个人资料整理仅限学习使用机械设计课程设计指导书课程编号： 428022主撰人：朱连池审核人：聂时君单位：通信与控制工程系二一二年六月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用前言机械设计是机械设计制造及其自动化专业学生一门重要的专业基础课，机械设计课程设计又是其中重要的实践教案环节，根据机械设计制造及其自动化专业本科学生机械设计课程设计要求，结合学院实际，编写本书指导学生进行课程设计，与机械设计教材配套使用。本指导书从教案要求出发，教材上有的内容不再摘录，力求内容精选、适用，题目难度适中，符合本校实际要求，书中提出了对课程设计的具体要求，说明了步骤、设计报告的撰写以及设计过程中需要注意的事项，并提供了八组设计题目类型，每组题目类型又有若干小题供设计时视情况选用。指导教师根据实际情况，在满足课程设计基本要求的前提下，亦可自选附录之外的其他设计题目。本指导书在李开世教授编写的机械设计课程设计题集本科）基础上，进行了内容的增补充实和调整，改正了原题集中的个别印刷错误，并全部重新绘制了示例图。由于时间仓促，书中疏漏错误在所难免，欢迎大家批评指正。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用第一章机械设计课程设计概述“机械设计”是机械设计制造及其自动化专业的一门重要技术基础课程，论述的是各类通用零部件的设计原理与计算方法。为了对该门课程有充分的认识和深入的掌握，教案过程中除了系统地讲授必要的设计与计算理论，进行作业及实验等外，还应使学生作较全面的机械设计技能锻炼，即在“机械设计”课程完毕以后，进行为期2 周的课程设计。“机械设计”课程设计是对机械设计制造及其自动化专业本科学生进行的一次较全面的机械设计基本技能训练，是该门课程重要的实践性教案环节。1.1 机械设计课程设计的目的 1培养理论联系实际的正确设计思想，综合运用“机械设计”课程及有关先修课程的理论知识，生产知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和设计方法，使学生具备一定的设计能力。 3通过设计计算、绘图、查阅有关设计资料、手册、标准和规范，数据处理，类比等，对学生进行基本技能训练。4了解和学习机械设计的计算机辅助设计方法和过程。1.2 机械设计课程设计的内容和任务1、课程设计题目机械设计课程设计的题目一般选择通用机械的传动装置，如1-1 图所示。传动装置是一般机械中不可缺少的组成部分，其设计内容主要包括机械设计课程中学过的主要零部件，也涉及到机械设计的一般问题，适合学生目前的知识水平，能达到课程设计的目的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1电动机 2联轴器 3圆锥齿轮减速器 4链传动 5链式运输机图 -1 2、课程设计的内容1）拟定、分析传动装置的设计方案。2）选择电机、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、键等。4）绘制减速器装配图。5）绘制零件工作图。6）编写设计计算说明书。3、课程设计任务要求在二周 机械设计制造及其自动化专业第五学期的最后二周）内完成以下任务：1）绘制减速器装配图1 张0 号或 1 号图纸，利用计算机绘图软件完成）。2）绘制零件工作图2 张齿轮、轴3 号或 4 号图纸，利用计算机绘图软件完成）。3）编写设计计算说明书1 份，约 6000 字统一格式A4纸书写） 。在设计中可以使用各种计算机辅助计算、设计和分析工具来完成设计任务，图纸和设计说明书打印装配图： 4A4 打印纸拼合后再折叠装订；零件图：A4 打印纸；说明书：A4 打印纸），同时上交设计图纸和设计说明书的电子文档。1.3 机械设计课程设计中的注意事项 1机械设计课程设计是一个非常重要的教案环节，既是对已学课程的综合运用，又为以后的专业课学习打下基础，因此，务必要求学生在设计过程中严肃认真，踏实细致，并养成保质保量，按时完成任务的良好习惯。 2正确处理计算和绘图的关系。不能把设计片面理解为就是理论计算。确定机械零件尺寸时，应综精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用合考虑零件结构，加工，装配，使用条件，与其它零件的关系以及经济性。理论计算只是为确定零件尺寸提供了一个方面如强度）的依据，有时要利用经验公式来确定尺寸，有时要根据结构和工艺来确定尺寸。因此在设计过程中，经常是边画、边算，边修改。计算和绘图相互补充，交叉进行。 3正确处理参考现有资料与创新的关系。任何设计都不可能是设计者凭空想象，独出心裁的产物。大量的设计参考资料是前人设计经验的总结，初次进行机械设计，应充分熟悉和利用现有资料，参考和分析已有的结构方案，合理选用有关经验数据。这正是锻炼设计能力的一个重要方面。但是，参考资料并不意味着盲目地抄袭资料。设计者必须根据特定的设计任务和具体要求敢于提出新设想、新方案和新结构并在设计实践中总结和改善，充分发挥主观能动性，这样，设计者的设计技能才能不断得到提高。 4注意培养工作的计划性，应经常检查和掌握进度，并随时整理设计计算结果。这对于设计的正常进行，阶段检查和编写说明书都是有益的。5尽可能引用新的设计方法，采用计算机辅助设计工具或手段进行设计。1.4 机械设计课程设计成绩考核办法1、设计过程中出勤、学习态度等方面，权重20%。2、课程设计质量与答辩，权重50%。答辩组成员：系领导教研室领导指导教师相关教师。3、设计报告书写及图纸规范程度，权重30%。