五 轴的设计计算
一、高速轴的设计
1、求作用在齿轮上的力
高速级齿轮的分度圆直径为d 151.761d mm =
112287542
339851.761
te T F N d ?=
== tan tan 2033981275cos cos1421'41"
n re te F F N αβ=?=?=
tan 3398tan13.7846ae te F F N β==?=。 2、选取材料
可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取0112A =
3
3
1
min 0
1
5.28
11223.44576
P d A mm n ==?=
应该设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使d Ⅰ-Ⅱ 与带轮相配合，且对于直径100d mm ≤的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取25d mm =Ⅰ-Ⅱ 。 4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)
5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度
（1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取90L mm I-II =，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取32d mm II-III =，根据装配关系，定
35L mm II-III =
（2）初选流动轴承7307AC ，则其尺寸为358021d D B mm mm mm ??=??，故35d mm d III-∨I ∨III-IX ==，III -I∨段挡油环取其长为19.5mm,则
40.5L mm III-I∨=。
（3）III -I∨段右边有一定位轴肩，故取42d mm III-II =，根据装配关系可定
100L mm III-II =，为了使齿轮轴上的齿面便于加工，取5,44L L mm d mm II-∨I ∨II-∨III II-∨III ===。
（4）齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s=8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则42L mm ∨III-IX =
（5）计算可得123104.5,151,50.5L mm L mm L mm ===、
（6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C 型连接，其尺寸为
10880b h L m m m m m m ??=??,大带轮与轴的配合为
7
6
H r ，流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6. 求两轴承所受的径向载荷1r F 和2r F
带传动有压轴力P F (过轴线，水平方向)，1614P F N =。
将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一
图二
图三
[注]图二中ae F 通过另加弯矩而平移到作用轴线上
图三中te F 通过另加转矩而平移到指向轴线
()1
21515015102
r V ae re d F F F ?+-?
-?= 22163r V F N
=
12r V re r V F F F =-=1824N 同理
2853r H F N
=
1233988532545r H te r H F F F N =-=-=
2222111182425453131r r V r H F F F N =+=+= 222222221638532014r r V r H F F F N =+=+=
6 、求两轴承的计算轴向力1a F 和2a F
对于70000AC 型轴承，轴承的派生轴向力0.68d r F F =?
110.680.6831312129.08d r F F N =?=?= 220.680.6820141369.52d r F F N =?=?= 218461369.522215.2ae d d F F N F +=+=> 故2112215.2,1369.52a a d F N F F N === 7、求轴承的当量动载荷1P 和2P 对于轴承1
112215.20.700.683131a r F F ==> 对于轴承2
221369.52
0.682014
a r F F == 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为： 对于轴承110.41X =，10.87Y = 对于轴承221X =，20Y =
()()1111110.4131310.872215.23210.934P r a P f X F Y F N =+=?+?= ()()2222211201402014P r a P f X F Y F N =+=?+= 8、求该轴承应具有的额定载荷值 因为12P P >则有
3
3
11
6
6
60'
60576283005
3210.93424993.110
10
h r n L C P N C ?????==?=< 故7307AC 符合要求。 9、弯矩图的计算
水平面： 1853NH F N =,22545NH F =N,则其各段的弯矩为： BC 段：
由弯矩平衡得M-10NH F x =853(0151)M x x ?=≤≤ CD 段：
由弯矩平衡得
1(151)025********(151201.5)NH M F x x M x x -+-=?=-+≤≤ 853*********.H M N mm N mm ∴=?=
铅垂面：122163,1824,1614,NV NV P F N F N F N ===则其各段弯矩为： AB 段：
则01614P M F x M -=?= (0104.5)x ≤≤ BC 段：
则1(104.5)0549226034P NV M F x F x M x -+-=?=-+(104.5255.5)x <≤ CD 段：
则1(104.5)(255.5)0p NV r a M F x F x F x M -+-+--=
1824567555M x =-+ (255.5306)x <≤
做弯矩图如下
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计
算出的截面C 处的H M 、V M 及M 的值列于下表 表3 载荷 水平面H
垂直面V
支持力
F
12545r H F N = 2853r H F N =
11824r V F N = 22163r V F N = 弯矩M 128803H M N mm =?
185765V M N mm =? 2101523V M N mm =?
总弯矩
22221112880385765154745H V M M M N mm =+=+=? 222222128803101523164003H V M M M N mm =+=+=?
扭矩T
187542T N mm =?
10、按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面B )的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6α=，轴的计算应力
()()
2
2
2213
1686630.68754235.70.135
B ca a M T MP W
ασ++?=
=
=?
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得[]160a MP σ-=，因此
[]1ca σσ-<，故安全。
11、键的选择和校核
高速轴上与大带轮相配合的轴上选择键连接，由于大带轮在轴端部，故选用单圆头平键（C 型）
根据35d mm =，从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度：10,b mm =高度：
8h mm =,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长为：80L mm =
键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得[]120~150P a
MP σ=
取其平均植，[
]135P a MP δ=
键的工作长度805752
b
l L mm =-
=-= 键和轮毂键槽的接触高度0.50.584k h mm ==?=
则[]4
228.7541017.047535
P a P T MP kld σσ??===
取轴端倒角为1.6，各轴肩处圆角半径为2。 二、中间轴的设计
1、求作用在齿轮上的力
因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的te F 、re F 、ae F 都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为
13398te F N = 11275re F N = 1846ae F N = 中速轴小齿轮上的三个力分别为
23944te F N =
21482re F N = 21013ae F N
=
2、选取材料
可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取0112A =
3
3
2
min 0
2
5.07
11237.44135.753
P d A mm n ==?=
轴的最小直径显然是安装轴承处，为使轴承便于安装，且对于直径100d mm ≤的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。故取40d mm =Ⅰ-Ⅱ 。 4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)
5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度
（1）初选滚动轴承7008AC,则其尺寸为：406815.d D B mm mm mm ??=??
