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机械设计课程设计机械设计课程设计 （设计计算部分）（设计计算部分）一、设计目的一、设计目的 机械设计课程设计是高等工科院校机械类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。机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。其目的是：其目的是：1、综合运用先修课理论，培育分析和解决工、综合运用先修课理论，培育分析和解决工程实际问题的实力。程实际问题的实力。2、学习简洁机械传动装置的设计原理和过程。、学习简洁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、进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、运用技术资料）图、运用技术资料）二、课程设计任务书二、课程设计任务书名称：带式输送机传动装置（二级圆柱齿轮减速器）。名称：带式输送机传动装置（二级圆柱齿轮减速器）。要求：有稍微冲击要求：有稍微冲击,工作常常满载工作常常满载,原动机为电动机原动机为电动机,齿轮齿轮单向传动单向传动,单班制工作（每班单班制工作（每班8小时）小时）,运输带速度误差为运输带速度误差为5%,减速器运用寿命减速器运用寿命5年年,每年按每年按300天计天计,小批量生产小批量生产,启动载荷为名义载荷的启动载荷为名义载荷的1.5倍。倍。传动系统简图传动系统简图原始数据原始数据三、设计任务量三、设计任务量1、画A0号草图、装配图各一张，A3号零件图一张。2、设计论文（说明书）一份，不少于20页。四、参考资料四、参考资料课程设计指导书课程设计指导书课程设计图册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）机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）机械设计（教材）机械设计（教材）五、设计步骤五、设计步骤 1、选择电动机、选择电动机 2、传动比安排、传动比安排 3、计算各轴的转速、计算各轴的转速 4、齿轮传动设计、齿轮传动设计 6、计算轴类零件、计算轴类零件 5、验算系统误差、验算系统误差 7、绘制装配图和零件图、绘制装配图和零件图 1、选择电动机、选择电动机选择电动机依据：功率选择电动机依据：功率P，转速，转速n 1）电动机功率计算）电动机功率计算P工作机功率工作机功率：P w=FV/1000（kw）其其 中中 已已 知：知：F输送带拉力输送带拉力（N）V_输送带速度输送带速度（m/s）电动机须要功率：电动机须要功率：Pd=P w/(kw)总总 效效 率率：=1.2.3 n 1_卷筒轴承效率卷筒轴承效率 2_ 卷筒效率卷筒效率 3_低速级联轴器效率低速级联轴器效率 4_ III轴轴承效率轴轴承效率 5_低速级齿轮啮合效率低速级齿轮啮合效率 6_ II轴轴承效率轴轴承效率 7_高速级齿轮啮合效率高速级齿轮啮合效率 8_ I轴轴承效率轴轴承效率 9_高速级联轴器效率高速级联轴器效率 (效率值查设效率值查设计手册计手册)2)电动机转速计算电动机转速计算n工作机转速工作机转速nw：因：因：V=(Dn)/60*1000(m/s)Dn)/60*1000(m/s)故：故：nw=(V*60*1000)/D(rpm)D(rpm)其中：其中：V输送机带速输送机带速 (m/s)(m/s)D卷筒直径卷筒直径 (mm)(mm)电动机转速电动机转速:nd=nwi总总=(840)nw（rpmrpm）其中：其中：i总总=840 i总总减速器传动比减速器传动比(总传动比总传动比)3）选定电动机）选定电动机依据求出的依据求出的P、n查手册。查手册。转速转速n：建议选用同步转速为：建议选用同步转速为1500（rpm）功率功率P：为使传动牢靠，额定功率应大于：为使传动牢靠，额定功率应大于 计算功率即计算功率即 P额额Pd=PW/总总选定电动机：型号（选定电动机：型号（Y系列）、系列）、同步转速同步转速n、满载转速、满载转速nm、额定功率额定功率P额、轴的中心高、额、轴的中心高、电动机轴径、电动机轴径、起动转矩起动转矩/额定转矩的比值。额定转矩的比值。登记备用登记备用2、传动比安排、传动比安排安排原则：各级传动尺安排原则：各级传动尺寸协调，承载实力接近，寸协调，承载实力接近，两个大齿轮直径接近以两个大齿轮直径接近以便润滑。（浸油深度）便润滑。（浸油深度）i总总=i减减=i高高*i低低=nm/nwi减减减速器传动比减速器传动比i高高减速器内高速级传动比减速器内高速级传动比i低低减速器内低速级传动比减速器内低速级传动比nm电动机满载转速电动机满载转速nw工作机转速工作机转速i高高=（1.21.3)i低低i减减=（1.21.3)i低低23、计算各轴的、计算各轴的n，P，T1）各轴转速）各轴转速电动机轴电动机轴:nm（满载转速）（满载转速）I轴轴:nI=nmII轴轴:n II=nI/i高高 2)各轴输入功率各轴输入功率 电动机轴电动机轴:Pd=Pw/总总 I轴轴:P I=Pd （联轴器效率）联轴器效率）II轴轴:P I I=P I*12 12I轴至轴至 II轴效率轴效率3)各轴扭矩各轴扭矩T电动机轴：电动机轴：Td=9550*Pd/nm（Nm）I轴：轴：TI=Td II轴：轴：TII=TI*12*I高高 计算出参数列表备用。