机械设计基础课程设计

1机械设计基础课程设计(CourseDesignofMechanicalDesignFoundation)郑州大学材料科学与工程学院辛荣生何素芹谭伟逯晓勤，张晓黎，孙玉福，张春香

2教材《机械设计课程设计》（第二版）唐增宝等主编华中科技大学出版社3

《机械设计基础课程设计》是《机械设计基础》课程的一个重要环节，是工科专业学生首次进行的真实设计，对于学生理论联系实际能力、综合创新能力的培养和训练均是一个重要的实践环节。4

《机械设计基础课程设计》以机械中最为常用的重要部分——传动装置即减速器为对象，以课程教学中的设计理论和方法为基础，进行总体方案设计、部件方案设计、零部件设计计算、零部件结构设计、装配图和零件图设计等，特别是零部件设计计算几乎涵盖了《机械设计基础》课程中的所有内容。

567齿轮设计带传动设计滚动轴承设计轴的设计螺栓联接设计键联接设计联轴器设计润滑密封设计等8总体时间安排第一周：布置任务，进行设计计算，并划出结构草图，装配草图；第二周：总体装配图设计；零件工作图设计和编写设计计算说明书；答辩。9

任务要求

减速器总体装配图（1#图1张）

减速器零件图2张齿轮工作图（3#图1张）轴工作图（3#图1张）

减速器设计计算说明书1份（约2万字）10设计任务书

带式输送机工作情况；

带式输送机工作参数；（多种参数）

带速；带的张力；滚筒直径；带式输送机传动方案。

建议采用方案1作为传动方案1112设计计算步骤一、总体方案设计

根据给定的数据进行设计，发放的设计任务书装订在设计说明书最前面。

设计方案选择的主要依据

传动的功率与效率传动速度外廓尺寸、重量和传动比要求

13设计方案选择要求考虑的主要因素

使用性（有效性、可靠性）经济性安全性工艺性先进性特殊性等设计计算步骤

建议采用方案1作为传动方案14二、电动机选择及传动比分配1.电动机选择

工业上一般采用三相交流电动机，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，得到最广应用。

一般选择Y系列三相电动机设计计算步骤当带式输送机总体方案确定后，就可进行其参数设计。15（1）功率选择①工作机功率Pw=Fv/1000（kW）②带式输送机总效率

带式输送机总效率为每一个传动副效率的乘积，即

设计计算步骤

依据带式输送机总体方案，分析功率流传递路线，在考虑效率的前提下，计算所需电动机的功率。16带式击输送那机总高效率vF设蛾计鼻计桥算煮步酿骤17带式抄输送臭机总丑效率vF设融计站计章算秆步鼻骤不必似考虑每滚筒输的效强率、滚筒份上轴留承的西效率矩。各种苗传动犁副的扇效率帮见指倍导书税。18③电动杜机功射率电动尤机所梦需功航率：查标踪蝶准选房诚取电逗动机恩额定颤功率Pm。设吹计惭计砌算晨步婚骤19（2）转效速选阶择参考券指导睡书选疫择Y系列退电机好，最为框常用名的Y系列电动座机的顿同步还转速禽为30泻00兆rp停m、15侨00绕rp枝m、10加00迹rp功m、75垄0r绘pm四种。同步怀转速里过低福：减剖速器哄传动圆比减碎小，柔但是划电动疤机尺寸韵变大邀，成蜜本上隔升；同步慎转速驱过高青：电眯动机骑较轻绵，成滩本下衫降，情但传近动比变大旬，外案形尺比寸变玻大。设抢计地计堡算烛步施骤20①输出拴轴（学滚筒筹）转这速②带式畜输送错机总搞传动客比nm—电动轰机满漠载转局速设短计筑计裕算烧步备骤21控制暂总传毛动比朵在一申定范削围内坦（根特据传俯动方卷案来慨定，取各种艺类型倡传动喷的传济动比者范围厌见指廉导书)，对源于带碰传动们－－科单级潜圆柱灿齿轮吃传动脆系统告，应界控制赌在20以内璃。这烦样一兼来，电动命机的屋具体壮参数兼就可秤以确复定下崖来。设炭计慌计饮算遍步旱骤222.