机械设计课程设计指导

1、 机械设计课程设计 北京理工大学机械与车辆工程学院一、设计目的 机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练，也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。其目的是：1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、使用技术资料）二、课程设计任务书名称：带式输送机传动装置（二级圆柱斜齿轮减速器）。要求：有载荷平稳,工作经常满载,原动机为电动机,齿轮单向传动,两班制工作（每班8小时）,运输带速度误差为5%,减速器使用寿命5年,每年按300天计,小批量生产,空载起动。带式输送机传动

2、系统简图原始数据方 案12345678910滚筒轴转矩T(Nm)7006706506509009501000900660900运输带速度V(m/s)0.630.750.800.850.850.900.800.700.840.75卷筒直径D(mm)300330340350360380380300360320三、设计任务量1.减速器装配图 (A1)一张（手绘）2.零件图3张（CAD）3.设计说明书一份约60008000字（手写） 四、参考资料课程设计指导书课程设计图册机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）机械设计（教材）五、设计步骤 1、选择电动机 2、传动比分配 3、计算各轴的转速

3、4、齿轮传动设计 6、计算轴类零件 5、验算系统误差 7、绘制装配图和零件图 1、选择电动机选择电动机依据：功率P，转速n 1）电动机功率计算P工作机功率 ：P w= FV/1000 （ kw）其 中 已 知： F输送带拉力 （N） V_输送带速度 （m/s）电动机需要功率： Pd= P w / (kw) 总 效 率 ： =1. 2. 3 n 1_卷筒轴承效率 2_ 卷筒效率 3_低速级联轴器效率 4_ III轴轴承效率 5_低速级齿轮啮合效率 6_ II轴轴承效率 7_高速级齿轮啮合效率 8_ I轴轴承效率 9_高速级联轴器效率 (效率值查设计手册)2)电动机转速计算n工作机转速nw ： 因

4、：V= (Dn)/60*1000 (m/s) 故：nw=(V*60*1000)/ D(rpm)其中：V输送机带速 (m/s) D卷筒直径 (mm) 电动机转速: nd= nwi总=(840) nw（rpm） 其中：i总=840 i总减速器传动比(总传动比)3）选定电动机根据求出的P、n查手册。转速n：建议选用同步转速为1500（rpm）功率P：为使传动可靠，额定功率应大于 计算功率即 P额Pd=PW/总选定电动机：型号（Y系列）、 同步转速n、满载转速nm、 额定功率P额、轴的中心高、 电动机轴径、 起动转矩/额定转矩的比值。 记下备用2、传动装置总传动比的确定和分配1.确定总传动比ia2.分

5、配各级传动比减速器外传动比减速器传动比(1) 各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。(3)圆锥-圆柱齿轮减速器或(2)展开式二级圆柱齿轮减速器分配原则:目的：（1）尺寸协调、互不干涉（2）尺寸紧凑、便于润滑i总=i减=i高*i低=nm/nwi减减速器传动比i高减速器内高速级传动比i低减速器内低速级传动比nm电动机满载转速nw工作机转速i高=（1.21.3)i低i减= （1.21.3) i低2注意： 1.按工作机所需电动机功率Pd计算，而不按电动机额定功率Ped计算。 2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零件时应按主动轴的输出功率计算3、传动装置运动、动力参数计算计算各轴的功率P、转

6、速n和转矩T1）各轴转速电动机轴:nm（满载转速）I轴: nI =nmII轴: n II =nI/i高 2)各轴输入功率 电动机轴: Pd=Pw/总 I轴: P I = Pd （联轴器效率） II轴: P I I= P I * 12 12I轴至 II轴效率3)各轴扭矩T电动机轴：Td=9550*Pd/nm（Nm）I轴： TI= Td II轴：TII= TI*12*I高 计算出参数列表备用。轴 号功率 P扭矩 T转速 n传动比i电动机轴 Pd Td nm i=1 I 轴PI入PI出TI入TI出 n I II 轴PII入PII出TII入TII出 n II4. V带传动设计1）检查带轮尺寸与传动装置

7、外廓尺寸的相互关系，如装在电机轴上的小带轮直径与电机中心高是否对称，其轴孔直径是否与电机轴径是否一致，大带轮是否过大与机架相碰等；2）在课程设计说明书中给出设计计算方法、结论等，并绘制出带轮草图。5、齿轮传动设计1）采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；2）选用中碳钢，传动用模数m1.5-2mm；3) 强度计算中的功率用输出功率；4) 角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；5）=8-15，Z1=20-40 ，Z2=iZ1求出后圆整；6）因圆整Z2时i变化了故须验算传动比误差： i=（i-Z2/Z1）/i100%5%7）为使图面匀称，中心距：a高 120， a低 140，8）检查浸油深度，当高速级大齿