4、总评成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五级制评定。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用第二章机械设计课程设计步骤设计通常根据具体条件分析确定出总体传动方案，然后进行必要的运算，通过计算，作图，查阅资料以及必要的修改得到结果，最后以机械图和设计说明书的形式完成设计。大致过程如下所示。2.1 设计准备认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；阅读有关资料、图纸，看录像及参观实物或拆装减速器，了解设计对象；复习“机械设计”课程有关内容，熟悉有关零件的设计方法和步骤；拟定设计计划工作进度表），准备好有关图书，资料及用具。2.2 传动装置的总体设计准备工作完成后，首先进行传动装置总体设计，总体设计的内容是分析和选定传动装置的方案,选择电动机的类型、型号和转速，为下一步的传动件设计提供条件。2.2.1 分析和选定传动装置的方案传动方案通常用机构运动简图的方式表达，根据课程设计任务书中提供的原始参数，分析减速器的工作条件如运动特点，有无特殊要求等），工作性能如运输带工作拉力，运输带工作速度），再分析比较多种传动方案的特点，考虑总体结构，尺寸以及加工制造方便，使用和维护易于操作进行，成本低廉等因素从中选择出最佳的传动方案。如果设计的是多级传动，对于有几种传动形式的多级传动要充分考虑各种传动方式的传动特点，合理布置传动顺序，下面几点在考虑传动方案时可供参考。1带传动乘载能力小，传递同样功率时结构尺寸较大，但带能吸收振动，传动平稳，适宜布置在高速级 ，通常。2链传动因为有运动的不均匀性和附加动载荷，有冲击，最好布置在低速级 ，通常。3 斜齿轮因为是逐渐进入和退出啮合其传动比直齿轮更平稳，故宜布置在高速级 。4大直径的圆锥齿轮加工较直齿轮和斜齿轮困难，宜将其布置在高速级，并采用小传动比以减小其直径和模数。5蜗杆传动可得到较大的传动比，适合于用在高速传动中 。总体传动方案的选择可参考附录I 示例图。2.2.2 选择电动机电动机由专门厂家生产，是标准部件，设计时要选择电机型号、电机功率和电机转速，这些可根精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用据工作机性能，工作环境和工作载荷来选择，在产品目录上查阅相关参数。如无特殊要求，电机类型通常选用系列的三相笼型异步电动机，因其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便。电机功率和转速要根据具体条件进行计算。确定总传动比和分配各级传动比；总传动比由选择好的电机转速电和计算出的工作机工作机转速工确定总电/工关于总传动比的分配，应考虑下面几点1各级传动比应在推荐值的范围。2传动比的分配应使各级传动比尺寸协调合理。3考虑结构的要求，各级传动件要有相应的合适的空间，不能发生干涉。4对于多级齿轮传动来说，从润滑的需要出发，应尽可能使大齿轮的直径尺寸接近。前面参数确定后，计算每根轴的转速，功率及扭矩；画出传动装置方案简图。为设计计算各级传动零件和装配图设计做准备。2.3 各级传动零件的设计传动件是减速器的核心零件，计算齿轮减速器各级传动件的参数，确定出尺寸以及箱外传动零件如带传动、链传动等的主要参数和尺寸。设计时先确定出外传动件，如带传动、链传动的有关参数，带传动通常选用结构简单的带传动，计算确定出带的型号、长度和根数，主、从动带轮的直径，传动中心距。对于链传动需要计算确定出链的型号、链节数、排数，链轮的齿数和直径，传动中心距，说明润滑方式。外传动件参数的确定还应考虑与电机、联轴器等标准部件的配合，即轮毂和轴的尺寸要相配。尺寸确定后，应根据确定的参数重新计算实际传动比。闭式齿轮内传动件是指箱体内的圆柱齿轮、圆锥齿轮、斜齿轮或蜗杆蜗轮，他们的设计都有相应的设计公式，具体设计参看机械设计教材或有关的参考资料，设计时需注意下面几点；1根据工作环境和工作性能用类比的方法确定齿轮材料，若设计成齿轮轴还应兼顾轴的强度、刚度要求，为加工方便起见，尽可能减少材料种类，同级减速器各小齿轮和大齿轮材料尽量分别一致。2一对相啮合的齿轮圆锥齿轮除外），考虑轴向装配误差，通常小齿轮宽度要大于大齿轮宽度510。3标准参数查表选取，应该圆整的尺寸要圆整，重要的计算尺寸精确到小数点后两位。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用2.4 减速器装配草图的设计及绘制装配图用于表达零件的相互装配关系，是重要的技术文件。要最终完成好装配图，做草图是一个很重要的步骤，因为在设计过程中，为使零件得到合理的结构和表达，零件和零件之间有协调的相互关系，有些尺寸和图纸需要进行多次修正、修改。在草图阶段，细线绘制轴承结构及箱内外大致结构；校核轴、键和联轴器的强度及滚动轴承的寿命；进行轴承，箱体及其附件的结构设计，边设计边修改，以期得到最合理的结构尺寸。草图完成后应检查并修改。标注尺寸和配合，写出减速器特性；技术要求、零件序号、考虑明细表和标题栏。2.5 减速器装配图工作图的设计及绘制装配图要符合机械制图国家标准的要求，选择合适的表达方式。在认真检查分析草图的基础上进行绘制，标注尺寸和配合，写出减速器特性；技术要求、零件序号、考虑明细表和标题栏。2.6 零件工作图的设计及绘制要求表达的零件是轴和齿轮，对于轴类零件，常用一个主视图来表达，有孔和键槽的地方可用剖视图来表达，细节部分可用局部放大图。齿轮的表达通常用两个视图，对于齿轮分度圆、齿顶圆等线条机械制图上有专门的规定，必需按规定绘制。2.7 整理和编写设计说明书设计说明书的编写参见第三章。