故40.d mm I-II =用挡油环定位轴承，故21,L mm I-II =I -II 段右边有一定位轴肩，故48.d mm II-III =低速级小齿轮与箱体内壁距离为16mm ,与箱体内壁距离为8mm ，故左边挡油环长为24mm ，则20.L mm II-III =
（2）低速级小齿轮轮毂为95mm ，即95.IV L mm III-=取两齿面的距离为8mm ，即8.IV V L mm -=
（3）右边也用挡油环定位轴承和低速级大齿轮，故
21,26.5VII VIII VI VII L mm L mm --==。V VI -段轴长略短与其齿轮毂长，又毂长为55mm ，故取51.V VI L mm -=
V 、VI 、VII 各有一定位轴肩，故依次可取
60,52,46.IV V V VI VI VII d mm d mm d mm ---=== （4）计算可得12368.4,83,55.L mm L mm L mm === 6、轴上零件的周向定位
低速级大齿轮的轴采用普通平键A 型连接。
其尺寸为161040,b h L mm mm mm ??=??齿轮与轴的配合为
7
6
H r ，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为6m 。 求两轴承所受的径向载荷1r F 和2r F
将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一
图二
图三
7、求两轴承的计算轴向力1a F 和2a F 由齿轮中计算得，121128,1629r v r v F N F N ==
121118,1664r H r H F N F N ==
111
2222
112816291588r rV r H F F F N =+=+= 2222222162916642329r r v r H F F F N =+=+=
对于70000AC 型轴承，轴承的派生轴向力0.68d r F F =?
110.680.68952.8952.8d r F F N N =?=?= 220.680.6823291397.4d r F F N N =?=?= 算得211564.4ae d d F F N F +=>
所以121564.4a ae d F F F N =+= 221397.4a d F F N == 8、求轴承的当量动载荷1P 和2P 对于轴承1
111564.4
0.980.681588
a r F F ==>
对于轴承2
221397.4
0.60.682329
a r F F ==≤ 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为： 对于轴承110.41X =，10.87Y = 对于轴承221X =，20Y =
()()1111110.4115880.871564.42012.108P r a P f X F Y F N =+=?+?= ()()2222211232902329P r a P f X F Y F N =+=?+= 9、求该轴承应具有的额定载荷值 因为12P P >则有
3
3
1
6
6
602'
60127283005
5391.45430602.81010
10
h r n L C P N C ?????==?=< 故7208AC 符合要求。 10、弯矩图的计算
水平面：121664,1118NH NH F N F N ==。 AB
段：
则1,NH M F x =-即1664M x =- (068.4)x ≤≤ BC 段：
则13(68.4)022********NH t M F x F x M x +--=?=- (68.4151.4)x <≤ CD 段：
则132(68.4)(151.4)0NH t t M F x F x F x +--+-=
?1118784227M x =-+ (151.4206.4)x <≤。 铅垂面：121629,1128NV NV F N F N == AB 段：
01629NV M F x M x -=?= (068.4)x ≤≤ BC 段：
13(68.4)0147145296NV r M F x F x M x -+-=?=+ (68.4151.4)x <≤ CD 段：
13232(68.4)(151.4)0NV r r a a M F x F x F x M M -+-+--+=
1128232819M x ?=-+ (151.4206.4)x <≤
()()()1629068.414714529668.4151.42328191128151.4206.4x x M x x x x ≤≤??
=+<≤??
-<≤?
做弯矩图如下
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C 是轴的危险截面。现将计算出的截面C 处的H M 、V M 及M 的值列于下表 表4
载荷 水平面H
垂直面V
支持力
F
11118r H F N = 21664r H F N =
11128r V F N = 21629r V F N =
弯矩M 270928.860H M N mm =?
1163419.598V M N mm =? 286873.080V M N mm =?
总弯矩
222211270928.860163419.598316399.134H V M M M N mm =+=+=? 222222270928.86086873.080284516.044H V M M M N mm =+=+=?
扭矩T
52 2.7732710T N mm =??
11、按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C )的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6α=，轴的计算应力
()
()
2
2
2
52
1
13
316399.1340.6 2.7732710
32.3250.148ca a M T MP W
ασ+??+=
=
=?
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可得[]160a MP σ-=，[]1ca σσ-<，故安全。
12、键的选择和校核
一般的8级以上精度的齿轮有空心精度要求，应选用平键连接，由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A 型）52,16,10.d mm b mm h mm === 取键长40L mm =，
键、轴承和轮毂材料都为钢查表可得[]120~150P a
MP σ=
取其平均植，[]135P a MP δ=
键的工作长度401624l L b mm =-=-=
键和轮毂键槽的接触高度0.50.5105k h mm ==?=
则[]5
22 3.566951011042552
P a P T MP kld σσ??===
取轴端倒角为245? ，各轴肩处圆角半径见365页…… 三、低速轴的设计
1、求作用在齿轮上的力
因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的te F 、re F 、ae F 都是作用力与反作用力的关系，则
34221038223944263.274
t T F N N d ?=
== 0
tan tan 2039441482cos cos14.403
n r t a F F N N β==?= tan 3944tan14.4031013a t F F N β==?= 2、选取材料
可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取0112A =
3
3
3
min 0
3
4.869
11253.544.788
P d A mm n ==?=
轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d Ⅰ-Ⅱ ，为了使所选的轴直径d Ⅰ-Ⅱ 与联轴器的孔径相配合，且对于直径100d mm ≤的轴有两个键槽时，应增大10%-15%，然后将轴径圆整，故取60d mm =Ⅰ-Ⅱ 。并选取所需的联轴器型号 联轴器的计算转矩3ca A T K T =，查表可得，考虑到转矩变化小，故取 1.3A K =
3 1.310382211349687ca A T K T N mm N mm ==?=
其公称转矩为62.810N mm ??。半联轴器的孔径160d mm =，长度142L mm =，半联轴器与轴配合的毂孔长度1107L mm = 4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)
5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度
①为了满足半联轴器安装的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，故Ⅱ-Ⅲ段的直径72d =Ⅱ-Ⅲmm 。
②查手册99页，选用4LX 型弹性柱销联轴器L
③初选滚动轴承7051AC ，则其尺寸为7511520.d D B mm mm mm ??=?? 故75.III IV VII VIII d d mm --==左边轴承安装处有挡油环，取其长度为20mm ， 则40.III IV L mm -=
④挡油环右侧用轴肩定位，故可取88IV V d mm -=
⑤取齿面与箱体内壁距离18.5,a mm =轴承座距箱体内壁距离为8s mm =。 用挡油环对齿面定位时，为了使油环可靠的压紧齿轮，VI VII -段应略短于轮毂宽度，故取86,VI VII L mm -=所以取53.VII VIII L mm -=
⑥齿轮左侧用轴肩定位，取7,h mm =则104V VI d mm -=，轴换宽度 1.4b h ≥，取12V VI L mm -=。
⑦由装配关系可确定60.IV V L mm -=
⑧计算得1145.5L mm =，2132.5L mm =，367L mm =。 6、轴上零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键(A 型)连接。轴与齿轮连接采用平键2514b h mm mm ?=?，L=70mm ，齿轮轮毂与轴的配合为
7
6
H n 。同样半联轴器与轴连接，采用键1811100b h L mm mm mm ??=??。半联轴器
与轴的配合为
7
6
H k 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为6m 。
7、轴上齿轮所受切向力3944te F N =，径向力1482re F N =，轴向力1013ae F N =
31038221T N mm = ，4263.274d mm =。 8、求两轴承所受的径向载荷1r F 和2r F
将轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一
图二
图三
41263.274
146.81482146.81013221740.605146.854.8201.6
re ae r V d F F F N ?+?
