机械设计基础课程设计说明书样本

目录1 传动方案分析 (1)2 电动机的选择计算 (1)3 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 (2)4 齿轮传动的设计计算 (3)5 轴的设计计算与联轴器的选择 (6)6 键连接的选择及计算 (12)7 滚动轴承的校核（低速轴轴承） (13)8 润滑和密封方式的选择，润滑油和牌号的确定 (14)9 箱体及附件的结构设计和计算 (14)10 设计小结 (16)11 参考资料 (16)1 传动方案分析传动方案如下图，已由老师给定，其特点为：减速器的尺寸紧凑，闭式齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求。

2 电动机的选择计算2.1电动机的选择2.1.1电动机类型的选择根据动力源和工作要求，选Y 系列三相异步电动机。

2.1.2电动机功率e P 的选择工作机所需有效功率 KW FV P W 73.1110003.251001000=⨯==。

由传动示意图可知：电动机所需有效功率η/W P d P =式中，η为传动装置的总效率 n ηηηηηη⨯⨯⨯⨯⨯= 4321 。

设1η，2η，3η，4η分别为弹性连轴器（2个）、闭式齿轮（设齿轮精度为8级）、滚动轴承（3对）、运输机卷筒的效率。

查表得99.01=η，97.02=η，99.03=η，96.04=η，则传动装置的总效率886.096.099.097.099.032433221=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ηηηηη 电动机所需有效功率 KW P P wd 24.13886.073.11===η。

查表选取电动机的额定功率e P 为 KW 15。

1． 电动机 2． 联轴器3． 斜齿圆柱齿轮减速器 4． 卷筒 5． 运输带2.1.3电动机转速的选择工作机所需转速 min /75.2192001000603.2100060r D V n w =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=ππ。

查表2-3知总传动比 i =3～5.5。

则电动机的满载转速m in /63.1208~25.6595.5~375.219r i n n w m ）（）（=⨯=⨯=。

查表选取满载转速为 m in /970r n m =同步转速为min /1000r 的Y180L-6型电动机，则传动装置的总传动比414.475.219970===w m n n i ，且查得电动机的数据及总传动比如下：3 传动装置的运动及动力参数的选择和计算3.1 传动比的分配由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值i=4.4143.2 传动装置的运动和动力参数计算3.2.1各轴的转速计算由传动示意图可知, 轴Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的转速：min/75.219min /75.219414.4970min/970min /9703423121r n n r i n n r n n r n n m ========= 3.2.2各轴的输入功率计算因为所设计的传动装置用于专用机器，故按电动机的所需功率d P 计算。

轴Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的输入功率：KWP P KWP P KW P P KWP P d d 72.1196.099.099.046.1246.1299.097.098.1298.1299.099.024.1324.134313432233121=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯===ηηηηηηη3.2.3各轴的输入转矩计算轴Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的输入转矩：M N n P T MN n P T M N n P T MN n P T ∙===∙===∙===∙===33.50975.21972.119550955049.54175.21946.129550955079.12797098.129550955035.13097024.13955095504443332221114 齿轮传动的设计计算如传动示意图所示：齿轮Ⅰ和Ⅱ的已知数据如下表： 4.1 选择齿轮精度按照工作要求确定齿轮精度为8级。

4.2 选择齿轮材料考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得Ⅰ（小）、Ⅱ（大）齿轮的选材，及相应数据如下：由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。

4.3 许用应力计算齿轮Ⅰ、Ⅱ的循环次数（使用寿命为10年）为：8329211016.383001075.21960601039.18300109706060⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=t a n N t a n N查图得1.1,1,12121====N N N N Z Z Y Y ,设mm m n 5≤取1,3.1,6.1,1,2min min 21======W H F X X ST Z S S Y Y Y （两轮均为软齿面）可求得：MPa Z Z S MPa Z Z S MPaY Y S Y MPaY Y S Y W N H H HP W N H H HP X N F STF FP X N F ST F FP 69.4073.11153046.4383.1115702506.11122002756.11122202min2lim 21min1lim 122min2lim 211min1lim 1=⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==σσσσσσσσ4.4 按接触疲劳强度进行设计4.4.1小齿轮的名义转矩 M N T ∙=79.1272 4.4.2选取各系数并列表4.4.3初定齿轮的参数694.9221414.4,21121=⨯=⨯==Z i Z Z ，取922=Z 10,381.42192===βu 4.4.4初算分度圆直径并确定模数和螺旋角β因两齿轮均为钢制，故MPa Z E 8.189=，则mm d d a mm d u d mm u u KT Z d d HP 279.1822808.296749.672808.296749.67381.4749.67381.41381.41.179.1293.169.4078.075417542112322221=+≥+==⨯=⨯==⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥ϕσε所以 a 取圆整值为 mm a 230=；法向模数：mm COS Z Z a m n 001.49221102302cos 221=+⨯⨯=+=β，圆整为标准值mm m n 4=。

