课程设计第二讲(1)

1、机械设计课程设计教学课件回顾回顾（第一讲）（第一讲）（一）课程设计的内容和要求（一）课程设计的内容和要求 机械学院打印机械学院打印1、完成传动方案的设计；、完成传动方案的设计；2、编写设计计算说明书一份（计算机打、编写设计计算说明书一份（计算机打印印,30页以上）；页以上）；3、装配图一张（、装配图一张（0号图，号图，CAD或或Proe绘绘制）制） ；4、零件图三张（三号图、零件图三张（三号图，轴轴、齿齿轮轮、V带带轮轮、链轮链轮、齿轮轴等齿轮轴等，CAD或或Proe绘制）；绘制）；5、答辩、答辩(时间为时间为本次课程设计内容为：本次课程设计内容为：二级圆柱齿轮二级圆柱齿轮减速器设计减速器设计

2、；设计时间为：设计时间为：二周二周，设计要求如下：，设计要求如下：（二）课程设计的任务安排（二）课程设计的任务安排及原始参数及原始参数任务一：任务一：链式输送机传动链式输送机传动系统中的系统中的二级圆柱齿轮减二级圆柱齿轮减速器设计速器设计工作条件工作条件: 见教材见教材P10分组号(学号)1234567链送带牵引力F（KN）2.52.52.52.53.03.03.0链送带速度v(m/s)0.60.70.80.90.30.40.5链轮节圆直径D(mm）180180200200260260280任务二：任务二：带式输送机传带式输送机传动系统中的动系统中的二级圆柱齿二级圆柱齿轮减速器设计轮减速器设计

3、工作条件工作条件: 见教材见教材P12分组号(学号)22232425262728输送带拉力F（N）500500500550550550600输送带速度v(m/s)2.02.53.02.02.53.01.8滚筒直径D（mm）300300320280280300280（三）课程设计的步骤（三）课程设计的步骤(共十步共十步)：1)传动方案的分析和拟定传动方案的分析和拟定2)电动机的选择电动机的选择3)传动系统的运动和动力参数的计算传动系统的运动和动力参数的计算4)传动零件的设计计算传动零件的设计计算5）轴的设计计算）轴的设计计算6）轴承、润滑密封及联轴器的选择和验算）轴承、润滑密封及联轴器的选择和验

4、算7）装配图的绘制）装配图的绘制8）零件图的绘制）零件图的绘制10）总结和答辩）总结和答辩9）设计计算说明书的整理和编写）设计计算说明书的整理和编写交叉进行交叉进行（见指导书第3章） 机器通常是由机器通常是由原动机、传动系统（或传动装置）原动机、传动系统（或传动装置）和和工作机工作机三个部分所组成的。三个部分所组成的。例：带式输送机传动装置例：带式输送机传动装置（a）（b）（c）（d） （1）齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、）齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、尺寸紧凑、寿命长等特点，因此在传动系统中一般应首先尺寸紧凑、寿命长等特点，因此在传动系统中一般应首先采用齿轮传动。

5、由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳采用齿轮传动。由于斜齿圆柱齿轮传动的承载能力和平稳性比直齿圆柱齿轮传动好，故在高速级或要求传动平稳的性比直齿圆柱齿轮传动好，故在高速级或要求传动平稳的场合，常采用斜齿圆柱齿轮传动。场合，常采用斜齿圆柱齿轮传动。 （2）带传动具有传动平稳、吸振等特点，且能起过载保）带传动具有传动平稳、吸振等特点，且能起过载保护作用。但由于它是靠摩擦力来工作的，在传递同样功率护作用。但由于它是靠摩擦力来工作的，在传递同样功率的条件下，当带速较低时，传动结构尺寸较大。在设计时，的条件下，当带速较低时，传动结构尺寸较大。在设计时，为了减小带传动的结构尺寸，应将其布置在高速级。为了减

6、小带传动的结构尺寸，应将其布置在高速级。 （3）锥齿轮传动，当其尺寸太大时，加工困难，因）锥齿轮传动，当其尺寸太大时，加工困难，因此应将其布置在高速级，并限制其传动比，以控制其此应将其布置在高速级，并限制其传动比，以控制其结构尺寸。结构尺寸。 （6）开式齿轮传动，由于润滑条件较差和工作环境恶劣，）开式齿轮传动，由于润滑条件较差和工作环境恶劣，磨损快，寿命短，故应将其布置在低速级。磨损快，寿命短，故应将其布置在低速级。 （4）蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、工作平稳等）蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、工作平稳等优点，但其传动效率低，尤其在低速时，其效率更低，优点，但其传动效率低，尤其在低速时，其

