课程设计3

南 湖 学 院

课程设计报告书

题 目： 家庭用机械的设计 系 部： 机械与电子工程系 专 业： 机械设计制造及自动化

班 级： N机自09—4F 姓 名： 傅弄章

学 号： 24091900224 序 号： 03

2011年12月25日

南湖学院课程设计

南湖学院

课程设计任务书

设计题目： 家庭用机械的设计 系 部： 机电系 专 业： 机械设计制造及自动化 学生姓名: 傅弄章 学号: 24091900224 序号: 03 起迄日期: 2011年 11 月28日至 2011 年 12月16日 指导教师: 谭湘夫

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机械设计课程设计任务书

1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 一、设计题目 家庭用机械的设计 1.设计布置方案 自行设计 提示：家庭用机械指“对家庭或宿舍内物品进行清洁、整理、储存和维护用机械”。 a、各种新式厨房简易食品机械：洗碗的，切菜的，这个以前都做得很多了。除油烟的，通风的，新式灶具，等都可以做，还可可针对某一种特色菜、特色面等特色食品专门制作一种自动化设备，当然可以集成多种，做成多功能的 b、清洁设备：扫地的，擦地面墙面的、卫生间的马桶、便池，这些在第一、二届都有人做过了，最好避免选题，还可以做清洁汽车的等 c、搬运工具：第一、二届机械创新大赛做的也比较多，如果有新型的还是可以 d、储存、整理工具 e、多功能五金工具 f、多功能自动晾晒衣物设备 g、多功能门窗、家具等 h、防盗工具或系统； 2.设计评价 （1）选题评价 a、新颖性 b、实用性 c、意义或前景 （2）设计评价 a、创新性 b、结构合理性 c、工艺性 d、先进理论和技术的应用 e、设计图纸质量 二.技术要求 1、创意设计 2、装配图、零件图的绘制； 3、设计计算说明书的编写； 三.工作要求 1. 学生应当在指导老师指导下完成设计,必须独立完成设计任务,严禁抄袭,一经发现成绩以不及格计,并给予批评教育各严肃处理. 2. 课程设计期间要严格遵守学习纪律,在此期间缺勤1/3以上,成绩以不及格计. 3. 课程设计报告书一律打印在A4纸上,同时配上封面装订成册. ii

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2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕： 1、要求 （1）说明书要认真、准确、条理清晰，参考文献要注明出处 （2）按word排版，公式编辑器编辑公式 （3）图纸按CAD作图，数据准确，图面整洁 2、任务 （1）、机构的总装配图一张 （2）主要零件图两张 （3）设计说明书一份 3．主要参考文献： ? 要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例如： [1] 濮良贵，纪名刚.机械设计.第八版.北京:高等教育出版社,2010 [2] 杨光，席伟光等.机械设计课程设计手册.第二版.北京:高等教育出版社,2010 [3] 刘鸿文.材料力学.第四版. 北京:高等教育出版社,2009 [4] 甘永立.几何量公差与检测.第八版.上海:上海科学技术出版社,2009 4．课程设计工作进度计划： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 指导教师

起 迄 日 期 11.28 12.1 12.4 12.6 12.8 12.11 12.14 12.16 谭湘夫 工 作 内 容 设计前准备工作(接受设计任务、收集资料、准备工具) 机构方案设计 装置的设计计算 各零部件的选择 装配图设计及复核计算 零件工作图设计 整理设计说明书及课程设计体会和收获 上交机械设计课程设计成果 日期： 2011年 11月 23 日 iii

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目录

1. 前言 .......................................................................................................................................... - 1 - 2. 课程设计题目：家用谷物入仓运输机 ......................................................................................... - 2 - 3. 传动装置总体设计 ..................................................................................................................... - 3 -

3.1传动方案 ........................................................................................................................... - 3 - 3.2该方案的优缺点................................................................................................................. - 4 - 3.3原动机选择........................................................................................................................ - 4 - 3.4传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配................................................................ - 5 - 4. V带设计 .................................................................................................................................... - 5 -

