【正文】 CDIO二級(jí)項(xiàng)目（機(jī)械零部件設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)題目：二級(jí)減速器設(shè)計(jì)班 級(jí)： 學(xué) 生： 指 導(dǎo) 老 師： 二〇一四年三月一、設(shè)計(jì)的條件和數(shù)據(jù)圖：膠帶輸送機(jī)工作裝置膠帶輸送機(jī)兩班制連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，室內(nèi)工作，有粉塵；使用期限10年，大修期3年。該機(jī)動(dòng)力來(lái)源為三相交流電，在中等規(guī)模機(jī)械廠小批生產(chǎn)。輸送帶速度允許誤差為177。5％。原始數(shù)據(jù)（1）輸送帶的工作拉力F（N）：1700（2）輸送帶的速度：v（m/s）：1（3）卷筒直徑D（mm）：400二、設(shè)計(jì)內(nèi)容傳動(dòng)方案的分析與擬定；電動(dòng)機(jī)的選擇與傳裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；傳動(dòng)件(如齒輪或蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等)的設(shè)計(jì)；軸的設(shè)計(jì)；軸承及其組合部件設(shè)計(jì)；鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇與校核；潤(rùn)滑設(shè)計(jì)；箱體、機(jī)架及附件的設(shè)計(jì)；裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)與繪制；1 0、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。三、本課程設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生完成以下工作總裝配圖(A 1號(hào)圖紙)1張；零件工作圖3張(箱體、傳動(dòng)軸和齒輪)；設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；課程設(shè)計(jì)完成后應(yīng)進(jìn)行總結(jié)和答辯。四、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排時(shí)間周次設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容第7~8周上指導(dǎo)課，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，領(lǐng)圖板等設(shè)計(jì)準(zhǔn)備（1）閱讀和研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求；分析設(shè)計(jì)題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；（2）通過(guò)參觀(模型、實(shí)物、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng))、參閱設(shè)計(jì)資料以及必要的調(diào)研等途徑了解設(shè)計(jì)對(duì)象；（3）閱讀指導(dǎo)書(shū)有關(guān)內(nèi)容，明確并擬訂設(shè)計(jì)過(guò)程和進(jìn)度計(jì)劃。傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)（1）分析和擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；（2）選擇電動(dòng)機(jī)；（3）計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比；（4）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。第9~10周各級(jí)傳動(dòng)的主體設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)等的主要參數(shù)和尺寸。第11~12周裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制（1）裝配草圖設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作：主要是分析和選定傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)方案；（2）初繪裝配草圖及軸和軸承的計(jì)算：作軸、軸上零件和軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；校核軸的強(qiáng)度、滾動(dòng)軸承的壽命和鍵、聯(lián)軸器的強(qiáng)度；（3）完成裝配草圖，并進(jìn)行檢查和修正。第13~14周裝配工作圖的繪制和總成（1）繪制裝配圖；（2）標(biāo)注尺寸、配合及零件序號(hào)；（3）編寫(xiě)零件明細(xì)表、標(biāo)題欄、技術(shù)特性及術(shù)要求等。零件工作圖的設(shè)計(jì)和繪制（1）齒輪類(lèi)零件的工作圖；（2）軸類(lèi)零件的工作圖；（3）箱體、機(jī)架類(lèi)零件的工作圖。具體（內(nèi)容由計(jì)指導(dǎo)教師指定）。第15~16周設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)繼續(xù)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，答辯前的準(zhǔn)備課程設(shè)計(jì)答辯目 錄一、設(shè)計(jì)的條件和數(shù)據(jù)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容三、本課程設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生完成以下工作四、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排五、正文 11 方案的分析與擬定 12 電機(jī)選擇、傳動(dòng)比分配及參數(shù)確定 2 電機(jī)選擇 2 2 3 3 3 4 4 各軸轉(zhuǎn)速 4 各軸輸入功率 5 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 6 參數(shù)列表 73 V帶設(shè)計(jì) 7 參數(shù)選擇 7 確定已知條件 7 選擇V帶的帶型 7 8 驗(yàn)算小帶輪上的包角α1 9 確定帶的根數(shù)z 10 確定帶的初拉力F0 10 計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力Fp 11 V帶輪的設(shè)計(jì) 11 V帶輪的材料 11 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式 11 V帶輪的寬度 12 V帶輪的技術(shù)要求 12 參數(shù)列表 124 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 12 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù) 12 壓力角 12 精度選擇 13 材料選擇 13 齒數(shù)選擇 13 13 試算小齒輪分度圓直徑 13 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 15 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 17 試算小齒輪模數(shù) 17 調(diào)整齒輪模數(shù) 18 幾何尺寸計(jì)算 21 計(jì)算分度圓直徑 21 計(jì)算中心距 21 計(jì)算齒輪寬度b 21 強(qiáng)度校核 21 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 21 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 22 齒輪參數(shù)計(jì)算 23 大齒輪圓周速度v 23 確定檢驗(yàn)項(xiàng)目 23 確定最小側(cè)隙和計(jì)算齒厚偏差 23 確定公法線長(zhǎng)度偏差、 24 公法線長(zhǎng)度Wnk 24 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制零件圖 25 255 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 25 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù) 25 壓力角 25 精度選擇 26 材料選擇 26 齒數(shù)選擇 26 26 試算小齒輪分度圓直徑 26 