化工课程设计

化工课程设计第一页，共八十二页，2022年，8月28日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。第二页，共八十二页，2022年，8月28日一、课程设计的目的培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力；学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力；进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练计算、绘图能力和运用设计资料第三页，共八十二页，2022年，8月28日二、课程设计的题目用于带式输送机上的单级直齿圆柱齿轮减速器

电动机+带传动+单级圆柱齿轮减速器第四页，共八十二页，2022年，8月28日

三、课程设计的内容电动机选择，传动比分配传动件和支承件的设计计算减速器装配图设计计算说明书的编写第五页，共八十二页，2022年，8月28日第六页，共八十二页，2022年，8月28日四、课程设计提交的内容减速器正式装配图1张（0#,1:1）设计计算说明书（不少于15页A4）第七页，共八十二页，2022年，8月28日设计计算说明书内容1）封面、目录2）课程设计任务书3）选电机、传动件工作能力计算过程4）减速器的部分结构尺寸、润滑方式、技术要求5）参考资料和文献第八页，共八十二页，2022年，8月28日

五、参考资料《机械设计基础》教材《机械设计课程设计》指导书《机械设计课程设计图册》《机械零件设计手册》第九页，共八十二页，2022年，8月28日六、工作进度安排参数计算1.5天1）选择电动机2）传动比分配3）计算各轴的转速、功率、扭矩4）V带传动设计计算5）齿轮传动设计计算6）验算系统误差第十页，共八十二页，2022年，8月28日六、工作进度安排2.装配草图设计1.5天草图设计与轴和轴承组合结构设计与计算交叉进行7）轴的设计计算8）轴承寿命的校核计算9）键的校核计算10）联轴器的选择计算11）润滑方式的选择计算第十一页，共八十二页，2022年，8月28日六、工作进度安排3.正式装配图绘制5天4.设计计算说明书整理1天5.答辩1天第十二页，共八十二页，2022年，8月28日七、设计步骤1、选择电动机2、传动比分配3、计算各轴的转速、功率、扭矩4、V带传动设计计算5、齿轮传动设计计算6、验算系统误差7、轴的设计计算第十三页，共八十二页，2022年，8月28日七、设计步骤8、轴承寿命的校核计算9、键的校核计算10、联轴器的选择计算11、润滑方式的选择计算12、绘制装配图第十四页，共八十二页，2022年，8月28日1.选择电动机1）类型：如无特殊需要，一般选Y系列三相交流异步电动机。2）电机容量的确定Pe>PdPe—电动机的额定功率Pd—电动机的实际输出功率1)避免Pe>>Pc2)启动过载能力应满足要求（堵转转矩/额定转矩）第十五页，共八十二页，2022年，8月28日选择电动机依据：功率Pd，转速nd3）电动机功率计算工作机功率：Pw=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=Pw

/η(kw)总效率：ŋ总=η1.η2.η3……ηnη1_________卷筒效率η2_________卷筒轴承效率η3_________低速级联轴器效率η4_________低速级轴承效率η5_________齿轮啮合效率η6__________高速级轴承效率η7_________带传动效率