4.1确定计算功率 .................................................................................................................... - 6 - 4.2选择V带型号 ................................................................................................................... - 6 - 4.3确定带轮直径 .................................................................................................................... - 6 - 4.4确定中心距和带长 ............................................................................................................. - 7 - 5. 各齿轮的设计计算 ..................................................................................................................... - 9 -

5.1高速级减速齿轮设计.......................................................................................................... - 9 - 5.2低速级减速齿轮设计........................................................................................................ - 11 - 6. 高速轴的设计 .......................................................................................................................... - 13 -

6.1选择轴的材料及热处理 .................................................................................................... - 13 - 6.2初估轴径 ......................................................................................................................... - 14 - 6.3初选轴承 ......................................................................................................................... - 14 - 6.4结构设计 ......................................................................................................................... - 14 - 7. 校 核....

................................................................................................ - 20 -

7.1高速轴轴承的校核 ........................................................................................................... - 20 - 7.2键的校核 ......................................................................................................................... - 21 - 7.3联轴器的选择 .................................................................................................................. - 21 - 7.4减速器的润滑 .................................................................................................................. - 22 - 8. 主要尺寸及数据 ..................................................................................................................... - 22 -

8.1箱体尺寸: ........................................................................................................................ - 22 -

8.2传动比............................................................................................................................. - 23 - 8.3各轴的输入功率............................................................................................................... - 23 - 8.4各轴的输入转矩............................................................................................................... - 23 - 8.5齿轮的结构尺寸............................................................................................................... - 24 - 9. 设计心得 ................................................................................................................................. - 26 - 10.参考文献： ............................................................................................................................. - 27 -

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图表目录

图 1： １ .................................................................................................................................. - 1 - 图 2： １ .................................................................................................................................. - 2 - 图 3： 1 .................................................................................................................................. - 12 - 图 4： 1 .................................................................................................................................. - 13 - 图 5： 1 .................................................................................................................................. - 14 - 图 6： 1 .................................................................................................................................. - 18 - 图 7：1 .................................................................................................................................... - 19 - 图 8： ...................................................................................................................................... - 22 - 图 9： ...................................................................................................................................... - 23 - 图 10：1 .................................................................................................................................. - 24 - 图 11：1 ................................................................................................................................. - 26 –

表 1：1 ...................................................................................................................................... - 3 - 表 2：1 ...................................................................................................................................... - 5 - 表 3： ...................................................................................................................................... - 11 - 表 4：1 .................................................................................................................................... - 16 - 表 5：1 .................................................................................................................................... - 22 - 表 6： 1 .................................................................................................................................. - 27 -

v

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1.前言

本次设计是以家用为背景，所学简单传动机械为基础，设计出简单、经济的谷物

入仓运输机。

本机械主要用于对负载量小、连续运输要求的运输机。本设计结构简单，主要装

置为两级展开式圆柱齿轮减速器，传动方式为V带传动。由于V带有缓冲吸震能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。总体来说，以V带传动方式满足了谷物入仓运输机的工作要求和工作环境。

本次课程设计是以创新为主题，能充分提高我们的动脑和动手能力。能让我们更

好地掌握所学知识，应用于生活，以拓宽我们的思维方式，加强我们的操作能力。

2011年12月2日

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2.课程设计题目：家用谷物入仓运输机

图1 家用谷物入仓运输机简图

方案：外传动机构为V带传动。

减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。

图2 带式运输机传动装置简图

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为满足对运输机的工作要求，设定所需基本参数为下表（来源网络）

表1 设定基本数据表

数据编号 运输机工作转矩T/(N.m) 运输机带速V/(m/s) 卷筒直径D/mm 3 690 5 630 7 760 10 620 0.8 0.9 0.75 0.9 320 380 320 360 3.传动装置总体设计