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 27 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 28 試算小齒輪模數(shù) 28 調(diào)整齒輪模數(shù) 29 幾何尺寸計(jì)算 30 計(jì)算分度圓直徑 30 計(jì)算中心距 30 計(jì)算齒輪寬度b 31 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 31 分配變位系數(shù) 31 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 32 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 33 齒輪參數(shù)計(jì)算 34 大齒輪圓周速度v 34 確定檢驗(yàn)項(xiàng)目 34 確定最小側(cè)隙和計(jì)算齒厚偏差 34 確定公法線長(zhǎng)度偏差、 35 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制零件圖 35 35 最終驗(yàn)算 366 輸入軸（第Ⅰ軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 初步確定軸的最小直徑 36 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37 根據(jù)軸向定位的要求軸的各段直徑和長(zhǎng)度 37 計(jì)算齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ 37 確定軸上鍵、圓角和倒角的尺寸 38 計(jì)算軸上的載荷 38 計(jì)算各力 38 繪制軸的彎矩和扭矩圖 39 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 40 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 40 判斷危險(xiǎn)截面 40 截面Ⅳ左側(cè) 40 截面Ⅳ右側(cè) 427 中間軸（第Ⅱ軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 43 初步確定軸的最小直徑 43 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 44 擬定軸上零件的裝配方案 44 44 計(jì)算齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ 45 確定軸上鍵、圓角和倒角的尺寸 45 計(jì)算軸上的載荷 45 計(jì)算各力 45 繪制軸的彎矩和扭矩圖 46 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 47 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 47 判斷危險(xiǎn)截面 47 截面Ⅳ左側(cè) 47 截面Ⅳ右側(cè) 488 輸出軸（第Ⅲ軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 50 初步確定軸的最小直徑 50 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 50 擬定軸上零件的裝配方案 50 50 計(jì)算齒輪距箱體內(nèi)壁的距離Δ 51 確定軸上鍵、圓角和倒角的尺寸 51 計(jì)算軸上的載荷 52 計(jì)算各力 52 繪制軸的彎矩和扭矩圖 53 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 53 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 54 判斷危險(xiǎn)截面 54 截面Ⅳ左側(cè) 54 截面Ⅳ右側(cè) 559 各軸承壽命校核 56 輸入軸軸承 56 中間軸軸承 57 輸出軸軸承 5710 鍵的校核計(jì)算 57 輸入軸上各鍵 57 中間軸上各鍵 57 輸出軸上各鍵 58參考文獻(xiàn) 58五、正文1 方案的分析與擬定圖11 方案簡(jiǎn)圖2 電機(jī)選擇、傳動(dòng)比分配及參數(shù)確定 電機(jī)選擇：Y系列一般用途的全封閉自扇鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。工作裝置所需功率Pw為： (21)式中：Fw ——工作裝置的阻力，這里考慮為輸送帶的工作拉力，單位：N；vw ——工作裝置的線速度，這里考慮為輸送帶的速度，單位：m/s；ηw ——工作裝置的效率，這里考慮為膠帶卷筒及其軸承的效率。故由式21，得工作裝置所需功率Pw：電機(jī)輸出功率P0為： （22）式中：η ——傳動(dòng)裝置總效率，可按下式計(jì)算： （23）由表24[1]，可查得V帶傳動(dòng)效率ηb=，滾動(dòng)軸承效率ηr=，8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)效率ηg=，聯(lián)軸器效率ηc=。故按式23，得傳動(dòng)裝置總效率η：故由式22，得電機(jī)輸出功率P0：因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率Pm只需大于P0即可，按表8184[1]中Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)。卷筒軸作為工作軸，其轉(zhuǎn)速nw為： （24）式中：vw ——工作裝置的線速度，單位：m/s；D ——卷筒直徑，單位：mm。故由式24，得工作軸轉(zhuǎn)速nw：按表21[1]，可查得V帶傳動(dòng)比i‘=2~4，單級(jí)圓柱齒輪i‘g=3~5，又因?yàn)橛?級(jí)齒輪減速。則總傳動(dòng)比范圍為：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍n’為： （25）式中：i’ ——總傳動(dòng)比范圍；n ——為工作軸轉(zhuǎn)速，單位：r/min。故由式25，得動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍n’：為減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格，由表8184[1]選選常用的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y100L14，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm=1430r/min，重34kg。電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)型式以及其中心高、外形尺寸、軸伸尺寸等均可由表8187[1]這里從略。總傳動(dòng)比i為： （26）式中：nm ——電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，單位：r/min；nw ——工作軸的轉(zhuǎn)速，單位：r/min。故由式26，得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i：齒輪傳動(dòng)比ig為： （27）式中：ib ——V帶傳動(dòng)比；ig ——齒輪傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)的外廓尺寸不致太大，取V帶傳動(dòng)比ib=3，故由式27，得齒輪傳動(dòng)比ig：則兩個(gè)齒輪減速級(jí)的傳動(dòng)比平均分配為i1=，i2=。（取）。 各軸轉(zhuǎn)速各軸轉(zhuǎn)速n為： （28）式中：nm ——電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，單位：r/min；i ——各減速級(jí)傳動(dòng)比。故由式28，得各軸轉(zhuǎn)速n：Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：誤差Δ可按下式檢驗(yàn)是否符合有要求： （29）式中：D ——卷筒直徑，單位：mm；n ——Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速，單位：r/min；v ——輸送帶的速度，單位：m/s。故按式29，可檢驗(yàn)誤差Δ：所以符合要求 各軸輸入功率各軸輸入功率P為： （210）式中：P0 ——電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位：kW；ηb ——V帶傳動(dòng)效率；ηr ——滾動(dòng)軸承效率；ηg ——齒輪傳動(dòng)效率；ηc ——聯(lián)軸器效率故由式210，得各軸輸入功率P：Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：工作軸： 各軸輸入轉(zhuǎn)矩各軸輸入轉(zhuǎn)矩T為： （211）式中：P ——電動(dòng)機(jī)及各軸輸出功率，單位：kW；n ——電動(dòng)機(jī)及各軸轉(zhuǎn)速，單位：m/s