机械结构与传动设计

1、机械结构与传动课程设计1.1.设计内容举例设计内容举例2.2.设计任务设计任务3.3.设计过程设计过程4.4.设计计算设计计算5.5.绘制装配草图绘制装配草图6.6.绘制装配图绘制装配图7.7.绘制零件图绘制零件图8.8.设计计算说明书内容设计计算说明书内容9.9.设计注意事项设计注意事项10.10.准备答辩准备答辩11.11.减速器零件简介减速器零件简介 设计某一带式运输机，用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机二班制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，使用期限10年，运输带速度允差 5。一、设计内容举例一、设计内容举例电机V带传动减速器FVD联轴器卷筒运输带F：运输

2、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F：运输带拉力（：运输带拉力（kN）V：运输带速度（：运输带速度（m/s） D：卷筒直径（：卷筒直径（mm)减速器设计减速器设计已知条件已知条件学学 号号 F （ k N ） V （ m /s ） D （ m m ) 0 1 2 .2 1 .0 3 0 0 0 2 2 .2 1 .2 3 5 0 0 3 2 .2 1 .4 4 0 0 0 4 2 .2 1 .6 4 5 0 0 5 2 .3 1 .2 3 5 0 0 6 2 .3 1 .3 4 0 0 0 7 2 .3 1 .4 4 0 0 0 8 2 .3 1 .5 4 5

3、0 0 9 2 .5 1 .2 3 5 0 1 0 2 .5 1 .3 4 0 0 11 2 .5 1 .4 4 0 0 1 2 2 .5 1 .5 4 5 0 1 3 2 .6 1 .0 3 0 0 传动方案设计方案一 采用二级圆柱齿轮减速器，适合于繁重及恶劣条件下长期工作，使用维护方便，但结构尺寸较大。方案二用蜗杆减速器，结构紧凑，但传动效率较低，在长期连续使用时成本较高，要使用铜合金方案三用一级圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动，成本较低，但开式齿轮使用寿命较短。以上三种方案虽然都能满足电动绞车的功能要求，但结构、性能和经济性不同，要根据工作条件要求去确定较好的传动方案。满足使用要求；满足工艺

4、要求；满足经济要求。 拟订传动方案时，往往由几种传动形式组成多级传动，要合理布置其传动顺序，常需考虑以下几点：1)带传动承载能力较低，传递相同转矩时，结构尺寸较大，但传动平稳，能缓冲吸振，因此，应布置在高速级。 2)链传动运动速度不均匀，有冲击，但传力较大，宜布置在低速级。 3)蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑，传动平稳，但效率低，要使用铜合金，多用于中、小功率间歇运动的场合。其承载能力较齿轮传动低，与齿轮传动同时应用时，宜布置在高速级，以获得较小的结构尺寸，同时较高的齿面相对滑动速度也易于形成油膜，有利于提高承载能力及效率。 4)斜齿轮传动的平稳性较直齿轮好，常用于高速级或要求传动平稳的

5、场合。 5)锥齿轮的加工比较困难，特别是大模数圆锥齿轮，一般只在需要改变轴的布置方向时采用，并尽量布置在高速级和限制传动比，以减少大锥齿轮的直径和模数，但此时转速不宜过高。6)开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好，易磨损、寿命短，应布置在低速级。二、课程设计任务：二、课程设计任务： 1.减速器装配图1张（1号或2号图纸）； 2.零件工作图3张（齿轮、轴、上箱或下箱）（3号或4号图纸）； 3.设计计算说明书1份（60008000字）； 4. 课程设计结束时进行总结和答辩。三、课程设计基本过程三、课程设计基本过程阶阶段段工工 作作 内内 容容具体工作任务具体工作任务工作量工作量设计准备设计

6、准备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通过参观（模型、实物、生产现场）、看电视通过参观（模型、实物、生产现场）、看电视录象及参阅设计资料等途径了解设计对象。录象及参阅设计资料等途径了解设计对象。3阅读教材有关内容，明确并拟订设计过程和进阅读教材有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。度计划。4 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）10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

