机械设计课程设计指导13级1

《机械设计课程设计》集中指导主要参考资料1、《机械设计课程设计》[M].西南交通大学出版社2、张翠华.《机械设计》[M].西北工业大学出版社机械设计课程设计设计题目T1：带式输送机传动装置中的带传动-单级齿轮减速器传动系统设计带式运输机的传动装置。运输机连续平稳工作，单向运转。(1、2、3）班制工作，使用期限（5、10）年。运输带允许速度误差为3-5%。减速器由一般规模厂中小批量生产。运动方案：p275带传动-单级齿轮减速器传动系统设计数据：p278

表S1（5-6人一组数据）设计完成任务：（上交）1.减速器装配图纸一张（A１号图纸）2.齿轮零件图纸一张（A３号图纸）3.设计说明书一份（３0余页）设计参考书：教材、设计指导书设计具体内容：一、传动方案拟定二、电动机的选择三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比四、各轴转速、功率、转矩的计算五、普通V带的设计六、齿轮传动的设计七、传动轴的设计八、键连接的设计九、滚动轴承的设计十、润滑和密封的设计十一、联轴器的选择十二、箱体的设计（装配结构草图）十三、绘制减速器装配图纸一张（１号图纸）十四、绘制齿轮零件图纸一张（1:1）十五、设计说明书一份（３0余页）十六、送报设计材料及答辩设计过程体现——设计草稿及草图要求：1.集中指导考勤：20%2.平时（设计计算草稿、草图）：10%3.说明书、图纸完成的质量：40%4.答辩：30%设计成绩评定：1.集中指导做好笔记，3次无故不到的不予成绩；2.详实设计草稿及草图，无此部分不予成绩；3.可以小组讨论、交流，严禁抄袭；4.保证说明书、图纸完成的质量，达不到要求的不予及格。一、传动方案拟定p3图2.1-a1.64002100二、电动机的选择p6Pw工作机所需的功率Pw:（传动系统输出功率）Pd电动机输出的功率Pd:（传动系统输入功率）—传动系统的总效率=2100×1.6/1000=3.5kw=3.5/0.89=3.9KW传动装置的传动效率计算：η1η1——V带传动的传动效率η2——轴承的传动效率η2η3——齿轮传动的传动效率η4——联轴器的传动效率η3η4η总=η１·η２2·η３·η４η１=0.96，η２＝0.99，η３＝0.97，η４＝0.99例如：p8页查表2.4，可取：η总=η１·η２2·η３·η４

=0.89η2二、电动机的选择Pw电动机的额定功率Pcd:PdK—载荷系数（一般为1.0～1.3）例如：Pp270页查表20.1，可选取符合额定功率的电动机。p270页查表20.1：同步转速为：750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min额定功率为4kw的电动机补充：同步转速为：750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min额定功率为4kw的电动机：总的传动比范围为：查表2.1，传动比推荐适用范围：V带传动比：i1'=（2～4）单级圆柱齿轮传动比：i2'=（3～4）i总'=i1'×

i2'=(2～4)×(3～4)=6～16工作机滚筒转速：nw=60·1000·Vb/π·D

（p7:2-3式）=60×1000×1.6/(3.14×400)=76.43r/min例如：一级减速：二级减速：见p4页传动系统的总传动比：i总'=nd'/nw总的传动比范围为：i总'=i1'×

i2

'电动机的转速：nd'=(6～16)nw=(6～16)×76.43=（458.58～1222.9）r/min电动机同步转速为1000r/min，因此选择电动机行型号为：Y132M1-6符合这一范围的同步转速有：