(效率值查设计手册)第十六页，共八十二页，2022年，8月28日第十七页，共八十二页，2022年，8月28日计算总效率时的注意事项：（1）轴承效率均指一对轴承而言；（2）同类型的几对传动副、轴承、联轴器应分别计入各自的效率；（3）资料推荐的效率一般有一个范围，可根据工作条件、精度等级选取。如：工作条件差、精度低、润滑不良的齿轮传动取小值，反之取大值。第十八页，共八十二页，2022年，8月28日4）电动机转速计算工作机转速nw：因：V=(πDn)/60*1000(m/s)故：nw=(V*60*1000)/πD(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=(6~24)nw（rpm）其中：i总=nd/nw=i带i减=(6~24)i总——总传动比i带——V带传动的传动比(2~4)i减——减速器传动比(单级3~6)第十九页，共八十二页，2022年，8月28日5）电机转速的确定三相异步交流电机有四种同步转速：3000、1500、1000、750r/min转速高，极对数少，尺寸和质量小，价格低如无特殊要求，一般选1500或1000r/min电机第二十页，共八十二页，2022年，8月28日电机的类型、结构、输出功率Pd和转速确定后，可由标准中查出电机型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等。通常，按电机的实际输出功率Pd进行传动装置的设计计算。传动装置的转速按照电机的满载转速计算。第二十一页，共八十二页，2022年，8月28日2.传动比分配i总=nd/nwi总=i带i减i总——总传动比i带——V带传动的传动比，推荐取3i减——减速器传动比则i减=i总/i带i减要精确到小数点后两位。第二十二页，共八十二页，2022年，8月28日传动比的分配一般遵循以下原则（1）手册中推荐的传动比是范围值时，一般不应超过中间值；（2）考虑传动件尺寸的协调性、外廓尺寸的大小；（3）注意传动比对结构合理性的影响（4）齿轮传动的传动比不宜取整数（均匀磨损）第二十三页，共八十二页，2022年，8月28日第二十四页，共八十二页，2022年，8月28日第二十五页，共八十二页，2022年，8月28日注意事项：（1）此时的分配结果不是最终的，应随设计进程及时调整；（2）验算传动比误差是否超过允许值由此初步分配完传动比，但实际传动比的确定必须在各级零件的参数（如齿轮的齿数）确定下来之后才能最后确定。一般，实际确定的传动比与设计要求的传动比有3%~5%的误差是允许的。第二十六页，共八十二页，2022年，8月28日3.计算各轴的转速、转矩和功率各轴功率的计算（1）功率计算的基准小批量单件生产的机器，按Pd设计（2）轴功率计算，按输入功率考虑计算各轴的n，P，T第二十七页，共八十二页，2022年，8月28日0轴I轴II轴III轴第二十八页，共八十二页，2022年，8月28日电机轴（0轴）输入功率:P0=Pw/ŋ总=Pd（计算值）转速:n0=nd（电机满载转速）输入扭矩:T0=9550*P0/n0（Nm）第二十九页，共八十二页，2022年，8月28日高速轴（I轴）输入功率:PI入

=P0ŋ带（ŋ带：V带传动效率）输出功率:PI出

=PI入

ŋ轴承（ŋ轴承：轴承效率）转速:n1=n0/i带输入扭矩:TI入

=9550*PI入

/n1（Nm）输出扭矩:TI出

=TI入

ŋ轴承（Nm）第三十页，共八十二页，2022年，8月28日低速轴（II轴）输入功率:PII入

=PI出

ŋ齿轮（ŋ齿轮齿轮传动效率）输出功率:PII出

=PII入

ŋ轴承转速:n2=n1/i减输入扭矩:TII入

=9550*PII入

/n2（Nm）输出扭矩:TII出

=TII入

ŋ轴承（Nm）第三十一页，共八十二页，2022年，8月28日滚筒轴（III轴）输入功率:PIII入

=PII出

ŋ联轴器输出功率:PIII出

=PIII入

ŋ轴承转速:n3=n2输入扭矩:TIII入

=9550*PIII入

/n3（Nm）输出扭矩:TIII出

=TIII入

ŋ轴承（Nm）第三十二页，共八十二页，2022年，8月28日整理数据，列表备查轴号功率转矩转速传动比电机轴I轴II轴III轴第三十三页，共八十二页，2022年，8月28日4.V带传动的设计计算已知：主动轮的转速n0=nd，从动轮的转速n1=，传递的功率Pd=（计算值），工作条件（任务书中给出）；求：d1=,d2=,带的型号，根数Z=,长度，带轮宽度，中心距a=，对轴的压力FQ=。第三十四页，共八十二页，2022年，8月28日注意：相关尺寸的协调，如：小带轮孔径与电机轴一致，小带轮外圆半径是否小于电机中心高，大带轮半径是否高过减速器中心高等。第三十五页，共八十二页，2022年，8月28日5、齿轮传动设计1）采用直齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；2）小齿轮用40Cr调质，大齿轮用45钢调质，传动用模数m≥2mm；3)强度计算中的功率用输入功率；4）Z1=20-35，Z2=iZ1求出后圆整；5）因圆整Z2时i变化了故须验算传动比误差：Δi=[（i-Z2/Z1）/i]100%≤±5%

