机械设计——一级齿轮轴分解
设计题目：单级直齿圆柱齿轮减速器
苏州大学文正学院：热能与动力工程专业
设计者：
学号：
指导老师：
二〇一三年十二月十五日
目录
一、设计任务书 (3)
二、电动机的选择 (4)
三、传动比分配 (5)
四、齿轮的设计计算 (6)
五、轴的设计计算 (11)
六、轴和键的选择 (18)
七、润滑剂、润滑方式的选择 (19)
八、联轴器的选择 (19)
九、箱体的设计 (20)
总结 (21)
参考文献 (21)
一、设计任务书
工作简图
单级直齿圆柱齿轮减速器齿轮传动设计
原始数据
运输带传递的有效圆周力F=4000N，
运输带速度V=0.75m/s，
滚筒的计算直径D=300mm,
原动机为电动机，
齿轮单向传动，有轻微冲击。
12335455054d mm d mm d mm d mm ==== 12370505045l mm
l mm l mm l mm ====
总结
1、带和齿轮传动比的分配要合理，一般齿轮的传动比i<4.5，且i
齿。
带 2、对于闭式齿轮在设计计算时，齿面硬度350 HBS时，应按面接 ≤ 触疲劳强度设计齿轮尺寸，而后用齿根弯曲疲劳强度校核；350 HBS ≥时，按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮尺寸，用接触疲劳强度校核。 3、对于是否设计成齿轮轴的问题，要考虑吃顶圆直径是否小于轴孔直径的2倍，若小于时应将齿轮与轴制成一体，即齿轮轴。 4、在轴的设计过程中，拟订出轴的最小直径后，对轴结构设计时，拟定轴肩直径的相差范围应在5mm-10mm内；再要安装轴承的轴段定轴径还要考虑标准轴承的内径値。 5、轴的受力为弯扭组合，强度校核时要按照强度理论分析。 6、键的设计可以用挤压强度订出键长L的范围，在范围内取值后再用剪切应力校核。 7、轴承在校核时要考虑其额定动载荷以及极限转速。 8、联轴器的选择主要考虑是否要求具有补偿相对位移的能力。 9、在绘制零件与装配图时要注意绘图方法及标注细节问题。 参考文献 1 杨可桢、程光蕴、李仲生主编，《机械设计基础课》第五版，高等教育出版社，2006.5 2龚溎义主编，《机械设计课程设计指导书》（第二版），高等教育出版社，1990.4 3龚溎义主编，《机械设计课程设计图册》（第三版），高等教育出版社，1989.5 一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的自由度为 3-2） 3-3） 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： 四、从动件位移s与凸轮转角?之间的关系可用图表示，它称为位移曲线(也称? S曲线) -位移曲线直观地表示了从动件的位移变化规律，它是凸轮轮廓设计的依据 凸轮与从动件的运动关系 五、凸轮等速运动规律 ???? ? ?? ?? == ====00 0dt dv a h S h v v ? ?ω?常数从动件等速运动的运动参数表达式为 等速运动规律运动曲线 等速运动位移曲线的修正 ，两轮的中心距α=630mm ，主动带轮转速1n 1 450 r/min ，能传递的最大功率P=10kW 。试求：V 带中各应力，并画出各应力1σ、σ2、σb1、σb2及σc 的分布图。 附：V 带的弹性模量E=130~200MPa ；V 带的质量q=0.8kg/m ；带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.51；B 型带的截面积A=138mm2；B 型带的高度h=10.5mm 。 1. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量) 8 2 MD J = 对于钢材：3 410 32-??=g L rD J π ) (1078.0264s cm kgf L D ???-M-圆柱体质量(kg)； D-圆柱体直径(cm)； L-圆柱体长度或厚度(cm)； r-材料比重(gf /cm 3)。 2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量： 2i Js J = (kgf·cm·s 2) J s –丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)； i-降速比，1 2 z z i = 3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量 g w 22? ?? ??? =n v J π g w 2s 2 ? ?? ??=π (kgf·cm·s 2) v -工作台移动速度(cm/min)； n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)； g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm) 2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量： ()) s cm (kgf 2g w 122 221??? ??? ??????? ??+++=πs J J i J J S t J 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf·cm·s 2)； J s -丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)； s-丝杠螺距，(cm)； w-工件及工作台重量(kfg). 5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量 2 g w R J = (kgf·cm·s 2) R-齿轮分度圆半径(cm); w-工件及工作台重量(kgf) 6. 齿轮齿条传动时传动系统折算到马达轴上的总转动惯量 ???? ??++=2221g w 1R J i J J t J 1，J 2-分别为Ⅰ轴， Ⅱ轴上齿轮的转动惯量(kgf·cm·s 2)； R-齿轮z 分度圆半径(cm)； w-工件及工作台重量(kgf)。 