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1、机械设计基础课程设计,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。,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,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,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,四、课程设计提交的内容减速器正式装配图1张（A1图纸）2.
2、 零件工作图（轴工作图、齿轮工作图） （A2图纸）3.设计计算说明书（ 不少于15页A4）,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,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,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,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
3、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,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,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,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,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PePd Pe电动机的额定功率 Pd电动机的实际输出功率1)避免PePc2)启动过载能力应满足要求（堵转转矩/
4、额定转矩）,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 ：P w= 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= P w / (kw) 总 效 率 ： 总=1. 2. 3 n 1_卷筒效率 2_卷筒轴承效率 3_低速级联轴器效率 4_低速级轴承效率 5_齿轮啮合效率 6_高速级轴承效率 7_带传动效率 (效率值查设计手册),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。
5、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。,4）电动机转速计算工作机转速nw ：因：V= (Dn)/60*1000 (m/s)故：nw=(V*60*1000)/ D(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=(624) nw（rpm） 其中：i总= nd /nw= i带i减= (624) i总总传动比 i带V带传动的传动比(24) i减减速器传动比(单级3 6),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
6、或1000r/min电机,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。,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3 i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。,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
7、传动比不宜取整数（均匀磨损）,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。,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,0 轴,I 轴,II 轴,III 轴,电机轴（0轴）输入功率: P0=Pw/总= Pd （计算值）转速: n0 =nd （电机满载转速）输入扭
8、矩: T0=9550*P0/n0（Nm）,高速轴（ I轴）输入功率: P I入 = P0 带 （ 带：V带传动效率）输出功率: P I出 = P I入 轴承 （ 轴承：轴承效率）转速: n1=n0/ i带输入扭矩: T I入 =9550*P I入 /n1（Nm）输出扭矩: T I出 = T I入 轴承（Nm）,低速轴（ II轴）输入功率: P I I入 = P I出 齿轮（ 齿轮齿轮传动效率）输出功率: P I I出 = P I I入 轴承转速: n2=n1/ i减输入扭矩: T I I入 =9550*P I I入 /n2（Nm）输出扭矩: T I I出 = T I I入 轴承（Nm）,滚筒轴
9、（ III轴）输入功率: P III入 = P I I 出 联轴器输出功率: P III出 = P III入 轴承转速: n3=n2输入扭矩: T III入 =9550*P III入 /n3（Nm）输出扭矩: T III出 = T III入 轴承（Nm）,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,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= 。,注意：相关尺寸的协调
10、，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。,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m2mm； 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： i=（i-Z2/Z1）/i100%5% 6）精度等级：8级 7）齿宽系数： d=0.8,已知： T I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： d=0.8选
11、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：,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）/V100%5%若不满足应重新计算。,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35%。轴的直径需圆整，且应与联轴器孔径配合,7、轴的设计计算,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
12、准直径。,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,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,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）,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
13、器立体结构图,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,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。,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,3、确定轴承座宽度L,L=+C1+C2+(35) ,4、确定轴的外伸长度,各轴承座宽度相同，便于加工,5、完成轴系的结构设计 包括：轴、轴
14、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,2）轴承润滑方式确定轴承位置 齿轮圆周速度v2m/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v2m/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,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,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
15、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 、;,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。,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T
16、c=1.5 T II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.,（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,（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,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;
17、 参考课程设计指导书中有关内容。,2、画主视图箱座高度,按最大齿轮的顶圆考虑,3、画主视图上、下机箱凸缘厚度和宽度,4、画轴承座两侧螺栓凸台,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,5、画箱盖小头外形,（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）,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
18、用：平衡机体内外压力。,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。,窥视孔、窥视孔盖,透气器,（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,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、
19、安装尺寸、配合尺寸、特性尺寸3、减速器的技术特性,4、技术要求5、标题栏、明细表6、图面整洁、线条、投影、画法、尺寸、公差配合符合国家标准规范7、图面布局合理,正式装配图设计,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） 2）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。 3）标注尺寸 a.特性尺寸:齿轮中心距及公差值。 b.外廓尺寸:长*宽*高 ，包括外伸端轴长。 c.安装尺寸:地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔 距、外伸端轴中心高。 d.配合尺寸: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。4）列出减速器特性 功率、转速、传动比。,整理、编写设
20、计计算说明书1、重要性是设计结果的整理、总结，也是设计的理论根据是审核、鉴定设计成果的重要技术文件2、要求：书写规范、条理清晰、字迹清楚数据有出处（公式、常数等）内容要齐全格式封皮样式,编写设计计算说明书,1、设计说明书格式按指导书中所示格式，页数大约 15-20页（A4）； 包括封面，目录，任务书，正文，附录。按要求装订成册。 2、轴的弯扭矩图画在同一张纸上。,课程设计说明书格式,课程设计说明书封皮样式,注意事项：1、多看实物2、正确对待设计中的反复3、图册有错，照抄责任自负4、草图完成，请指导教师审查后，再画正式图, , , , , ,Ok!,祝大家设计成功！,谢 谢！,放映结束 感谢各位观看！,让我们共同进步,谢谢观看,