7、效率更低，且蜗轮尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、且蜗轮尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、间歇工作或要求自锁的场合。为了提高传动效率、减小间歇工作或要求自锁的场合。为了提高传动效率、减小蜗轮结构尺寸，通常将其布置在高速级。蜗轮结构尺寸，通常将其布置在高速级。 （5）链传动，由于工作时链速和瞬时传动比呈周期性变）链传动，由于工作时链速和瞬时传动比呈周期性变化，运动不均匀、冲击振动大，因此为了减小振动和冲击，化，运动不均匀、冲击振动大，因此为了减小振动和冲击，应将其布置在低速级。应将其布置在低速级。 以上几种方案虽然都能满足带式运输机的以上几种方案虽然都能满足带式运输机的要求，但结

8、构尺寸、性能指标、经济性等方面要求，但结构尺寸、性能指标、经济性等方面均有较大差异，然后对初步拟定的多种方案进均有较大差异，然后对初步拟定的多种方案进行分析比较，从中选出较合理的方案。此时选行分析比较，从中选出较合理的方案。此时选出的方案，并不一定是最后方案，最后方案还出的方案，并不一定是最后方案，最后方案还有待于各级传动比得到合理分配后才能决定。有待于各级传动比得到合理分配后才能决定。当传动比不能合理分配时，还必须修改原方案。当传动比不能合理分配时，还必须修改原方案。二、选择电动机（见指导书12章）包括三项内容：包括三项内容：1)选择电动机类型和结构形式选择电动机类型和结构形式2)转速转速3

9、)型号型号1、选择电动机的类型和结构形式、选择电动机的类型和结构形式电动机可分为电动机可分为:直流电动机直流电动机和和三相交流电动机三相交流电动机。直流电动机：适合很大功率三相交流电动机：适合较大、中小功率 Y系列三相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，故其应用最广,适合于一般通用机械，如运输机、车床、破碎机等。 YZ和YZR系列三相异步电动机由于具有转动惯量小和过载能力大等优点，因此在经常启动、制动和反转、间歇或短时工作的场合中使用，如起重机械和冶金设备等。 2、确定电动机的转速、确定电动机的转速 在具有相同额定功率时，电动机的同步转速有：750、1000、1500、3

10、000r/min等四种。同步转速越高，结构越简单，价格越低，反之相反。 本设计中选用同步转速为1000或1500r/min的电动机。3、确定电动机的功率和型号、确定电动机的功率和型号电动机功率的选择要考虑工作要求和经济性。选择电动机功率时，要求电动机所需功率电动机额定功率dedePPPP电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/mm)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩同步转速3000r/min，2极同步转速1500r/min，4极Y801-20.7528252.22.2Y801-40.5513902.22.2Y802-

11、21.128252.22.2Y802-40.7513902.22.2Y90S-21.528402.22.2Y90S-41.114002.22.2Y90L-22.228402.22.2Y90L-41.514002.22.2Y100L-2328802.22.2Y100L1-42.214202.22.2Y112M-2428902.22.2Y100L2-4314202.22.2Y132S1-25.529002.02.2Y112M-4414402.22.2Y132S2-27.529002.02.2Y132S-45.514402.22.2Y160M1-21129302.02.2Y132M-47.51440

12、2.22.2Y160M2-21529302.02.2Y160M-41114602.22.2电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/mm)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩同步转速1000r/min，6极Y90S-60.759102.02.0同步转速750r/min，8极Y90L-61.19102.02.0Y132S-82.27102.02.0Y100L-61.59402.02.0Y132M-837102.02.0Y112M-62.29402.02.0Y160M1-847202.02.0Y132S-639602.02.

13、0Y160M2-85.57202.02.0Y132M1-649602.02.0Y160L-87.57202.02.0Y132M2-65.59602.02.0Y180L-8117301.72.0Y160M-67.59702.02.0Y200L-8157301.82.0Y160L-6119702.02.0Y225S-818.57301.72.0Y180L-6159701.82.0Y225M-8227301.82.0工作机所需有效功率的计算 ）工作机工作速度（）工作机阻力（）工作机所需有效功率（smvNFKwPKwvFPww/1000电动机所需功率为传动装置总效率）电动机所需功率（）工作机所需有效功

14、率（KwPKwPPPdwwd/传动装置总效率的计算332121查表、式中in滚筒联轴器 减速器三角带传动输送带电动机类类 型型效率效率圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动7级精度（油润滑）级精度（油润滑）0.988级精度（油润滑）级精度（油润滑）0.979级精度（油润滑）级精度（油润滑）0.96开式传动（脂润滑）开式传动（脂润滑）0.940.96锥齿轮传动锥齿轮传动7级精度（油润滑）级精度（油润滑）0.978级精度（油润滑）级精度（油润滑）0.940.97开式传动（脂润滑）开式传动（脂润滑）0.920.95蜗杆传动蜗杆传动自锁蜗杆（油润滑）自锁蜗杆（油润滑）0.400.45单头蜗杆（油润滑）单头蜗杆（油润