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、齿轮传动设计、齿轮传动设计1 1）接受斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；）接受斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；2 2）选用中碳钢，传动用模数）选用中碳钢，传动用模数m1.5-2mmm1.5-2mm；3)3)强度计算中的功率用输出功率；强度计算中的功率用输出功率；4)4)角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；5 5）=8-15=8-15，Z1=20-40 Z1=20-40，Z2=iZ1Z2=iZ1求出后圆整；求出后圆整；6 6）因圆整）因圆整Z2Z2时时i i变更了故须验算传动比误差：变更了故须验算传动比误差：i=i=（i-Z2/Z1i-Z2/Z1）/i100%5%/i100%5%7 7）为使图面匀整，中心距：）为使图面匀整，中心距：a a高高 120 120，a a低低 140 140，8 8）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1 1个齿高个齿高 时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的时，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。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、验算传动系统速度误差输送带速实际输送带速实际Vw在求解过程中与理论在求解过程中与理论V发生了变更，故应验算系统误差。发生了变更，故应验算系统误差。（V-Vw）/V100%5%若不满足应重新计算。若不满足应重新计算。6、计算轴类零件、计算轴类零件1）初估）初估I、II、III轴径，留意第轴径，留意第I 根轴是否根轴是否设计成齿轮轴，对设计成齿轮轴，对 II轴进行弯扭合成强度验算。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）轴承的选择，同一根轴上的两个轴承型号相同。对相同。对II轴上的轴承进行寿命计算。轴上的轴承进行寿命计算。3）键的选择，对）键的选择，对 II轴上的键进行强度校核。轴上的键进行强度校核。提示：提示：力的结果取整数，力的结果取整数，齿轮几何参数精确到小数点后两位，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，传动比精确到小数点后两位，螺旋角精确到秒，螺旋角精确到秒，设计公式要写明来源出处。设计公式要写明来源出处。带式输送机传动系统简图带式输送机传动系统简图原始数据原始数据方 案12345678910运输带拉力F(N)1800180019001900200020002100210022002200运输带速度V(m/s)1.11.21.11.20.91.00.91.00.91.0卷筒直径D(mm)300300300300300300300300300300 机械设计课程设计机械设计课程设计 （绘图部分）（绘图部分）设计计算中须要验算的内容设计计算中须要验算的内容1、各级齿轮传动的强度验算、各级齿轮传动的强度验算2、中间轴的弯扭合成强度验算、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）、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、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、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、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、选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算dn4.设计中应留意的问题设计中应留意的问题 1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。匹配。2）润滑剂和润滑方式的选择）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减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度V确定，确定，减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确确定。由于齿轮和轴承可能分别接受润滑油和润滑脂，定。由于齿轮和轴承可能分别接受润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处接受密封装置在轴承处接受密封装置“封油环封油环”。3）油底油面高度）油底油面高度 3050，以保证足够的油量。，以保证足够的油量。4）轴承盖一般选嵌入式结构。）轴承盖一般选嵌入式结构。5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分别，也）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分别，也可以成齿轮轴。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，最终画左视图。布图上下左右要适当匀整。正式装配图正式装配图 1）各视图应能完整表达箱内外结构（达到使）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）他人能拆图的目的）2）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明细表，技术要求等应齐全。