机械设计基础课程设计第一次课

1、机械设计基础课程设计机械设计基础课程设计(潘琦英专用潘琦英专用)机械设计基础课程设计 带式运输机传动装置设计带式运输机传动装置设计0. 概述概述 一一. .设计的目的、内容和进行方式设计的目的、内容和进行方式1.1.目的目的 一次较全面的设计训练，最后一个重要一次较全面的设计训练，最后一个重要教学环节。教学环节。-单独记成绩（优、良、单独记成绩（优、良、中及格、不及格）中及格、不及格） a). a).培养理论联系实际的正确设计思想，训培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用所学的理论和知识，去分析练综合运用所学的理论和知识，去分析和解决实际问题；和解决实际问题； b). b).学习机械设计

2、的一般方法（过程、方学习机械设计的一般方法（过程、方式）；式）； c). c).进行基本技能训练。进行基本技能训练。2.内容和进行方式内容和进行方式 设计带式运输机传动装置设计带式运输机传动装置 一级圆柱齿一级圆柱齿轮减速器轮减速器减速器下箱减速器下箱大齿轮轴系大齿轮轴系完成：完成： 减速器装配图减速器装配图1张（张（1号图）号图） 零件图零件图2张张 （2号图）号图） 设计说明书设计说明书1份份 （30-40页）页） 在教师指导下进行在教师指导下进行提倡：提倡：学习精神学习精神独立思考、深入钻研独立思考、深入钻研工作态度工作态度严肃认真、一丝不苟、有错严肃认真、一丝不苟、有错 必改、精益求精

3、必改、精益求精. .反对：不求甚解、照抄照搬、反对：不求甚解、照抄照搬、 容忍错误做法。容忍错误做法。 设计应分阶段进行设计应分阶段进行二二. . 课程设计的一般过程课程设计的一般过程a).设计准备（借设计教室、图设计准备（借设计教室、图板、领取任务书、查资料等）板、领取任务书、查资料等）b).传动装置的总体设计传动装置的总体设计c).传动零件的设计计算传动零件的设计计算d).装配图设计装配图设计e).整理和编写设计说明书整理和编写设计说明书f) .设计总结和答辩设计总结和答辩任务分解参见下图任务分解参见下图三三. . 要正确对待的几个问题要正确对待的几个问题 a).参考已有资料与创新的关系参

4、考已有资料与创新的关系b).正确使用标准和规范正确使用标准和规范c).强度计算与结构和工艺要求的关系强度计算与结构和工艺要求的关系d).正确处理计算与画图的关系正确处理计算与画图的关系F：运输带拉力（运输带拉力（N）V：运输带速度运输带速度（m/s） D：卷筒直径卷筒直径（mm)四四. .减速器设计减速器设计已知条件已知条件(每人一个数据每人一个数据)电机带传动减速器FVD联轴器卷筒运输带F：运输带拉力运输带拉力V：运输带速度运输带速度D：卷筒直径卷筒直径五五.课程设计阶段及时间分配课程设计阶段及时间分配阶阶段段工工 作作 内内 容容具体工作任务具体工作任务工作工作量量设计准备设计准备(讲课讲

5、课)1阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求；阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求；分析设计题目，了解原始数据和工作条件。分析设计题目，了解原始数据和工作条件。2通过多种途径了解设计对象。通过多种途径了解设计对象。3阅读教材及手册有关内容，明确并拟订设计过阅读教材及手册有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。程和进度计划。4借教室及绘图工具借教室及绘图工具(1号图板、丁字尺号图板、丁字尺)0.5天天 传动装置的方案设计传动装置的方案设计分析和拟定传动系统方案（运动简图）分析和拟定传动系统方案（运动简图）0.5天天传动装置的总体设计传动装置的总体设计1选择电动机；选择电动机；2计算传动系统