马达力矩计算 (1) 快速空载时所需力矩： 0f amax M M M M ++= (2) 最大切削负载时所需力矩： t 0f t a M M M M M +++= (3) 快速进给时所需力矩： 0f M M M += 式中M amax —空载启动时折算到马达轴上的加速力矩(kgf·m)； M f —折算到马达轴上的摩擦力矩(kgf·m)； M 0—由于丝杠预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦力矩(kgf·m)； M at —切削时折算到马达轴上的加速力矩(kgf·m)； M t —折算到马达轴上的切削负载力矩(kgf·m)。 在采用滚动丝杠螺母传动时，M a 、M f 、M 0、M t 的计算公式如下： (4) 加速力矩： 2a 106.9M -?= T n J r (kgf·m) s T 17 1= J r —折算到马达轴上的总惯量； T —系统时间常数(s)； n —马达转速( r/min )； 当 n = n max 时，计算M amax n = n t 时，计算M at n t —切削时的转速( r / min ) 13．什么称为基本偏差？ 答：是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差；位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。见图1 图1 14．什么称为标准公差？ 答：国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差。 15．什么称为配合？ 答：是指基本尺寸相同的、互相结合的孔和轴公差带之间的关系。 16．什么称为基孔制？ 答：是基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成 种配合的一种制度。 17．什么称为基轴制？ 答：是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。18．什么称为配合公差？ 答：是允许间隙的变动量，它等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值，也等于互相配合的孔公差带与轴公差带之和。 19．什么称为间隙配合？ 答：孔的公差带完全在轴的公差带之上，即具有间隙的配合(包括最小间隙等于零的配合)。20．什么称为过盈配合？ 答：孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。21．什么称为过渡配合？ 答：在孔与轴的配合中，孔与轴的公差带互相交迭，任取其中一对孔和轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。 22．基孔制配合为H11/c11或基轴制基孔制配合为C11/h11时，优先配合特性是什么？ 答：间隙很大，用于很松的、转动很慢的动配合；要求大公差与大间隙的外露组件；要求装配方便的很松的配合。相当于旧国标的D6/dd6。 23．基孔制配合为H9/d9或基轴制基孔制配合为D9/h9时，优先配合特性是什么？ 答：间隙很大的自由转动配合，用于精度非主要要求时，或有大的温度变动、高转速或大的轴颈压力时。相当于旧国标D4/de4。 24．基孔制配合为H8/f7或基轴制基孔制配合为F8/h7时，优先配合特性是什么？ 答：间隙不大的转动配合，用于中等转速与中等轴颈压力的精确转动；也用于装配较易的中等定位配合。相当于旧国标D/dc。 25．基孔制配合为H7/g6或基轴制基孔制配合为G7/h6时，优先配合特性是什么？ 答：间隙很小的滑动配合，用于不希望自由转动、但可自由移动和滑动并要求精密定位时，也可用于要求明确的定位配合。相当于旧国标D/db。 26．基孔制配合为H7/h6; H8/h7; H9/h9; H11/h11或基轴制基孔制配合为H7/h6; H8/h7; H9/h9; ？ 第五章 螺纹连接和螺旋传动 受拉螺栓连接 1、受轴向力F Σ 每个螺栓所受轴向工作载荷：z F F /∑= z ：螺栓数目； F ：每个螺栓所受工作载荷 2、受横向力F Σ 每个螺栓预紧力：fiz F K F s ∑> f ：接合面摩擦系数；i ：接合面对数；s K ：防滑系数； z ：螺栓数目 3、受旋转力矩T 每个螺栓所受预紧力：∑=≥ n i i s r f T K F 10 s K ：防滑系数； f ：摩擦系数； — 4、受翻转力矩M 螺栓受最大工作载荷：∑=≥ z i i L ML F 1 2max max m ax L ：最远螺栓距离 受剪螺栓连接 5、受横向力F Σ（铰制孔用螺栓） 每个螺栓所受工作剪力：z F F /∑= z ：螺栓数目； 6、受旋转力矩T （铰制孔用螺栓） 受力最大螺栓所受工作剪力：∑=≥ z i i r Tr F 1 2 max max m ax r ：最远螺栓距离 螺栓连接强度计算 { 松螺栓连接：[]σπσ≤= 4 2 1d F 只受预紧力的紧螺栓连接：[]σπσ≤= 4 3.1210 d F 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接： 受轴向静载荷：[]σπσ ≤= 4 3.1212 d F 受轴向动载荷：[]p m b b a d F C C C σπσ≤?+= 21 2 受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力： 螺栓的剪切强度条件：[]σπτ ≤= 4 /20d F 螺栓与孔壁挤压强度：[]p p L d F σσ≤= min 螺纹连接的许用应力 许用拉应力： []S S σσ= 许用切应力： []τ στS S = 机械设计轴承与轴的公差配合轴承与孔的公差 配合修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】 做非标这么久，轴承与轴的公差配合，以及轴承与孔的公差配合，一直都是用微小间隙配合即能实现功能，且好装好拆。但是局部零件还是需要有一定的配合精度。 配合公差（fit tolerance）是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙到过盈的变动量。 