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1、1机械设计基础课程设计(Course Design of Mechanical Design Foundation ) 2教材机械设计课程设计机械设计课程设计（第二版）（第二版） 唐增宝等唐增宝等 主编主编 华中科技大学出版社华中科技大学出版社3 机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的一个重要环节，是工科专业学生首次进行的真实设计，对于学生理论联系实际能力、综合创新能力的培养和训练均是一个重要的实践环节。 4 机械设计基础课程设计以机械中最为常用的重要部分传动装置即减速器减速器为对象，以课程教学中的设计理论和方法为基础，进行总体方案设计、部件方案设计、零部件设计计算、零部件结构设计、装配图和
2、零件图设计等，特别是零部件设计计算几乎涵盖了机械设计基础课程中的所有内容。 567齿轮设计齿轮设计带传动设计带传动设计滚动轴承设计滚动轴承设计轴的设计轴的设计螺栓联接设计螺栓联接设计键联接设计键联接设计联轴器设计联轴器设计润滑密封设计等润滑密封设计等8总体时间安排第一周：第一周：布置任务，进行设计计算，并划出结构草图，布置任务，进行设计计算，并划出结构草图，装配草图；装配草图；第二周：第二周：总体装配图设计总体装配图设计 ；零件工作图设计和编写设计计算说明书；零件工作图设计和编写设计计算说明书；答辩。答辩。9任务要求v 减速器总体装配图（减速器总体装配图（1# 图图 1 张）张）v 减速器零件
3、图减速器零件图 2 张张 齿轮工作图（齿轮工作图（3 #图图1张张） 轴轴 工工 作作 图（图（3 #图图1张张）v 减速器设计计算说明书减速器设计计算说明书1份（约份（约2万字）万字）10设计任务书q 带式输送机工作情况；带式输送机工作情况；q 带式输送机工作参数；带式输送机工作参数；（多种参数多种参数） 带速带速 ；带的张力；带的张力；滚筒直径；滚筒直径；q带式输送机传动方案。带式输送机传动方案。 建议采用方案建议采用方案1 1作为传动方案作为传动方案1112设计计算步骤一、总体方案设计一、总体方案设计 根据给定的数据根据给定的数据进行设计进行设计，发放的设计任务书，发放的设计任务书装订在
4、设计说明书最前面装订在设计说明书最前面。 设计方案选择的主要依据设计方案选择的主要依据 传动的功率与效率传动的功率与效率 传动速度传动速度 外廓尺寸、重量和传动比要求外廓尺寸、重量和传动比要求 13设计方案选择要求考虑的主要因素设计方案选择要求考虑的主要因素 使用性（有效性、可靠性）使用性（有效性、可靠性） 经济性经济性 安全性安全性 工艺性工艺性 先进性先进性 特殊性特殊性 等等设计计算步骤 建议采用方案建议采用方案1 1作为传动方案作为传动方案14二、电动机选择及传动比分配二、电动机选择及传动比分配 1. 电动机选择电动机选择 工业上一般采用三相交流电动机，工业上一般采用三相交流电动机，Y
5、 Y系列三相系列三相交流异步电动机由于具有结构简单，价格低廉，交流异步电动机由于具有结构简单，价格低廉，维护方便等优点，得到最广应用。维护方便等优点，得到最广应用。 一般选择一般选择Y Y系列三相电动机系列三相电动机设计计算步骤当带式输送机总体方案确定后，就可进行其参数设计。当带式输送机总体方案确定后，就可进行其参数设计。 15（1 1）功率选择）功率选择 工作机功率工作机功率Pw= Fv /1000 （kW） 带式输送机总效率带式输送机总效率带式输送机总效率为每一个传动副效率的乘积，即带式输送机总效率为每一个传动副效率的乘积，即 设计计算步骤 依据带式输送机总体方案，分析功率流传递路线，依据