传动芦比分构配当电前动机岔选择慢确定使后，冻减速兆器的徐总传冲动比助就可贴计算轻出来喊。对辫于带鲜传动散－－惨单级潜圆柱脉齿轮班传动铺的减共速器恩，要燃考虑顽传动裙比的敞分配键问题恨。设昨计兆计烛算谨步鞠骤23参考兰指导须书。对带塌传动分－－宝单级扮圆柱缝齿轮嫁传动塑减速牌器，劲建议伏带传蝴动的监传动恢比小份于齿恐轮传漂动的集传动踩比，经主要薯避免栽整个帽传动骂系统篇的尺牲寸过申大。圆柱误齿轮君传动蹈的传划动比：带传皮动的拳传动船比：设韵计嘱计箩算父步太骤24三、仍传动终件的商设计积计算根据戏电动锹机的授计算则功率上、满恢载转呜速、叨传动前比的喇分配怒，计陆算出棉各级传祥动的州输入瞧功率寒、输盆入转火速、砖传动亦比，裤由此姻进行陶各级倡传动趴的传会动件眼设计粮。（参杯考指踢导书P.树9～10）传动应件的索设计外计算血参考《机械袍设计译基础》教材鉴的内惨容。（带固传动扶、齿席轮传帐动、喉轴径霜初算持等）设掘计咬计熔算谦步绩骤25★注意戚事项传动庄功率进计算幻玉采用匹电动老机所离需功依率Pd；圆柱果齿轮堡传动柄中，瓦大齿昏轮的解直径梯尽量筐不超参过25浸0mm；圆柱摊齿轮鄙传动音中中往心距厕、齿茂宽为慕整数诊，分衰度圆在、齿祝顶圆直径束和螺街旋角絮必须馒求出项精确蜘值，奔尺寸景应准超确到甚小数勤点后两位坚，角勇度应户准确客到秒拆。设扇计附计饮算疏步烦骤26四、久联轴虫器的嗽选择输出或轴类型幸：刚谅性可要移式送联轴应器；型号骑：由充计算继转矩菜、转勾速和锤轴径稍选择泥。设方计尘计黄算誓步国骤27五、伯滚动状轴承斗的预索选输入朴轴输出挑轴轻系端列从转警速考欺虑！设窜计骄计阔算倘步羡骤大功虎率圆锥感滚子咸轴承中小私功率深沟竹球或括角接蚀触球愤轴承根据燥初算菠的轴和径，声考虑检轴上绘零件津的轴塌向定枣位和姑固定转，估塔计出榜装轴闲承处脚的轴熊径，伙初步翅定出小滚动患轴承汤的型本号。低待在塑减速价器装推配草弓图设赠计中存进行珍寿命江验算株后再朋行确结定。281.初绘幸减速兄器装腾配草榜图六、位减速洋器装熔配草荒图的丘设计画传些动零厦件的佳中心幕线画齿葱轮的刺轮廓画箱材体的唉内壁膨线确定侦轴承群座孔惹的宽竿度，核画轴众承座挨外端酬线轴的防结构进设计画轴值、滚削动轴适承和通轴承涌盖的鄙外廓确定浇轴的申径向榆尺寸确定脱轴的匙轴向赵尺寸292.轴、匀滚动育轴承孙及键呆联接必的校席核计帜算轴的弃强度帝校核滚动从轴承沈寿命绣的校妙核计吨算键联脱接强澡度校踏核根据假初绘呈装配穷草图贱中轴岭的结辈构，蛛确定芝作用协在轴斗上的背力的白作用馒点，蚁绘出享轴的诉受力额计算买简图勤，绘财制弯饶矩图轨、转坏矩图笋及当韵量弯炸矩图护，对朽危险户剖面薪进行谢强度趣校核振。3.完成锯减速缺器装国配草与图30Δ1Δ2轴承饱座端着面调整掉垫片(1～2mm）轴承铅盖毛毡瘦密封间隙(0.5～1mm）ΦdIΦdIIΦdII戴IΦdⅣΦdII枣I内机斜壁Δ3油润滑：3～5mm脂润滑：8～12mm(加挡油板)内壁到轴承座端面距离:δ+c1+c231★注意类问题1.采用扁“边坑算、饥边画凑、边糖改”窄的“所三边痰”设拍计方性法；2.按时匆按质晓按量枝完成来，平乳时成根绩记绪入总龄成绩穴；3.总成伞绩包袋括平墨时成衡绩、课装配仗图成拢绩、疾零件另图成税绩、录说明由书成附绩、层答辩访成绩覆；4.图板五、丁西字尺先、图撒纸、掌设计拳计算典说明昨书、慕设计燥室等允问题端。切记记抓紧载时间僵，不忧要拖漏后！每个胃专业脆分为8个组艰，每永组采风用同陡一种奥数据锁。32已知甲卷筒造直径D=剥26外0m啄m，运澡输带活工作梯拉力F=港2幕70宣0匹N，运孕输带吃工作交速度v=仓1.叼4街m/录s。方案1:33选择业合适企的电术动机统；计算绸传动惜装置帽的总纱传动馋比,并分赢配各织级传衡动比伟；计算戴传动昆装置宇中各犬轴的招运动浪和动勒力参诉数。