?+?===+
2114821740.605258.605
r V re r v F F F =-=-=-
1146.8
2871.921146.854.8
r H te F F N
=
=+
2139442871.9211072.079
r H te r H F F F =-=-=
221113029705.768247930.233358.219r r V r H F F F N =+=+= 2222266876.5461149353.3821102.828r r V r H F F F N =+=+=
9、求两轴承的计算轴向力1a F 和2a F
对于7315AC 型轴承，轴承的派生轴向力0.68d r F F =?
110.680.683358.2192283.589d r F F N N =?=?= 220.680.681102.828749.923d r F F N N =?=?=
121762.923,ae d d F F F +=< 故125042.130a ae d F F F N =+=
112283.589a d F F N
== 21520.666a d ae F F F N =-=
10、求轴承的当量动载荷1P 和2P
第一章机械设计总论习题 四、计算题： 1、某钢制零件材料性能为，，，受单向稳 定循环变应力，危险剖面的综合影响系数，寿命系数。 （1）若工作应力按常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？ （2）若工作应力按应力比（循环特性）常数规律变化，问在什么范围内零件首先发生疲劳破坏？（图解法、解析法均可） 1、解：（1） 作该零件的极限应力图。 常数时，应力作用点在线上，与极限应力图交于线上，所以该零件首先发生塑性变形。 （2）常数时，工作应力点在范围内，即：点，所以 时首先发生疲劳破坏。 2、零件材料的机械性能为：，，，综合影 响系数，零件工作的最大应力，最小应力，加载方式为（常数）。 求：（1）按比例绘制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点和其相应的极限应力点； （2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏； （3）若该零件的设计安全系数，用计算法验算其是否安全。 2、解：（1）； 零件的极限应力线图如图示。工作应力点为，其相应的极限应力点为。 （2）该零件将可能发生疲劳破坏。
（3） 该零件不安全。 3、在图示零件的极限应力线图中，零件的工作应力位于点，在零件的加载过程中，可能 发生哪种失效？若应力循环特性等于常数，应按什么方式进行强度计算？ 3、解：可能发生疲劳失效。 时，应按疲劳进行强度计算； 4、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限，屈服限，疲劳限，材料的等效系数。 （1）材料的基氏极限应力线图如图示，试求材料的脉动循环疲劳极限； （2）疲劳强度综合影响系数，试作出零件的极限应力线； （3）若某零件所受的最大应力，循环特性系数，试求工作应力点的坐标和的位置。 4、解：（1） （2）零件的极限应力线为。 （3）；； 5、合金钢对称循环疲劳极限，屈服极限，。 试： （1）绘制此材料的简化极限应力图； （2）求时的、值。 5、解：（1）， 作材料的简化极限应力图。 （2），；；
专业综合课程设计 一、设计题目 1、题目名称：单轴机械手 2、主要技术参数：电机功率(W) 100W 额定扭矩(N. m 0.32NM 额定转速(rpm) 3000 导程(mm) 3 12 最大线速度(mm/s) 150 600 可搬重量（kg）> 水平20 5 垂直 4 2 额定动负载 额定推力(N) 157 80 重复定位精度(mm) 0.02mm 有效行程(mm) 100---8000 负载仲出长度500mm以内。 位置开关Omron EE-SX67}3组:十限位，一限位，零点。结构件材质铝合金C 6063)，表面阳极化处理 防护等级IP65。 使用环境温度0-400 C，湿度85%以下无结露。
二、设计目的 本课程设计运用所学的机械专业的知识进行一次较全面的设计能力的训练，其基本目的是： 1、培养学生应用机械专业的基础理论解决工程实际具体问题的能力。 2、培养学生掌握机械产品设计方法及设计步骤。 3、训练和提高学生对机械产品设计的基本能力：如计算、绘图、应用设计资料、标准和规范、编写技术文件（说明书）等能力。 三、设计要求 要求每位学生在设计过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，对每个问题都应进行分析、比较，并提出自己的见解，反对盲从，杜绝抄袭。在设计过程中必须做到： （1）随时复习教科书、听课笔记及习题。 （2）及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和 创造性。 （3）认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。 （4）按预定计划循序完成任务。 四、设计内容 1、产品三维图1张 2、产品全部零件图若干张 3、产品装配图 1张 4、编写设计说明书1份 具体包括： （1）封皮； （2）目录； （3）设计题目； （4）设计计算； （5）对设计后的评价； （6）参考文献资料。等等。 五、参考文献
2．轴的强度计算 弯扭合成强度条件： W T M W M ca ca 22)(ασ+==≤1][-b σ MPa α是根据扭剪应力的变化性质而定的应力校正系数。用来考虑扭矩T 产生的扭剪应力τ 与弯距M 产生的弯曲应力b σ的性质不同。 对轴受转矩的变化规律未知时，一般将τ按脉动循环变应力处理。 疲劳强度安全系数的强度条件： 22τσστ S S S S S ca += ≥ [ S ] 如同一截面有几个应力集中源，则取其中最大的一个应力集中系数用于计算该截面的疲劳强度。 例11-3 例11-3图1为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A 输入，齿轮1输出扭矩T 1，齿轮2输出扭矩T 2，且T 1＞T 2。试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否相同? a b 例11-3 图1 答：各轴段所受转矩不同，如例11-3图2所示。方案a ：T max = T 1，方案b ：T max = T 1+ T 2 。 a b 例11-3 图2 11-31．分析图a ）所示传动装置中各轴所受的载荷（轴的自重不计），并说明各轴的类型。若将卷筒结构改为图b ）、c ）所示，分析其卷筒轴的类型。
题11-31图 11-32．图示带式输送机有两种传动方案，若工作情况相同，传递功率一样，试分析比较： 1．按方案a ）设计的单级齿轮减速器，如果改用方案b ），减速器的哪根轴的强度要重新验算？为什么？ 2．若方案a ）中的V 带传动和方案b ）中的开式齿轮传动的传动比相等，两方案中电动机轴所受的载荷是否相同？为什么。 a ） b ） 题11-32图 11-33．一单向转动的转轴，危险剖面上所受的载荷为水平面弯矩M H = 4×105 Nmm ，垂直面弯矩M V = 1×105 Nmm ，转矩T = 6×105 Nmm ，轴的直径d =50 mm ，试求： 1．危险剖面上的的合成弯矩M 、计算弯矩M ca 和计算应力ca σ。 2.危险剖面上弯曲应力和剪应力的应力幅和平均应力：a σ、m σ、m τ、a τ。 11-34 指出图中轴系的结构错误，并改正。 题11-34 图1 11-31 答题要点： Ⅰ轴：只受转矩，为传动轴； Ⅱ轴：除受转矩外，因齿轮上有径向力、圆周力等，还受弯矩，是转轴； Ⅲ轴：不受转矩，只受弯矩，是转动心轴； Ⅳ轴：转矩由卷筒承受，轴不受转矩，只受弯矩，是转动心轴； 卷筒结构改为图b ，Ⅴ轴仍不受转矩，只受弯矩，轴不转动，是固定心轴； 卷筒结构改为图c ，Ⅵ轴除了受弯矩外，在齿轮和卷筒之间轴受转矩，是转轴； 11-32 答题要点：