孔和轴的公差带大小和公差带位置组成了配合公差。孔和轴配合公差的大小表示孔和轴的配合精度。孔和轴配合公差带的大小和位置表示孔和轴的配合精度和配合性质。 一、公差等级的选择 与轴承配合的轴或轴承座孔的公差等级与轴承精度有关。 与P0级精度轴承配合的轴，其公差等级一般为IT6，轴承座孔一般为IT7。对旋转精度和运转的平稳性有较高要求的场合(如电动机等)，应选择轴为IT5，轴承座孔为IT6。 二、公差带的选择 当量径向载荷P分成“轻”、“正常”和“重”载荷等几种情况。 其与轴承的额定动载荷C之关系为：轻载荷P≤0.06C 正常载荷 0.06C ＜P≤ 0.12C 重载荷 0.12C＜P 1) 轴公差带 安装向心轴承和角接触轴承的轴的公差带参照相应公差带表。 就大多数场合而言，轴旋转且径向载荷方向不变，即轴承内圈相对于载荷方向旋转的场合，一般应选择过渡或过盈配合。静止轴且径向载荷方向不变，即轴承内圈相对于载荷方向是静止的场合，可选择过渡或小间隙配合(太大的间隙是不允许的)。 2)外壳孔公差带 安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带参照相应公差带表。 选择时注意对于载荷方向摆动或旋转的外圈，应避免间隙配合。当量径向载荷的大小也影响外圈的配合选择。 3) 轴承座结构形式的选择 滚动轴承的轴承座除非有特别需要，一般多采用整体式结构。 剖分式轴承座只是在装配上有困难，或在装配上方便的优点成为主要考虑点时才采用，但它不能应用于紧配合或较精密的配合，例如K7和比K7更紧的配合，又如公差等级为IT6或更精密的座孔，都不得采用剖分式轴承座。 三、轴承与轴的配合公差标准 ①当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时 在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。 ②轴承外径公差带由于公差值不同于一般基准轴 第五章 螺纹连接和螺旋传动 受拉螺栓连接 1、受轴向力F Σ 每个螺栓所受轴向工作载荷：z F F /∑= z ：螺栓数目； F ：每个螺栓所受工作载荷 2、受横向力F Σ 每个螺栓预紧力：fiz F K F s ∑> f ：接合面摩擦系数；i ：接合面对数；s K ：防滑系数； z ：螺栓数目 3、受旋转力矩T 每个螺栓所受预紧力：∑=≥ n i i s r f T K F 10 s K ：防滑系数； f ：摩擦系数； 4、受翻转力矩M 螺栓受最大工作载荷：∑=≥ z i i L ML F 1 2max max m ax L ：最远螺栓距离 受剪螺栓连接 5、受横向力F Σ（铰制孔用螺栓） 每个螺栓所受工作剪力：z F F /∑= z ：螺栓数目； 6、受旋转力矩T （铰制孔用螺栓） 受力最大螺栓所受工作剪力：∑=≥ z i i r Tr F 1 2 max max m ax r ：最远螺栓距离 螺栓连接强度计算 松螺栓连接：[]σπσ ≤= 4 21d F 只受预紧力的紧螺栓连接：[]σπσ≤= 4 3.1210 d F 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接： 受轴向静载荷：[]σπσ ≤= 4 3.12 12 d F 受轴向动载荷：[]p m b b a d F C C C σπσ≤?+= 21 2 受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力： 螺栓的剪切强度条件：[]σπτ ≤= 4 /20 d F 螺栓与孔壁挤压强度：[]p p L d F σσ≤= min 螺纹连接的许用应力 许用拉应力： []S S σσ= 许用切应力： []τ στS S = 运动学篇 一、直线运动： 基本公式：（距离、速度、加速度和时间之间的关系） 1）路程=初速度x时间+加速度x时间^2/2 2）平均速度=路程/时间； 3）末速度-初速度=2x加速度x路程； 4）加速度=（末速度-初速度）/时间 5）中间时刻速度=（初速度+末速度）/2 6）力与运动之间的联系：牛顿第二定律：F=ma，[合外力（N）=物体质量（kg）x加速度（m/s^2）] （注：重力加速度g=9.8m/s^2或g=9.8N/kg） 二、旋转运动：（旋转运动与直线运动类似，注：弧度是没有单位的） 单位对比： 圆的弧长计算公式： 弧长s=rθ=圆弧的半径x圆弧角度（角位移） 周长=C=2πr=πd，即：圆的周长=2x3.14x圆弧的半径=3.14x圆弧的直径 旋转运动中角位移、弧度（rad）和公转（r）之间的关系。 1）1r（公转）=2π（弧度）=360°（角位移） 2）1rad=360°/（2π）=57.3° 3）1°=2π/360°=0.01745rad 4）1rad=0.16r 5）1°=0.003r 6）1r/min=1x2x3.14=6.28rad/min 7)1r/min=1x360°=360°/min 三、旋转运动与直线运动的联系： 1）弧长计算公式（s=rθ）：弧长=圆弧的半径x圆心角（圆弧角度或角位移） 2）角速度（角速度是角度（角位移）的时间变化率）（ω=θ/t）：角速度=圆弧角度/时间 注：结合上式可推倒出角速度与圆周速度（即：s/t也称切线速度）之间的关系。S 3）圆周速度=角速度x半径，（即：v=ωr） 注：角度度ω的单位一般为rad/s，实际应用中，旋转速度的单位大多表示为r/min （每分钟多少转）。可通过下式换算: 1rad/s=1x60/(2x3.14)r/min 例如：电机的转速为100rad/s的速度运行，我们将角速度ω=100rad/s换算成r/min 单位，则为： ω=100rad/s=100x60/(2π)=955r/min 4）rad/s和r/min的联系公式： 转速n(r/min)= ω（rad/s）x60/（2π），即：转速（r/min）=角速度（rad/s） x60/（2π）； 5）角速度ω与转速n之间的关系（使用时须注意单位统一）：ω=2πn，（即：带单位时为角速度（rad/s）=2x3.14x转速（r/min）/60） 6)直线（切线）速度、转速和2πr（圆的周长）之间的关系（使用时需注意单位）： 机械设计中形位公差的重要性及选择 形位公差和尺寸公差、表面粗糙度一样都是评定产品质量的重要技术指标。