一、填带式茄运输搜机传烦动系条统齿鬼轮减令速器壶的运植动和行动力秒参数管计算341.选择迁电动致机（1）一搭般选贵用Y系列挑三相源异步雨电动违机，为卧饶式封辛闭结块构。35（2）电哭机容巡寿量传动绪装置店所需魔功率Pw为：Pw=源Fv/榜10剂00镜=卖2角70值0×奇1.羊4扁/望10恰00搜=给3色.7晒8武kW从电抗动机萍至卷华筒联住轴器孕之间迫的传义动总刘效率η为：η=董η带×η轴承2×η齿轮×η联轴种器=捡0嘴.9胳4×检0.贿992×0底.9吉8停×0浪.9尽9伸=劣0.臣89扑4电动慎机所吓需功辞率为沸：Pd=Pw/播η=歼3鞠.7闭8讲/偷0.菜89捧4=幼4墨.2豆3示kW选取满电动育机额豪定功颗率为Pm，按Pm=（1~普1.猾3）Pd，查射手册张（电腹动机景的技稻术参谱数）郊，取Pm=佣5.宫5源kW36（3）确啊定电胸动机异转速传动胡装置塔卷筒氏轴的父转速nw为：按手做册推崇荐传机动比蜡合理杏范围蓬，焰取V带传氏动比i1=2右~4，单宾级圆握柱齿胁轮传藏动比i2=3带~6，则陆总传茄动比阿的合扶理范粪围i=璃6~胁24，故忧电动拿机转嗽速nm（nm为电笔动机军满载冰转速吸）的蒸可选丘范围勤为：nm=i携n遵=（6~虎24）×1乡丰02罩.8恋9=渐61歇7.洒34镰~2菠46作9.纲36龙r擦/m妥in37符合潜这一跳转速樱范围仍的电邪机同扒步转靠速有75矛0、10妄00和15稿00霸r蛇/m府in三种驱，由远标准捐查出蜡三种睡使用展的电背机型衰号方案电动机型号额定功率Pm(kW)电动机转速(r/min)同步满载电机质量(kg)中心高(mm)外伸轴径(mm)外伸轴长度(mm)1Y132S-45.5150014406813238802Y132M2-65.510009608413238803Y160M2-85.575072011916042110综合峰考虑膀电机德和传蝇动装革置的耳尺寸把、结厕构，肝选方性案2，即逆选Y1漂32瞎M2-6型号硬的电禽动机签，其素尺寸降参数颈见标烂准。382.计算般传动泄装置芽的总随传动还比，笔并分酸配各级俊转动萍比①啦总传填动比惑：i=阅nm/现nw=9浑60旷/寒1悔02茎.8昼9贝=蚂9.陪33（控藏制在20以内失）②醒分配腾各级坐传动董比：为因i欠=夺i1×i2初取i1=养2.进8则i2=剧i减速夏器=叶9.池33好/县2芝.8挠=拳3搜.3莲3符合奏：i1在2~舱4之间无、i2在3~店6之间殃。393.计算烫传动命装置范的运践动参跪数和启动力剖参数①嚼各轴传转速Ⅰ轴nⅠ=nm/n1=德96粉0颈/貌2.判8=坚3素42炸.9r/叫mi蔬nⅡ轴nⅡ=nⅠ/i2=斤34柿2.石9歼/我3.撑33损=咸1任02方.9r/存mi值n卷筒消轴nⅢ=达nⅡ=1扭02冒.9r/娘mi岁n40②各轴起功率悼：Ⅰ轴PⅠ=呀Pd×η带×η轴承=予4.湿23筑×0间.9屋4×宝0.贵99煎=镇3平.9糟4换kWⅡ轴PⅡ=PⅠ×η轴承×η齿轮=杆3.发94既×0霞.9丙9×楚0.殿98坐=铸3沃.8爽2大kW卷筒厨轴PⅢ=利PⅡ×η联轴飞器=眉3.拍82吓×0硬.9嚷9蔬=璃3.价78段k阁W电动漫机所摇需功至率41③各轴剪转矩五：Ⅰ轴：TⅠ=9豪55颠0PⅠ/nⅠ=9馋55燥0×己3.画94构/3柔42眯.9蓄=1伴09梦.7猎3膊NmⅡ轴：TⅡ=9猎55罚0PⅡ/nⅡ=9象55僻0×排3.备82著/1粘02馋.9遮=3临54近.5捡3精Nm卷筒喉轴：TⅢ=9惰55彩0PⅢ/nⅢ=9盈55沾0×垄3.贼78板/弹10污2.踢9=某35崖0.躺82况N割m42各轴盈的运演动和难动力文参数轴轴速nr/min功率PkW转矩TNm传动比电机轴9604.23Ⅰ342.93.94109.732.8Ⅱ102.93.82354.533.33卷筒轴102.93.78350.82143直齿隙圆柱凶齿轮按输吉入转担速34慢2.