6、带式输送机总体方案，分析功率流传递路线，在考虑效率的前提下，计算所需电动机的功率。在考虑效率的前提下，计算所需电动机的功率。32116带式输送机总效率带式输送机总效率联轴器 滚动轴承滚动轴承 圆柱齿轮圆柱齿轮 滚动轴承滚动轴承 带传动vF设计计算步骤17带式输送机总效率带式输送机总效率vF设计计算步骤带传动圆柱齿轮滚动轴承联轴器2 不必考虑滚筒的效率、不必考虑滚筒的效率、 滚筒上轴承的效率。滚筒上轴承的效率。 各种传动副的效率见指导书。各种传动副的效率见指导书。18 电动机功率电动机功率wdPP电动机所需功率：电动机所需功率：查标准选取电动机额定功率查标准选取电动机额定功率Pm。设计计算步骤1
7、9（2 2）转速选择）转速选择 参考指导书选择参考指导书选择Y系列电机，系列电机，最为常用的最为常用的Y系列系列电动机的同步转速为电动机的同步转速为3000rpm、1500rpm、1000rpm、750rpm四种四种。同步转速过低：减速器传动比减小，但是电动机同步转速过低：减速器传动比减小，但是电动机 尺寸变大，成本上升；尺寸变大，成本上升；同步转速过高：电动机较轻，成本下降，但传动比同步转速过高：电动机较轻，成本下降，但传动比 变大，外形尺寸变大变大，外形尺寸变大。 设计计算步骤20 输出轴（滚筒）转速输出轴（滚筒）转速min)/(100060rDvnW 带式输送机总传动比带式输送机总传动比
8、Wmnni nm 电动机满载转速电动机满载转速设计计算步骤21Wmnni 控制总传动比在一定范围内（根据传动方控制总传动比在一定范围内（根据传动方案来定，各种类型传动的传动比范围见指导案来定，各种类型传动的传动比范围见指导书书)，对于带传动单级圆柱齿轮传动系，对于带传动单级圆柱齿轮传动系统，应控制在统，应控制在 20 以内。这样一来，以内。这样一来，电动机电动机的具体参数就可以确定下来。的具体参数就可以确定下来。设计计算步骤222. 传动比分配传动比分配 当电动机选择确定后，减速器的总传动比就当电动机选择确定后，减速器的总传动比就可计算出来。对于带传动单级圆柱齿轮传动可计算出来。对于带传动单级
9、圆柱齿轮传动的减速器，要考虑传动比的分配问题。的减速器，要考虑传动比的分配问题。设计计算步骤23 参考指导书。参考指导书。 对带传动单级圆柱齿轮传对带传动单级圆柱齿轮传动减速器，建议带传动的传动比小于齿轮传动的动减速器，建议带传动的传动比小于齿轮传动的传动比，主要避免整个传动系统的尺寸过大。传动比，主要避免整个传动系统的尺寸过大。36i2 圆柱齿轮传动的传动比圆柱齿轮传动的传动比：带传动的传动比：带传动的传动比：i124设计计算步骤24三、传动件的设计计算三、传动件的设计计算 根据电动机的计算功率、满载转速、传动比的根据电动机的计算功率、满载转速、传动比的分配，计算出各分配，计算出各级传动的输
10、入功率、输入转速、级传动的输入功率、输入转速、传动比，由此进行各级传动的传动件设计。传动比，由此进行各级传动的传动件设计。（参（参考指导书考指导书P.9P.91010） 传动件的设计计算参考传动件的设计计算参考机械设计基础机械设计基础教材教材的内容。的内容。（带传动、齿轮传动、轴径初算等）（带传动、齿轮传动、轴径初算等）设计计算步骤25 注意事项注意事项 传动功率计算采用电动机所需功率传动功率计算采用电动机所需功率Pd ； 圆柱齿轮传动中，大齿轮的直径尽量不超过圆柱齿轮传动中，大齿轮的直径尽量不超过250mm ； 圆柱齿轮传动中中心距、齿宽为整数，分度圆、齿顶圆圆柱齿轮传动中中心距、齿宽为整数
11、，分度圆、齿顶圆 直径和螺旋角必须求出精确值，尺寸应准确到小数点后直径和螺旋角必须求出精确值，尺寸应准确到小数点后 两位，角度应准确到秒。两位，角度应准确到秒。设计计算步骤26四、联轴器的选择四、联轴器的选择 输出轴输出轴类型：刚性可移式联轴器；类型：刚性可移式联轴器；型号：由计算转矩、转速和轴径选择。型号：由计算转矩、转速和轴径选择。设计计算步骤27五、滚动轴承的预选五、滚动轴承的预选 输入轴输入轴输出轴输出轴轻系列轻系列从转速考虑！从转速考虑！设计计算步骤大功率大功率圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承中小功率中小功率深沟球或角接触球轴承深沟球或角接触球轴承 根据初算的轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固