6、总传动比和分配各级传动比；计算传动系统总传动比和分配各级传动比；3计算传动系统运动和动力参数。计算传动系统运动和动力参数。减速器传动零件的设计减速器传动零件的设计设计计算带传动和齿轮传动的主要参数和结构尺寸。设计计算带传动和齿轮传动的主要参数和结构尺寸。0.5天天减速减速器装器装配草配草图设图设计和计和绘制绘制减速器传动轴及轴承减速器传动轴及轴承装置的设计装置的设计1设计轴；设计轴；2选择滚动轴承进行轴承组合设计；选择滚动轴承进行轴承组合设计；3选择键联接和联轴器。选择键联接和联轴器。23天天减速器箱体及附件的减速器箱体及附件的设计设计1设计减速器箱体及附件；设计减速器箱体及附件；2绘制减速器

7、装配草图。绘制减速器装配草图。减速器装配草图检查减速器装配草图检查审查和修正装配草图审查和修正装配草图减速器装配图的绘制减速器装配图的绘制1绘制减速器装配图。绘制减速器装配图。2标注尺寸和配合。标注尺寸和配合。3编写减速器特性、技术要求、标题栏编写减速器特性、技术要求、标题栏和明细表等。和明细表等。23天天减速器零件工作图的绘制减速器零件工作图的绘制1绘制齿轮零件工作图；绘制齿轮零件工作图；2绘制轴零件工作图；绘制轴零件工作图；1天天设计计算说明书的编写设计计算说明书的编写编写设计计算说明书。编写设计计算说明书。1.5天天课程设计总结和答辩课程设计总结和答辩进行课程设计总结和答辩。进行课程设计

8、总结和答辩。1天天说明书内容包括（参见手册说明书内容包括（参见手册52页）页）封面封面目录（见后所列）目录（见后所列）任命书（裁开钉入）任命书（裁开钉入）一一.传动方案拟定传动方案拟定拟定方案拟定方案,要求画出简图，简单说明组成点。要求画出简图，简单说明组成点。二二.选择电动机（给出电机型号、电机外形及安装尺寸）选择电动机（给出电机型号、电机外形及安装尺寸）三三.计算总传动比及分配各级传动比计算总传动比及分配各级传动比六六. .设计计算说明书内容要求设计计算说明书内容要求注意注意:第一到第五点稍后专门讲解第一到第五点稍后专门讲解四四.计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数（必

9、须将运动和动力参数列表备查）（必须将运动和动力参数列表备查）五五.传动零件的设计计算（应包括结构设计传动零件的设计计算（应包括结构设计说明，要画结构草图、草图应标注尺寸符号）说明，要画结构草图、草图应标注尺寸符号） 1.开式传动开式传动:V带传动带传动要求作大带轮结构设计要求作大带轮结构设计(由轴的结构设计确定由轴的结构设计确定装大带轮处的孔径后，再返到这做大带轮结构装大带轮处的孔径后，再返到这做大带轮结构设计设计,要求画大带轮结构草图要求画大带轮结构草图,轮槽放大图轮槽放大图,图中图中标各尺寸符号标各尺寸符号,对各符号表示的结构尺寸要有计对各符号表示的结构尺寸要有计算过程算过程,结构尺寸要取

10、整数结构尺寸要取整数) 。 2.闭式传动闭式传动: 圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动要求作大齿轮结构设计（由轴的结构设计确定要求作大齿轮结构设计（由轴的结构设计确定装大齿轮处的孔径后，再返回到这作大齿轮结装大齿轮处的孔径后，再返回到这作大齿轮结构设计，要求画大齿轮结构草图，图中标各尺构设计，要求画大齿轮结构草图，图中标各尺寸符号，对各符号表示的结构尺寸要有计算过寸符号，对各符号表示的结构尺寸要有计算过程程,结构尺寸要取整数结构尺寸要取整数) 。六六. .验算运输带带速允差验算运输带带速允差1.1.算实际总传动比算实际总传动比: :2.2.算实际卷筒转速算实际卷筒转速: :3,3,算实际运输带速度算实际