树9r冈/m导in，传脏动比3.引33，传极递功率率3.委94演k屿W，单控向传座动，族载荷破平稳探等条引件来创计算因。二、送减速乒器内浅部传芒动零船件的视设计叙计算44①选择莫齿轮仰材料骂和热茅处理残方式因载稻荷平厨稳，旧速度刻一般占，小井齿轮横用40捏Cr钢，补调质城处理笼，齿扣面硬客度为25加0怠HB贩S；大碌齿轮外用45钢，竟调质栗处理究，齿阁面硬灰度为22氏0识HB询S。②窑选择漂齿数脊和齿善宽系凶数初定赤齿数z1=3牢0，z2=i涂z1=1呢00，齿欠宽系围数ψd=145③确定箩轮齿捞的许咬用应胶力根据访两轮出轮齿勒的齿译面硬食度，喷查手架册得挡两轮豆的齿欣面接耕触疲咏劳极映限和狱齿根鼻弯曲蛮疲劳耕极限护分别率为：σHl复im朵1=7萍00蒙M脑Pa，σHl歌im火2=5充70摸M像PaσFl珠im决1=5幅80柱M弟Pa，σFl礼im提2=4树50疫M世Pa46安全预系数抽分别烟取：SH=1断,水SF=1此.2雷5,可得鞭许用咳应力楚为：[σH1]时=σHl辱im唐1/搞SH=7泻00狼/岂1丢=以70蹦0扮MP吉a[σH2]裹=σHl呢im衔2/需SH=5涛70应/基1冶=担57送0政MP落a[σF1]权=σFl忽im奴1/止SF=布58朴0酿/谊1.武25碗=都4芒64喇M呆Pa[σF2]擦=σFl烤im著2/切SF=际45墨0建/胳1.爹25阴=姑3备60四M忍Pa47④按齿猪面接四触强宫度条鸭件计冰算小蜡齿轮搞直径小齿鞋轮传掉递的巾转矩歇为10戴9.闯73薄Nm＝10嫂97意30瞒N不mm，载荷觉平稳澡，且胞为软他齿面忍齿轮诞，取往载荷毁系数K=剑1.疤4。小齿句轮直贷径为弹：48⑤确定厘模数作和齿米宽模数m=霞d1/z1=劈燕65余.3夹0坚/争30景=溪2.抄18垫m绑m按标刷准圆回整取m鸣=食2.凑5蹦mm小齿亮轮分恢度圆锡直径d1=m惑z1=的2.迁5×谋30绪=7徒5m检m齿宽b愚=炉75梁m狂m49⑥验算辆出根萌的弯厅曲强纯度查手计册得首两齿踏轮的偏齿形筑系数部和应呜力修沿正系酿数YFa疫1=2毫.5汗3，YSa谱1=1蒜.6傻25；YFa顶2=2民.1料9，YSa牌2=1荣.8汇0则小辜齿轮灶齿根挎弯曲饶应力耻：两轮劫轮齿吵的弯祥曲强挎度足填够。50⑦尺寸烘计算分度弦圆直吵径：d1=7营5幸mm，d2=m消z2=胸2.晕5×怎10夫0屡=2锻50痒m由m齿顶各圆直秤径：da1=斤d1＋2ha*m=舟75＋2×延1×湾2.腹5鸣=奏80挺m奇mda2=负d2＋2ha*m=嫌25搏0＋2×灶1×婶2.新5=茅25锋5狗mm51齿根幼圆直速径：df1=锡d1－2（ha*＋c）m=方75－2×（1＋0.掠25）×奔2.瞒5晚=萝68蹄.7仿5挂mmdf2=厕d2－2（ha*＋c）m=炉25漠0－2×（1＋0.毒25）×2铃.5科=示2聪43禽.7忍5小mm中心蚂距：a莲=蚊0.载5浸m（z1＋z2）=妻0.落5×匙2.类5相×（30＋10肚0）=抱16楼2.逼5王mm其他限尺寸网按结定构参错数确蔑定。522.小齿总轮轴如图护小齿薯轮轴符：a=师10售0m介m，b=胁90绳mm，c=帝80听mm，轴溪的材蛋料用35钢，凡正火奴，σb=5仁00耀MP名a。53①按转唯矩初突步计伯算该顶轴径圆整油至30子mm54②按当芳量弯楼矩校协核此蹲轴作用鼠在轴奸上的捆载荷圆周耍力：Ft=2鼻TI/d1=2遣×1突09音73睬0/跟75壤=2亩94适8.他53直N径向组力：Fr=攀Ft×t页an某α=们2统94脏8.继53妄×拖ta穗n2怜0°偶=1诸07壮3.勺18茧N55决定扩支点悲反作叼用力及弯