7、算传动系统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齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动的设计计算齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动的主要参数和结构尺寸。主要参数和结构尺寸。5减速减速器装器装配草配草图设图设计和计和绘制绘制 减速器装配草图设计减速器装配草图设计和绘制准备和绘制准备分析并选定减速器结构方案分析并选定减速器结构方案35% 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；

8、3选择键联接和联轴器。选择键联接和联轴器。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。25%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（或蜗轮）零件工作图；绘制齿轮（或蜗轮）零件工作图；2绘制轴零件工作图；绘制轴零件工作图；3绘制

9、箱体零件工作图。绘制箱体零件工作图。10%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。9%总结和答辩总结和答辩总结和答辩。总结和答辩。2%四、设计计算四、设计计算 1.选择电动机选择电动机 2.传动比分配传动比分配 3.计算各轴的转速计算各轴的转速 4.齿轮传动设计齿轮传动设计 6.轴系零件设计轴系零件设计 5.验算系统误差验算系统误差1.选择电动机选择电动机 选择电动机依据：功率选择电动机依据：功率P，转速，转速n 1）电动机功率计算）电动机功率计算Pca工作机功率工作机功率 ：P w= FV/1000 （ kW）已已 知：知： F输送带拉力输送带拉力 （

10、N） V输送带速度输送带速度 （m/s）电动机需要功率：电动机需要功率： Pd= P w / (kW) 总总 效效 率率 ： =1. 2. 3 n 1卷筒轴承效率卷筒轴承效率 2卷筒效率卷筒效率 3低速级联轴器效率低速级联轴器效率 4 输出输出轴轴承效率轴轴承效率 5齿轮啮合效率齿轮啮合效率 6输入输入轴轴承效率轴轴承效率 7V带传动效率带传动效率 (效率值查设计手册效率值查设计手册)计算电动机额定功率计算电动机额定功率Pca=（11.3）Pd常用机构的效率孙桓，陈作模，葛文杰。机械原理2)电动机转速电动机转速工作机转速工作机转速 V输送机带速输送机带速 (m/s)(m/s) D卷筒直径卷筒直

11、径 (mm) (mm) 电动机转速电动机转速: : （r/minr/min） 减速器、带传动等传动机构的总传动比减速器、带传动等传动机构的总传动比wn60 1000wDnV60000wVnDdndwnni总i总3）选定电动机）选定电动机 根据根据 查手册。查手册。caPdn2.传动比分配传动比分配 分配原则：（多级）各级传动尺寸协调，承载能分配原则：（多级）各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑。浸油深力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑。浸油深度与齿轮的圆周速度有关，度与齿轮的圆周速度有关，当高速级大齿轮浸油当高速级大齿轮浸油1 1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆

12、个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一，降低搅油功耗。半径的六分之一到三分之一，降低搅油功耗。尺寸紧凑尺寸紧凑, , 便于润滑便于润滑不同的传动比分配对外廓尺寸的影响不同的传动比分配对外廓尺寸的影响3.计算各轴的计算各轴的n，P，T 1）各轴转速）各轴转速 电动机轴电动机轴:nm（满载转速）（满载转速） 小带轮轴小带轮轴: nI =nm 大带轮轴大带轮轴: n II =nI/i带带 2)各轴输入功率各轴输入功率 电动机轴电动机轴: Pd=Pw/总总 大带轮轴大带轮轴: P I = Pd （带传动带传动效率）效率） 减速器输出轴减速器输出轴: P I I= P I *

13、 12 12减速器输入减速器输入轴至轴至 输出轴的输出轴的轴效率轴效率3)各轴扭矩各轴扭矩T（Nm）9549PTn 4.验算传动系统速度误差验算传动系统速度误差 输送带速实际输送带速实际Vw在求解过程中与理论在求解过程中与理论V发生了变化，故应验算系统误差。发生了变化，故应验算系统误差。 若不满足应重新计算。若不满足应重新计算。100%5%wVVV 5.5.减速器箱体结构尺寸减速器箱体结构尺寸五、绘制装配草图五、绘制装配草图草图设计草图设计1.准备工作准备工作（1）图纸一张，选取合适比例。）图纸一张，选取合适比例。（2）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺

14、寸、轴径估算）寸、轴径估算）2.要求要求 （1） 草图设计正确，迅速，主要结构要表达清草图设计正确，迅速，主要结构要表达清楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。 （2）草图不要求线型，同样零件可只画一个，）草图不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画。其它简画。 （3）所有零件尺寸记在草图上，以免再次查找。）所有零件尺寸记在草图上，以免再次查找。 3.任务（以设计手册为参考资料）任务（以设计手册为参考资料） 1）通过草图设计检查传动比分配是否合理，）通过草图设计检查传动比分配是否合理， 低速轴与高速大齿轮是否干涉，低速轴与高速大齿轮是否干涉， 两大齿轮浸油深度：高

15、速大齿轮浸油深两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深1个齿高时个齿高时 低速大轮浸油深度低速大轮浸油深度半径的半径的1/31/6。 2）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出支点距后对中间轴进行弯扭强度验算。出支点距后对中间轴进行弯扭强度验算。 3）轴承的组合设计）轴承的组合设计 确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装置，确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装置，对中间轴上的轴承进行寿命计算。对中间轴上的轴承进行寿命计算。 4）确定箱体的结构及各部分尺寸。）确定箱体的结构及各部分尺寸。 5）减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等）

16、减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等） 6）确定联接件结构尺寸及位置。）确定联接件结构尺寸及位置。 7）验算）验算设计计算中需要验算的内容设计计算中需要验算的内容各级齿轮传动的强度验算各级齿轮传动的强度验算中间轴的弯扭合成强度验算中间轴的弯扭合成强度验算中间轴键的强度验算（只验算一处）中间轴键的强度验算（只验算一处）中间轴上的滚动轴承寿命验算中间轴上的滚动轴承寿命验算两级传动大齿轮浸油深度验算两级传动大齿轮浸油深度验算选择减速器内齿轮润滑方式选择减速器内齿轮润滑方式选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算dn4.设计中应注意的问题设计中应注意的问题 1）输入（出

17、）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。匹配。 2）润滑剂和润滑方式的选择）润滑剂和润滑方式的选择 减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度V确定，确定， 减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确确定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用密封装置在轴承处采用密封装置“挡油盘挡油盘”。注意，并不是。注意，并不是每个轴承

18、处都安挡油盘。每个轴承处都安挡油盘。 3）油底油面高度）油底油面高度3050，以保证足够的油量。，以保证足够的油量。 4）轴承盖选嵌入式结构。）轴承盖选嵌入式结构。 5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也可以成齿轮轴。可以成齿轮轴。 5.草图设计步骤草图设计步骤 按中心距先画轴心线，再画轴及轴承，按中心距先画轴心线，再画轴及轴承， 先画箱内，后画箱外，先画箱内，后画箱外， 先粗画，后细画，先粗画，后细画， 先画俯视图，再画主视图，先画俯视图，再画主视图， 最后画侧视图。最后画侧视图。 布图上下左右要适当匀称。布图上下左右要适当匀称。六、绘制装

19、配图六、绘制装配图 装配图设计的主要内容有：按国家机械制图标准规定画法绘制各视图；标注必要的尺寸及配合；标注零件的序号；绘制并填写标题栏及明细表；编制减速器技术特性表；编写技术条件。减速器的技术条件可参考如下内容：减速器的技术条件可参考如下内容： 1. 装配前所有零部件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机体内不允许有任何杂物存在。内壁涂上不被机油浸蚀的防锈涂料。 2. 滚动轴承装配后，用手转动时应轻快灵活。轴承的轴向游隙如需要在装配时调整，应调至规定数值（如调整轴承间隙：d1为0.050.1mm，d2为0.080.15mm）。 3. 啮合侧隙用铅丝检验不小于0.16mm，铅丝不得大于最小侧隙的4