目录第一章传动装置的总体设计 一、电动机选择 1. 选择电动机的类型 2. 选择电动机的功率 3. 选择电动机的转速 4. 选择电动机的型号 二、计算总传动比和分配各级传动比 三、计算传动装置的运动和动力参数 1. 各轴转速 2. 各轴功率 3. 各轴转矩 4. 运动和动力参数列表 第二章传动零件的设计 一、减速器箱体外传动零件设计 1. 带传动设计 二、减速器箱体内传动零件设计 1. 高速级齿轮传动设计 2. 低速级齿轮传动设计 三、选择联轴器类型和型号 1. 选择联轴器类型 2. 选择联轴器型号 第三章装配图设计 一、装配图设计的第一阶段 1. 装配图的设计准备 2. 减速器的结构尺寸 3. 减速器装配草图设计第一阶段 二、装配图设计的第二阶段 1.中间轴的设计 2. 高速轴的设计 3. 低速轴的设计 三、装配图设计的第三阶段 1.传动零件的结构设计
2.滚动轴承的润滑与密封 四、装配图设计的第四阶段 1. 箱体的结构设计 2.减速器附件的设计 3. 画正式装配图 第四章零件工作图设计 一、零件工作图的内容 二、轴零件工作图设计 三、齿轮零件工作图设计 第五章注意事项 一、设计时注意事项 二、使用时注意事项 第六章设计计算说明书编写
第一章传动装置总体设计 、电动机选择 1. 选择电动机的类型 电动机有直流电动机和交流电动机。直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高；当交流电动机能满足工作要求时，一般不采用直流电动机，工程上大都采用三相交流电源，如无特殊要求应采用三相交流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型，一般常用的是Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，它具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，适用于没有特殊要求的机械上，如机床、运输机、搅拌机等。所以选择Y系列三相异步电动机。 2. 选择电动机的功率 电动机的功率用额定功率P ed表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出 功率P d。功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率 过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费。 工作机所需电动机输出功率应根据工作机所需功率和中间传动装置的效率等确定。 工作机所需功率为：P w, n w――工作机(卷筒)的效率，查吴宗泽P5表1-7。 1000 n 工作机所需电动机输出功率为：F d P w—, n i ——带传动效率；n 2——滚动轴承效率; n n n n n n 3 ――齿轮传动效率；n 4――联轴器效率，查吴宗泽P5表1-7。 电动机的额定功率：P ed=(启动载荷/名义载荷)X P d ,查吴宗泽P167表12-1选择电动机的额定功率。 3. 选择电动机的转速 具有相同额定功率的同类型电动机有几种不同的同步转速。低转速电动机级数多，外廓尺寸较大，质 量较重，价格较高，但可使总传动比及传动装置的尺寸减小，高转速电动机则相反，应综合考虑各种因素 选取适当的电动机转速。Y系列三相异步电动机常用的冋步转速有3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min，—般多选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。为使传动装置设计合理，可根据工作机 的转速要求和各级传动机构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即 n d=(i1i2…i n)n w, n d为电动机可选转速范围，h, i2,…，i n为各级传动机构的合理传动比范围，n w为工作机转速。 工作机转速：n w 60 1000 v d D 查吴宗泽P188表13-2知：i v带传动=2~4 , i单级圆柱齿轮传动=2~5，则电动机转速的可选范围为n d=(2~4) X (3~5) X (3~5) X n 电动机转速推荐选择1500r/mi n 4. 选择电动机的型号
（2）水平面内转30度，手臂自转90度，前进50mm。
机械手的夹持器还有夹紧和放松动作； 机械手工作频率：20/min； 升降 0.3kw，摆动 0.1kw，伸缩 0.1kw，夹持 0.2kw。2执行机构的选择与比较 §2-1 转角机构（实现平面转角0 30功能） 方案一 实现平面转角0 30的过程：电机带动不完全 齿轮运动，不完全齿轮带动全齿轮运动，与全 齿轮固结的四杆机构，使滚子在预先设计好形 状的槽内运动，左右运动的极限位置恰好是30 度。 机构评价： 优点：因为槽的形状固定，所以能保证在一个 行程内，机构的平面转角就是30度。 不完全齿轮的使用，为机械手在抓放物 体时留下了工作时间。 缺点：由于四杆机构的运动被槽限制住，最短杆 无法做周转运动，导致机构的回程要求齿 轮的翻转，必须在前面加入变速箱改变速 度方向。 方案二 实现平面转角0 30的过程：皮带轮传动给蜗 轮蜗杆从而使不完全齿轮，有间歇地带动完全齿 轮转动，齿轮通过杆拉动齿条，由齿轮来回往复 地带动固接杆转动0 30 机构评价： 优点：同样具有结构简单，传力较小运 动灵活，造价低准确地实现转角0 30的 要求，可以控制间歇实现循环功能。 缺点：磨损较严重，效率较低，齿轮尺 寸过大加工难。 方案三 30的过程：使用槽 实现平面转角0 轮实现平面转角30度，只要计算好槽轮 的槽数，就能在主动圆盘转360度时， 使从动轮转30度。机构评价： 优点：结构简单，外形尺寸小，机械效
率高，并能平稳的间歇地进行转位。 缺点：传动存在柔性冲击，且是单向的间歇运动，同样要求变速箱改变运动方向。 方案的选择与比较： 只有第二个方案能较好的实现对传动系统的功能要求在平面转动上能准确地控制在30度，制造简单方便。 §2-2 上升机构（实现上升100功能要求） 方案一 实现上升的过程：皮带轮传动，使蜗杆带动蜗轮，蜗轮和齿条配合。通过控 制蜗杆的半径，使转动一周后，使齿条上升100. 机构评价： 优点：蜗杆的轮齿是连续的螺旋尺，故传动平 稳，啮合冲击小。 缺点:啮合齿轮间的相对滑动速度较大，摩擦 磨损较大，传动效率较低，易出现发热 现象，常用耐磨材料制作，成本高。 方案二 实现上升的过程：皮带轮传动给蜗轮蜗杆 从而使凸轮转动，凸轮通过顶杆推动滑块滑 动，从而使工作杆上升100mm。 机构评价： 优点：结构简单，传力较小，凸轮不用太大就 可以达到所需要的高度。 缺点：效率过低，滑块容易磨损且一旦磨断严重影响上升高度，寿命不高。
第三章(1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。 A 齿面点蚀 B 轮齿折断 C 齿面磨损 D 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是。 A 轮齿疲劳折断 B 齿面疲劳点蚀 C 齿面胶合 D 齿面磨粒磨损 E 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是。 A 齿面要硬，齿心要韧 B 齿面要硬，齿心要脆 C 齿面要软，齿心要脆 D 齿面要软，齿心要韧 (4) 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数和应力修正系数按查图。 A 实际齿数 B 当量齿数 C 不发生根切的最少齿数 (5) 一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们齿面接触应力的关系是。 A σH1 < σH2 B σH1 = σH2 C σH1 > σH2 D 可能相同，也可能不同 （6) 一对标准圆柱齿轮传动，已知z1＝20，z2＝50，则它们的齿根弯曲应力是。 A σF1 < σF2 B σF1 = σF2 C σF1 > σF2 D 可能相同，也可能不同 (7) 提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用的方法。 A 采用闭式传动 B 加大传动的中心距 C 提高齿面的硬度 D 减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数 (8) 在齿轮传动中，为了减小动载荷系数KV，可采取的措施是。 