2.8 进行设计总结精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用第三章机械设计课程设计说明书设计说明书是图纸设计的理论根据，又是设计计算的整理和总结，而且是审核设计是否合格的技术文件之一。编写设计说明书是设计工作的一个重要组成部份。3.1 设计说明书内容及装订机械设计课程设计说明书的内容根据具体的设计任务而定，说明书的格式一般可参照下列要求：封面 参考第 11页格式）评语、成绩、教研室及系部审查意见；摘要及关键词；目录 标题，页次）；设计任务书 参考第 16 页示例格式）；前言；传动方案的分析与拟定传动方案简图）；电动机的选择与有关计算；传动装置运动及动力参数的计算；传动零件的设计计算；轴的设计计算轴的结构设计简图，轴的受力分析图弯矩图、扭矩图）；滚动轴承的选择和计算键的选择和计算；联轴器的选择；润滑方式及密封件的选择；箱体结构设计；其他 如热平衡计算，计算机辅助设计流程图，程序及计算结果等。）；设计小结；参考资料 包括书名或期刊名，作者，出版单位及年月）。3.2 要求 1计算正确，论述清楚，层次分明，文字简洁，书写工整。 2计算部分写出计算公式必须用公式编辑器编写），代入相应数值后不必写出运算过程，直接写出计算结果及单位，并写出简短结论如“满足强度要求”，“在允许范围内”等）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用 3凡公式或数据，应注明来源。4为了清楚说明设计内容，应附有必要的插图如传动方案简图，轴的受力分析图，轴的结构设计草图等）。为了简练醒目，一些计算可以用表格形式写出如传装置的运动及动力参数，传动零件的几何尺寸参数等）。5只要求写出正确设计结果，不必写出修改过程。3.3 书写格式举例计算及说明结果齿面接触强度计算初步计算转矩：9.55106P/n1=9.55106 20/1000 齿宽系数：由机械设计第222 页，表 12.13 取接触疲劳极限：由机械设计第224 页，图 12.17 取=191000N.mm =1.0 =710MPa 3.4 推荐参考书目设计过程中需要了解和使用有关的规范、公式，查阅相关的图、表，要利用参考资料来进行，以下为推荐的参考书目。1机械设计手册2机械设计教材3机械制图4机械零件设计手册5机械设计课程设计6机械零件图册7计算机辅助设计说明：以上书目没有列出作者、出版社和版本，同学可根据条件选择不同作者，不同版本相应的资料作设计参考。注意，在引用公式、图表时，一定是同一本手册或教材中的公式和图表对应，不能用这本书的公式而查另一本书的图表。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用湖 南 人 文 科 技 学 院课程设计报告课程名称 :机械设计课程设计设计题目：系别： 通信与控制工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名 : 学号:起止日期 :201X 年 X 月 X 日 201X 年 X 月 X 日指导教师 :教研室主任：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用指导教师评语 ：指导教师签名：年月日成绩评定工程权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.2 2、课程设计质量与答辩0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度0.3 总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教案系审核意见：主任签字：年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用摘 要本设计。特点。关键词：。按系部 湖南人文科技学院通信与控制工程系本科生课程设计撰写规范及要求确定。）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用目 录示例）1 设计任务书2 前言3 传动方案的分析和拟定 附传动方案简图）4 电动机的选择4.1 电动机功率选择4.2 电动机转速选择4.3 总传动比计算和分配各级传动比5 传动装置运动和动力参数计算5.1 各轴转速的计算5.2 各轴功率的计算5.3 各轴扭矩的计算6 传动零件的设计计算6.1 高速级齿轮传动的设计计算6.2 低速级齿轮传动的设计计算7 轴的设计计算7.1 高速轴最小轴径计算7.2 低速轴的设计计算7.2.1 低速轴的结构设计7.2.2 低速轴的弯扭组合强度校核7.3 中间轴的设计计算8 滚动轴承的选择和计算8.1 高速轴和中间轴上滚动轴承的选择8.2 低速轴上滚动轴承的选择和计算9 联轴器的选择9.1 输入轴联轴器的选择9.2 输出轴联轴器的选择精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用10 键联接的选择和计算10.1 高速轴和中间轴上键联接的选择10.2 低速轴上键联接的选择和计算11润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择11.1 润滑方式11.2 润滑油牌号11.3 密封装置12 减速器附件的选择 含视孔盖和窥视孔；放油孔和螺塞；油标；通气孔；起盖螺钉；定位销；吊环等的选择）13 总结与思考致谢参考资料附录： 1. XXXXX 2. XXXX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用机械设计课程设计任务书示例）题目带式运输机用圆锥圆柱齿轮减速器设计 2.