12、定，根据初算的轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定，估计出装轴承处的轴径，初步定出滚动轴承的型号。待在估计出装轴承处的轴径，初步定出滚动轴承的型号。待在减速器装配草图设计中进行寿命验算后再行确定。减速器装配草图设计中进行寿命验算后再行确定。281. 初绘减速器装配草图初绘减速器装配草图六、减速器装配草图的设计六、减速器装配草图的设计 画传动零件的中心线画传动零件的中心线画齿轮的轮廓画齿轮的轮廓画箱体的内壁线画箱体的内壁线确定轴承座孔的宽度，画轴承座外端线确定轴承座孔的宽度，画轴承座外端线轴的结构设计轴的结构设计画轴、滚动轴承和轴承盖的外廓画轴、滚动轴承和轴承盖的外廓确定轴的径向尺寸确定轴的径向尺
13、寸确定轴的轴向尺寸确定轴的轴向尺寸292. 轴、滚动轴承及键联接的校核计算轴、滚动轴承及键联接的校核计算轴的强度校核轴的强度校核滚动轴承寿命的校核计算滚动轴承寿命的校核计算键联接强度校核键联接强度校核根据初绘装配草图中轴的结构，根据初绘装配草图中轴的结构，确定作用在轴上的力的作用点，确定作用在轴上的力的作用点，绘出轴的受力计算简图，绘制弯绘出轴的受力计算简图，绘制弯矩图、转矩图及当量弯矩图，对矩图、转矩图及当量弯矩图，对危险剖面进行强度校核。危险剖面进行强度校核。3. 完成减速器装配草图完成减速器装配草图3012轴承座端面轴承座端面调整垫片调整垫片(12mm）轴承盖轴承盖毛毡密封毛毡密封间隙间
14、隙(0.51mm）dIdIIdIIIddIII内机壁内机壁3油润滑：油润滑：35mm脂润滑：脂润滑：812mm(加加挡油板挡油板)内壁到轴承座端面距内壁到轴承座端面距离离:+c1+c231 注意问题注意问题1. 采用采用“边算、边画、边改边算、边画、边改”的的“三边三边”设计方设计方法；法；2. 按时按质按量完成，平时成绩记入总成绩；按时按质按量完成，平时成绩记入总成绩；3. 总成绩包括平时成绩、装配图成绩、零件图成绩、总成绩包括平时成绩、装配图成绩、零件图成绩、说明书成绩、答辩成绩；说明书成绩、答辩成绩；4. 图板、丁字尺、图纸、设计计算说明书、设计室等问题。图板、丁字尺、图纸、设计计算说明
15、书、设计室等问题。切记抓紧时间，不要拖后！切记抓紧时间，不要拖后！每个专业分为每个专业分为8个组，每组采用同一种数据。个组，每组采用同一种数据。32已知卷筒直径已知卷筒直径D=260mm，运输带工作拉力，运输带工作拉力F= 2700 N，运输带工作速度，运输带工作速度v= 1.4 m/s。方案方案1:33选择合适的电动机；选择合适的电动机；计算传动装置的总传动比计算传动装置的总传动比, 并分配各级传动比；并分配各级传动比；计算传动装置中各轴的运动和动力参数。计算传动装置中各轴的运动和动力参数。一、带式运输机传动系统齿轮减速器的一、带式运输机传动系统齿轮减速器的运动和动力参数计算运动和动力参数计
16、算341. 选择电动机选择电动机（1）一般选用）一般选用Y系列三相异步电动机，系列三相异步电动机， 为卧式封闭结构。为卧式封闭结构。35（2）电机容量）电机容量 传动装置所需功率传动装置所需功率Pw为：为： Pw = Fv / 1000 = 27001.4 / 1000 = 3.78 kW 从电动机至卷筒联轴器之间的传动总效率从电动机至卷筒联轴器之间的传动总效率为：为： =带带轴承轴承2齿轮齿轮联轴器联轴器 = 0.940.992 0.98 0.99 = 0.894 电动机所需功率为：电动机所需功率为：Pd=Pw / = 3.78 / 0.894= 4.23 kW 选取电动机额定功率为选取电动机额定功率为Pm，按，按Pm=（11.3）Pd ，查手册，查手册（电动机的技术参数），取（电动机的技术参数），取Pm= 5.5 kW36（3）确定电动机转速）确定电动机转速 传动装置卷筒轴的转速传动装置卷筒轴的转速n w 为：为： 按手册推荐传动比合理范围，按手册推荐传动比合理范围， 取取V带传动比带传动比i1=24，单级，单级圆柱齿轮传动比圆柱齿轮传动比i2=36，则总传动比的合理范围，则总传动