A 提高齿轮的制造精度 B 减小齿轮的平均单位载荷 C 减小外加载荷的变化幅度 D 降低齿轮的圆周速度 （9) 直齿锥齿轮传动的强度计算方法是以的当量圆柱齿轮为计算基础。 A 小端 B 大端 C 齿宽中点处 (10) 直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数m，则可以。 A 提高齿面的接触强度 B 提高轮齿的弯曲强度 C 弯曲与接触强度均不变 D 弯曲与接触强度均可提高 (11) 一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽5～10mm，其主要原因是。 A 为使小齿轮强度比大齿轮大些 B 为使两齿轮强度大致相等 C 为传动平稳，提高效率 D 为了便于安装，保证接触线承载宽度 （12) 闭式软齿面齿轮传动的设计方法为。 A 按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度 B 按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度 C 按齿面磨损进行设计 D 按齿面胶合进行设计 (13) 下列措施中，不利于提高齿轮轮齿抗疲劳折断能力。 A 减轻加工损伤 B 减小齿面粗糙度值 C 表面强化处理 D 减小齿根过渡圆角半径 (1) 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般须进过加工。 （2) 对于开式齿轮传动，虽然主要实效形式是，但目前尚无成熟可靠的计算方法，目前仅以作为设计准则。这时影响齿轮强度的主要几何参数是。 (3) 闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在处，提高材料可以增强轮齿抗点蚀的能力。 (4) 在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮材料的硬度比大齿轮的硬度高HBS。 (5) 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取模数为标准值，而直齿锥齿轮设计中，应取模
------------------------------------------装订线------------------------------------------ 综合课题说明书 题目传动系统测绘与分析 机电工程系机械设计专业04机43 班 完成人xx 学号xxxxxx 同组人xx、xxx…… 指导教师XX 完成日期200x 年x 月xx 日 XX机电工程学院
目录 课题任务书 (1) 一、减速器结构分析 (1) 1、分析传动系统的工作情况 (1) 2、分析减速器的结构 (2) 3、零件 (3) 二、传动系统运动分析计算 (7) 1、计算总传动比i；总效率 ；确定电机型号 (7) 2、计算各级传动比和效率 (9) 3、计算各轴的转速功率和转矩 (9) 三、工作能力分析计算 (10) 1、校核齿轮强度 (10) 2、轴的强度校核 (13) 3、滚动轴承校核 (17) 四、装备图设计 (18) 1、装备图的作用 (18) 2、减速器装备图的绘制 (19) 五、零件图设计 (22) 1、零件图的作用 (22) 2、零件图的内容及绘制 (22) 参考文献 (25)
04机电综合课题任务书 学号：xxx 姓名：xxx 指导教师：xx 同组姓名：xx、xxx、xxx、xx、xx 一、课题：机械传动系统与分析 二、目的 综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力，培养团队协作精神。 三、已知条件 1．展开式二级齿轮减速器产品（有关参数见名牌） 2．工作机转矩：300N.m，不计工作机效率损失。 3．动力来源：电压为380V的三相交流电源；电动机输出功率 P=1.5kw。 4．工作情况：两班制，连续单向运行，载荷较平稳。 5．使用期：8年，每年按360天计。 6．检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。 7．工作环境：室内常温，灰尘较大。 四、工作要求 1．每组拆卸一个减速器产品，测绘、分析后将零件装配复原，并使用传动系统能正常运转。 2．每组测绘全部非标准件草图（徒手绘制），并依据测量数据确定全部标准的型号。 3．每组一套三轴系装配图（每人一轴系）。 4．各人依据本组全部零件测绘结果用规尺绘制减速器装配图、低速级大齿轮和输出轴的零件工作图。 5．对传动系统进行结构分析、运动分析并确定电动机型号、工作能
1.一队外啮合齿轮标准直齿圆柱挂齿轮传动，测得其中心距为160mm.两齿轮的齿数分 别为Z 1=20，Z 2 =44，求两齿轮的主要几何尺寸。 2.设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度为50mm，行程速比系数K=1.3。 3.有一对标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，α=200，Z=25，Z 2=50，求（1）如果n 1 =960r/min， n 2 =？（2）中心距a=？（3）齿距p=？ 4.一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知两齿轮齿数分别为40和80，并且测得小齿轮的齿顶圆直径为420mm，求两齿轮的主要几何尺寸。 5.某传动装置中有一对渐开线。标准直齿圆柱齿轮（正常齿），大齿轮已损坏，小齿 轮的齿数zz 1=24，齿顶圆直径d a1 =78mm, 中心距a=135mm, 试计算大齿轮的主要几何尺 寸及这对齿轮的传动比。 6.图示轮系中，已知1轮转向n1如图示。各轮齿数为：Z1=20，Z2=40，Z3= 15，Z4=60，Z5=Z6= 18，Z7=1（左旋蜗杆），Z8 =40，Z9 =20 。若n1 =1000 r/min ，齿轮9的模数m =3 mm，试求齿条10的速度v10 及其移动方向（可在图中用箭头标出）。 7.已知轮1转速n1 =140 r/min，Z1=40， Z 2 =20。求： （1）轮3齿数 Z3； （2）当n3 = -40 r/min时，系杆H的转速 n H 的大小及方向；
（3）当n H= 0 时齿轮3的转速n3。 8.一轴由一对7211AC的轴承支承，F r1=3300N, F r2 =1000N, F x =900N, 如图。试求两轴 承的当量动载荷P。(S=0.68Fr e=0.68 X=0.41,Y=0.87) 9．已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=200，m=4mm，传动比i 12 =3，中心距 a=144mm。试求两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径。 10.设计一铰链四杆机构。已知摇杆CD的长度为75mm,行程速比系数K=1.5,机架长度为100mm,摇杆的一个极限位置与机架的夹角为450。 11.设计一对心直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮基圆半径r b =40mm,滚子半径r=10mm,凸轮顺时针回转，从动件以等速运动规律上升，升程为32mm，对应凸轮推程角为120°；凸轮继续转过60°，从动件不动，凸轮转过剩余角度时，从动件等速返回。 12.已知轮系中各齿轮的齿数分别为Z 1=20、Z 2 =18、 Z 3 =56。求传动比i 1H 。 13.图示轮系，已知Z 1=30，Z 2 =20，Z 2 `=30，`Z 3 =74，且已知n 1 =100转/分。试求n H 。
机械设计课程设计小结 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