15、滑）0.700.75双头蜗杆（油润滑）双头蜗杆（油润滑）0.750.82表表3-3类类 型型效率效率滚子链传动滚子链传动开式开式0.900.93闭式闭式0.950.97V形带传动形带传动 0.95滚动轴承滚动轴承 0.980.99滑动轴承滑动轴承 0.970.99联轴器联轴器弹性联轴器弹性联轴器0.99齿轮联轴器齿轮联轴器0.99运输机滚筒运输机滚筒 0.96 根据选定的电动机类型、同步转速和计算出的电动机所需功率，参照第十二章确定电动机的型号和额定功率，记下所选电动机的各项技术参数： 型号、额定功率、满载转速、中心高、外伸轴径、外伸轴长度等。方案号电动机型号额定功率（kW）同步转速（r/mi

16、n）满载转速（r/min）总传动比 外伸轴径D（mm）轴外伸长度E（mm）Y112M-44.01500144047.122860Y132M1-64.0100096031.413880另一方面，总传动比另一方面，总传动比niiii21i1、i2是指各级机械传动的传动比，查表3-4确定滚筒联轴器 减速器三角带传动输送带电动机2、传动比的分配、传动比的分配分配原则：1）各级传动比要在推荐值的范围内，查表3-4；2）各级传动比要协调，不发生干涉现象；3）各级齿轮传动的强度要接近，即按等强度原则分配传动比；4）多级齿轮传动的大齿轮浸油深度要合理。 展开式双级圆柱齿轮减速器，考虑各级齿轮传动的润展开式双级

17、圆柱齿轮减速器，考虑各级齿轮传动的润滑合理，应使两大齿轮直径相近，推荐滑合理，应使两大齿轮直径相近，推荐i1= ，其中其中i1、i2分别为高速级和低速级的传动比，分别为高速级和低速级的传动比， 为减速器的为减速器的总传动比。总传动比。i 3 . 1i 4 . 1i传动类型传动类型传动比的推荐值传动比的推荐值圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动闭式闭式35开式开式47圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动闭式闭式23开式开式24蜗杆传动蜗杆传动闭式闭式1040开式开式1560V带传动带传动24链传动链传动24表表3-4四、传动装置的运动和动力参数的计算1、各轴的转速计算、各轴的转速计算滚筒联轴器 减速器三角带传动输送带电

18、动机min/min/12010rinnrinnnnmm 各轴依次编号为0轴，轴，轴。2、各轴的输入功率计算、各轴的输入功率计算（1）按照电动机所需功率计算）按照电动机所需功率计算(偏经济偏经济,课程设计中采用课程设计中采用)（2）按电动机的额定功率计算）按电动机的额定功率计算(偏安全）偏安全）KwPPKwPPPPdd12010滚筒联轴器 减速器三 角 带传动输送带电动机3、各轴的输入转矩计算、各轴的输入转矩计算mNnPTmNnPTnPT955095509550000轴 号电动机两级圆柱齿轮减速器开式齿轮传动工作机0轴1轴2轴3轴4轴5轴转速n（r/min）14401440368122.2612

19、2.2630.56功率P（kW）3.753.71253.5653.42353.3553.155转矩T（Nm）24.8724.6292.51267.4262.08985.94传动比13.9133.0114例例1：如图所示的为带式：如图所示的为带式运输机的传动系统。已运输机的传动系统。已知运输带的最大有效拉知运输带的最大有效拉力力F5000N，带速，带速v=0.6m/s，滚筒直径，滚筒直径D375mm，载荷平稳，连，载荷平稳，连续单向运转，工作环境续单向运转，工作环境有灰尘，电源为三相交有灰尘，电源为三相交流电源（电压为流电源（电压为380/220V）。试选择电）。试选择电动机、确定总传动比和动机

20、、确定总传动比和分配各级传动比以及计分配各级传动比以及计算传动系统的运动和动算传动系统的运动和动力参数。力参数。解：解：1电动机的选择电动机的选择（1）电动机类型的选择）电动机类型的选择 根据动力源和工作条件，并参照第根据动力源和工作条件，并参照第12章选用一般用途章选用一般用途的的Y系列三相交流异步电动机，卧式封闭结构，电源的电系列三相交流异步电动机，卧式封闭结构，电源的电压为压为380V。（2）电动机容量的选择）电动机容量的选择根据已知条件，工作机所需要的有效功率为根据已知条件，工作机所需要的有效功率为KwFvPW0 . 310006 . 050001000传动系统的总效率传动系统的总效率