8、轮浸油1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，以降低搅油功耗。 5、验算传动系统速度误差输送带速实际Vw在求解过程中与理论V发生了变化，故应验算系统误差。 （ V-Vw）/V100%5%若不满足应重新计算。 6、计算轴类零件1）初估I 、II、 III轴径，注意第I 根轴是否设计成齿轮轴，对 II轴进行弯扭合成强度验算。2）轴承和密封的选择，同一根轴上的两个轴承型号相同。对II轴上的轴承进行寿命计算。3）键的选择，对 II轴上的键进行强度校核。4) 联轴器的选择和校核。提示： 力的结果取整数， 齿轮几何参数精确到小数点后两位， 传动比精确到小数点后两位， 螺旋角

9、精确到秒， 设计公式要写明来源出处。7、润滑材料及齿轮、轴承的润滑方法选择减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度V确定， 减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定。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，故应在轴承处采用密封装置“挡油盘”。注意，并不是每个轴承处都安挡油盘。8、齿轮、轴承配合的选择机械设计课程设计 （第二次布置）第二阶段设计的主要内容:1、做减速器拆装实验 2、草图设计3、轴的结构陈列柜参观4、装配图草图设计是装配图设计的规划和准备阶段装配图设计是对草图的进一步细化和完善特点：“算画结合”边画边算草图设计1、准备工作（1）A0

10、图纸一张，比例1:1，用仪器画（2）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算）2、要求 （1） 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。 （2）草图不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画。 （3）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。3、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， 低速轴与高速大齿轮是否干涉， 两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深1个齿高时低速大轮浸油深度半径的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 确定轴承的型号和工作位置、润

11、滑方式和密封装置，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。 5）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。 7）验算设计计算中需要验算的内容1、各级齿轮传动的强度验算2、中间轴的弯扭合成强度验算3、中间轴键的强度验算（只验算一处）4、中间轴上的滚动轴承寿命验算5、两级传动大齿轮浸油深度验算6、选择减速器内齿轮润滑方式验算V7、选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算dn4.设计中应注意的问题 1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。 2）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V确定， 减速器内轴承的润滑剂

12、和润滑方式按速度因数dn确定。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，故应在轴承处采用密封装置“挡油盘”。注意，并不是每个轴承处都安挡油盘。 3）油底油面高度3050，以保证足够的油量。 4）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，也可以成齿轮轴。 5.草图设计步骤 按中心距先画轴心线，再画轴及轴承， 先画箱内，后画箱外， 先粗画，后细画， 先画俯视图，再画主视图， 最后画侧视图。 布图上下左右要适当匀称。箱体结构设计 机座壁厚 按二级齿轮减速器a选择壁厚 a_低速级中心距 轴承座旁螺栓扳手空间 扳手空间大操作方便，但h太大螺

13、栓太长，安装不便，且要合于螺栓长度系列 螺栓中心到机座外壁距离 螺栓中心到机座外凸边缘尺寸起盖螺钉作用：起盖用 ，两个对角线布置。定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度 1：50 两个， 对角线布置。观察窗作用：注油、观察两对齿轮啮合情况，以能进手为宜。通气器作用：平衡机体内外压力。吊钩作用：起吊整机用，与底座铸出。起盖吊耳作用：起吊盖，与上盖一同铸出。油标尺作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置设计要防止拔不出油标或油外溢。放油塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。正式装配图 1）各视图应能完整表达箱内外结构（达到使他人能拆图的目的） 2）符合制图国家标准，零件编号，标

14、题栏，明细表，技术要求等应齐全。 3）标注尺寸 a.特性尺寸:齿轮中心距及公差值。 b.外廓尺寸:长*宽*高 ，包括外伸端轴长。 c.安装尺寸:地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔 距、外伸端轴中心高。 d.配合尺寸:齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。 4）列出减速器特性 功率、转速、传动比。 机械设计课程设计 第三次布置零件工作图设计和绘制编写设计计算说明书答辩准备及答辩主要内容3-1 零件工作图设计概述 零件工作图是零件制造、检验和制订工艺规程的基本技术文件。它既要反映出设计意图，又要考虑到制造的可能性、合理性和经济性。零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。零件