课程设计是机械设计当中的一个非常重要的一环，本次课程设计时间一周略显得仓促一些。但是通过本次很充实的课程设计，从中得到的收获还是非常多的。这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是我们组能够完成设计任务，更重要的是在这段时间内使我们深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是为每一个精细数字的付出!这次课程设计的题目是设计一个一级圆柱齿轮减速器，由于我们理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手，很迷茫。不过在我们组员的共同努力下，和同学们之间的认真仔细的讨论之中，我们总算克服了种种难关，让每个数字都找到了自己的归宿。现在想想其实课程设计期间我们过得还蛮充实的，特别是大家在一起讨论，研究，专研的时候，那让我感觉到了集体的团结，团结的力量，力量的伟大。所有的成果不是属于个人的，而是集体，因为它凝聚了集体所有的精华。 在设计过程中，整个过程培养了我们综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。在此期间我们同学之间的那些辛酸，那些执着，那些付出。一路走来，我们伴着风雨，携手欢笑，共同面对机械设计课程设计当中遇到的困难，虽然我们做的还是不够完美，但是我们的团队一定很完美。 在这些过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己对系统的自我学习能力的欠缺，将来一定要进一步加强。而今后的学习还要更加的努力。总之，本次课程设计不仅仅是对自己所学的知识的一次系统的总结与应用，还算是对自己体质的一次检验吧。
1、如图所示，某轴由一对7209 AC 轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为F r1=3000N ，F r2=4000N ，轴上作用有轴向外载荷A=1800N 。载荷平稳，在室温下工作，转速n=1000r/min 。该轴承额定动载荷C=29800N ，内部轴向力S=0.4Fr ，e=0.68，当量动载荷系数如下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（9分） 答：内部轴向力方向如图所示 （2分）， S 1=0.4F r1=1200N (0.5分) S 2=0.4F r2=1600N (0.5分) 因为A+S 1>S 2 故 F a1=S 1=1200N (1分) F a2=S 1+A=3000N (1分) 比较两轴承受力，只需校核轴承2。 F a2/F r2=0.75>e (1分) P=XF r2+YF a2 =0.41*4000+0.87*3000=4250N (1分) 5.5240)(60103 6==P C n L h (2分) 2．图c 所示为一托架，20kN 的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算: 1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm 3）（7分） 2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F′′ 要保证6956N ， 计算该螺栓所需预紧力F ′ 、所受的总拉力F 0。 （3分） 1） （1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力 情况分解成下图所示的受轴向载荷Q 和受倾覆力矩M 的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。（2分） （2）计算受力最大螺栓的工作载荷F ：（1分） Q 使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为)(50004 20000 1 N Z Q F === 倾覆力矩M 使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，其值为：
上海理工大学机械工程学院 课程设计说明书减速箱设计计算 机械四班杨浩0714000322 2010/1/22
设计题目： 设计一带式输送机的传动装置，传动简图如下： 工作条件如下： 用于输送碎料物体，工作载荷有轻微冲击（使用系数、工况系数），输送带允许速度误差±4%，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），连续单向 一、电动机的选择 1.选用电动机 1)选择电动机类型 按工作要求和工作条件选用Y系列封闭式三相异步电动机。 2)电动机的输出功率P 电动机所需的输出功率为： P=kW 式中：P w为工作装置所需功率，kW；为由电动机至工作装置的传动装置的总效 率。 工作装置所需功率P w应由机器工作阻力和运行速度经计算求得： P w===1.76kW 式中：为工作装置的阻力，N；v w为工作装置的线速度，m/s。 由电动机至工作装置的传动装置总效率按下式计算： 查《机械设计》表2-4，得：
取0.96，取0.995，取0.97，取0.99，取0.97 则 0.96×0.9952×0.97×0.99×0.97=0.885 所以 P0==1.99kW 3)确定电动机转速 工作装置的转速为： n w=60×=95.5r/min 由于普通V带轮传动比为： i1≈2～4 圆柱齿轮传动比为： i2≈3～5 故总的传动比为： i=i1i2≈6～20 则电动机所需转速为： n=in w≈(6～20)×95.5=(573～1910)r/min 2. 1)总传动比为： i a===9.84 2)分配传动比： I a=i外i内 考虑减速器结构，故： i外=3 ；i内=3.28 3.计算传动装置的运动和动力参数 1)各轴转速 n电=n=940r/min n1==313r/min
目 录
第一章 传动装置的总体设计
一、电动机选择
1.选择电动机的类型 2.选择电动机的功率 3.选择电动机的转速 4.选择电动机的型号
二、计算总传动比和分配各级传动比 三、计算传动装置的运动和动力参数
1.各轴转速 2.各轴功率 3.各轴转矩 4.运动和动力参数列表
第二章 传动零件的设计
一、减速器箱体外传动零件设计
1.带传动设计
二、减速器箱体内传动零件设计
1.高速级齿轮传动设计 2.低速级齿轮传动设计
三、选择联轴器类型和型号
1.选择联轴器类型 2.选择联轴器型号
第三章 装配图设计
一、装配图设计的第一阶段
1.装配图的设计准备 2.减速器的结构尺寸 3.减速器装配草图设计第一阶段
二、装配图设计的第二阶段
1.中间轴的设计 2.高速轴的设计 1 / 25
3.低速轴的设计
三、装配图设计的第三阶段
1.传动零件的结构设计 2.滚动轴承的润滑与密封
四、装配图设计的第四阶段
1.箱体的结构设计 2.减速器附件的设计 3.画正式装配图
第四章 零件工作图设计
一、零件工作图的内容 二、轴零件工作图设计 三、齿轮零件工作图设计
第五章 注意事项
一、设计时注意事项 二、使用时注意事项
第六章 设计计算说明书编写
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第一章 传动装置总体设计
一、电动机选择
1.选择电动机的类型 电动机有直流电动机和交流电动机。直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高；当交流电动机 能满足工作要求时，一般不采用直流电动机，工程上大都采用三相交流电源，如无特殊要求应采用三相交 流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型，一般常用的是 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，它具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点， 适用于没有特殊要求的机械上， 如机床、 运输机、 搅拌机等。 所以选择 Y 系列三相异步电动机。 b5E2RGbCAP 2.选择电动机的功率 电动机的功率用额定功率 Ped 表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出 功率 Pd。功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率 过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费。 工作机所需电动机输出功率应根据工作机所需功率和中间传动装置的效率等确定。p1EanqFDPw 工作机所需功率为： Pw ?