21、7998. 096. 095. 097. 098. 099. 0252电动机所需的功率为电动机所需的功率为wPPWdK75. 37998. 00 . 3 由表由表12-1可知，满足可知，满足PePd条件的条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取为应取为4kW。（3）电动机转速的选择）电动机转速的选择根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速min/56.3037514. 36 . 06000060000rDvnw 初选同步转速为初选同步转速为1500r/min和和1000r/min的电动机，由表的电动机，由表12-1可知，对

22、应于额定功率可知，对应于额定功率P为为4kW的电动机型号分别为的电动机型号分别为Y112M-4型和型和Y132M1-6型。现将型。现将Y112M-4型和型和Y132M1-6型型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表3-5中。中。方案号电动机型号额定功率（kW）同步转速（r/min）满载转速（r/min）总传动比 外伸轴径D（mm）轴外伸长度E（mm）Y112M-44.01500144047.122860Y132M1-64.0100096031.413880 通过对上述两种方案比较可以看出：方案通过对上述两种方案比较可以看出：方案I选用的电动机选

23、用的电动机转速高、质量轻、价格低，总传动比为转速高、质量轻、价格低，总传动比为47.12，这对三级减，这对三级减速传动而言不算大，故选方案速传动而言不算大，故选方案I较为合理。较为合理。2各级传动比的分配各级传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比带式输送机传动系统的总传动比12.4756.301440wmnni表表3-5开式圆柱齿轮传动的传动比为开式圆柱齿轮传动的传动比为 445i两级圆柱齿轮减速器的总传动比两级圆柱齿轮减速器的总传动比i78.1141112.474534012312iiiiiii 为了便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿为了便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级

24、齿轮的配对材料相同、齿面硬度轮的配对材料相同、齿面硬度HBS350、齿宽系数相等时，、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比为考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比为 913. 378.113 . 13 . 112ii低速级传动比为低速级传动比为 01. 3913. 378.111223iii101i134i很显然，很显然，3传动系统的运动和动力参数计算传动系统的运动和动力参数计算0轴（电动机轴）：轴（电动机轴）：min/14400rmnnKwPPd75. 30mnPT.N87.24144075. 3955095500001轴（减速器高速轴）：轴（减速器高速轴）

25、： min/1440114400101rinnKwPP7125. 399. 075. 30101mNnPT.62.2414407125. 3955095501112轴（减速器中间轴）：轴（减速器中间轴）：min/368913. 314401212rinnKwPP565. 397. 098. 012mNnPT.51.92368565. 395509550222将上述计算结果列于表将上述计算结果列于表3-6中，以供查用。中，以供查用。 3轴（减速器低速轴）：轴（减速器低速轴）：min/26.12201. 33682323rinnKwPP4235. 397. 098. 023mNnPT.2 .267

26、26.1224235. 395509550333传动比i轴 号电动机两级圆柱齿轮减速器开式齿轮传动工作机0轴1轴2轴3轴4轴5轴转速n（r/min）14401440368122.26122.2630.56功率P（kW）3.753.71253.5653.42353.3553.155转矩T（Nm）24.8724.6292.51267.4262.08985.94传动比 13.9133.0114表表3-6五、传动零件的设计计算五、传动零件的设计计算 1、普通V带传动的设计 确定内容： 带的型号、长度、根数，带轮直径、宽度和轴孔直径，中心距，初拉力及作用在轴上的力的大小和方向。 参见教材P163164

27、例题及设计指导书21章2、套筒滚子链传动的设计 确定内容：链的型号、节距、链节数和排数，链轮齿数、直径、轮毂宽度，中心距及作用在轴上的力的大小和方向。 参见教材P184 例题及设计指导书21章3.齿轮传动的设计 确定内容： 齿轮材料和热处理方式，齿轮的齿数、模数、变位系数（一般情况用标准齿轮）、齿宽、螺旋角（斜齿轮）、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径，结构尺寸等。 参见教材P 211213 例例10-1及 P218 例10-2、3 及设计指导书18章4.初算轴径和结构设计等初算轴径和结构设计等 参见教材P377 例题 及设计指导书11章例：减速器输出轴例：减速器输出轴3（1 1）轴）轴颈颈的