20、倍。 4. 用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40，按齿长接触斑点不小于50，必要时可用研磨或刮研以改善接触情况。 5. 箱盖及箱座接合面严禁使用垫片及其它任何填料，必要时允许涂密封胶或水玻璃。各接触面运转过程中不允许有漏油和渗油现象出现。 6. 减速器装配后，选择合适的润滑剂和润滑方式，加至所要求的油面高度，达到规定的油量。 7. 空载跑合试验：在额定转速下正、反运转12小时，要求运转平稳，响声均匀（如噪音小于70dB），联接不松动，不漏油不渗油等；负载跑合试验：在额定转速及额定功率下运转至油温稳定为止。油池温升不得超过35，轴承温升不得超过40。 8. 跑合试验合格后，更换润滑剂，用煤

21、油擦洗零件，用汽油洗净轴承再进行装配。若滚动轴承采用润滑脂润滑，则装配前应向轴承空腔内填入适量（约为空腔体积的1/2左右）的润滑脂。 9. 搬动、起吊减速器应用箱座上的吊钩。箱盖上的吊环螺钉（或吊耳）只供起吊箱盖时用。 10. 外伸轴段应涂油脂并加防护套，减速器外表面涂灰色油漆（或其他颜色油漆），运输时勿倒置，储藏地点应干燥。七、绘制零件图七、绘制零件图 内容：轴、齿轮、箱体等。内容：轴、齿轮、箱体等。 要求：按零件图的有关规定绘制。要求：按零件图的有关规定绘制。1. 前言2. 目录（标题及页次）3. 设计任务书（设计题目）4. 传动系统的方案设计5. 电动机选择6. 传动比的分配7. 传动系

22、统的运动和动力参数计算8. 减速器传动零件的设计计算八、课程设计计算说明书9. 减速器轴的设计计算10. 减速器滚动轴承的选择及其寿命验算11. 键联接的选择12. 联轴器的选择13. 减速器箱体及附件设计14. 减速器润滑方式及密封种类的选择15. 设计小结（简要说明课程设计的体会，分析自己的设计所具有的特点，找出设计中存在的问题）16. 参考文献（文献编号 编著者姓名书名出版单位所在地：出版单位，出版年份）1. 设计时发现问题，首先应自己考虑，查找资料，提出自己的看法和意见，与指导教师磋商，不应向指导教师寻求答案。2. 贯彻四边的设计方法：边计算、边设计、边绘图、边修改。3. 按时提交作业

23、：杜绝延误甚至不交作业的现象。4. 评估阶段：学生和指导教师共同进行工作总结、找出差距和补救改正办法。九、课程设计注意事项九、课程设计注意事项十、 准备答辩 完成设计后，应及时做好本课程设计的最后一个环节答辩的准备工作及答辩。在答辩前，应做好以下两方面的工作：按要求完成规定的设计任务，把图纸叠好（参照机械制图零部件测绘机械制图零部件测绘第五章第三节暨南大学出版社）；说明书装订好，一同放在机械设计课程设计资料袋内；资料袋封面写上班级、姓名、学号、指导教师、题目等。主标题栏十一、减速器零件的作用简介 1.减速器箱体 箱体是减速器的主要零件之一，为拆装方便，常使用剖分式结构，并用螺栓将箱座与箱盖联成整体。箱体通常采用灰铁或铸钢铸造（实验用减速器为塑料），为了保证箱体的刚度，常在箱体外制有加强筋。为了便于拔模，箱体的凸台、加强筋等部位有一定的斜度。 2.油塞（螺塞） 设在箱座下侧面，用与换油、排除油污和清洗减速器内腔时放油。设计时必须保证箱座内底面高于油塞螺纹孔，以便于排尽油。 3.油尺 用与检查减速器内润