3.1传动方案

(1)外传动为V带传动。

(2)减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。 (3)方案简图如下：

图3 设计方案简图

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3.2该方案的优缺点：

该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来

的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异

总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外

还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

3.3原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）

3.3.1工作机所需功率：

Pw

?w =0.96 (见课设P206) n?V?D?0.83.14?0.32?48R.?min

?1 3.3.2传动装置总效率： ?a（见课设P134）

????????????????? （见课设P65 式4-4）

a12345678 ?1?0.99 ?2?0.99 ?3?0.99 ?4?0.97 ?5?0.99 ?6?0.97 ?7?0.99 ?8?0.95

?a?0.99?0.99?0.99?0.97?0.99?0.97?0.99?0.95?0.85

3.3.3电动机的输出功率：Pd （见课设P135）

Pd?PW??3.60.85?4.23Kw 取Pd?5.5Kw

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a

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3.3.4选择电动机为Y132M1-6型 （见课设P207 表8-53） 技术数据：额定功率（Kw） 4 满载转矩（r） 960

min 额定转矩（N?m） 2.0 最大转矩（N?m） 2.0 Y132M1-6电动机的外型尺寸（mm）： （见课设P208 表8-54） A：216 B：178 C：89 D：38 E：80 F：10 G：33 H：132 K：12 AB：280AC：270 AD：210 HD：315 BB：238 L：235

3.4传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配

3.4.1总传动比：ia (见课设P67 式4-5)

ia?nnm?96048?20

3.4.2各级传动比分配： （见课设P67 式4-6） 初定

ia?i?i?i123

iiiia?20?2.62?3.07?2.5 ?2.62 ?3.07 ?2.5

1234. V带设计

外传动带选为 普通V带传动

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4.1确定计算功率：Pca

4.1.1由（机设表8-7）查得工作情况系数

KA?1.1

4.1.2由（机设P156 式8-21）

Pca?KA?P?1.1?5.5?5.65kw

4.2选择V带型号

查(机设P157 图8-11)选A型V带。

4.3确定带轮直径

a1 da2

4.3.1参考（机设图8-1）及（机设表8-6 表8-8）选取小带轮直径

da1?112mm

d 4.3.2验算带速

2a1?H （电机中心高符合要求）

V1?n1???da160?1000?960???11260?1000?5.63m?s?1

4.3.3从动带轮直径 da2?da2

?2.61?112?293.24mmi?da1

查（机设P157 表8-8） 取da2?280mm第 - 6 - 页 共 34页

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4.3.4传动比 i

i?

dda2a1?280112?2.5

4.3.5从动轮转速

n2?ni1?9602.5?380R?min?1

4.4确定中心距a和带长Ld 、

4.4.1初选中心距

0.7?da1?274.4?

d??aa200?2?da1?d?

a2a?787 取

a0?700

4.4.2按(机设P158 式8-22)求带的计算基础准长度Lo

?2(dL0?2a0?(dd1?dd2)?d?d12d2)22?(2?700??2(112?280)?(280?112)4?700)mm ?1960mm查(机设P146 表8-2)取带的基准长度Ld=2000mm 4.4.3按(机设P158 式8-23)计算中心距:a

a?a0?Ld?2L0?(700?2000?19602)mm?7.20mm

4.4.4按（机设P158 式8-24）确定中心距调整范围

aamax?a?0.03Ld?(720?0.03?2000)mm?780mm

min?a?0.015Ld?(720?0.015?2000)mm?690mm第 - 7 - 页 共 34页

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4.4.5验算小带轮包角α1 由(机设P158 式8-25)

?1?180??dd2?dad1?60??166??120?

4.4.6确定V带根数Z

(1)、由（机设P152 表8-4a）查得dd1=112 n1=800r/min及n1=980r/min时，单根V

带的额定功率分为1.00Kw和1.18Kw，用线性插值法求n1=980r/min时的额定功率Po值。

980?800

(2)、由（机设P153 表8-4b）查得△Po=0.11Kw

P0?(1.00?1.18?1.00?(960?800)Kw?1.16Kw

(3)、由(机设P155 表8-5)查得查得包角系数k??0.96?