750、1000r/min电动机行型号为：Y132M1-6，主要参数（列表）：nm三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比p8传动系统的总传动比：i总=nm/nw=960/76.43=12.56一级减速传动比：V带传动比：i1=（2～4）=3.2二级减速传动比：齿轮传动比：i2=i/i1=12.56/3.2=3.93符合：i1<i2；圆柱齿轮传动比范围：i2=（3～4）见p91、取电动机额定功率为设计功率，各轴的功率计算：轴І的输入功率：PІ=Pcd轴Ⅱ的输入功率：PⅡ=P·η１η1η2η3η4轴Ⅲ的输入功率：PⅢ=P·η１·η2·η3滚筒轴的输入功率：Pw'=P·η１·η22·η3·η4见p10页η2四、各轴功率、转速、转矩的计算四、各轴功率、转速、转矩的计算2、取电动机满转转速为设计转速，各轴的转速计算：轴І的输入转速：nІ=nm轴Ⅱ的输入转速：nⅡ=nm/i1=960/3.2=300r/minη1η2η3η4轴Ⅲ的输入转速：nⅢ=nⅡ/i2=300/3.93=76.34r/min见p10页η2四、各轴功率、转速、转矩的计算3、各轴的转矩计算：轴І的输入转矩：轴Ⅱ的输入转矩：η1η2η3η4轴Ⅲ的输入转矩：=TІ=9550PІ/nІTⅡ=9550PⅡ

/nⅡTⅢ

=9550PⅢ/nⅢ见p10页η2或如p11页表2.5已知条件：工作条件、载荷（转矩）、传递功率、带轮转速、传动比等。设计内容：确定V带型号、基准长度、根数；确定最小初拉力、压轴力（

张紧装置—略）。确定带轮基准直径（

材料、结构和尺寸—略）；五、普通V带的设计（参考小设计过程）确定齿轮类型（直齿）；材料、热处理方式、表面硬度；精度；按接触疲劳强度设计（简化公式）：

设定

a，K；

计算[σH]=min([σH1],[σH2])；

计算中心距a，并圆整；经验计算m（或mn）并标准化；计算主要参数：z1,z2

;d1,d2;

β;

b1,b2;

εα,εβ,εγ;v。六、齿轮传动的设计（参考书例设计过程）校核齿面接触疲劳强度：查各项载荷修正系数：KA,KV,Kα,Kβ，确定实际K；查参数：ZE,ZH,Zε,Zβ；试算σH；校核大、小齿轮的齿面接触疲劳强度：σH＜[σH1],σH＜[σH2]；校核齿根弯曲疲劳强度：查参数：YST,YN1`,YN2；SFmin；计算[σF1],[σF2]；查参数：YFa,YSa,Yε,Yβ；试算σF1；σF2；校核大、小齿轮的齿根弯曲疲劳强度：σF1＜[σF1],σF2＜[σF2]；结构设计及零件图（接后）。齿轮传动的参数列表大、小齿轮的结构草图（参考p24表3-11）小齿轮如果是齿轮轴在此不体现结构草图待定草图也应标注尺寸代号齿轮传动的结构尺寸列表待定待定待定待定七、传动轴的设计例：单级直齿圆柱齿轮减速器的从动轴2、选择装配方案；3、◎初定最小轴径（扭矩）——dmin;◎结构设计，画草图,确定轴的各段尺寸,及轴的跨距和力的作用点;4、计算弯矩、弯曲应力及扭剪应力，进行强度校核计算。1、选定材料单级直齿圆柱齿轮减速器的主动轴（齿轮轴）、从动轴1、选择轴的材料，确定许用应力选45钢，正火处理，查(书p239)表12-1,得：硬度为170~217HBS，抗拉强度σb=590Mpa，许用弯曲应力为2、从动轴的装配方案3、对轴进行结构设计a、初定最小轴径（扭矩）——dmin（只按扭转强度估算）（书p241）查表12-2与联轴器轴孔匹配有键槽1键d增加5-7%；P38表4.23、对轴进行结构设计b、各段直径的确定d1≥dmin

d2≥d1+2(0.07～0.1)d1d3≥d2+2(1～2)标准化，与轴承内孔匹配查p181表15.5，两端初选6211型的深沟球轴承（后验算）d4≥d3+2(1～2)d5≥d4+2(0.07～0.1)d4，d6=da（6211型），d7=d33、对轴进行结构设计c、各段长度的确定L1=联轴器轴孔的长（查选定联轴器）-（2～3）mmL3=B+Δ2+Δ3+(2～3)mmL4=b-(2～3)mmL5=1.4h，L6=Δ2+Δ3-L5