零件图 2 张由指导教师指定）3.设计说明书一份不少于 6000 字）其它要求： 设计步骤清晰，计算结果正确，说明书规范工整，制图符合国家标准。按时、独立完成任务。机械设计课程设计进度计划表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用计划日期应完成的设计内容实际完成情况第17 周1、设计准备17 周前）：熟悉设计任务，明确要求，了解设计对象，预习相关的设计资料课本、课程设计指导书、机械设计手册、课程设计参考图册、做过的作业等），拟订设计计划 设计与其他事项），购买图纸、借绘图工具。2、总体设计 1 天）：确定和修改方案；选电动机；确定传动比总、各级），计算各轴的转速和转矩。3、传动件的设计与计算2 天）：各传动件的类型、设计参数、尺寸、结构 草图）；标准件类型和规格的选择。 4、装配图的设计与绘制4 天）：先画草图，轴的设计与计算，轴承选择与计算，箱体、箱盖及附件设计；并完成其他内容标注、配合、技术要求 、 零 件 明 细 表 、 边 框 线 、 标 题 栏等）。5、零件工作图设计1 天）：零件的尺寸、合理结构从强度、刚度、加工、装配、定位）、尺寸偏差和形位公差、表面状态、热处理方法等。6 、 整 理 和 编 写 设 计 说 明 书 1天）：注意在设计过程中及时地保存所有的查阅数据记录、分析草图、计算草稿等资料，此时主要做整理、誊清、装订。 7、答辩0.5天） ：上交设计结果，并简答相关的问题。8、机动时间0.5天）：检查、修第18 周精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用附录I：机械设计课程设计参考题目下列题目供设计时选用，指导教师教师也可根据教案大纲要求选用其它题目）题目一：带式运输机用圆锥圆柱齿轮减速器设计设计一用于带式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器。空载起动，经常满载运行，工作有轻震，不反转。单班制工作。运输机卷筒直径D=320 ,运输带容许速度误差为5。减速器为小批生产，使用期限 10年。附表一原始数据题号 1 2 3 4 5 6 运输带工作拉力）2 1032.1 1032.2 1032.3 1032.4 1032.5 103运输带工作速度/ ）1.2 1.3 1.4 1.5 1.55 1.6 改设计，准备答辩，复习其他课程的内容。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1电动机 2联轴器 3圆锥齿轮减速器 4带式运输机附图一题目二：带式运输机用同轴式二级圆柱齿轮减速器设计设计一用于带式运输机上的同轴式二级圆柱齿轮减速器。工作平稳。单向运转，两班制工作。运输带容许速度误差为5。减速器成批生产，使用期限10 年。附表二原始数据题号 1 2 3 4 5 6 7 运输机工作轴扭矩 ）1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 运输带工作速度/ ）0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.80 卷筒直径 9 1039.5 10310 10310.5 10311 10311.5 10312 103曳引链速度v/ ）0.30 0.32 0.34 0.35 0.36 0.38 0.4 曳引链链轮齿数 Z 8 8 8 8 8 8 8 曳引链节距p）80 80 80 80 80 80 80 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1电动机 2联轴器 3圆锥齿轮减速器 4链传动 5链式运输机附图三题目四：提升机用二级同轴式斜齿轮减速器设计设计一斗式提升机传动用的二级斜齿圆柱齿轮同轴式减速器。传动简图如下，设计参数列于附表D 中。附表四斗式提升机的设计参数题号参数题号 1 2 3 4 生产率 Qt/h）15 16 20 24 提升带速度vm/s）1.8 2 2.3 2.5 提升高度Hmm ）32 28 27 22 提升鼓轮直径Dmm ）400 400 450 500 注： 1 斗式提升机用来提升谷物、面粉、水泥、型沙等物品； 2 提升机驱动鼓轮附图四中的件4）所需功率 直接代入表中数据计算）： 3 斗式提升机运转方向不变，工作载荷稳定，传动机构中装有保安装置如安全联轴器）；4 工作寿命8 年，每年300 个工作日，每日工作16 小时。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1电动机 2联轴器 3减速器 4驱动鼓轮 5运料斗 6提升带附图四题目五：带式运输机用展开式二级圆柱齿轮减速器设计设计用于带式运输机上的展开式二级圆柱齿轮减速器。连续单向运转，空载启动，中等冲击，两班制工作，运输带速度允许误差为5，工作期限为10 年。附表五原始数据题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 运输机工作轴扭矩 ）800 800 800 850 850 850 850 900 900 950 运输带工作速度/ ）0.70 0.90 0.80 0.75 0.85 0.95 0.90 0.75 0.80 0.85 卷筒直径）350 390 360 360 370 400 380 350 370 380 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1带传动 2电动机 3展开式两级圆柱齿轮减速器 4带式运输机 5卷筒附图五题目六：链式运输机用蜗杆减速器设计设计一链式运输机上的蜗杆减速器。