机械设计课程设计第一节 机械设计课程设计概述一、课程设计的目的机械设计课程是一门专业基础课，目的在于培养学生机械设计能力。课程设计是机械设计课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机电类专业学生第一次较为全面的机械设计训练，其目的：（1）通过课程设计培养学生综合运用机械设计课程及其它先修课程的理论知识，解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练，使理论知识得以巩固和提高。（2）通过课程设计的实践使学生掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力。（3）进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练、计算、绘图能力、计算机辅助设计能力，熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准、规范等）。二、课程设计的内容和任务1、课程设计的内容本课程设计选择齿轮减速器为设计课题，设计的主要内容包括以下几方面：（1）拟定、分析传动装置的运动和动力参数；（2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；（4）绘制减速器装配图及典型零件图，用AutoCAD绘制；（5）编写设计计算说明书。2、课程设计的任务本课程设计要求在2周时间内完成以下的任务：（1）绘制减速器装配图1张（A1图纸）；（2）零件工作图2张（轴、齿轮，A3图纸）；（3）设计计算说明书1份.三、课程设计的步骤课程设计是一次较全面较系统的机械设计训练，因此应遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行：（1）设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参考图，拆装减速器，熟悉设计对象。（2）传动装置的总体设计 根据设计要求拟定传动总体布置方案，选择原动机，计算传动装置的运动和动力参数。（3）传动件设计计算 设计装配图前，先计算各级传动件的参数确定其尺寸，并选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。（4）装配图设计 计算和选择支承零件，绘制装配草图，完成装配工作图。（5）零件工作图设计 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。（6）编写设计说明书 设计说明书包括所有的计算并附简图，并写出设计总结。机械设计基础课程设计时间分配如表1-1。表1-1 课程设计步骤次序设计内容时间分配（天）1设计准备和拟定设计方案0.53设计计算34装配图的设计和绘制45零件图的设计和绘制26整理设计说明书0.5四、设计任务书设计题目 设计带式运输机传动装置原始数据见表1-2。运输带工作拉力F=_N运输带工作速度V=_m/s卷筒直径D=_mm每日工作时间T=24h传动工作年限a=5年卷筒(工作机)效率96%工作条件 转动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，运输带速度允许误差为+5%表1-2 原始数据参数题号123运输带工作拉力F/（N）190021002000运输带工作速度V/（m/s）1.61.61.8卷筒直径D/(mm)400400450第二节 传动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。一、拟定传动方案机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。课程设计中，学生应根据设计任务书，拟定传动方案，分析传动方案的优缺点。现考虑有以下几种传动方案如图2-1： a) b) I c) d)图2-1 带式运输机传动方案比较传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较最后选择其中较合理的一种。下面为图1中a、b、c、d几种方案的比较。 a方案 宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境。但若用于链式或板式运输机，有过载保护作用； b方案 结构紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损耗大，很不经济；c方案 宽度尺寸小,适于在恶劣环境下长期连续工作.但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难；d方案 与b方案相比较,宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置。宜在恶劣环境下长期工作。故选择方案a，采用V带传动（i=24）和一级圆柱齿轮减速器(i=35)传动。传动方案简图如图2：1V带传动；2电动机；3圆柱传动减速器；4联轴器；5输送带；6滚筒图2-2带式运输机传动装置二、选择原动机电动机电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。1、选择电动机类型和结构型式电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较广的Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。2、确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。本课程设计的题目为长期连续运转、载荷平稳的机械，确定电动机功率的原则是： Ped kPd Pd= Pw/Pw=FV/1000w=Tn/9550w Ped电动机的额定功率 Pd电动机的输出功率Pw工作机的输入功率电动机至工作机间的总效率=123n123n分别为传动装置中各传动副（齿轮、蜗杆、带或链、轴承、联轴器）的效率，设计时可参考表2-1选取。F工作机的工作阻力 V工作机卷筒的线速度T工作机的阻力矩 nw 工作机卷筒的转速w工作机的效率表2-1 机械传动和轴承效率的概略值类型 效率开式闭式圆柱齿轮传动0.940.960.960.99V带传动0.940.97滚动轴承（每对）0.980.995弹性联轴器0.990.995计算传动装置的总效率时需注意以下几点：（1）若表中所列为效率值的范围时，一般可取中间值（2）同类型的几对传动副、轴承或联轴器，均应单独计入总效率（3）轴承效率均指一对轴承的效率3、确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；高速电动机则与其相反，设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。三相异步电动机常用的同步转速有3000r/min ,1500r/min, 1000r/min, 750r/min,常选用1500r/min或1000r/min的电动机。常用传动机构的性能及适用范围见表2-2。表2-2 常用机构的性能及适用范围 传动机构选用指标平带传动V带传动链传动圆柱齿轮传动功率（常用值）/kw小（20）中（100）中（100）大（最大达50000）单级传动比常用值24242535最大值5768传动效率查表2-1许用的线速度252530406级精度18外廓尺寸大大大小传动精度低低中等高工作平稳性好好较差一般自锁性能无无无无过载保护作用有有无无使用寿命短短中等长缓冲吸振能力好好中等长要求制造及安装精度低低中等高要求润滑条件不需不需中等高环境适应性不能接触酸、碱、油、爆炸性气体好一般设计时可由工作机的转速要求和传动结构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即nd=(i1i2i3in) nWnd电动机可选转速范围i1,i2in各级传动机构的合理传动比范围由选定的电动机类型、结构、容量和转速查手册，查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等。设计传动装置时，一般按电动机的实际输出功率Pd计算，转速则取满载转速nW。例2.1 如前图a所示带式运输机的传动方案。已知卷筒直径D=500mm，运输带的有效拉力F=1500N,运输带速度 v=2m/s,卷筒效率为0.96，长期连续工作。试选择合适的电动机解：（1）选择电动机类型按已知的工作要求和条件，选用Y形全封闭笼型三相异步电动机。（2）选择电动机的功率工作机时所需电动机输出功率为：pd=p w/p w=Fv/（1000w ） 所以 pd= Fv/（1000w）电动机至工作机间的总效率（包括工作机效率）为w=122345w12345w分别为带传动、齿轮传动的轴承，齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取1=0.96 2=0.99 3=0.97 4=0.97 5=0.98 w=0.96所以w=122345w=0.960.9920.970.990.980.96=0.83所以pd= Fv/（1000w）=15002/（10000.83）KW=3.61KW（3）确定电动机转速卷筒轴的工作转速为：nw =601000V/（pD）=6010002/（3.14500）r/min=76.4r/min按推荐的合理传动比范围取V带传动的传动比i1 =24,单级齿轮传动比i2=35则合理总传动比的范围为：i=620，故电动机转速的可选范围为nd= i nw =(620) 76.4r/min=4581528 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min，1000 r/min，1500 r/min。再根据计算出的容量查有关手册选择电动机型号，本设计中可参考表*，然后将选择结果列于下表。方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min）传动装置的的传动比Ped/kw同步转速满载转速总传动比带齿轮1Y160M1847507209.4233.142Y132M164100096012.573.1443Y112M441500144018.853.55.385综合考虑选Y132M16电动机，查手册求出其它尺寸(中心高、外型尺寸、安装尺寸、轴伸尺寸、键联接尺寸等)