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1、机械设计基础课程设计,一、设计的目的 1、综合利用所学的知识，培养解决生产实际问题的能力。2、掌握一般机械的设计方法。,常用机构的运动形式、特点和尺寸计算，常用机构的设计计算、校核、安装及维护，机械零部件的公差、配合，机械加工、制造方面的知识，机械制图知识,二、机械设计的一般过程,1、设计前的准备 2、总体方案设计3、总体结构设计 4、零部件设计5、联系厂家，生产样机，现场实验6、根据实验，修改设计7、编写设计说明书和使用说明书8、鉴定,三、课程设计题目,设计一台带式运输机中使用的单级斜齿圆柱齿轮减速器。原始数据：运输带速度允许误差为5%；运输带与卷筒的效率为0.96；动力：三相交流，电压38
2、0/220V；一般机械厂制造，小批量生产。运输带传递的有效圆周力F=4000N，运输带速度V=0.75m/s，滚筒的计算直径D=300mm，原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间10年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）。,见传动系统示意图,课程设计内容,设计一般机械系统中的传动装置,在生产实际中，标准减速器不可能完全满足机械设备的各种功能要求，故常需要自行设计非标准减速器。非标准减速器有通用减速器和专用减速器两种。课程设计中所设计减速器为非标准通用减速器。在长期的生产实践中，通用减速器的结构已基本定型，其典型结构如下图所示：,课程设计具体内容,具体内容,传动方案的分析和拟定
3、；（任务书）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；传动件的设计（带传动、齿轮传动）；轴的设计（所有轴的结构设计，高速轴的弯、扭组合强度校核）；轴承的设计（所有轴承的组合设计，高速轴上轴承的寿命计算）；,四、设计任务量,五、参考资料,1、画出装配图一张，1号或0号图纸2、零件图两张，从动轴，从动齿轮；3号图。3、设计说明书一份，不少于20页。4、另用坐标纸按缩小比例完成装配草图,殷玉枫主编.机械设计课程设计.第一版 北京：机械工业出版社，2006李威主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社吴宗泽主编.机械零件设计手册.第一版.北京：机械工业出版社，2004机械零件设计手册（含齿轮、带、轴
4、、轴承、键的内容）,六、设计的基本步骤,1、选择电动机,2、传动比分配,2、传动比分配,3、计算各轴的转速,3、计算各轴的转速,1、选择电动机,4、计算各轴的转矩,4、计算各轴的转矩,5、带传动设计,5、带传动设计,6、齿轮传动设计,6、齿轮传动设计,7、轴及轴类零件的设计与选择,7、轴及轴类零件的设计与选择,8、绘制装配图和零件图,8、绘制装配图和零件图,Ok!,祝大家设计成功！,第一阶段任务：完成传动装置的总体设计及传动零件的设计时间：2013.11.1411.21完成标志：完成传动装置设计，指导教师检查确认,第一次布置内容,课程设计目的、内容和任务课程设计准备工作传动装置的总体设计传动零
5、件的设计注意事项,课程设计目的、内容和任务,键的选择及强度校核（高速轴上键的校核）；联轴器的选择；减速器的润滑与密封；减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件等）；零件工作图设计；编写设计计算说明书及答辩,课程设计第一阶段上交任务,减速器装配图俯视草图1张，A4#，比例自定；传动零件工作图2张，分别为大齿轮和低速轴，A4#，比例自定；设计说明书1份（大约30页）,传动装置的总体设计,一、分析方案,分析传动装置性能、适用范围、常用传动机构特点、应用、常用减速器特点及应用。（本部分内容自学课程设计手册P8P14）,传动装置的总体设计,二、选择电动机（学习手册P1421，）,1、电动机类型：均用Y系列电动
6、机。,常用：Y系列三相异步电动机1.选择电动机类型同步转速：3000 1500 1000 750 级数：2 4 6 8电动机的安装及外形尺寸：,(2)确定电动机型号,查取电动机轴外伸端尺寸:-直径-长度 等,电动机型号的意义：例：Y132S2-2-B3，Y表示系列代号，132表示机座中心高，S表示短机座（M中机座，L表示长机座），第二种铁芯长度，2表示电动机的极数，B3表示安装型式。B3：机座带底脚，端盖无凸缘的结构形式（卧式）B35：机座带底脚，端盖有凸缘的结构形式（立卧两用式）B5：机座不带底脚，端盖有凸缘的结构形式（立式）,例：,2、确定电动机功率 选择电动机总体原则只要电动机的额定功率
7、略大于工作要求的功率即可，即PmPo Pm电动机额定功率（Pm（11.3）Po）；P0电动机所需输出功率。电动机所需输出功率：PW工作机所需功率；,传动装置总效率,电动机所需输出功率：PW工作机所需功率；,传动装置的总体设计,其中电动机至工作机之间的效率；FW运输机的工作拉力（N）；W运输机卷筒的效率，参考手册P20取值，W0.96；VW运输机的传送速度（m/s）；其中各种传动效率参照手册P16,表24“机械传动效率的概略值”。注：联轴器用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器。,传动装置的总体设计,3、确定电动机转速 功率相同的同类电机有不同的转速。电机转速高、转矩小、外廓尺寸小、重量轻、价格便宜
8、。但是转速越高，传动装置传动比必然增大,，尺寸及重量增大、价格高，故二者应综合考虑。本设计一般用同步转速为1500 r/min和1000 r/min2种电动机转速。由P0及同步转速n查出电动机具体型号，并记下中心高、轴伸尺寸（外伸轴直径、长度等）。（见P295表8169，表8170）。,传动装置的总体设计,4、选定电动机 由PmP0及同步转速n在P295表8169，表8170查出电动机具体型号及相应尺寸。,Y X X X x X Y系列三相 中心高机座长同一机座号和转极数 异步电动机 度代号 速下不同的功率,传动装置的总体设计,注意：设计计算传动装置各级功率时，按电动机实际功率Po（Po Pm