形位公差对机器、仪表等各种产品的性能―工作精度、连接强度、密封性、运动平稳性、耐磨性、噪声等都有一定影响。对于在高速、高温、重载条件下工作的精密机器与仪器提出合理的形位公差要求就更为重要。形位公差在机械设计中起着举足轻重的作用，作为一名优秀的机械设计师必须能够灵活运用形位公差在自己的设计中，以此来提高产品的性价比，满足企业现代化生产的要求。 1、形位公差标准简介 我国最新的国家标准是GB/T1182-2008 《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注》, 等同采用ISO1101: 2004《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位臂和跳动公差标注》（英文版）。该标准对形位公差的标注及应用进行了规范性的要求。检测标准是GB/T1958-2004《产品几何技术规范（GPS）形状和位置公差检测规定》。形状、方向、位置和跳动公差一般统称为形位公差。 2、形位公差形成原因及原理从设计图样到零件的形成，必须经 过加工的过程、无论设备的精度和操作工人的技术水平多么 高，要使加工的零件达到理想的形状和完全准确的位置，仍然 是不可能的，零件的实际形状和位置与理想形状和位置总是存 在一定的偏离量，该偏离量就是该零件的形状和位置误差，即 形位公差。 形位公差包括要素、公差带和基准（形状公差没有基准，位置公差一般都有基准）三部分。要素由点、线、面组成，形位公差就是对这些要素在形状和其相互间方向或位置的精度要求。限制实际要素的变动范围是公差带，公差带之间的间距便是公差值，设计时确定公差值后，其零件的被测实际要素则必须在规定的公差带里。凡是要确定两个（或多个）要素的方向、位置关系时，都要涉及到基准，当基准确定后，被测要素的要求也就确定下来了。 3、形位公差的选择原则选择形位公差应充分保证零件的品质要求，尽可能方便生产，同时获得最佳经济效益。 3.1形位公差项目的选择形位公差项目选择的出发点随要素的几何特征、零件的结构特点和使用要求不同而变化。同一被测要素通常有若干个形位公差项目可供选择，对圆柱面就有圆度、圆柱度、素 线的直线度、同轴度、位置度、圆跳动等形位公差项目可供使用。给定不同的形位公差项目，对零件的功能、加工方法、检测方法及评定方法都会产生不同的影响。所以，在保证零件功能的前提下，应根据不同的生产条件、检测条件和有利于生产等合理选择形位公差项目。 3.2形位公差与尺寸公差的选择 对被测要素给定的形位公差值，与零件上的有关尺寸公差相互 机械设计轴承与轴的公差配合轴承与孔的公差配合 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020 做非标这么久，轴承与轴的公差配合，以及轴承与孔的公差配合，一直都是用微小间隙配合即能实现功能，且好装好拆。但是局部零件还是需要有一定的配合精度。 配合公差（fit tolerance）是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙到过盈的变动量。 孔和轴的公差带大小和公差带位置组成了配合公差。孔和轴配合公差的大小表示孔和轴的配合精度。孔和轴配合公差带的大小和位置表示孔和轴的配合精度和配合性质。 一、公差等级的选择 与轴承配合的轴或轴承座孔的公差等级与轴承精度有关。 与P0级精度轴承配合的轴，其公差等级一般为IT6，轴承座孔一般为IT7。对旋转精度和运转的平稳性有较高要求的场合(如电动机等)，应选择轴为IT5，轴承座孔为IT6。 二、公差带的选择 当量径向载荷P分成“轻”、“正常”和“重”载荷等几种情况。 其与轴承的额定动载荷C之关系为：轻载荷P≤0.06C 正常载荷 0.06C ＜P≤ 0.12C 重载荷 0.12C＜P 1) 轴公差带 安装向心轴承和角接触轴承的轴的公差带参照相应公差带表。 就大多数场合而言，轴旋转且径向载荷方向不变，即轴承内圈相对于载荷方向旋转的场合，一般应选择过渡或过盈配合。静止轴且径向载荷方向不变，即轴承内圈相对于载荷方向是静止的场合，可选择过渡或小间隙配合(太大的间隙是不允许的)。 2)外壳孔公差带 安装向心轴承和角接触轴承的外壳孔公差带参照相应公差带表。 选择时注意对于载荷方向摆动或旋转的外圈，应避免间隙配合。当量径向载荷的大小也影响外圈的配合选择。 3) 轴承座结构形式的选择 滚动轴承的轴承座除非有特别需要，一般多采用整体式结构。 剖分式轴承座只是在装配上有困难，或在装配上方便的优点成为主要考虑点时才采用，但它不能应用于紧配合或较精密的配合，例如K7和比K7更紧的配合，又如公差等级为IT6或更精密的座孔，都不得采用剖分式轴承座。 三、轴承与轴的配合公差标准 ①当轴承内径公差带与轴公差带构成配合时 在一般基孔制中原属过渡配合的公差代号将变为过赢配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过赢量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过赢配合。 ②轴承外径公差带由于公差值不同于一般基准轴 也是一种特殊公差带，大多情况下，外圈安装在外壳孔中是固定的，有些轴承部件结构要求又需要调整，其配合不宜太紧，常与H6、H7、J6、J7、Js6、Js7等配合。 附：一般情况下，轴一般标0～＋0。005 如果是不常拆的话，就是＋0。005～＋0。01的过盈配合就可以了，如果要常常的拆装就是过渡配合就可以了。 我们还要考虑到轴材料本身在转动时候的热胀，所以轴承越大的话，最好是－0。005～0的间隙配合，最大也不要超过0。01的间隙配合。还有一条就是动圈过盈，静圈间隙。 轴承配合一般都是过渡配合，但在有特殊情况下可选过盈配合，但很少。因为轴承与轴配合是轴承的内圈与轴配合，使用的是基孔制，本来轴承是应该完全对零的，我们在实际使用中也完全可以这样认为。 答：是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差；位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。