(4)、由(机设P146 表8-2)查得长度系数KL=1.03 (5)、计算V带根数Z，由式（机设P158 式8-26）

Z?P(P??P)K?Kca00L?5.56(1.16?0.11)?0.96?1.03 ?4.49 取Z=5根

4.4.7计算单根V带初拉力Fo，由（机设P158 式8-27）。

F0?500?PcaVZ(2.5K?1)?qv?160N2a

q由（机设P149 表8-3）查得

4.4.8计算对轴的压力FQ，由（机设P159 式8-28）得

FQ?2ZFsin0?21?(2?5?160?sin160?2)N?1588N

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4.4.9确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图

小带轮基准直径dd1=112mm采用实心式结构。大带轮基准直径dd2=280mm，采用孔

板式结构，基准图见零件工作图。

5.各齿轮的设计计算

5.1高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）

5.1.1齿轮材料、精度及齿数选择

齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表7-1选取，都

采用45号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则Z2=Z1i=34×2.62=89 5.1.2设计计算。

（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 （2）按齿面接触疲劳强度计算，有公式

d1t?3ZZZHZE2Kt1a??H??d?u?1u

T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.42/384=134794 N·mm 由（机设P209 图10-21）选取材料的接触疲劳，极限应力为 бHILim=580 бHILin=560

由（机设P208 图10-20）选取材料弯曲疲劳极阴应力 бHILim=230 бHILin=210 应力循环次数N计算得

N1=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109 N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109 由（机设P207 图10-19）查得接触疲劳寿命系数；Z第 - 9 - 页 共 34页

N1=1.1

ZN2=1.04

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由(机设P206 图10-18)查得弯曲疲劳安全系数；YN1=1 YN2=1

由（机设P207 图10-19）查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3 求许用接触应力和许用弯曲应力

?????mHlimSZN1?638MPaHmin

a

?????H2HlimHminSZN2?582MP

a

?????F1F1linYYSTSSYYN1?328KPFmin

a

?????F2F2linSTN2?300MPFmin

将有关值代入得

d

1t?3ZZZ?)(U???H2E22KtT1u?1u??65.10d

1 则 V=(πd1tn1/60×1000)=1.3m/s (

Z V1/100)=1.3×(34/100)m/s=0.44m/s

1 查(机设P194 图10-8)得Kv=1.05 由（机设P193 表10-2）查得KA=1.25. 由（机设P196 表10-4）查得K?=1.08.取K?=1.05. 则KH=KAKK?K?=1.42 ,

V 修正

d1?d1t31.421.3?66.68mm

M=d1 /Z1=1.96mm

取标准模数：m=2mm (3) 计算几何尺寸

dd1=mz1=2×34=68mm =mz2=2×89=178mm

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2南湖学院课程设计

a=m(z1＋z2)/2=123mm b=φddt=1×68=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=75 5.1.3校核齿根弯曲疲劳强度

由(机设P200 表10-5)得，Y校核大小齿轮的弯曲强度.

=4.1，Y=4.0 取Y?=0.7

FS1FS2?

F1?2K??dZm213?2?1.37?1367841?34?24.04.123?4.1?0.7?40.53MPa????F1

?F2??F1YYFS2FS1?40.53??39.54MPa????F2

5.2低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）

5.2.1齿轮的材料、精度及齿数选择

齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料选取，都采用45

号钢，锻选项毛坯，大齿轮、正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra1.6，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=34 则

Z=Zi=34×3.7=104

215.2.2设计计算。

（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 （2）按齿面接触疲劳强度设计

d1t?3ZZZHZE2Kt1a??H??d?u?1u

T=9.55×106×P/n=9.55×106×5.20/148=335540 N·mm

1由（机设P209 图10-21）选取材料的接触疲劳，极限应力为 бHILim=580 бHILin=560

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由（机设P208 图10-20）选取材料弯曲疲劳极阴应力 бHILim=230 бHILin=210 应力循环次数N计算

