机械设计课程设计教程2016-应用

机械设计课程设计青岛工学院带式输送机传动装置一、机械设计课程设计目的

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。★课程设计目的：1、综合运用先修课理论，培养分析、解决工程实际问题的能力2、进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、使用技术资料）3、学习机械传动装置的设计原理、过程和基本方法。二、设计题目与要求

题目：带式输送机传动装置（二级圆柱齿轮减速器）要求：⑴原动机为电动机；工作经常满载，有轻微冲击；启动载荷为名义载荷的1.5倍；齿轮单向传动；运输带速度误差为±5%。⑵单班制工作(每班8小时)，减速器使用寿命5年300天/年。

⑶小批量生产。1、传动系统简图2、原始数据三、设计任务1、画A1号装配图一张，A3号零件图两张；2、设计说明书一份，不少于25页。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）第一阶段设计主要内容轴齿轮箱盖端盖箱体滚动轴承螺栓★一级齿轮减速器展开图一、减速器结构认识二级圆柱齿轮减速器二、减速器设计步骤：1、设计准备：认真研究设计任务书，明确设计要求和工作条件2、传动装置设计：⑵选择电动机类型和型号⑴拟定传动方案⑶传动装置运动和动力参数设计与计算3、齿轮、传动带、联轴器等传动零件的设计计算4、设计减速器装配草图——设计轴系部件。设计轴的结构；选择键的类型、尺寸；找出轴上各受力点，确定轴承位置、型号；对轴、键及轴承进行强度校核。装配草图宜在非正式图纸上进行。5、设计正式减速器装配图6、零件图设计7、编写计算说明书8、答辩、总结1、设计准备：设计任务、设计要求和工作条件设计课题：带式输送机二级减速器⑴传动装置简图：⑵工作条件：①运输物品：谷物②载荷有轻微冲击,工作经常满载③单向传动，转速误差不得超过±5%④使用期限10年，二班制（每年按300天计算）⑶原始数据：参见附表⑸设计任务

①A1减速器装配总图一张；注：装配图底稿完成后，需经指导教师审阅同意后方可加深。②A3零件图2张③设计说明书1份。(不少于25页)⑷设计内容：①减速器传动方案与传动参数设计计算；⑦键的选择与强度校核。②电动机的选择；④齿轮传动的设计计算；⑤轴系结构与强度设计；⑥滚动轴承的选择与强度校核；③传动装置总传动比设计与各级传动比分配2、传动装置设计：⑴拟定传动方案传动方案应满足工作性能要求，适应工作条件，确保工作可靠；且结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高和操作维护方便等。﹡常见机构传递功率、传动比和最大速度机构名称主要特点

单级最大传动比最大功率/KW最大速度/(m/s）渐开线圆柱齿轮速度、功率范围大，功率高，精度高，互换性好，需要考虑润滑6.3(硬齿面)7.1(软齿面)3000210渐开线直齿锥齿轮满足相交轴传动83705普通圆锥蜗杆传动比大，传动平稳，噪声小，结构紧凑，可实现自锁8020015普通平带价格低，效率低，中心距大，可实现交叉及有导轮的角度传动550030普通V带当量摩擦系数大，传动比大，预紧力较小1070030窄V带能承受较大预紧力，寿命长，功率大1075(单根)40滚子链无弹性滑动，对工作环境要求低，瞬时传动比不恒定810015

选择电动机依据：功率P，转速n1）电动机功率计算P

已知：F——输送带拉力（N）V——输送带速度（m/s）工作机功率：Pw=FV/1000（kw）需要电动机功率：Pd=Pw/η(kw)

总效率

：η=η1.η2.η3……ηnη1_________卷筒轴承效率η2_________卷筒效率η3_________低速级联轴器效率η4_________III轴轴承效率

η5_________低速级齿轮啮合效率η6__________II轴轴承效率η7_________高速级齿轮啮合效率η8__________I轴轴承效率η9_________高速级联轴器效率(效率值查设计手册)⑵选择电动机类型和型号2)电动机转速计算n★工作机转速nw：V=(πDn)/60*1000(m/s)nw=(V*60*1000)/πD(rpm)式中：V——输送机带速(m/s)D——卷筒直径(mm)★电动机转速:nd=nwi总=(8~40)nw（rpm）式中：i总=8~40