11、运输带速度: :4.4.算运输带带速允差算运输带带速允差:|:|= |= 5%齿实带实总iii总imnwn100060wDnV%100VVV七七. .轴的设计及核算轴的设计及核算1.1.轴轴：按扭矩估算最小直径：（考虑大带轮要求）：按扭矩估算最小直径：（考虑大带轮要求）结构设计：应画轴结构设计：应画轴的结构草图的结构草图, ,要求用符号标注各要求用符号标注各段直径及长度段直径及长度, ,对各符号表示的尺寸（直径及长度）对各符号表示的尺寸（直径及长度）要给出具体数据。注意直径是算出来的，长度是画出来要给出具体数据。注意直径是算出来的，长度是画出来的的-由装配图量出。由装配图量出。（注意轴草图不必

12、画装在轴上的相关零件）（注意轴草图不必画装在轴上的相关零件）2 2轴轴：按扭矩估算最小直径：（要注意与轴：按扭矩估算最小直径：（要注意与轴的协的协 调性及联轴器的要求）调性及联轴器的要求） 结构设计：要求同轴结构设计：要求同轴 按弯扭强度进行校核：结合装配图定跨距，按弯扭强度进行校核：结合装配图定跨距， 边计算边画图。应画包括空间受力图在内的边计算边画图。应画包括空间受力图在内的 8 8个弯扭图，并给出明确结论）个弯扭图，并给出明确结论）八轴承的选择计算八轴承的选择计算1.1.轴轴上的轴承按结构需要选定型号，不必校核。上的轴承按结构需要选定型号，不必校核。（不必画轴承结构图）（不必画轴承结构图

13、）2.2.轴轴上的轴承按结构需要选定型号，进行核算。上的轴承按结构需要选定型号，进行核算。（不画轴承结构图，但要画计算简图（不画轴承结构图，但要画计算简图）九键联接的选择及校核计算（注意不必画键结构图）九键联接的选择及校核计算（注意不必画键结构图）1.1.轴轴上的键：选型式；给出标记；上的键：选型式；给出标记；2.2.轴轴上的键：选型式；给出标记；上的键：选型式；给出标记；校核挤压强度。（轴校核挤压强度。（轴上的二个键都要校核）上的二个键都要校核）十联轴器的选择（不必画联轴器结构图）十联轴器的选择（不必画联轴器结构图）可采用弹性柱销联轴器，定型号、尺寸、给出标记可采用弹性柱销联轴器，定型号、尺

14、寸、给出标记（参看教材（参看教材P291P291页及手册页及手册P164P164页）页）十一十一. .箱体设计箱体设计 箱体主要结构尺寸的设计及计算说明箱体主要结构尺寸的设计及计算说明-列表列表 说明主要尺寸（参见手册说明主要尺寸（参见手册P17P17页表页表3-13-1）十二十二. .润滑与密封（要说明润滑与密封方式的选择润滑与密封（要说明润滑与密封方式的选择, , 润滑剂的选择）润滑剂的选择） 1. 1.齿轮润滑的选择及润滑油牌号齿轮润滑的选择及润滑油牌号 2. 2.轴承润滑与密封轴承润滑与密封十三十三. .设计小结（不少于设计小结（不少于300300字）字）十四十四. .参考资料目录参考

15、资料目录（文献编号（文献编号 编著者姓名编著者姓名书名书名 出版单位，出版年份）出版单位，出版年份）目录格式目录格式一一.传动方案拟定传动方案拟定.二二.选择电动机选择电动机.三三.计算总传动比及分配各级传动比计算总传动比及分配各级传动比.四四.计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数.五五.传动零件的设计计算传动零件的设计计算. 1.带传动设计计算带传动设计计算. 2.齿轮传动设计计算齿轮传动设计计算.六六.验算运输带带速允差验算运输带带速允差.七七.轴的设计及核算轴的设计及核算. 1.轴轴的结构设计的结构设计 2.轴轴的结构设计及校核的结构设计及校核八八.轴承的选择计算轴承