工作平稳，经常满载，不反转，引链容许速度误差为5。减速器通风良好，成批生产，使用期限5 年。附表六原始数据题号 1 2 3 4 5 6 曳引链拉力）6.4 1036.8 1036 1037 1036.2 1037 103曳引链速度 / ）0.26 0.25 0.25 0.30 0.24 0.2 曳引链链轮齿数15 14 12 15 12 10 曳引链节距）80 100 100 80 100 100 工作班制单单两两单三精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1电动机 2联轴器 3蜗杆减速器 4链传动 5链式运输机附图六题目七：带式运输机用蜗杆减速器设计设计一带式运输机上用的蜗杆减速器。运输机连续工作，单向动转，载荷平稳，空载起动。运输带速度容许误差为5。减速器小批生产，使用期限10 年，三班制工作。附表七原始数据题号 1 2 3 4 运输带工作拉力）2 1032.2 1032.5 1033 103运输带工作速度/ ）0.8 0.9 1.0 1.1 卷筒直径 ）350 320 300 350 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1电动机 2联轴器 3蜗杆减速器 4带式运输机附图七题目八：带式输送机动力及传动装置设计设计带式输送机的动力及传动装置，设计原始数据如附表H，可供选用的传动方案如附图H2 所示，其中原始数据为：数据编号；传动方案编号）的组合。注：本题共有题目数数据编号数方案数80 工作条件：一班制，连续单向运输。载荷平稳，室内工作，有粉尘运输带与卷筒及支承间、包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑）。使用期限：十年，大修期三年。生产批量： 10 台。生产条件：中等规模机械厂，可加工7-8 级精度齿轮及蜗轮。动力来源：电力，三相交流220/380V ）。运输带速度允许误差：5。附表八数据编号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 运输带工作拉力）1500 2200 2300 2500 2600 2800 3300 4000 4300 3000 运输带工作速度/ ）1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.4 1.2 1.6 1.25 0.8 卷筒直径220 240 300 400 200 350 350 400 500 250 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用）附图八 -1 方案 1方案 2方案 3 方案 4方案 5方案 6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用方案 7行星轮减速器方案 8轴装式减速器附图八 -2 传动方案编号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用附录 II ：机械设计课程设计参考图样精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用附录：课程设计图纸幅面、标题栏及明细表参考格式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 34 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1、图纸幅面2、标题栏 学习用）3、明细表附录：课程设计国家标准图纸编号方法及图纸折叠方法国家标准图纸编号方法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 35 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用图纸摺叠方法1、取 A4打印纸，在左侧画上装订线25mm ）；2、将 A4纸与 A0图在左下角重合；3、在 A4纸左上端将 A0图剪开 25mm ，并将剪开的上侧回摺；4、摺叠 A0图，第一次摺叠线与A4右边沿重合，回摺时摺叠线与装订线重合；第二次摺叠。第三次摺叠方法同上；5、开始上下摺叠，按A4高度 b c d 图 1-1 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1-1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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 37 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用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 传动。