NN1=60n at=60×148×(8×360×10)=2.55×109 =

2N1/u=2.55×109/3.07=8.33×108

N1 由（机设P207 图10-19）查得接触疲劳寿命系数；Z 由（机设P206 图10-18）查得弯曲疲劳安全系数；Y=1.1 =1 YZN2N2=1.04

N1=1

由（机设P207 图10-19）查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.4 又YST=2.0 试选Kt=1.3 求许用接触应力和许用弯曲应力

?????mHlimHminSZN1?580MPa

a

?????H2HlimHminSZN2?586MP

?????F1F1linYSTSYN1?328KPaFmin

?????F2F2linYSTSYN2?300MPaFmin

将有关值代入得

d

1t?3ZZZ?)(U???H2E22KTt1u?1u??70.43mmd

则 V1=(πd1tn1/60×1000)=0.55m/s (

ZV1/100)=0.55×(34/100)m/s=0.19m/s

1 查(机设P194 图10-8)得Kv=1.05 由（机设P193 表10-2）查得KA=1.25. 由（机设P196 表10-4）查得K?=1.08.取K?=1.05. 则KH=KAKK?K?=1.377 ,

V修正

d1?d1t31.371.3?71.8mm

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M=d1/z1=2.11mm 取标准模数：m=2.5mm (3) 计算几何尺寸

dd1=mz1=2.5×34=85mm =mz2=2.5×104=260mm

2 a=m(z1＋z2)/2=172.5mm b=φddt=1×85=85mm 取b2=85mm b1=b2+10=95 5.2.3校核齿根弯曲疲劳强度

由(机设P200 表10-5)得，Y校核大小齿轮的弯曲强度.

=4.1，Y=4.0 取Y?=0.7

FS1FS2??F12K??dZm213?2?1.37?3355401?342?2.53?4.1?0.7?127.9MPa????F1?

F2??F1YYFS2FS1?127.9?4.04.1?124.8MPa????F2

总结：高速级 z1=34 z2=89 m=2 低速级 z1=34 z2=104 m=2.5

6.高速轴的设计

6.1选择轴的材料及热处理

由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调

质处理.

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6.2初估轴径

按扭矩初估轴的直径,查（机设P362 表15-1）,得c=106至117,考虑到安装联轴器的轴

段仅受扭矩作用.取c=110则:

c3pnpnpn?11035.42384?27mm D1min=

c3

?36mm?11035.20148 D2min=

c3

?52mm?11035.0048 D3min=

6.3初选轴承

（1）轴选轴承为6008 （2）轴选轴承为6009 （3）轴选轴承为6012

根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:

D1=40mm D2=45mm D3=60mm

6.4结构设计

现只对高速轴作设计,其它两轴设计略（结构详见图)为了拆装方便,减速器壳体用剖分

式,轴的结构形状如图所示 6.4.1各轴直径的确定

初估轴径后,句可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承

6008,故该段直径为40mm。2段装齿轮，为了便于安装，取2段为44mm。齿轮右端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为4.5mm，取3段为53mm。5段装轴承，直径和1段一样为40mm。4段不装任何零件，但考虑到轴承的轴向定位，及轴承的安装，取4段为42mm。6段应与密封毛毡的尺寸同时确定，选用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的

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毛毡圈，故取6段36mm。7段装大带轮，取为32mm>dmin 。 6.4.2各轴段长度的确定

轴段1的长度为轴承6008的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱体内壁到齿轮端面

的距离加上2mm，l1=32mm。2段应比齿轮宽略小2mm，为l2=73mm。3段的长度按轴肩宽度公式计算l3=1.4h；去l3=6mm，4段：l4=109mm。l5和轴承6008同宽取l5=15mm。l6=55mm，7段同大带轮同宽，取l7=90mm。其中l4，l6是在确定其它段长度和箱体内壁宽后确定的。