16、的选择计算. 1.轴轴上的轴承选择上的轴承选择 2.轴轴上的轴承选择及校核上的轴承选择及校核.九九.键联接的选择及校核计算键联接的选择及校核计算 1.轴轴上的键选择上的键选择 2.轴轴上的键选择及校核上的键选择及校核十十.联轴器的选择联轴器的选择.十一十一.箱体设计箱体设计.十二润滑与密封十二润滑与密封.十三设计小结十三设计小结.十四参考资料目录十四参考资料目录一传动方案拟定一传动方案拟定根据设计要求明确根据设计要求明确传动方案传动方案,应画方案图应画方案图,简单说明方案特点。简单说明方案特点。说明书中第一至第五点讲解说明书中第一至第五点讲解可选方案见后面图可选方案见后面图二二. .选择电动机

17、选择电动机1.1.选择电机类型选择电机类型: :选选Y Y系列三机异步电动机系列三机异步电动机( (具有国际互换性具有国际互换性P196P196页页) )2.2.电机所需功率电机所需功率P Pd d: : 总总1000FVPPWdPw-Pw-卷筒轴所需功率卷筒轴所需功率 （kWkW） ( (工作机功率工作机功率) )F-F-运输带拉力运输带拉力(N)(N)V-V-运输带速度运输带速度( (m/sm/s) )卷联轴承齿带总2( (查手册查手册P7P7表表2-4)2-4)96. 0卷注意注意: :直接取直接取kW3.3.电机额定功率电机额定功率P Peded : : P PededPPd d (

18、(查手册查手册P196P196页表页表20-1)20-1)4.4.电机转速电机转速: : 工作机转速工作机转速筒筒DVnnW100060三相异步电机同步转速解释三相异步电机同步转速解释( (见黑板见黑板) )注意单位注意单位:V-:V-m/sm/s ,D ,D筒筒-mm , -mm , n nW W-r/min-r/min算电机转速范围算电机转速范围6342齿带总传动比合理范围iiininaWad全面考虑常用同步转速全面考虑常用同步转速: 1500r/min: 1500r/min或或1000r/min1000r/minWdnn)246(选定同步转速后选定同步转速后查表得查表得:电机型号、额定功

19、率、满载转速、外电机型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸形尺寸、中心高、轴伸尺寸,键联接尺寸键联接尺寸特别注意特别注意: :设计传动装置时按单件生产设计传动装置时按单件生产, ,取取( (切记切记!) !) 电机所需功率电机所需功率P Pd d计算计算( (P Pd dPPeded ) ) ( (P Peded-为额定功率为额定功率, ,用于通用设备用于通用设备) ) 电机转速用满载转速电机转速用满载转速nm电机型号标记说明电机型号标记说明(手册手册P196)三计算总传动比及分配各级传动三计算总传动比及分配各级传动比比齿带总iinniWm要求要求: :最小外廓尺寸最小外廓尺寸;

20、 ; 协调均称合理协调均称合理; ; 满足传动比推荐值满足传动比推荐值. .a.各级传动比应在推荐范围（各级传动比应在推荐范围（P4P4页表页表2 21 1）；）； b.i i带带不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，造成安装困难；一般座中心高，造成安装困难；一般:i:i带带 2 2可取偏小些的值（可取偏小些的值（2 22.52.5）i i总总 = i= i带带 i i齿齿 常用理想范围常用理想范围 带传动带传动 i i带带=2=23 3闭式齿轮传动闭式齿轮传动 i i齿齿=3=35,5,常用常用4 4左右左右设计时取设计时取i i带带=2.5=2.

21、5左右左右带总齿iii注意必需使注意必需使:i带带i齿齿注意：取定带传动比注意：取定带传动比算齿轮传动比算齿轮传动比四四. . 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数0 0轴轴( (电机轴电机轴) ) P P0 0=P=Pd d kwkw ( ( 注意注意P Peded ) ) n n0 0=n=nm m r/min r/min 0009550nPT轴轴:带ddPPP01N.mkW带ininn0010r/minnPT9550N.m齿承PPP12轴轴: :nPT9550齿ininn12N.mkWr/min卷筒轴卷筒轴: :联承卷卷PPP nn卷卷卷卷nPT9550kWr/min