传动方案简图如图 2：1 V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 1-2 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 kPdPd= Pw/Pw=FV/1000 w=Tnw/9550 w 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 38 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用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=123 n 123 n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1-1 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 1-1 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0.94 0.96 0.96 0.99 V带传动0.94 0.97 滚动轴承 每对）0.98 0.995 弹性联轴器0.99 0.995 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1-2 。表 1-2 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 nW nd电动机可选转速范围i1,i2 in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1.1 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/1000 w）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=122345w 12345w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=0.96 0.992 0.97 0.99 0.98 0.96=0.83所以 pd= Fv/1000w ） =1500 2/1000 0.83 ） KW=3.61KW 3）确定电动机转速卷筒轴的工作转速为：nw =60 1000V/D）=601000 2/ 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。三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速nw 可得传动装置的总传动比i=nm/nw对于多级传动i= i1 i2 in 计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷，分配各级传动比时应注意以下几点：1）各级传动的传动比应在推荐的范围之内选取。2）应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。3）应使各传动件的尺寸协调，结构匀称合理，避免相互干涉碰撞。一般应使带的传动比小于齿轮传动的传动比。四、计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。1）各轴的转速 各轴的输入功率：p1=pd01 p2=p112=pd0112 p3=p2011223 pd为电动机的输出功率，p1 、p2 、p3分别为 1 、 2、 3 轴的输入功率，01、12、23分别为电动机轴与1 轴， 1 轴与 2 轴， 2 轴与 3 轴间的传动效率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 41 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用(3 各轴转矩：T1=Td i001 T2=T1 i112 T3=T2 i223 T1、 T2、 T3分别为 1、 2 、 3 轴的输入转矩Td为电动机轴的输出转矩 Td=9550pd/nm 例 1.2 同例 1.1 的已知条件和计算结果，计算传动装置各轴的运动和动力参数。解： 1）各轴的转速：n1 = nm/i0=960/3.14r/min=305.73r/min n2= n1/ i1=305.73/4r/min=76.4 r/min nw=76.4 r/min 2）各轴的输入功率：p1=pd01 =3.6 0.96kw=3.456 kw p2=p112= p123=3.456 0.99 0.97 kw =3.32 kw p3=p224=3.32 0.99 0.97 kw=3.19 kw 960 305.73 76.4 76.4 输入功率P(kw 3.6 3.456 3.32 3.19 输入转矩T (Nm 35.91 108.25 415.82 399.31 传动比i 3.14 4 1 效率 0.96 0.96 0.96 二传动零件的设计计算一、减速箱外传动零件带传动设计1）带传动设计的主要内容选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2）设计依据传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。3）注意问题带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 42 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用例 2-1 设计带式输送机传动系统中的普通V带传动。原动机为Y132M1-6 型电动机，电动机额定功率Ped=4KW, 满载转速nm=960r/min, 小带轮安装在电机轴上，带的传动比i=3.14,一天工作时间t=24h,5年寿命。