6）精度等级：8级

7）齿宽系数：φd=0.8第三十六页，共八十二页，2022年，8月28日已知：TI入

=，工作条件（任务书中给出）n1=,i减=;选材：小齿轮用40Cr调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8选取Z1=,Z2=i减Z1按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定：d1、d2、da1、da2、df1、df2、b1、b2、a、m等参数。齿面接触强度校核式：第三十七页，共八十二页，2022年，8月28日6、验算传动系统误差输送带速实际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）/V]100%<±5%若不满足应重新计算。第三十八页，共八十二页，2022年，8月28日初估的轴径为受扭段的最小直径，如此处有键槽，还应考虑键槽对轴强度削弱的影响。一般有一个键槽时，直径增大3~5%。轴的直径需圆整，且应与联轴器孔径配合7、轴的设计计算第三十九页，共八十二页，2022年，8月28日1）选材：45钢调质2）初估I、II、III轴径（最小直径）若有键槽轴径加大5%，有配合要求的取标准直径。第四十页，共八十二页，2022年，8月28日减速器的构造1轴系部件：（1）传动件（2）轴（3）轴承组合：轴承、端盖、密封、调整垫片2箱体3附件第四十一页，共八十二页，2022年，8月28日第四十二页，共八十二页，2022年，8月28日减速器装配草图的绘制一、草图阶段的任务和方法1.任务(按设计顺序)1）完成轴系的结构设计轴的结构设计轴承组合结构设计轴上各零件的尺寸、位置与轴系设计相关的箱体结构第四十三页，共八十二页，2022年，8月28日2）进行轴的强度、轴承寿命、键的强度计算3）完成减速器箱体其余结构设计4）附件设计2.方法算画结合，逐步逼近（先主后次，由内而外，先轮廓后结构）第四十四页，共八十二页，2022年，8月28日

二、准备工作1、整理前期完成的计算数据齿轮几何尺寸、联轴器型号、电机轴直径、各轴的运动和动力参数……2、阅读参考资料课程设计指导书（装配图详细设计步骤）减速器立体结构图第四十五页，共八十二页，2022年，8月28日三、草图绘制方法（一）第一阶段——完成轴系部件的设计1、分配视图空间（主、俯、侧视图），确定首先着手的视图

圆柱齿轮减速器——俯视图入手2、确定轴线位置，画出齿轮外形、箱体内壁线第四十六页，共八十二页，2022年，8月28日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。第四十七页，共八十二页，2022年，8月28日注意：1）输入、输出轴的外伸方向应与方案布局图一致2）△1、△2按经验尺寸确定3）左侧内壁线暂不画，由主视图决定第四十八页，共八十二页，2022年，8月28日第四十九页，共八十二页，2022年，8月28日第五十页，共八十二页，2022年，8月28日3、确定轴承座宽度LL=δ+C1+C2+(3～5)㎜4、确定轴的外伸长度各轴承座宽度相同，便于加工第五十一页，共八十二页，2022年，8月28日5、完成轴系的结构设计

包括：轴、轴承等轴上各零件1）轴承位置确定原则——支承刚度好，轴的弯矩小简支结构L尽可能小第五十二页，共八十二页，2022年，8月28日2）轴承润滑方式确定轴承位置