22、N.m注意：电机输入功率按单件生产，只能用电机所需注意：电机输入功率按单件生产，只能用电机所需 功率功率Pd电机转速用满载转速电机转速用满载转速nm各轴：转速、功率、转矩必需列表备查各轴：转速、功率、转矩必需列表备查 输入功输入功率率(kw)输入转输入转矩矩T(N.m)卷筒轴卷筒轴P Pd dn nm m注意资料有误，修正！五五. .传动零件的设计计算传动零件的设计计算1 1. . 开式传动开式传动-V-V带传动带传动2 2. . 闭式传动闭式传动-齿轮传动齿轮传动1.V带传动设计计算带传动设计计算已知已知:V:V带传动功率带传动功率P=PP=Pd d ( (注意注意PedPed) )小带轮转

23、速小带轮转速n n1 1= =电机满载转速电机满载转速n nm m大带轮转速大带轮转速n2=轴转速轴转速(见前面见前面)V V带传动比带传动比i=ii=i带带(见前面见前面)按教材按教材P221P221页例页例13-213-2步骤设计步骤设计注意问题注意问题:Z-最好不大于最好不大于5根根,常用常用3根根4根根,以免以免带轮过宽带轮过宽, 当当Z过大时可过大时可小带轮直径小带轮直径d1重新设计重新设计 。 d1、d2必须符合表必须符合表13-9标准直径标准直径, d1按图按图13-15推推荐范围按表荐范围按表13-9取标准值取标准值, d2圆整取最接近的标准值。圆整取最接近的标准值。必须计算出

24、必须计算出V带转速误差的具体数值：带转速误差的具体数值：a.按取定的按取定的d2重算重算n2)1(1212ddnn%5%100222nnnnV带转速误差注意注意d d2 2不能太大不能太大( (一般一般d d2 2350mm350mm较好较好),),以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，造成安装困难造成安装困难与机座发生碰撞与机座发生碰撞. .b.作大带轮结构设计时作大带轮结构设计时,必须先由轴的结构设计确定必须先由轴的结构设计确定装大带轮处的孔径后，再返到这做大带轮结构装大带轮处的孔径后，再返到这做大带轮结构设计设计,要求画大带轮结构草图要求画大带轮结构草图

25、,轮槽放大图轮槽放大图,图中图中标各尺寸符号标各尺寸符号,对各符号表示的结构尺寸要有计对各符号表示的结构尺寸要有计算过程算过程,结构尺寸要取整数结构尺寸要取整数) 。2. 齿轮传动设计计算齿轮传动设计计算应明确是用直齿圆柱齿轮传动还是斜齿圆柱齿轮传动应明确是用直齿圆柱齿轮传动还是斜齿圆柱齿轮传动 已知已知:传动功率传动功率P=轴输入功率轴输入功率(见前面见前面) 高速轴转速高速轴转速n1=轴的转速轴的转速(见前面见前面) 传动比传动比i=i齿齿(见前面见前面)材料材料:小齿轮可用小齿轮可用45钢调质钢调质(考虑考虑轴要求轴要求),大齿轮大齿轮45钢正火钢正火斜齿轮闭式软齿面设计思路斜齿轮闭式软

26、齿面设计思路: :选材料、热处理及确定许用应力选材料、热处理及确定许用应力; ;按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计(11-9)(11-9)式式: :精度等级、精度等级、K K 、d d 、T T1 1、初定、初定(10(101515) )取取z z1 1算算z z2 2取整取整z z2 2算实际的算实际的i=zi=z2 2/z/z1 1= =uZuZE E( (表表11-4) 11-4) 、 ZH=2.5 、 Z= 代入代入(11-9)式式 求求d1 再算再算 算算 、 b =dd1 取整取整b b2=b 、b1=b2+5mm 验算轮齿弯曲强度验算轮齿弯曲强度:由由z zV1V1=z=z1