调整螺旋角：=︒=⨯+⨯=+=70126.102302)9221(4arccos 2)(arccos21a Z Z m n β10°42′4″4.4.5计算齿轮的几何尺寸螺旋角94214'''= β， 法向模数mm m n 4=， 齿数92,2121==Z Z ， 中心距mm a 230=. 分度圆直径：mm Zm d mm Z m d n n 513.374cos ,487.85cos 2211====ββ， 齿顶圆直径：mm m d d mm m d d n a n a 513.3822,487.9322211=+==+=， 齿根圆直径：mm m d d mm m d d n f n f 513.3645.2,487.755.22211=-==-=， 齿宽：mmb mm b b mm b d b d 90,95~90)10~5(85487.85487.851121212==+===⨯==取，取ϕ，4.5 校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数：9770126.10cos 92cos 2270126.10cos 21cos 33223311======ββZ Z Z Z v v ，查图得0.4,3.421==FS FS Y Y ， 端面重合度7.1cos )11(2.388.121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=∂βεZ Z ，再查图得69.0=εβY ，则MPa Y Y Z m b KT MPa Y Y Z m b KT FP FS n F FP FS n F 250611.3269.00.42148579.1293.120002000275109.3369.03.42149079.1293.1200020001221222212112121=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σσσσεβεβ即齿根弯曲疲劳强度足够。

4.6 计算齿轮的圆周速度s m n d v /3.460000970487.8510006021=⨯⨯=⨯⨯⨯=ππ4.7 齿轮的受力分析齿轮Ⅰ，Ⅱ的受力情况如下图所示：各力的大小分别为： 圆周力：N d T F F t t 485.3036487.8579.129200020001221=⨯=== 径向力：N F F F n t r r 751.112470126.10cos 20tan 485.3036cos tan 121=⨯===βα 轴向力：N F F F t a a 819.57370126.10tan 485.3036tan 121=⨯=== β5 轴的设计计算与联轴器的选择5.1选择轴的材料该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢。

查表知MPa B 650=σ。

5.2初算轴径轴Ⅰ的轴径即为电动机外伸轴直径mm D 48=轴Ⅱ（与齿轮Ⅰ配合）： 查表取C=117, 并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径mm n P C d 166.2997098.1211705.105.133222min =⨯⨯=⨯= 轴Ⅲ（与齿轮Ⅱ配合）： 查表取C=117，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径mm n P C d 196.4775.21946.1211705.105.133333min =⨯⨯=⨯=轴Ⅳ：查表取C=117，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径mm n P C d 242.4675.21972.1111705.105.133444min =⨯⨯=⨯=5.3联轴器选择由电动机外伸轴径mm D 48=及传动要求，公称转矩21T T T n >≥，查表选取TL7弹性套柱销联轴器84432384408448-⨯⨯GB J J ，故取轴Ⅱ与联轴器连接的轴径为40mm 。

因为轴Ⅲ与轴Ⅳ的最小轴径分别为mm d mm d 242.46,196.474min 3min ==并考虑传动要求，公称转矩43T T T n >≥，查表选取YL10凸缘联轴器86584360486048-⨯⨯GB J J ，故轴Ⅲ、轴Ⅳ与联轴器连接的的轴径均为48mm 。

5.4轴承的选择根据初算轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定，假设选用深沟球轴承，查表可估选出装轴承处的轴径及轴承型号，见下表：5.5齿轮的结构设计5.5.1大齿轮因为齿顶圆直径：mm mm d mm mm a 400513.382200352<=<<<，为了减轻重量和节约材料，并考虑机械性能，故大齿轮采用腹板式自由锻结构，且取与轴连接处的直径为53mm 。