齿轮圆周速度v≥2m/s，轴承采用油润滑，箱体剖分面开油沟，靠近小轮处的轴承设挡油板。

齿轮圆周速度v＜2m/s，轴承采用脂润滑，各轴承处均设挡油板。有挡油板时：轴承内侧端面距箱体内壁线8-12mm无挡油板时：轴承内侧端面距箱体内壁线0-3mm3）轴承类型的选择：载荷大小、方向、性质及转速常选：深沟球、圆锥滚子第五十三页，共八十二页，2022年，8月28日第五十四页，共八十二页，2022年，8月28日第五十五页，共八十二页，2022年，8月28日6、计算轴、轴承和键弯矩图按比例、分平面画出轴的强度计算方法：当量弯矩法轴承寿命不满足时，可按大修期确定第五十六页，共八十二页，2022年，8月28日3）轴的结构设计：（参考指导书）布置轴上零件；确定各轴段的直径和长度；预选轴承和联轴器；提示：轴承的选择，同一根轴上的两个轴承型号相同；联轴器应满足传递扭矩和孔径要求；高速轴直径<低速轴直径4）低速轴的强度计算：根据轴上零件的布置情况和预选轴承型号，确定轴的支点距和齿轮2所受各力：Ft2、Fr2、;第五十七页，共八十二页，2022年，8月28日确定轴的支反力：RV1、RH1、RV2、RH2;计算轴所受弯矩和扭矩，并画出弯矩图、扭矩图、合成弯矩图、当量弯矩图；计算出危险截面的直径，判断轴的强度是否满足强度要求。8、轴承寿命的校核计算低速轴的轴承所受径向力：计算寿命应大于预期寿命。第五十八页，共八十二页，2022年，8月28日9、键的校核计算：确定各键的材料、尺寸；并校核其强度。10、联轴器的选择计算：根据联轴器的计算扭矩Tc=1.5TII出和安装轴径选出合适的弹性联轴器型号。11、润滑方式的选择计算：轴承的润滑方式根据速度因数dn选择;齿轮的润滑方式根据分度圆周速度v选择.第五十九页，共八十二页，2022年，8月28日（二）第二阶段——细化轴系部件结构

第一阶段的工作是围绕轴的强度、轴承寿命进行的，轴上各零件只须画出轮廓外形即可，不必画出详细结构。

如：轴承——只画轮廓尺寸齿轮、套筒——只画轮廓尺寸，不必画剖面线第六十页，共八十二页，2022年，8月28日（三）第三阶段——减速器箱体的结构设计1、画主视图上箱盖的大头外形暂不画小头外形第六十一页，共八十二页，2022年，8月28日箱体结构设计箱体壁厚按一级齿轮减速器中心距a选择壁厚;轴承座旁螺栓位置要考虑扳手空间;扳手空间大，操作方便，但太大螺栓太长安装不便，螺栓长度要符合螺栓长度系列;参考课程设计指导书中有关内容。第六十二页，共八十二页，2022年，8月28日2、画主视图箱座高度按最大齿轮的顶圆考虑第六十三页，共八十二页，2022年，8月28日3、画主视图上、下机箱凸缘厚度和宽度第六十四页，共八十二页，2022年，8月28日4、画轴承座两侧螺栓凸台第六十五页，共八十二页，2022年，8月28日4、画轴承座两侧螺栓凸台总原则：*两侧螺栓应尽量靠近，提高联接刚度*凸台高度应满足扳手空间要求*通常螺栓中心线与端盖相切即可*沉孔、拔模斜度第六十六页，共八十二页，2022年，8月28日5、画箱盖小头外形第六十七页，共八十二页，2022年，8月28日（四）第四阶段——减速器附件设计吊环螺钉、吊钩、油标尺、油塞、定位销、启盖螺钉（参考图册、指导书）第六十八页，共八十二页，2022年，8月28日减速器附件设计起盖螺钉作用：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。第六十九页，共八十二页，2022年，8月28日吊钩作用：起吊整机用，与底座一同铸出。起盖吊耳作用：起吊盖用，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。油塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。第七十页，共八十二页，2022年，8月28日窥视孔、窥视孔盖第七十一页，共八十二页，2022年，8月28日透气器第七十二页，共八十二页，2022年，8月28日（五）草图阶段注意事项1、草图按1:1比例画2、有些结构可简单画，如同一种规格的螺栓联接等3、草图不怕乱，随画随标尺寸4、要充分利用参考资料第七十三页，共八十二页，2022年，8月28日减速器正式装配图的绘制装配图分为：装配工作图——反映装配关系设计装配图——反映结构方案和尺寸设计装配图的要求：1、足够的视图和剖面，每个零件结构和尺寸都能表达清楚2、标注必要的尺寸总体尺寸、安装尺寸、配合尺寸、特性尺寸3、减速器的技术特性第七十四页，共八十二页，2022年，8月28日4、技术要求5、标题栏、明细表6、图面