见图1 图1 14．什么称为标准公差？ 答：国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差。 15．什么称为配合？ 答：是指基本尺寸相同的、互相结合的孔和轴公差带之间的关系。16．什么称为基孔制？ 答：是基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成种配合的一种制度。 17．什么称为基轴制？ 答：是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。 18．什么称为配合公差？ 答：是允许间隙的变动量，它等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值，也等于互相配合的孔公差带与轴公差带之和。 答：孔的公差带完全在轴的公差带之上，即具有间隙的配合(包括最小间隙等于零的配合)。 20．什么称为过盈配合？ 答：孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。 21．什么称为过渡配合？ 答：在孔与轴的配合中，孔与轴的公差带互相交迭，任取其中一对孔和轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。 22．基孔制配合为H11/c11或基轴制基孔制配合为C11/h11时，优先配合特性是什么？ 答：间隙很大，用于很松的、转动很慢的动配合；要求大公差与大间隙的外露组件；要求装配方便的很松的配合。相当于旧国标的D6/dd6。23．基孔制配合为H9/d9或基轴制基孔制配合为D9/h9时，优先配合特性是什么？ 答：间隙很大的自由转动配合，用于精度非主要要求时，或有大的温度变动、高转速或大的轴颈压力时。相当于旧国标D4/de4。 24．基孔制配合为H8/f7或基轴制基孔制配合为F8/h7时，优先配合特性是什么？ 答：间隙不大的转动配合，用于中等转速与中等轴颈压力的精确转动；也用于装配较易的中等定位配合。相当于旧国标D/dc。 25．基孔制配合为H7/g6或基轴制基孔制配合为G7/h6时，优先配合特性是 机械设计及公差 课 程 设 计 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 目录 一、序言…………………………………………………… 二、减速器传动轴的分析………………………………… 三、减速器传动轴精度分析……………………………… 1.1与轴承配合的轴颈处精度设计………………… 2.轴环左右两轴肩处精度设计……………………… 3.与齿轮配合处精度设计…………………………… 4.与带轮配合处精度设计…………………………… 5.键槽精度设计……………………………………… 6.未注公差…………………………………………… 四、光滑极限量规设计…………………………………… 1.轴用光滑极限量规设计…………………………… 2.孔用光滑极限量规设计…………………………… 五、零件图………………………………………………… 六、设计总结……………………………………………… 七、参考文献资料………………………………………… 一、序言 通过课程设计使学生学会综合运用机械设计基础课程及其它相关的先修课程知识，起到巩固、加强、融会及拓展有关机械设计方面知识的作用。 通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的基本设计方法和步骤，初步培养学生独立分析、解决设计工程设计问题的能力，树立正确的设计思想，为以后进行设计工作打下良好的基础。 提高学生的有关设计能力、绘图能力、计算机辅助设计能力以及计算机应用能力，使学生能够熟练的应用设计资料（手册、图册等），熟悉有关标准、规范、经验估算等机械设计的基本知识。 二、减速器传动轴的分析 减速器的传动轴属于台阶类零件，由齿轮、圆柱面、圆锥面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽和键槽等组成。轴肩一般采用来确定安装在轴上零件的轴向位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递扭矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。 轴的结构设计就是要根据轴的具体工作条件，确定出轴的合理形状和结构尺寸。 减速器中的轴在工作时既受弯矩又受转矩，属于转轴。其 第三章电动机的选择计算 合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当，电动机就能安全、经济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。选择电动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形式等，但是结合农村具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、防护形式等几项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择方法及使用。 3.1电动机选择步骤 电动机的选择一般遵循以下三个步骤： 3.1.1 型号的选择 电动机的型号很多，通常选用异步电动机。从类型上可分为鼠笼式与绕线式异步电动机两种。常用鼠笼式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。绕线式的有JR、JR O2系列小型绕线式异步电动机和JRQ系列中型绕线式异步电动机。 从电动机的防护形式上又可分为以下几种： 1．防护式。这种电动机的外壳有通风孔，能防止水滴、铁屑等物从上面或垂直方向成45o以内掉进电动机内部，但是灰尘潮气还是能侵入电动机内部，它的通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方可以采用。“J”系列电动机就属于这种防护形式。 2．封闭式。