Fv ，η w——工作机（卷筒）的效率，查吴宗泽 P5 表 1-7。 1000ηw
工作机所需电动机输出功率为： Pd ?
Pw Pw ，η 1 ——带传动效率；η 2——滚动轴承效率； ? 3 2 η η1η2 η3 η4
η 3 ——齿轮传动效率；η 4——联轴器效率，查吴宗泽 P5 表 1-7。DXDiTa9E3d 电动机的额定功率：Ped=（启动载荷/名义载荷）×Pd，查吴宗泽 P167 表 12-1 选择电动机的额定功率。
RTCrpUDGiT
3.选择电动机的转速 具有相同额定功率的同类型电动机有几种不同的同步转速。低转速电动机级数多，外廓尺寸较大，质 量较重，价格较高，但可使总传动比及传动装置的尺寸减小，高转速电动机则相反，应综合考虑各种因素 选取适当的电动机转速。Y 系列三相异步电动机常用的同步转速有 3000r/min、1500r/min、1000r/min 和 750r/min，一般多选同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电动机。为使传动装置设计合理，可根据工作机 的转速要求和各级传动机构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即 5PCzVD7HxA nd=(i1i2…in)nw，nd 为电动机可选转速范围，i1，i2，…，in 为各级传动机构的合理传动比范围，nw 为工 作机转速。jLBHrnAILg 工作机转速： nw ?
60 ?1000 ? v πD
查吴宗泽 P188 表 13-2 知：iV 带传动=2~4，i 单级圆柱齿轮传动=2~5，则电动机转速的可选范围为 xHAQX74J0X nd=(2~4)×(3~5)×(3~5)×nw 电动机转速推荐选择 1500r/min
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。 （1） 活动构件数n=5，低副数 P L =7，高副数P H =0 ，因此自由度数 F=3n-2P L -P H =3*5-2*7=1 C 为复合铰链 （2） 活动构件数n=5，低副数 P L =7，高副数P H =0 因此自由度数 F=3n-2P L -P H =3*5-2*7=1 F 、G 为同一个移动副，存在一个虚约束。 2．在图示锥齿轮组成的行星轮系中，各齿轮数120Z =，Z 2=27，Z 2’=45，340Z =，已知齿轮1的转速1n =330r/min ，试求转臂H 的转速n H (大小与方向)。 （1）判断转化轮系齿轮的转动方由画箭头法可知，齿轮1与齿轮3的转动方向相反。 （2）转化轮系传动比关系式 ' 21323113Z Z Z Z n n n n i H H H ??-=--= （3）计算转臂H 的转速H n 。 代入13330,0n n ==及各轮齿数 3302740 02045 3306 15 150/min H H H H n n n n r -?=- -?- +=-=转臂H 的转动方向与齿轮1相同。 2’ 2 1 3
3．有一轴用一对46309轴承支承，轴承的基本额定动负载r C =48.1kN ，内部轴向力S=0.7Fr ，已知轴上承力R F =2500N ，A F =1600N ，轴的转速n=960r/min ，尺寸如图所示。若取载荷系数 p f =1.2，试计算轴承的使用寿命。 1）计算径向负荷 F A F r1 S 2 F R S 1 F r2 由力矩平衡 F r2×200- F R ×300+ F A ×40=0 F r2= (F R ×300- F A ×40)/200=(2500×3000-1600×40)/200=3430N F r1= F r2- F R =3430-2500=930N （2）计算轴向负荷 内部轴向力 S 1=0.7 F r1=0.7×930=651N ；S 2=0.7 F r2=0.7×3430=2401N 由S 1+ F A < S 2 ，可知轴承1为“压紧”轴承，故有F a1= S 2- F A =2401-1600=801N F a2= S 2=2401N （3）计算当量动负荷 轴承1：F a1/ F r1=801/930=0.86>e ；取X ＝0.41，Y ＝0.87 P 1=f p (X F r1+Y F a1)=1.2×(0.41×930+0.87×801)=1294N 轴承2：F a2/ F r2=0.7=e ；取X=1,Y=0 P 2=f p ×F r2=1.2×3430=4116N ∵ P 2> P 1 ∴ 取P=P 2=4116N 计算轴承寿命。 （4）计算轴承寿命 L h =(106/60n)( C t /P)ε= 〔106 /(60×960)〕×(48.1×103/4116)ε =27706h e F a /F r ≤e F a /F r ＞e X Y X Y 0.7 1 0.41 0.85
课程设计报告书题目：双级斜齿圆柱齿轮减速器设计 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 130175 课程学分 2.0 起始日期 封面纸推荐用210g/m2的绿色色书 编辑完后需将全文绿色说明文字删除，格式不变
课程设计报告格式说明： 1.文字通顺，语言流畅，无错别字，电子版或手写版，手写版不得 使用铅笔书写。 2.请按照目录要求撰写；一级标题为一、二、……序号排列，内容 层次序号为：1、1.1、1.1.1……。 3.对于电子版：一级标题格式：宋体，4号，加粗，两端对齐。 4.对于电子版：正文格式：宋体，小4号，不加粗，行距为固定值 20磅，段前、段后为0行；首行缩进2字符；左右缩进0字符。 5.对于电子版：页边距：上2cm，下2cm，左2.5cm、右2cm页码： 底部居中。 6.所有的图须有图号和图名，放在图的下方，居中对齐。如：图1 模 拟计费系统用例图。 7.所有的表格须有表号和表名，放在表的上方，居中对齐。如：表1 计费功能测试数据和预期结果。 8.所有公式编号，用括号括起来写在右边行末，其间不加虚线。 9.图纸要求： 图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写；必须按国家规定标准或工程要求绘制。
（参考文献范例） 参考文献 （参考文献标题为三号，宋体，加粗，居中，上下空一行） （正文为五号，宋体，行距为固定值20磅,重要资料必须注明具体出处，详细到页码；网上资料注明日期。） 1. 参考文献的著录采用顺序编码制，在引文处按论文中引用文献出现的先后以阿拉伯数字连续编码。参考文献的序号以方括号加注于被注文字的右上角，内容按序号顺序排列于文后。 2. 所引参考文献必须包含以下内容： *引用于著作的———作者姓名﹒书名﹒出版地：出版者，出版年﹒起止页码． 如：［1］周振甫. 周易译注［M］．北京：中华书局，1991. 25. ［2］Clark Kerr. The Uses of the University. Cambridge: Harvard University Press, 1995. 50. *引用于杂志的———作者姓名﹒文章名﹒刊名，年，卷（期）：起止页码． 如：［1］何龄修．读顾诚《南明史》［J］．中国史研究，1998,（3）：16~173． ［2］George Pascharopoulos. Returns to Education: A Further International Update and Implications. The Journal of Human Resources, 1985, 20（4）: 36~38. *引用论文集、学位论文、研究报告类推。 *引用论文集中的析出文章的―― 如：［1］瞿秋白．现代文明的问题与社会主义［A］．罗荣渠．从西化到现代化［C］．北京：北京大学出版社，1990. 121~133．［2］Michael Boyle-Baise. What Kind of Experience? Preparing