解： 1） 选择 V带型号查表，得工作情况系数KA=1.4, 求得所需传递功率Pc=KA Pc=1.44=5.6KW 由小带轮转速n1 及功率功率Pc 选择小带轮型号为A型。2）确定带轮直径dd1=112mm,dd2=idd1=355mm 3） 核算带轮速度v=dd1nm/6000=5。63m/s 5m/sv25m/s，v 符合要求。a0,则 326.9mma0934mm, 取 a0=600mm./2+(dd1-dd22/(4a0=1958.017,取 a=a0+(Ld-L0/2=620.6） 校核 V带的包角1=180o arcsindd1-dd2）/120o=0.119, 包角修正系数k=0.93, 长度修正系数kl=1.03, ZPc/(P0+ P0 k kl=4.57(根 Z=5根。/Zv+qv2=171.09N 9）对轴的压力FQ FQ=2ZF0Sin1/2=1677.7N e+2f=78(mm.二、减速器内传动零件一级圆柱齿轮传动设计圆柱齿轮设计计算及结构设计的方法、步骤均可依教材的有关内容进行，其注意事项如下：1）齿轮材料的选择要注意毛坯制造方法：选择材料前应先估计大齿轮的直径，如果大齿轮直径较大，应选用铸造毛坯，材料一般可选铸钢或铸铁；如果小齿轮的齿根圆直径与轴径接近，可制精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 43 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用成齿轮轴，选用的材料应兼顾轴的要求，同一减速器的各小齿轮或大齿轮）的材料应尽可能一致，以减少材料的牌号，降低加工的工艺要求。2）计算齿轮的啮合几何尺寸时应精确到小数点后23 位，角度应精确到秒，而中心距、宽度和结构尺寸应尽量圆整为整数。3）参数的合理选择，通常取Z1=2040 ，在保证齿根弯曲强度的前提下，Z1可取大些；传递动力的齿轮，其模数应大于1.52mm。例2.2 设计一台单级直齿圆柱齿轮减速器，已知传递的功率P=3.4656KW, 电动机驱动，小齿轮转速n1=305.73r/min,传动比 i=4，单向运转，载荷平稳，使用寿命5 年，三班制工作。解： 1）选择齿轮材料及精度等级：小齿轮选用45 号钢调质，硬度为220 250HBS，大齿轮选用 45 号钢正火，硬度为170 210HBS，因为是普通减速器由教材表10.21选 8 级精度，要求齿面粗糙度Ra3.2 6.3um 许用接触应力【H】由相关图表查得Hlim1=560Mpa, Hlim2=530Mpa,SH=1N1=60njln=60305.73 (5 52 120=0.57 109 N2=N1/i=0.57109/4=0.14109查相关图表得ZN1=1.06,ZN2=1.10 【 H】1= Zn1Hlim1/SH=1.06 560/1 Mpa =593.6Mpa 【 H】2= Zn2Hlim2/SH=1.1 530/1 Mpa =583Mpa d1 76.43KT）1/3 =76.43 (1.1 108.25 1035/(1 4(593.621/3 mm=57.35mmm= d1/z1=57.35/27 mm=2.12mm 取 m=2.5mm d1=mz1=2.5 27=67.5mm d2=mz2=2.5 107mm=267.5mm b=dd1=167.5mm=67.5mm,经圆整后取b2=70mm,b1=b2+5mm=75mm, a=m(z1+z2/2=2.5(27+107/2mm=167.5mm.三、轴径初选精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 44 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1/3式中 P轴所传递的功率(Kw n-轴的转速 (r/min c-由轴的许用切应力所确定的系数查表见教材）初估的轴径为轴上受扭段的最小直径，此处如有键槽，还要考虑键槽对轴强度削弱的影响。有一个键槽时，直径增大3%5% 并圆整，若外伸轴用联轴器与电动机轴相联，则应综合考虑电动机轴径及联轴器孔径尺寸，对初算轴径尺寸适当调整。2）联轴器选择一般传动装置中有两个联轴器，一个联接电动机轴与减速器高速轴的联轴器，另一个是联接减速器低速轴与工作机的联轴器。对中、小型减速器的输入轴、输出轴均可采用弹性柱销联轴器，它加工制造容易，装拆方便、成本低，能缓冲减震。本方案联轴器联接低速轴与工作机，选弹性柱销联轴器。三部件的设计与装配图的绘制减速器的基本结构是由轴系部件、箱体及附件三大部分组成。这里介绍一下轴系部件设计的方法与步骤：一、轴系部件的设计轴系部件包括传动件、轴和轴承组合。1、轴承类型的选择减速器中常用的轴承是滚动轴承，滚动轴承类型可参照如下原则进行选择：1）考虑轴承所承受载荷的方向和大小。原则上，当轴承仅承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承；当轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷时，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承：但如果轴向载荷不大时，应选用深沟球轴承。2）转速较高，旋转精度要求较高，而载荷较小时和般选用球轴承。3）载荷较大且有冲击振动时，宜选用滚子轴承相同外形尺寸下，滚子轴承一般比球轴承承载能力大，但当轴承内径d20mm时，这种优点不显著，由于球轴承价格低廉，应选球轴承）。