于是，可得轴的支点上受力点间的跨距L1=52.5mm，L2=159mm，L3=107.5mm。 6.4.3轴上零件的周向固定

为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合H7/r6。与轴承内圈配合轴劲选用k6，

齿轮与大带轮均采用A型普通平键联接，分别为16*63 GB1096-1979及键10*80 GB1096-1979。 6.4.4轴上倒角与圆角

为保证6008轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角

半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。。 6.4.5轴的受力分析

画轴的受力简图。(机设P372 图15-24) 计算支座反力。

2?128.6568?3784N

F=2T/d1=

t1rt

F=Ftg20。=3784?0.3639F=1588N

t?1377N

在水平面上

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Fl? FR1H=llr233?3784?52.5153?52.5?966N

FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N

在垂直面上

F?l? FR1V=llt23?1377?52.5153?52.5?352N3

F2V=F- FR1V=1377-352=1025N

rt在水平面上，a-a剖面左侧

MAh=FR1Hl3=966?52.5=50.715N·m

a-a剖面右侧

M’Ah=FR2Hl2=411?153=62.88 N·m

在垂直面上

MAv=M’AV=FR1Vl2=352×153=53.856 N·m

合成弯矩，a-a剖面左侧 Ma?M2AH?M2AV?50.71522?53.85622?73.97 N?m

a-a剖面右侧 转矩

MT?'a?M'2aH?M'2aV?62.88?53.856?82.79 N?m

Ft?d/2?3784×（68/2）=128.7N·m

6.4.6判断危险截面

显然，如图所示，a-a剖面左侧合成弯矩最大、扭矩为T，该截面左侧可能是危险截面；

b-b截面处合成湾矩虽不是最大，但该截面左侧也可能是危险截面。若从疲劳强度考虑，a-a，b-b截面右侧均有应力集中，且b-b截面处应力集中更严重，故a-a截面左侧和b-b截面左、右侧又均有可能是疲劳破坏危险截面。 6.4.7轴的弯扭合成强度校核

由(机设P362 表15-1)得

???????1??60MPa ??0??100MPa

bb第 - 16 - 页 共 34页

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a????1?b

(1)a-a剖面左侧

??600b100?0.6

W?0.1d3=0.1×443=8.5184m3

?e?M2?(aTW)2?742?0.6?1288.5184?.72?=14.57 MPa? ???

（2）b-b截面左侧

W?0.1d3=0.1×423=7.41m3

b-b截面处合成弯矩Mb:

Mb?

M'al22?42.5lW?82.79?153?42.552.5232=174 N·m

?e?M?(aT)?174?0.6?1287.41?.72?=27MPa? ???

6.4.8轴的安全系数校核: 由（机设P362 表15-1）得 ?B?650MPa,??1?300MPa,??1?155MPa,???02,???0.1

(1)在a-a截面左侧

WT=0.2d3=0.2×443=17036.8mm3

K??1,K??1.63,

?0.81,???0.76 绝对尺寸系数??;

轴经磨削加工, 质量系数 ??1.0.

则弯曲应力

?b?MW?73.978.5184?8.68MPa

应力幅 ?平均应力 ?a???0b?8.68MPa

m

?T切应力

?T?T128.717.0368W?7.57MPa

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?T57

?a??m?2?7.2?3.79MPa

安全系数

S????1K?300??

????1?28?a?m?1.0?0.81?8.68?0.2?0

S???1?155?K?18.22?

???a???0.1?3.79??1.63m?1.0?0.76?3.79

S?S?S?18.2222?28??15.27

S??S?282?18.222

许用安全系数?S?=1.3～1.5,显然S>?S?,故a-a剖面安全. (2)b-b截面右侧

抗弯截面系数 W?0.1d3=0.1×533=14.887m3 抗扭截面系数 WT=0.2d3=0.2×533=29.775 m3 又 Mb=174 N·m, 故弯曲应力

?b?MbW?17414.887?11.7MPa

?a??b?11.7MPa

?m?0

切应力

128.7T?TPa

?W?T29.775?4.32M

?a??m??T2?2.16MPa

过盈配合引起的有效应力集中系数 K??2.6,K??1.89,???0.81,???0.76,??1.0,???0.2,???0.1则

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。

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S???K?????1??3002.61.0?0.81?11.7?0.2?0?37.74?a???m

