(hào)；傳動(dòng)方案編號(hào)）的組合。
注：本題共有題目數(shù)＝數(shù)據(jù)編號(hào)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(tái)。
生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7-8級(jí)精度齒輪及蝸輪。
動(dòng)力來(lái)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(hào)
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(dòng)方案編號(hào)
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(shuō)明書(shū))
鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)用圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)
（說(shuō)明書(shū)）
學(xué)生姓名
學(xué)院名稱(chēng)
專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)
指導(dǎo)教師
2013年
1月
6日
目 錄
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2
2 圓錐圓柱齒輪減速器的總體設(shè)計(jì) 3
2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 4
2.2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 5
2.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 6
3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.1 高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7
3.2 低速級(jí)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(shū)
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(jiǎn)圖如下）
1．電動(dòng)機(jī) 2．聯(lián)軸器 3．圓錐齒輪減速器 4．鏈傳動(dòng) 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(mǎn)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(dòng)方案見(jiàn)圖，其擬定的依據(jù)是結(jié)構(gòu)緊湊且寬度尺寸較小，傳動(dòng)效率高，適用在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)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(dòng)比為8-15，用于輸入軸于輸出軸相交而傳動(dòng)比較大的傳動(dòng)。
2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算
1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇：選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型為三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓交流380V。
2、電動(dòng)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(xiàn)速度
(2) 電動(dòng)機(jī)輸出功率
考慮傳動(dòng)裝置的功率損耗，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
=/
為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率，即
-聯(lián)軸器傳動(dòng)效率取0.98 -滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率取0.99
-圓錐齒輪傳動(dòng)效率取0.96 -圓柱齒輪傳動(dòng)效率取0.97
-鏈輪的傳動(dòng)效率取0.9
（3）確定電動(dòng)機(jī)的額定功率
因工作有輕微振動(dòng)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可。所以可以暫定電動(dòng)機(jī)的額定功率為7.5kw。
3、確定電動(dòng)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(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器一般傳動(dòng)比為8~15，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍2~5。故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為=(16~75） =（569.6~2670）r/min。
可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為750r/min，1000r/min ，1500r/min 的電動(dòng)機(jī)都符合，而轉(zhuǎn)速越高總傳動(dòng)比越大傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)會(huì)越大，成本越高,所以應(yīng)綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格及總傳動(dòng)比，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M-6
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率（kw）
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）
電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）
同步
滿(mǎn)載
Y160M-6
7.5
1000
970
119
2.2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算和各級(jí)傳動(dòng)比的分配
1、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比ia
=970/35.6=27.25
2、分配各級(jí)傳動(dòng)比
為了使減速器的傳動(dòng)比小一些，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍2~5，取，則減速器的傳動(dòng)比為i=ia/i0=27.25/5=5.45
為了避免圓錐齒輪過(guò)大，制造困難，并考慮齒輪的浸油深度，取高速級(jí)傳動(dòng)比i=2.5，低速級(jí)傳動(dòng)比為i=i/i1=5.45/2.5=2.18
高速級(jí)為圓錐齒輪其傳動(dòng)比應(yīng)小些約。
取定各傳動(dòng)比，當(dāng)前的總傳動(dòng)比
傳動(dòng)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(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)機(jī)軸
高速級(jí)軸I
中間軸II
低速級(jí)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(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）選擇齒輪類(lèi)型、材料、精度以及參數(shù)
① 選用圓錐直齒齒輪傳動(dòng)
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(jí)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(duì)N1,取m1=14.16,對(duì)N2取m2=17.56（m為疲勞曲線(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。（注：本節(jié)查表查圖見(jiàn)《機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》 葉偉昌 2001）
（5）齒輪傳動(dòng)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(chēng)
代號(hào)
計(jì)算公式
結(jié) 果
小齒輪
大齒輪
傳 動(dòng) 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(jí)圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)：
（1）選擇齒輪類(lèi)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(jí)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(mǎn)足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。（注：本節(jié)查表查圖見(jiàn)《機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ）
（4）齒輪傳動(dòng)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(chēng)
代號(hào)
計(jì)算公式
結(jié) 果
小齒輪
大齒輪
中 心 距
=
傳 動(dòng) 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(hào)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(dòng)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(huì)降低軸的強(qiáng)度，所以軸的設(shè)計(jì)應(yīng)在原來(lái)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(hào)為30208圓錐滾子軸承（GB/T297—94），長(zhǎng)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(lèi)似，經(jīng)過(guò)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(huà)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(huà)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(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)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(mǎn)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(hào)為30214圓錐滾子軸承（GB/T297—94）。其中長(zhǎng)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(lèi)似，經(jīng)過(guò)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(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖 軸的受力簡(jiǎn)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(huà)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(huà)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(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)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(mǎn)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(jiǎn)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(dòng)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(mǎn)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(dòng)載荷：
因?yàn)?查表得,因，故,軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為:
因?yàn)?查表得,因，
故,軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷為:
⑶校核軸承壽命
因?yàn)?，故只需校核軸承2，。軸承在以下工作，查表8-34得。對(duì)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(mǎn)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(jí)傳動(dòng)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(tái)半徑：40mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)而定；
(13) 軸承旁凸臺(tái)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(guò)渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角：鑄造斜度=1：10，
過(guò)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(zhǎng)=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(zhǎng)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(guò)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(guò)程都變的簡(jiǎn)單化。為了適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)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(guò)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(wèn)題。
通過(guò)本設(shè)計(jì)我對(duì)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(duì)以前所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(lái)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(duì)所有幫助過(guò)我的老師我同學(xué)說(shuō)一聲感謝，你們都辛苦了！
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