15、的基本结构及主要尺寸应与装配图一致，不应随意更改。如必须更改，应对装配图作相应的修改。零件工作图设计从装配图拆零件。设计内容：1、低速级低速轴 2、低速级大齿轮零件工作图的要求：正确选择和合理布置视图合理标注尺寸标注公差及表面粗糙度编写技术要求画出零件工作图标题栏零件工作图设计零件工作图设计手册P67：3-2 轴类零件工作图的设计要点设计内容：低速级低速轴1、视图一般只需一个主视图；在有键槽和孔的地方增加必要的局部剖面图；细小结构（如退刀槽、中心孔）局部放大图。设计时用2号图纸，选用比例1:1。 零件工作图设计轴类零件设计要点零件工作图设计轴类零件设计要点2、标注尺寸对所有尺寸包括倒角、圆角都

16、应标注无遗，或在技术要求中说明。不允许出现封闭的尺寸链。应根据加工工艺的要求选择基准面，进行标注；零件工作图设计轴类零件设计要点、并联尺寸组、串联尺寸组零件工作图设计轴类零件设计要点a1a3a4a5a8a7a6a2l零件工作图设计轴类零件设计要点aacLa3cla3claacLL为主基准为辅助基准3、表面粗糙度 轴的所有表面都要加工。 表面粗糙度可查P74 或按表 4-2 选择。零件工作图设计轴类零件设计要点其余 12.5零件工作图设计轴类零件设计要点4、标注尺寸公差凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。 (键槽深度标注d-t的尺寸偏差P122

17、) 在零件工作图上对尺寸及偏差相同的直径应逐一标注，不得省略； 零件工作图设计轴类零件设计要点手册P735、形位公差 下表列出了在轴上应标注的形位公差项目，供设计时参考。 轴的形位公差标注方法及公差值可参考75图4-3或有关手册。零件工作图设计轴类零件设计要点轴孔的圆柱度圆柱面相对轴心线径向跳动度齿轮、轴承定位的端面跳动度键槽的对称度 78686789 形位公差的确定方法：类比法 计算法 参考公差及有关手册6、技术要求 在图上不便表示而在制造时又必须遵循的要求和条件。参见P79。主要内容：对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料；对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、

18、渗碳深度及淬火深度等；对机械加工的要求对未注明倒角、圆角半径的说明。零件工作图设计轴类零件设计要点零件工作图设计轴类零件设计要点7、轴零件工作图示例3-3 齿轮类零件工作图的设计要点 这类零件系指齿轮、蜗杆和蜗轮等。在零件工作图中除了零件图形和技术要求外，还应有啮合特性表。 设计内容：低速级大齿轮1、视图 这类零件图一般用两个视图表示：主+侧 简化：侧视图只画轴孔和键槽。零件工作图设计齿轮类零件设计要点注：角方向应在视图上清楚的画出。设计时用2号图纸，选用比例1：1。零件工作图设计齿轮类零件设计要点零件工作图设计齿轮类零件设计要点2、标注尺寸a) 径向尺寸：以轴的中心线为基准标出。 注：齿根圆

19、在图纸上不标出。b)齿宽方向的尺寸：以端面为基准标出。 有关齿轮零件工作图的尺寸标注，参见P235或有关手册。零件工作图设计齿轮类零件设计要点 除啮合参数（齿顶圆、分度圆）为精确值外，其它尺寸（轮缘厚度、辐板厚度、轮毂及辐板开孔尺寸等）应圆整。3、表面粗糙度(可参考手册P76表4-4)。 零件工作图设计齿轮类零件设计要点4、尺寸公差和形位公差 尺寸公差a)齿顶圆直径的极限偏差。参见P76表4-5或有关手册；作基准（IT79) 不作基准（IT11) b)轴孔或齿轮轴轴颈的公差。参见P76表4-5或有关手册；c)键槽宽度b的极限偏差和尺寸（d+t1）的极限偏差。参见P122表6-57或有关手册；零

20、件工作图设计齿轮类零件设计要点 形位公差d)齿顶圆的径向跳动公差。e)齿轮端面的端面跳动公差。f)齿轮轴孔的圆柱度公差。g)键槽的对称度公差。其值可取轮毂键槽宽度公差的1/2；键槽的平行度公差。一般可不注，精度高，可参见有关手册。零件工作图设计齿轮类零件设计要点5、啮合特性表 啮合特性表内容：齿轮的主要参数 （不得省略 ） 齿轮的测量项目 计算及查取方法： P235图的圆柱齿轮啮合特性表可供参考： P181表6-117测量项目 P181187表6-117 6-124 零件工作图设计齿轮类零件设计要点6、技术要求主要内容：对铸件、锻件或其他类型坯件的要求；对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料；对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等；对未注明倒角、圆角半径的说明；对大型或高速齿轮的平衡校验要求。零件工作图设计齿轮类零件设计要点34 编写设计计算说明书计算说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论根据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书的内容和设计任务有关。对于本课程设计，其说明书的内容大致包括：1、内容（1）目录（标题及页次）；（2）设计任务书；（3）前言（题