27、1/cos/cos3 3 、Z Zv2v2=z=z2 2/cos/cos3 3 查查YSa 、 YFa 要分别验要分别验:F1F1 、 F2F2验验 ,判精度等级合适否判精度等级合适否(表表11-2) cos11coszdnm)(cos221zznmaazznm2)(arccos2110006011ndv注意注意:d1 、 d2 、 精确到小数点后精确到小数点后2到到3位位, 必须在必须在820内内.cos11zmdncos22zmdn和2111111FsaFaFnmbdYYKT2112212FSaFaSaFaFFYYYYZ1=2040,一般一般30左右左右斜齿轮闭式软齿面设计思路斜齿轮闭式软

28、齿面设计思路: :选材料、热处理及确定许用应力选材料、热处理及确定许用应力; ;按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计(11-9)(11-9)式式: :精度等级、精度等级、K K 、d d 、T T1 1、初定、初定(10(101515) )取取z z1 1算算z z2 2取整取整z z2 2算实际的算实际的i=zi=z2 2/z/z1 1= =uZuZE E( (表表11-4) 11-4) 、 ZH=2.5 、 Z= 代入代入(11-9)式式 求求d1 再算再算 算算 b =dd1 取整取整b b2=b 、b1=b2+5mm 验算轮齿弯曲强度验算轮齿弯曲强度:由由z zV1V1=z=z1 1/

29、cos/cos3 3 、Z Zv2v2=z=z1 1/cos/cos3 3 查查YSa 、 YFa 要分别验要分别验:F1F1 、 F2F2验验 ,判精度等级合适否判精度等级合适否(表表11-2) cos11coszdnm)(cos221zznmaazznm2)(arccos2110006011ndv注意注意: 精确到小数点后精确到小数点后2到到3位位, 必须在必须在820内内.Z1=2040,一般一般30左右左右齿轮几何尺计算齿轮几何尺计算: (精确到小数点后精确到小数点后2到到3位位)分度圆直径分度圆直径齿顶圆直径齿顶圆直径da1和和da2 ( da=d+2ha= d+2mn)齿根圆直径齿

30、根圆直径df1和和df2 (df=d-2hf=d-2.5mn)齿厚齿厚 2nms轮齿上的力计算轮齿上的力计算(书书P176页页11-7式式)cos11zmdncos22zmdn和112dTFt圆周力圆周力:径向力：径向力：cosntrtgFF 轴向力：轴向力：tgFFta齿轮结构设计齿轮结构设计小齿轮只要求说明结构型式小齿轮只要求说明结构型式;大齿轮必须作结构大齿轮必须作结构设计设计,确定结构尺寸确定结构尺寸,画结构草图画结构草图作大齿轮结构设计时作大齿轮结构设计时,必须先作必须先作轴的结构设计轴的结构设计,确定出装大齿轮处的孔径后，再返回到这作大齿确定出装大齿轮处的孔径后，再返回到这作大齿轮

31、结构设计，要求画大齿轮结构草图，图中标各轮结构设计，要求画大齿轮结构草图，图中标各尺寸符号，对各符号表示的结构尺寸要有计算过尺寸符号，对各符号表示的结构尺寸要有计算过程程,结构尺寸要取整数结构尺寸要取整数) 。 1.小齿轮结构小齿轮结构 用齿轮轴形式用齿轮轴形式 用实心齿轮形式用实心齿轮形式dda见手册见手册P66当当x2.5mt或或da2d时做成齿轮轴时做成齿轮轴,否否则用实心齿轮则用实心齿轮xdh=1.6 ds ; lh=(11.5) ds ,并使并使lh b c=0.3b ; =(2.5.4) mn ,但不小于但不小于8 mm d0和和d按结构取定，当按结构取定，当d 较小时可不开孔较小时可不开孔大齿轮用腹板式大齿轮用腹板式dd0bdsdhda斜度斜度1:10lhc图图11-16注意结构尺寸必须取整数注意结构尺寸必须取整数锻造锻造(小批量生小批量生产时用自由锻产时用自由锻)直齿轮闭式软齿面设计思路直齿轮闭式软齿面设计思路:第至第步见书上例题第至第步见书上例题11-1齿轮几何尺寸计算齿轮几何尺寸计算分度圆直径分度圆直径d1和和d2 (d=m