155?27.74S???K?????1???a???1.891.0?0.76m?2.16?0.1?2.16

2S?S?S?S??S?22?37.74?27.7437.742?22.36?27.74

显然S>?S?,故b-b截面右侧安全。 （3）b-b截面左侧

WT=0.2d3=0.2×423=14.82 m3 b-b截面左右侧的弯矩、扭矩相同。

弯曲应力

?b?MWb?1747.41?23.48MPa

? ?切应力

a???0b?23.48MPa

m

?T?TWm?T128.714.82?8.68MPa

?a????T2?4.34MPa

（D-d）/r=1 r/d=0.05， 圆角引起的有效应力集中系数K?绝对尺寸系数?则

??1.48,K??1.36。

??0.83,???0.78。又

??1.0,???0.2,??0.1。

S?

??K?????1??3001.481.0?0.83?23.48?0.2?0?7.16?a???m

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S???K?????1??1551.361.0?0.78?4.34?0.1?4.349?19.38?a???m

2S?S?S?S??S?22?7.16?19.387.162?6.72?19.38

显然S>?S?,故b-b截面左侧安全。

7.校 核

7.1高速轴轴承的校核

FR1H ?Fll?lr233?3784?52.5153?52.5?966N

FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N

FR1V?F?ll?lt23?1377?52.5153?52.5?352N

3Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N

轴承的型号为6008，Cr=16.2 kN FA/COr=0 7.1.1计算当量动载荷

PPr?f?XFPR?YF?

A查（机设P293 表12-6）得fP=1.2径向载荷系数X和轴向载荷系数Y为X=1，Y=0

r?f?XFPR?YF?=1.2×（1×352）=422.4 N

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7.1.2验算6008的寿命

3?16667?16200???244848??6288003?384??422.4?

L

h 验算右边轴承

L

h?16667??384???16200?1.2?10253????99177?288003???

7.2键的校核

7.2.1键1

键1 10×8 L=80 GB1096-79

则强度条件为

?p?2T/dlkp?2?128.65/0.0320.08?0.003?33.5MPa 查表许用挤压应力? 所以键的强度足够 7.2.2键2

???110MPa

键2 12×8 L=63 GB1096-79 则强度条件为

?p?2T/dlkp?2?128.65/0.0440.063?0.003?30.95MPa???110MPa?查表许用挤压应力

所以键的强度足够

7.3联轴器的选择

联轴器选择为TL8型弹性联轴器 GB4323-84

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7.4减速器的润滑

7.4.1齿轮的润滑

因齿轮的圆周速度<12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。

高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个

齿高（不小于10mm），1/6齿轮。 7.4.2滚动轴承的润滑

因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V≥1.5～2m/s所以采用飞溅润滑，

8.主要尺寸及数据

8.1箱体尺寸:

箱体壁厚??10mm 箱盖壁厚?1?8mm

箱座凸缘厚度b=15mm 箱盖凸缘厚度b1=15mm 箱座底凸缘厚度b2=25mm 地脚螺栓直径df=M16 地脚螺栓数目n=4

轴承旁联接螺栓直径d1=M12 联接螺栓d2的间距l=150mm 轴承端盖螺钉直径d3=M8 定位销直径d=6mm

df 、d1 、d2至外箱壁的距离C1=18mm、18 mm、13 mm df、d2至凸缘边缘的距离C2=16mm、11 mm 轴承旁凸台半径R1=11mm

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凸台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离L1=40mm 大齿轮顶圆与内箱壁距离△1=10mm 齿轮端面与内箱壁距离△2=10mm 箱盖，箱座肋厚m1=m=7mm

轴承端盖外径D2 ：凸缘式端盖：D+（5～5.5）d3 以上尺寸参考机械设计课程设计P91 §5-2 减速器结构设计

8.2传动比

原始分配传动比为：i1=2.62 i2=3.07 i3=2.5 修正后 ：i1=2.5 i2=2.62 i3=3.07 各轴新的转速为 ：n1=960/2.5=3.84 n2=384/2.61=147 n3=147/3.07=48