，L7=B其中：查p25图4.1、表4.1B——轴承的宽度，查表6211型。l1——根据轴承端盖和联轴器的装拆要求定出，≥15mm。

Δ2——齿轮端面距箱体内壁的距离，≥10-15mm。

Δ3——滚动轴承内侧与箱体内壁的距离（与轴承润滑方式有关书p377表17-3）。b2——为从动齿轮宽度。L2=l1+轴承端盖的总厚度；p17表3.1p24表4.1—L1ep81表9.134、轴强度的校核（1）绘制轴的计算简图a（2）绘制水平面内弯矩图b（3）绘制垂直面内弯矩c（4）绘制合成弯矩图d（5）绘制扭矩图e（6）绘制当量弯矩图f因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数α为0.6。危险截面C处的弯矩为（7）危险截面C处满足强度要求的轴径由于C处有键槽，故将轴径加大5%，即38.32㎜×1.05=40.24㎜。而结构设计草图中，该处的轴径为60㎜，故强度足够。4、轴的细节结构键槽尺寸的确定：导向锥面、过渡圆角、倒角尺寸的确定：砂轮跃程槽尺寸的确定：查p165表14.1查p127表11.8查p127表11.95、绘制轴的工作图（零件图草图）八、键连接的设计例如：从动轴上的键连接与联轴器的键连接；（伸出端）与齿轮的键连接。1、键的选择：轴径d——查p165表14.1键宽b×键宽h轮毂的宽——键长L轴径d=45：14×9轮毂的宽70：602、键的强度校核：（1）键的接触长度l：优先选择A型健l=L-b（2）键的接触高度K：K=h/2（高的一半）l=L-bl=Ll=L-b/2（3）键的挤压强度校核：[σ]p为许用挤压应力，应按键、轴、轮毂三者中性能最弱的材料选择。键的材料一般为45钢书p70九、滚动轴承的校核考虑轴受力较小，且主要是径向力，故选用的是深沟球轴承。例如：低速轴选用了：两端6211（GB/T276-94）1.p181表15.5基本额定动载荷：Cr=43.2KN2.计算轴承反力及当量动载荷：A处轴承所受的总载荷进行寿命验算：书p319B处轴承所受的总载荷由书p321表13-6查得=1.1实际寿命：计算当量动载荷：3、已知预期寿命8年，单班制，则预期寿命：两端选用的6211具有足够的使用寿命。合格。注意：将当量动载荷偏大端者代入计算。4、实际寿命：十一、联轴器的选择低速轴输出端联轴器的选择考虑速度较低，安装条件不是很高，选用刚性联轴器。高速轴输入端联轴器的选择高速级的转速较高，选用具有缓冲功能的弹性套柱销联轴器。计算转矩轴的转速低速轴端伸出轴段直径指导p199页K—p335页表14-1-4标记为：p200表17.2，选用GYS6型号的凸缘联轴器，满足选用条件。十、润滑和密封的设计1、轴承的润滑和密封2、齿轮的润滑——油池润滑轴承的润滑的方式：书p377表17-3脂润滑：封油盘或挡油盘p31图4.10，图4.11,油润滑：设计导油系统，导油沟

p35图4.15，图4.16毛毡密封圈和槽p194表16.8端盖的选用,,,p81表9.13注意：轴的局部长度需要修改！十二、箱体的设计（装配结构草图）封油盘p31图4.101、先作俯视图L'δ+C1+C2+(5-10)(d1)δ+C1+C2(d2)待定参考：p25图4.11、先作俯视图毛毡密封圈和槽p81表9.13定位销（不对称安排位置）d1轴承旁连接螺栓直径p16表3.1（定位-S）d2盖与座连接螺栓直径p16表3.1（定位？）待定

局部剖表达齿轮啮合关系2、再作主视图

参考：p25图4.1长对正，由俯视图作主视图确定上、下箱体的结合面2、再作主视图Δ1齿轮齿顶圆与内箱壁距离p25表4.1，≥1.2δ=10mm齿轮的分度圆及啮合点由结合面上取中心作圆弧p25说明窥视孔（观察啮合处）窥视盖p35图4.17

p82表9.16端盖，由俯视图对正作吊环凸台、螺栓或吊环p88表9.26、27d4窥视盖处连接螺栓p16