4）轴的刚度较差、支承间距较大，轴承孔同轴度较差或多点支承时，一般选用自动调心轴承；而不能自动调心的滚子轴承仅能用在轴的刚度较大、支承间距不大、轴承孔同轴度能严格保证的场合。5）同一轴上各支承应尽可能选用同类型号的轴承。本方案建议采用一对深沟球轴承62* 2、传动件齿轮结构设计本课程设计采用圆柱齿轮作为内传动件，齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯材料、加工方法、使用要求和经济性等因素有关，进行结构设计时必须综合考虑。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 45 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用对于钢制齿轮，当齿轮直径很小，齿根圆到键槽底部的距离K 2m 时，常将齿轮和轴做成一体，若K2m 时，无论从材料或工艺上考虑，都应将齿轮和轴分开制造。圆柱齿轮的结构尺寸及结构型式可参考表选取。进行齿轮结构设计时，还要进行齿轮和轴的联接设计。通常采用单键联接，但当齿轮转速较高时，应采用花键或双键联接。3、轴的结构设计及轴、轴承、键的强度校核传动件装在轴上以实现回转运动和传递功率，减速器普遍采用阶梯轴，传动件和轴以平键联接。1）轴的结构设计减速器中的轴是既受弯矩又受扭矩的转轴，较精确的设计方法是按弯矩合成强度来计算各段轴径，一般先初步估算定出轴径，然后按轴上零件的位置，考虑装配、加工等因素，设计出阶梯轴各段直径和长度，确定跨度后，进一步进行强度验算。轴的结构设计应在初估轴径和初选滚动轴承型号后进行。为使轴上零件定位可靠、装拆方便并考虑工艺性因素，通常将轴设计成由两端向中央逐渐增大的阶梯形：其径向尺寸，由轴上零件的受力、定位、固定等要求确定；其轴向尺寸则由轴上零件的位置、配合长度及支承结构等因素决定。2）轴的强度校核通常可选定12 个危险截面，按弯扭合成的受力状态对轴进行强度校核，如强度不够可修改轴的尺寸。例3.1 已知传递的功率P=3.32kw ，从动轮的转速n=76.4r/min,直齿圆柱齿轮分度圆直径d2=250mm,传递的转矩T=415.82Nm1）选择轴的材料确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率，材料无特殊要求，故选用45#钢调质处理，由表 13.4 查得强度极限B=650Mpa，再由表13.2 得许用弯曲应力【-1b】=60Mpa 2）按扭矩强度估算直径根据表13.1 得 C=118 107，又由式 1/3=(107 118(3.32/76.41/3=37.6 41.5mm 考虑到轴的最小直径处要求安装联轴器，会有键槽存在，故将计算直径加3%5% 取 38.73 41.5mm,由设计手册取标准直径d1=42mm3）设计轴的结构并绘制草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧轴的外伸端安装半联轴器。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 46 页，共 48 页个人资料整理仅限学习使用1）、确定轴上零件的位置和固定方式，要确定轴的结构形状，必须确定轴上零件的装拆顺序和固定方式，确定齿轮从右端装入，齿轮的左端用轴肩或轴环）定位，右端用套筒固定，这样齿轮在轴上的轴向位置完全被确定，齿轮的周向固定采用平键联接，轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向固定采用过盈配合。2）、确定各轴段的直径，如图所示，轴段a外伸端）直径最小，d1=42mm,考虑到要对安装在轴段 a 上的联轴器进行定位，轴段b 上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段c、 f 上安装轴承，轴段 c、 f 必须满足轴承的内径的标准，故取轴段c、f 的直径分别为d3=55mm d6=55mm,用相同的方法确定轴段b、 d、e 的直径d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,选用 6211 轴承。3）、确定各轴段的长度，齿轮的轮毂宽为72mm ，为保证齿轮固定可靠，轴段d 的长度应略短于齿轮轮毂宽，取L4=70mm 。为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距取该间距为13mm 。为保证轴承安装在轴承座孔中,在轴段a 、 d 上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约5 10mm,键槽的宽度按轴段直径查手册得到，a 处选用平键12 870，d 处选用平键181160。4）、选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。1/2=(106.452+38.7421/2 Nm=113.28Nm II II截面：MII=(MHII2+MVII21/2=(16.572+16.9521/2 Nm=49.56Nm T=9550 p/n=9550 3.32/76.4 Nm=415Nm I I 截面：M e I=(MI2+( t21/2=(113.282+(0.6 41521/2 Nm=273.56NmII II截面： M e III=(MII2+( t21/2=(49.562+(0.6 41521/2 Nm=253.88NmI-I截面：精选学习资料 - 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