这种电动机的转子，定子绕组等都装在一个封闭的机壳内，能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不很严密，所以还不能在水中工作，“JO”系列电动机属于这种防护形式。在农村尘土飞扬、水花四溅的地方（如农副业加工机械和水泵）广泛地使用这种电动机。 3．密封式。这种电动机的整个机体都严密的密封起来，可以浸没在水里工作，农村的电动潜水泵就需要这种电动机。 实际上，农村用来带动水泵、机磨、脱粒机、扎花机和粉碎机等农业机械的小型电动机大多选用JO、JO2系列电动机。 在特殊场合可选用一些特殊用途的电动机。如JBS系列小型三相防爆异步电动机，JQS 系列井用潜水泵三相异步电动机以及DM2系列深井泵用三相异步电动机。 3.1.2 功率的选择 一般机械都注明应配套使用的电动机功率，更换或配套时十分方便，有的农业机械注明本机的机械功率，可把电动机功率选得比它大10%即可（指直接传动）。一些自制简易农机具，我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验，用测得的电功率来选择电动机功率。 机械设计基础公式汇总 机械设计基础公式大家了解吗？以下是XX为大家整理好的机械设计基础公式汇总，一起来学习吧. 零件：独立的制造单元 构件：独立的运动单元体 机构：用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用 构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统 机器：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、 物料、信息 机械：机器和机构的总称 机构运动简图：用简单的线条和符号来代表构件和运动 副，并按一定比例确定各运动副的相对位置，这种表示机构 中各构件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图运动副：由两个构件直接接触而组成的可动的连接 运动副元素：把两构件上能够参加接触而构成的运动副 表面 运动副的自由度和约束数的关系f=6-s 运动链：构件通过运动副的连接而构成的可相对运动系 统 高副：两构件通过点线接触而构成的运动副 低副：两构件通过面接触而构成的运动副 平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1；引入 一个约束的运动副为高副，引入两个约束的运动副为平面低副 平面自由度计算公式：F=3n-2PL-PH 机构可动的条件：机构的自由度大于零 机构具有确定运动的条件：机构的原动件的数目应等于机构的自由度数目 虚约束：对机构不起限制作用的约束 局部自由度：与输出机构运动无关的自由度 复合铰链：两个以上构件同时在一处用转动副相连接 速度瞬心：互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点。若绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心相对速度瞬心与绝对速度瞬心的相同点：互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的点；不同点：后者绝对速度为零，前者不是 三心定理：三个彼此作平面运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上 机构的瞬心数：N=K(K-1)/2 机械自锁：有些机械中，有些机械按其结构情况分析是可以运动的，但由于摩擦的存在却会出现无论如何增大驱动力也无法使其运动 曲柄：作整周定轴回转的构件； 连杆：作平面运动的构件； 1-05 常用設計公式 1. 彈簧基本計算公式 a. 壓縮、拉伸螺旋彈簧之計算公式。( 圓形斷面 ) (彈簧指數與初張力之關係)： b. 扭力彈簧之計算公式。( 圓形斷面 ) c. 符號代號： d：線材直徑G：橫彈性係數D：平均直徑 E：縱彈性係數 n：有效卷數 P：荷重 d. 彈簧的設計項目 1. 輸入所需長度L (mm) 2. 輸入線徑d (mm) 3. 輸入所需張力P (kg) 4. 輸入有效圈數Na=Nt (mm) 5. 輸入外徑D1 (mm) 6. 輸入內徑D2 (mm) 7. 容許張力正負誤差(kg) 8. 橫向彈性係數G (kg/mm) 9. 彈簧常數k (kg/mm) 10. 預估伸長彈簧初張力Pi (kg) 11. (預估初張力之扭轉應力kg/mm^2) 12. 容許最大伸長量max (mm) 13. 自由長度L0 (mm) 14. 預估伸長總長度(mm) 15. 彈簧距(mm) 16. 容許最小伸長量min (mm) 17. 彈簧指數之限制: c = D/d (c > 4) 18. 有效圈數Na (mm) (Na > 3) 19. check 內徑,外徑,線徑20. 總伸長量不超過Li (自由長+ 簧距) 21. check 設計長度是否符合(max); check 設計長度是否符合(min) 22. 材料 2. 皮帶傳動基本設計公式 a. 計算功率: P c=K A·P P→傳動的功率,KW K A→工作情況系數 b. 確定帶型號: (公司一般選用多槽皮帶; 例: 190J8) c. 小帶輪節圓直徑: d1為了提高帶的壽命, 在結構允許的情況下盡量選大些的尺寸. d. 大帶輪節圓直徑: d2=n1/n2·d1(mm) e. 帶速: v=(π·d1·n1) ╱60x1000 為充分發揮傳動能力, 帶速約在20m/s最佳 f. 初定中心距: a0在0.7 (d1+ d2) 與2 (d1+ d2) 之間; 或根據結構要求定(mm) g. 初算帶長度: L0約等於2a0+π/2(d1+ d2)+ (d2- d1)2╱4 a0 選用規格中基準帶長度L p (mm) h. 實際中心距: a約等於a0+ (L p- L0)╱2 (mm) 安裝時所需最小中心距: a min= a- 0.015L p 張緊或補償所需最大中心距: a max= a+ 0.03L p i. 小帶輪包角: α1=180?-(d2- d1)╱a·60?要小於等於120? 