i总——减速器传动比(总传动比)电动机转速类型：3000rpm、1500rpm、1000rpm和750rpm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/ŋ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3）选定电动机i总=i高*i低=nm/nwi高=(1.2~1.3)i低i减——减速器总传动比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——工作机转速分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，大齿轮直径接近以便润滑⑶展开式二级圆柱齿轮减速器传动比分配i=0.0785×D(mm)/v(m/s)2、大齿轮齿顶圆到油池底面距离：为避免传动回转时将油池底部沉积污物搅起，大齿轮齿顶圆到油池底面距离应大于30mm，一般定为30~50mm。☆浸油深度：1、齿轮浸油高度：最低油面高度：大齿轮在油池中浸油深度一个齿高，最少不应小于10mm最高油面高度：一般最低油面高度+5～10mm。3、润滑油使用高度：中小型减速器最高油面比最低油面高出5~10mm；当旋转件外缘线速度大于12m/s时，应考虑采用喷油润滑40-60mm1）各轴转速电动机轴:nm（满载转速）I轴:nI=nmII轴:nII=nI/i高……2）各轴输入功率电动机轴:Pd=Pw/ŋ总I轴:PI=Pdŋ（ŋ联轴器效率）

II轴:PII=PI*

ŋ12ŋ12——I轴至

II轴效率⑶传动装置运动和动力参数计算3)各轴扭矩T电动机轴：Td=9550*Pd/nm（Nm）I轴：TI=TdII轴：TII=TI*ŋ12*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PdTdnmi=1

I轴PI入PI出TI入TI出nIII轴PII入PII出TII入TII出nII⑷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m≥1.5mm；3）强度计算中的功率用输出功率；4）β角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；5）β=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：Δi=[(i-Z2/Z1)/i]100%≤±5%7）为使图面匀称，合理布置中心线8）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的1/6到1/3，以降低搅油功耗。＊验算传动系统速度误差在求解过程中，理论v与实际输送带速vw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。

注意：因机构存在轻微冲击，启动载荷为1.5F(工作载荷):⑴设计齿轮模数、选择轴承类型、校核轴的强度时，计算载荷F′=1.5F⑵选择电机功率时，计算载荷应为正常工作载荷F第二阶段设计主要内容

1、草图设计：2、绘制装配图：3、撰写设计说明书草图设计1、准备工作（1）非正式A1图纸一张，比例1:1（2）齿轮模数、大、小齿轮直径等主要传动件运动和动力参数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草图上。（2）草图不要求线型，（建议：2H-4H铅笔绘图）同样零件可只画一个，其它简画。3、草图设计任务（以设计手册为参考资料）⑴轴系结构与强度设计1)初估I(高速轴)、II、III轴径，(注意第I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。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，螺旋角精确到秒，设计公式要写明来源出处。

①各级齿轮传动的强度验算②中间轴弯扭合成强度验算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）确定箱体结构及各部分尺寸。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——验算内容：

⑵检查传动设计合理性：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<分度圆半径1/3~1/6箱体用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱内零件具有良好的润滑和密封。箱体形状较为复杂，对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大影响，其重量约占整台减速器总重的—半。⑶箱体结构设计减速器箱体根据其毛坯制造方法和箱体剖分与否分为：铸造箱体和焊接箱体、剖分式箱体和整体式箱体。多用HTl50或HT200灰铸铁铸造而成。对重型减速器，为提高承受振动和冲击的能力，也可采用球墨铸铁(QT400-17或QT420-10或铸钢ZG270-500、2G3l0-570)制造。﹡铸造箱体：铸造箱体刚性好，易获得合理和复杂的外形，用灰铸铁制造的箱体易切削加工，但工艺复杂、制造周期长、重量大，适合于成批生产。﹡箱体结构箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟计算方法。箱体各部分尺寸一般按经验设计公式设计。

﹡箱体结构尺寸﹡箱体结构设计应满足的基本要求⑴箱体要有足够的刚度：二级齿轮减速器机座壁厚按低速级中心距选择。⑵箱体接合面应有良好的密封性

接合面应精刨，重要接合面须刮研。为提高密封性，也可在接合面上制出回油沟，以使渗入接合面的油经回油沟重新流回到箱体内部。接合面凸缘上联接螺栓的间距：中小型减速器≤100～150mm，大型减速器可取150～200mm，并应尽量采用对称布置。⑶箱体结构要有良好的工艺性

4.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

＊减速器齿轮的润滑和润滑方式按圆周速度v确定

＊减速器轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定

＊挡油环与封油盘：齿轮通常采用油润滑，为防轮齿啮合处热润滑油大量冲向轴承内部，应在小齿轮轴承内侧设置“挡油环”；轴承若采用脂润滑，为防轴承润滑脂被热润滑油冲刷、稀释而流失，应在轴承内侧“封油盘”。注意：挡油环、封油盘的画法。3）油底油面高度≥30~50mm，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或齿轮轴。5、箱体附件：

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2)符合制图国家标准：零件编号，标题栏，明细表，技术要求等齐全。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）装配图技术要求是用文字说明在视图上无法表达的有关装配、调整、检验、润滑、维护等方面的内容，与图面表示的内容同等重要。正确制订技术要求将保证减速器的工作性能。