8.3各轴的输入功率

P1=pdη8η7 =5.5×0.95×0.99=5.42 P2=p1η6η5=5.42×0.97×0.99=5.20 P3=p2η4η3=5.20×0.97×0.99=5.00 P4=p3η2η1=5.00×0.99×0.99=4.90

8.4各轴的输入转矩

T1=9550Pdi1η8η7/nm=9550×5.5×2.5×0.95×0.99=128.65 T2= T1 i2η6η5=128.65×2.62×0.97×0.99=323.68 T3= T2 i3η4η3=323.68×3.07×0.97×0.99=954.25 T4= T3 η2η1=954.23×0.99×0.99=935.26

表2 各输入转矩

轴号 功率p 转矩T 转速n 传动比i 效率η 第 - 23 - 页 共 34页

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电机轴 1 2 3 工作机轴 8.5齿轮的结构尺寸

两小齿轮采用实心结构 两大齿轮采用复板式结构 8.5.1齿轮z1尺寸

z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75 d1=68 ha=ha*m=1×2=2mm

hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)×2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm da=d1＋2ha=68+2×2=72mm df=d1－2hf=68－2×2.5=63 p=πm=6.28mm

s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm c=c*m=0.25×2=0.5mm 8.5.2齿轮z2的尺寸

由轴可得

d2=178 z2=89 m=2 b=65 d4=49 ha=ha*m=1×2=2mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm hf=(1＋0.5)×2=2.5mm

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5.5 5.42 5.20 5.00 4.90 2.0 128.65 323.68 954.25 935.26 960 384 148 48 48 1 2.5 2.62 3.07 1 1 0.94 0.96 0.96 0.98

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da=d2＋2ha=178＋2×2=182 df=d1－2hf=178－2×2.5=173 p=πm=6.28mm

s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm c=c*m=0.25×2=0.5mm

D0?D3?78.4?1622?120DT≈

2

D3≈1.6D4=1.6×49=78.4 D0≈da-10mn=182-10×2=162 D2≈0.25(D0-D3)=0.25(162-78.4)=20 R=5 c=0.2b=0.2×65=13 8.5.3齿轮3尺寸

由轴可得,

d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95 ha =ha*m=1×2.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.125=5.625

hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125 da=d3+2ha=85+2×2.5=90 df=d1-2hf=85-2×3.125=78.75 p=πm=3.14×2.5=7.85 s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925 e=s c=c*m=0.25×2.5=0.625 8.54齿轮4尺寸

由轴可得

d=64 d4=260 z4=104 m=2.5 b=85 ha =ha*m=1×2.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.25=5.625

hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×0.25=3.125

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南湖学院课程设计

da=d4+2ha=260+2×2.5=265 df=d1-2hf=260-2×3.125=253.75 p=πm=3.14×2.5=7.85 s=e=πm/2=3.14×2.5/2=3.925 c=c*m=0.25×2.5=0.625 D0≈da-10m=260-10×2.5=235 D3≈1.6×64=102.4

D1?D0?D32?235?102.42?168.7

D2=0.25(D0-D3)=0.25×(235-102.4)=33.15 r=5 c=0.2b=0.2×85=17

9.设计心得

机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了3周的课程设计使我从各个方

面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。

由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样

的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准

在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产

实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。 由于本次设计是分组的，自己独立设计的东西不多，但在通过这次设计之后，我想会

对以后自己独立设计打下一个良好的基础。

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南湖学院课程设计

10.参考文献：

[1] 濮良贵，纪名刚.《机械设计》第八版.北京:高等教育出版社,2010 文中简写为《机设》

[2] 杨光，席伟光等.《机械设计课程设计手册》第二版.北京:高等教育出版社,2010 文中简写为《课设》

[3] 刘鸿文.. 北京:高等教育出版社,2009

总结

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《材料力学》第四版南湖学院课程设计

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