28、直径必须等于标准件滚动轴承的内径直径，其长的直径必须等于标准件滚动轴承的内径直径，其长度一般等于轴承宽度。度一般等于轴承宽度。（2 2）与非标准件（如齿轮、带轮和凸轮等）相配合的轴头，其）与非标准件（如齿轮、带轮和凸轮等）相配合的轴头，其直径应与直径应与非标准件非标准件毂孔直径相一致，且为标准轴径（且尽可能毂孔直径相一致，且为标准轴径（且尽可能取整数值）取整数值）；其长度应比所装零件轮毂宽度小其长度应比所装零件轮毂宽度小1 13mm3mm。（3 3）与标准件（如联轴器和离合器）相配合的轴头，其直径）与标准件（如联轴器和离合器）相配合的轴头，其直径应与应与标准件标准件内孔直径相一致内孔直径相一致

29、；其长度应比其长度应比标准件标准件轮毂宽度小轮毂宽度小1 13mm3mm。（4 4）轴身的）轴身的直径直径可取非标准轴径，但尽可能取为整数可取非标准轴径，但尽可能取为整数；其长度其长度由结构设计来确定。由结构设计来确定。（5 5）轴上螺纹部分的直径必须符合相应的国家标准。）轴上螺纹部分的直径必须符合相应的国家标准。（6 6）起着定位作用的轴肩或轴环，其尺寸大小必符合轴肩与）起着定位作用的轴肩或轴环，其尺寸大小必符合轴肩与轴环有关尺寸的规定。轴环有关尺寸的规定。轴上各段直径和长度的确定原则轴上各段直径和长度的确定原则：1）定位轴肩的高度）定位轴肩的高度h一般取为：一般取为：h=（0.070.1）

30、d2）非定位轴肩高度没有严格规定，一般取为）非定位轴肩高度没有严格规定，一般取为12mm。 3）轴上零件为滚动轴承时，定位轴肩高度应查手册中的轴）轴上零件为滚动轴承时，定位轴肩高度应查手册中的轴承承安装尺寸安装尺寸，不可使轴肩高出轴承内圈端面的高度，以免轴，不可使轴肩高出轴承内圈端面的高度，以免轴承无法拆卸。承无法拆卸。 4）轴肩处的圆角半径）轴肩处的圆角半径r必须小于轴上零件毂孔端部的圆角半必须小于轴上零件毂孔端部的圆角半径径R或倒角尺寸或倒角尺寸C，以免零件端面无法与轴肩端面相接触。，以免零件端面无法与轴肩端面相接触。5）轴环宽度）轴环宽度b一般取为（一般取为（11.5）h。双双级级圆圆柱

31、柱齿齿轮轮减减速速器器装装配配底底图图齿轮端面与箱体内壁的距离2（或1015） 当外接零件的轮毂不影响螺钉的拆卸见图或采用嵌入式端盖时，箱体外旋转零件至轴承盖外端面或轴承盖螺钉头顶面距离一般L不小于1015mm。 外伸轴段零件的安装结构外伸轴段零件的安装结构大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，选用的基本步骤为七步：的任务是选用联轴器，选用的基本步骤为七步：选择联轴器的类型选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩计算联轴器的计算转矩进行必要的承载能力校核进行必要的承载能力校核规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度协调轴

32、孔直径协调轴孔直径校核最大转速校核最大转速确定联轴器的型号确定联轴器的型号5.选择联轴器 Tca TnnmaxTKTAca型号公称转矩Tn/(Nm)许用转速n/(r/min)轴孔直径*d1、d2、dz轴孔长度DAb质量m/kg转动惯量I/(kgm2)许用补偿量Y型J、J1、Z型径向y角向铁钢LL1LTL16.366008800920147118161.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (19)4230TL331.547006300 16,18,1962231.90.002 20

33、, (22)523852 20,22,24查查手手册册得得 若为直齿轮传动选择深沟球轴承。 若为斜齿轮传动选择角接触球轴承或圆锥滚子轴承。 参见教材P338342例13-1例13-3 及设计指导书15章6.6.初选滚动轴承初选滚动轴承 类型根据所受载荷的大小、性质、方向，轴的类型根据所受载荷的大小、性质、方向，轴的转速及其工作要求进行选择。转速及其工作要求进行选择。轴承型号基本尺寸 mm安装尺寸 mm基本额定负荷 kN极限转速r/mindDBrs minda minDa maxras maxCrC0r脂润滑油润滑62046205620662076208620962106211621262136

34、214621562166217621862196220202530354045505560657075808590951004752627280859010011012012513014015016017018014151617181920212223242526283032341111.11.11.11.11.51.51.51.51.52222.12.12631364247525764697479849095100107112414656657378839110111111612113014015015816811111111.51.51.51.51.52222.12.19.8810.815.019.822.