机械设计课程设计1、机械设计课程设计的性质、任务及要求 课程性质：考查课 设计内容：二级齿轮减速器 需完成的工作： 1）二级齿轮减速器装配图1张 2）零件图2张 3）设计计算说明书1份 设计时间：三周 考核方式：检查图纸、说明书+ 平时考核+ 答辩要求： 1）在教室里进行设计。 2）按照规定时间完成阶段性任务。 3）未经指导教师允许，不得用AutoCAD绘图。4）按照规定的格式和要求的内容书写说明书。 2、课程设计的内容和步骤
1）传动装置的总体设计（周一） ①选择电动机 P电=P工/η 建议同步转速取1000 rpm或1500rpm ②分配传动比 i总=i1i2i链 对于二级圆柱齿轮减速器i1 =1.3~1.4 i2 ③各轴的传动参数计算 P k= P k-1/ηk n k= n k-1/i k T k=9550*P k/n k 2）传动零部件的设计计算（周二） 包括:带传动的设计计算; 链传动的设计计算;齿轮传动的设计计算等,设计方法主要参照教科书。（注意：齿轮传动的中心距应为尾数为0 或5 的整数，故最好选用斜齿传动。 3）装配草图的绘制（周三～下周一） ①轴系零部件的结构设计 初估轴的最小直径；轴的结构设计；轴上零件的选择（如键、轴承、联轴器等）。 ②确定箱体尺寸 按照经验公式确定箱体尺寸。 ③主要轴系部件的强度校核（轴、轴承、键等）。 ④确定润滑方式 ⑤绘制装配草图并确定减速器附件。 4）绘制装配图（0#或1#图纸）（周二～周五） 5）绘制零件图（周一） 6）编写设计计算说明书（周二） 7）答辩（周三～周五）
3、设计计算说明书格式
齿轮传动习题 1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？ 答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。 2.问：在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？ 答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。 3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？ 答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。 4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？ 答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。 5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？ 答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。 6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？ 答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。 7.问：闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？ 答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。 8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？ 答：软齿面：HB≤350，硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质或正火，而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。 9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？ 答：在实际传动中，由于原动机及工作机性能的影响，以及齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法向载荷增大。此外在同时啮合的齿对间，载荷的分配并不是均匀的，即使在一对齿上，载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此实际载荷比名义载荷大，用载荷系数K 计入其影响 10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？ 答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 日期：2011年01月06日
目录 一、题目及总体分析 (1) 二、选择电动机 (2) 三、传动零件的计算 (7) 1）带传动的设计计算 (7) 2）减速箱的设计计算 (10) Ⅰ.高速齿轮的设计计算 (10) Ⅱ.低速齿轮的设计计算 (14) 四、轴、键、轴承的设计计算 (20) Ⅰ．输入轴及其轴承装置、键的设计 (20) Ⅱ．中间轴及其轴承装置、键的设计 (25) Ⅲ．输出轴及其轴承装置、键的设计 (29) 键连接的校核计算 (33) 轴承的校核计算 (35) 五、润滑与密封 (37) 六、箱体结构尺寸 (38) 七、设计总结 (39) 八、参考文献 (39)
一、题目及总体分析 题目：带式输送机传动装置 设计参数： 设计要求： 1).输送机运转方向不变，工作载荷稳定。 2).输送带鼓轮的传动效率取为0.97。 3).工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。设计容： 1.装配图1； 2.零件图3； 3.设计说明书1份。 说明： 1.带式输送机提升物料：谷物、型砂、碎矿石、煤炭等； 2.输送机运转方向不变，工作载荷稳定； 3.输送带鼓轮的传动效率取为0.97； 4.工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。
装置分布如图： 1. 选择电动机类型和结构形式 按工作条件和要求选用一般用途的Y 系列三相异步电动机，卧式封闭。 2. 选择电动机的容量 电动机所需的工作效率为： d w d P P η= d P -电动机功率;w P -工作机所需功率; 工作机所需要功率为： w Fv P 1000 ＝ 传动装置的总效率为： 42d 1234ηηηηηη＝ 按表2-3确定各部分效率： V 带传动效率97.01=η， 滚动轴承传动效率20.97η＝， 三 相电压 380V