明细表，技术要求等应齐全。3）标注尺寸）标注尺寸 a.特性尺寸特性尺寸:齿轮中心距及公差值。齿轮中心距及公差值。b.外廓尺寸外廓尺寸:长长*宽宽*高高，包括外伸端轴长。，包括外伸端轴长。c.安装尺寸安装尺寸:地脚螺栓孔径及定位尺寸、孔地脚螺栓孔径及定位尺寸、孔 距、外伸端轴中心高。距、外伸端轴中心高。d.协作尺寸协作尺寸:齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、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。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）列出减速器特性 功率、转速、传动比。功率、转速、传动比。零件图零件图 1、中间轴、齿轮（低速级大齿轮）或中间轴、齿轮（低速级大齿轮）或箱体箱体 2、要求：标出全部尺寸、公差值、形位、要求：标出全部尺寸、公差值、形位置公差、粗糙度、材料及热处理方法、置公差、粗糙度、材料及热处理方法、技术要求等。技术要求等。轴的键槽处要有移出断面图，轴的键槽处要有移出断面图，齿轮轴列出参数表。齿轮轴列出参数表。编写设计计算说明书编写设计计算说明书 1、页数约24页（16开）包括封面，书目，附录。2、轴的弯扭矩图在同一张纸上。评分依据 1、正式装配图、零件图（绘图正确，尺寸精确，零件图和装配图相符）2、说明书（设计过程完整、合理，计算正确）3、答辩 以上均要求独立完成，如有雷同视为作弊。减速器装配图设计一、结构一、结构二、应表达内容二、应表达内容1、工作原理；、工作原理；2、各零件装配关系；、各零件装配关系；3、各零件的形态和尺寸、各零件的形态和尺寸三、装配图设计步骤三、装配图设计步骤1、准备阶段、准备阶段2、布置图面：、布置图面：（1）比例）比例1：1；（；（2）三视图；）三视图；8121223、在在主主、俯俯视视图图上上画画出出传传动动件件中中心心线线、轮轮廓廓线线及及其其箱箱体体内内壁壁线线a1a2留意：箱体尺寸应取整。二级圆柱齿轮传动立体图4、依据初估轴径定跨距（1）确定轴承在箱体孔中的位置）确定轴承在箱体孔中的位置油润滑：沿内壁线缩近油润滑：沿内壁线缩近335mm脂润滑：沿内壁线缩近脂润滑：沿内壁线缩近3812mm（2）确定轴承孔外端面的位置）确定轴承孔外端面的位置LLC1+C2+（510）留意：留意：C1、C2指的是轴承旁螺栓直径对应的指的是轴承旁螺栓直径对应的C1、C28(挡油板)油润滑脂润滑35812二级圆柱齿轮传动81212223轴承起始轴承起始线线L轴承孔轴承孔外端面外端面端盖端盖10mm+垫片垫片2mm轴伸端位置轴伸端位置20放联轴放联轴器或带器或带轮轮5、轴的结构设计（说明书上表示出）1）考虑零件装配方案）考虑零件装配方案2）定轴各段的直径和长度（伸出轴长度）定轴各段的直径和长度（伸出轴长度）3）考虑轴向、周向定位）考虑轴向、周向定位6、（最终一根）轴、轴承、键的强度校核7、传动零件的组合设计8、滚动轴承的组合设计考虑：固定方式，调整，装拆，润滑和密封考虑：固定方式，调整，装拆，润滑和密封9、箱体结构设计要求：要求：1）刚度：壁厚，筋板（轴承端部凸出处）刚度：壁厚，筋板（轴承端部凸出处）2）工艺性：）工艺性：铸造工艺（拔模斜度、壁厚尽量匀整）铸造工艺（拔模斜度、壁厚尽量匀整）加工面与非加工面的区别加工面与非加工面的区别减少加工时调整刀具的次数减少加工时调整刀具的次数机加工工艺机加工工艺3)要有牢靠密封、足够油量要有牢靠密封、足够油量4)保证剖分面的密封性保证剖分面的密封性8(箱体结构设计)保证足够刚度确定的壁厚加肋板轴承旁螺栓尽量靠近机座底凸缘宽应超过机体内壁又要有足够的扳手空间，如何协调？凸台箱盖箱座剖分面C1C2C1C2具体步骤1）轴承旁螺栓凸台尺寸确定；）轴承旁螺栓凸台尺寸确定；2）大、小齿轮端盖外表面圆弧）大、小齿轮端盖外表面圆弧R底确定；底确定；3）箱体螺栓布局（留意：不能布置在剖分面上）箱体螺栓布局（留意：不能布置在剖分面上）4）油面高度及箱座中心高度）油面高度及箱座中心高度H5）定油沟尺寸（油润滑）定油沟尺寸（油润滑）6）油标凸台结构（一般倾斜）油标凸台结构（一般倾斜45）7）其它附件设计：作用、位置、大小）其它附件设计：作用、位置、大小C2C2C1A轴承旁螺栓凸台高度线轴承旁螺栓凸台高度线BOR3R2R1R1=da/2，R2=R1+1，R3=R2+1，8(确定左、右外壁圆弧)留意：左外壁圆弧的圆心不确定在轴心，主要考虑：1）高速级大齿轮顶圆；2）凸台；3）吊钩位置；4）窥视孔位置。左外壁圆弧右外壁圆弧D2C2C18 减速器装配图设计留意：2015浸油深度中心高H浸油深度：高速级一个齿高10mm（锥齿(0.51)b10mm）低速级da2低/68(减速器附件设计)附件设计视孔盖、通气器放油螺塞油标吊钩吊环8(端盖的结构)8 减速器装配图设计闷盖透盖轴承脂润滑101417128(调整垫片)8(箱体绘图步骤)起盖螺钉几个常见错误拆卸空间不足拆卸空间不足对于螺栓位置必需考虑加工位置以及拆卸扳手空间（对于螺栓位置必需考虑加工位置以及拆卸扳手空间（C1和和C2)螺栓位置的设计钻孔工艺性油标尺的设计（1）油标尺的设计（2）减速器箱体外零件与箱壁距离窥视孔凸台轴承孔座旁螺栓铸造拔模斜度螺钉联接的画法螺栓联接中的鱼眼坑箱体定位销的设计套筒固定轴头的长度要比毂的长度稍短，保证套筒与齿轴头的长度要比毂的长度稍短，保证套筒与齿轮的端面牢靠固定。轮的端面牢靠固定。齿轮设计成齿轮轴的条件：轴承定位轴肩需查轴承手册轴承定位轴肩需查轴承手册轴承定位轴肩带轮缺乏定位轴肩带轮缺乏定位轴肩齿轮缺乏定位轴肩齿轮缺乏定位轴肩