小帶輪包角較小時可增大或用張緊輪 j. 單根帶所能傳遞的功率: P0 根據截型、v和d1選取 P0是當α1 =180?, 在特定長度下三角帶所能傳遞的功率k. 單根帶傳遞功率的增量: ΔP=K b·n1(1- 1/K t) K b→小帶輪包角系數K t→長度系數 V帶傳動的主要失效形式 1. 帶在帶輪上打滑, 不能正常工作 2. 帶因疲勞而產生脫层, 撕裂和拉斷 3. 帶兩側面過度摩損 3. 其它常用公式 扭力: T= F x R T= (716.2 x HP)/N T=(974 x KW)/N 馬力: HP= (T x N)/716.2 HP=(F x V)/75 動力: KW= (T x N)/974 KW=(F x V)/102 速度: V= (πx D x N)/60 飛輪效: GD2=364(F x V2x N2) 机械设计第九版公式大 全修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】 第五章 螺纹连接和螺旋传动 受拉螺栓连接 1、受轴向力F Σ 每个螺栓所受轴向工作载荷：z F F /∑= z ：螺栓数目； F ：每个螺栓所受 工作载荷 2、受横向力F Σ 每个螺栓预紧力：fiz F K F s ∑ >0 f ：接合面摩擦系数；i ：接合面对数；s K ：防滑系数； z ：螺栓数目 3、受旋转力矩T 每个螺栓所受预紧力：∑=≥ n i i s r f T K F 10 s K ：防滑系数； f ：摩擦系 数； 4、受翻转力矩M 螺栓受最大工作载荷：∑=≥ z i i L ML F 1 2max max m ax L ：最远螺栓距离 受剪螺栓连接 5、受横向力F Σ（铰制孔用螺栓） 每个螺栓所受工作剪力：z F F /∑= z ：螺栓数目； 6、受旋转力矩T （铰制孔用螺栓） 受力最大螺栓所受工作剪力：∑=≥ z i i r Tr F 1 2 max max m ax r ：最远螺栓距离 螺栓连接强度计算 松螺栓连接：[]σπσ≤= 4 21d F 只受预紧力的紧螺栓连接： []σπσ≤= 4 3.1210 d F 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接： 受轴向静载荷：[]σπσ≤= 4 3.1212 d F 受轴向动载荷：[]p m b b a d F C C C σπσ≤?+= 21 2 受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力： 螺栓的剪切强度条件：[]σπτ≤= 4 /20d F 螺栓与孔壁挤压强度：[]p p L d F σσ≤= min 螺纹连接的许用应力 许用拉应力：[]S S σσ= 许用切应力：[]τ στS S = 许用挤压应力： 钢：[]P S P S σσ= 铸铁：[]P B P S σσ= 机械设计中公差与配合的选择 许秀兰 (潍坊工商职业学院机电工程系,山东诸城 262234) 摘要：公差与配合的选择在机械产品的设计与制造中非常重要，它直接影响产品的使用性能和加工成本。在选用公差与配合时,应遵循三个基本选用原则,即基准制选用原则、公差等级选用原则和公差带及配合选用原则。 关键词：基准制；公差等级；配合类别 公差与配合的选择在机械产品的设计与制造中非常重要，它直接影响产品的使用性能和加工成本。在选用公差与配合时，应遵循三个基本选用原则，即基准制选用原则、公差等级选用原则和公差带及配合选用原则。 一、基准制的选择 1.一般情况优先选用基孔制 这主要从工艺性和经济性来考虑。 孔通常用定值刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工，用极限量规（塞规）检验。当孔的基本尺寸和公差等级相同而基本偏差改变时，就需要更换刀具、量具。而一种规格的磨轮或车刀，可以加工不同偏差的轴，轴还可以用通用量具进行测量。所以，为了减少定值刀具、量具的规格和数量，利于生产，提高经济性，应优先选用基孔制。 2.有明显经济效益时应选用基轴制 （1）当在机械制造中采用具有一定公差等级（IT7~IT9）的冷拉钢材，其外径不经切削加工即能满足使用要求时，就应选择基轴制，再按配合要求选用适当的孔公差带加工孔就可以了。 （2）由于结构上的优点，宜采用基轴制。如图a所示的发动机活塞销轴与连杆铜套孔和活塞孔之见的配合，根据工作需要，活塞销轴与活塞孔应为过渡配合，而活塞销轴与连杆之间由于有相对运动应为间隙配合。若采用基孔制配合，如图b，销轴将做成阶梯状，这样既不便于加工，又不利于装配。若采用基轴制配合，如图c，销轴做成光轴，既方便加工，又利于装配。 3.与标准件配合时，应服从标准件的既定表面 标准件通常由专业工厂大量生产，在制造时起配合部位的基准制已确定。所以与其配合的轴和孔一定要服从标准件既定的基准制。例如，与滚动轴承内圈配合的轴应选用基孔制，而与滚动轴承外圈外径相配合的外壳孔应选用基轴制。 4.在特殊需要时可采用非基准制配合 机械设计基础公式计算 例题 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的 自由度为 F =h l p p n --23=07253-?-?=1 二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。如果构件 AB 为曲柄，则AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长度关系应满足 c b d a +≤+ （3-1） 为了使构件AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足 c a d b +-≤)(或b a d c +-≤)( 即c d b a +≤+ （3-2） 或b d c a +≤+ （3-3） 将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，则得 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： （1）若机构满足杆长之和条件，则： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。 ② 以最短杆的邻边为机架时，可得曲柄摇杆机构。 ③ 以最短杆的对边为机架时，可得双摇杆机构。 （2）若机构不满足杆长之和条件则只能获得双摇杆机构。 三、 k = 12v v =121221t C C t C C =21t t =21??= θ θ-?+?180180 即k = θ θ-?+?180180 θ=11 180+-?k k 式中k 称为急回机构的行程速度变化系数。 四、从动件位移s 与凸轮转角?之间的关系可用图表示，它称为位移曲线(也称?-S 曲线)位移曲线直观地表示了 从动件的位移变化规律，它是凸轮轮廓设计的依据 凸轮与从动件的运动关系 五、凸轮等速运动规律 机械设计基础公式计算 例题精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】 一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的自由度为 F =h l p p n --23=07253-?-?=1 二、在图所示的铰链四杆机构中，设分别以a 、b 、c 、d 表示机构中各构件的长度，且设a ＜d 。如果构件AB 为曲柄，则AB 能绕轴A 相对机架作整周转动。为此构件AB 能占据与构件AD 拉直共线和重叠共线的两个位置B A '及B A ''。由图可见，为了使构件AB 能够转至位置B A '，显然各构件的长度关系应满足 c b d a +≤+ （3-1） 为了使构件AB 能够转至位置B A ''，各构件的长度关系应满足 c a d b +-≤)(或b a d c +-≤)( 即c d b a +≤+ （3-2） 或b d c a +≤+ （3-3） 将式(3-1)、(3-2)、(3-3)分别两两相加，则得 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： （1）若机构满足杆长之和条件，则： ① 以最短杆为机架时，可得双曲柄机构。 ② 以最短杆的邻边为机架时，可得曲柄摇杆机构。 ③ 以最短杆的对边为机架时，可得双摇杆机构。 （2）若机构不满足杆长之和条件则只能获得双摇杆机构。 三、 k = 12v v =1 21221t C C t C C =21t t =21??=θθ-?+?180180 即k = θ θ-?+?180180 θ=11 180+-?k k 式中k 称为急回机构的行程速度变化系数。 四、从动件位移s 与凸轮转角?之间的关系可用图表示，它称为位移曲线(也称?-S 曲线) 位移曲线直观地表示了从动件的位移变化规律，它是凸轮轮廓设计的依据 凸轮与从动件的运动关系 第四节机械式转向器的设计与计算 一、转向系计算载荷的确定 为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有. 足够的强度。欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎 气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎 变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。 精确地计算出这些力是困难的。为此推荐用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或 式中，f为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取0.7; G l为转向轴负荷（N）; p为轮 胎气压（MP a）。 作用在转向盘上的手力为 l 2L i M R F h L 2 D sw i 式中， L 1为转向摇臂 长； L 2为转向节臂长; D sw为转向盘直径；i为转向器角传动比; 为转向器正效率。 对给定的汽车，用式（7-10）计算出来的作用力是最大值。因此，可以用此值作为计算载 荷。然而，对于前轴负荷大的重型货车，用上式计算的力往往超过驾驶员生理上的可能，在 此情况下对转向器和动力转向器动力缸以前零件的计算载荷，应取驾驶员作用在转向盘轮缘 上的最大瞬时力，此力为700No 二、齿轮齿条式转向器的设计 齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在2?3mm之间。 主动小齿轮齿数多数在5?7个齿范围变化，压力角取20o,齿轮螺旋角取值范围多为9o?1 5o o齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构在12o?350范围内变化。此外，设计时应验算 齿轮的抗弯强度和接触强度。 主动小齿轮选用16MnCr5或15CrNi6材料制造，而齿条常采用45钢制造。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。 三、循环球式转向器设计 （一）主要尺寸参数的选择 1、螺杆、钢球、螺母传动副 （1）钢球中心距D、螺杆外径D1、螺母内径D2 尺寸D D 1、 D2如图7-19所示。钢球中心距是基本尺寸，螺杆外径D1、螺母内径D2及钢球直径d对确定钢球中心距D的大 小有影响，而D又对转向器结构尺寸和强度有影响。在保证足够的强度条件下，尽可能将 D 值取小些。选取D值的规律是随着扇齿模数的增大，钢球中心距D也相应增加（表7—1）o 者混凝土路面上的原地转向阻力矩M R( N ?mm) (7-10)机械设计基础公式计算例题
机械设计转动惯量计算公式-参考模板
机械设计中公差与配合经验交流给大家(特别好,一定要下)要点
机械设计第九版公式大全
机械设计轴承与轴的公差配合轴承与孔的公差配合修订版
《机械设计》第九版-公式大全
机械设计常用计算公式 集(一)
机械设计中形位公差的重要性及选择
机械设计轴承与轴的公差配合轴承与孔的公差配合
机械设计中公差配合经验
机械设计及公差
机械设计课程设计-电动机的选择计算
机械设计基础公式汇总
机械设计常用设计公式
机械设计第九版公式大全修订版
机械产品设计中公差与配合的选择
机械设计基础公式计算例题
机械设计基础公式计算例题精编WORD版
机械式转向器的设计与计算