9、）进行计算。（Po作为设计功率！）设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载转速进行计算。（不能按同步转速1000 r/min 或 1500 r/min）参照手册P1421，其中重点看P20例21。,传动装置的总体设计,三、总传动比计算及传动比的分配,1、计算总传动比,其中：nm电动机满载转速；nw工作机鼓轮转速；,i带带传动传动比；i齿轮齿轮传动比；D卷筒鼓轮直径,传动装置的总体设计,2、分配传动比,分配原则：P17（手册）；i带带传动传动比，设计参考一般为24；i齿轮齿轮传动比，设计参考一般为35；,注意事项：各级传动比应在推荐范围内（P10表21）；i带不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱
10、座中心 高，造成安装困难；,（带轮、齿轮）传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足：,传动装置的总体设计,四、计算传动装置的运动和动力参数,1、计算各轴转速,I轴：,II轴：,III轴：,传动装置的总体设计,2、计算各轴输入功率,I轴：,II轴：,III轴：,传动装置的总体设计,3、计算各轴输入转矩,I轴：,II轴：,III轴：,电动机轴：,传动装置的总体设计,4、运动和动力参数列表：,第一次布置内容,课程设计目的、内容和任务课程设计准备工作传动装置的总体设计传动零件的设计注意事项,传动零件的设计,一、选择联轴承器的类型与型号,选用弹性套柱销或者弹性柱销联轴器 型号：与相关轴配套（查手册：
11、P283表8163和P285表8164）,传动零件的设计,二、带传动设计,参见教材机械设计基础李威要求计算出V带传动的型号、长度、根数、中心距、初拉力、对轴的作用力。确定带轮基准直径d1、d2，材料、张紧装置、带轮结构尺寸等。,传动零件的设计,三、齿轮传动设计,复习教材机械设计基础李威，仔细阅读课程设计传动设计和结构设计,1、选材料,小齿轮用合金钢，40MnB，调质（240285）HBS；大齿轮用45号钢，正火，(170210)HBS,传动零件的设计,2、算出小齿轮分度圆直径,K查 机械设计基础d查 机械设计基础；初选Z1,Z2；,传动零件的设计,3、圆整,4、算中心距并圆整，结尾进行圆整,传
12、动零件的设计,6、反算d1，d2；d1，d2精确到小数点后3位,7、计算b，（取整数；b1b510mm；b2b）。,注意事项,五、注意事项,带根数不宜太多，一般取25根。考虑带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。（保证小带轮半径不要大于电动机中心高，大带轮半径不能超过减速器中心高。一般应由电机轴定小带轮轴孔孔径，再带轮轴孔孔径与减速器输入轴协调。）d1、d2应圆整由此造成实际带传动的传动比与分配的带传动的传动比之间有差异，应予以修正。带轮的结构形式：主要由带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册。画出结构草图，标明主要尺寸备用。,第二阶段内容,了解减速器的结构完成装配草图设计“三边”经验完成装
13、配图,完成装配草图设计,装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、高速和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。整个流程为：装配草图设计指导教师审阅完成装配工作图设计。草图设计按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略，如不画剖面线，不标注配合及尺寸等。,完成装配草图设计,四内容、三阶段草图第一阶段精算草图第二阶段草图第三阶段,一、草图第一阶段（手册P52-60）,1、完成轴的结构设计,2、确定轴的支点距离和轴上零件的作用点,3、开始设计,完成装配草图设计,1、完成轴的结构设计,确定轴的直径和轴向长度尺寸,完成装
14、配草图设计,确定dmin：按扭矩初估而得的dmin作为轴端直径。当轴端与联轴器的相配合时，则dmin应与联轴器孔相匹配，必要时应改变dmin（或增或减）。（教材）,完成装配草图设计,确定轴各段直径di,2、确定轴的支点距离和轴上零件的作用点（参考教材）以及材料力学相关资料,1）准备工作,电机型号，查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H（查课程设计指导书）。确定联轴器型号、两端轴孔直径和轴孔长（查课程设计指导书）。初选轴承类型，7系列，角接触球轴承，（查课程设计指导书）。轴承润滑方式，（见课程设计指导书）;当浸油齿轮 V2 3m/s，采用油润滑。当浸油齿轮V2 m/s时，可采用脂润滑。,3、开始
15、设计,完成装配草图设计,确定齿轮润滑（手册P60），V12 m/s时可采用浸油润滑，注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但10 mm,齿顶圆至油池底面距离3050 mm。确定密封方式：（查课程设计指导书）轴承盖结构：（查课程设计指导书）。它影响轴向尺寸。结构尺寸：（查课程设计指导书）。.,完成装配草图设计,2）开始草图设计（查课程设计指导书）。,比例 1：1，1号图纸；合理布置图画，估计减速器轮廓尺寸：画法：由里向外，先画中心线和轮廓线，再画内部结构。画出传动零件的中心线和轮廓线，机件内壁线和机体对称线，定出轴承和轴承座端面位置。,完成装配草图设计,A1：594841,主视图,
16、俯视图,明细栏,技术要求,二.精算,1、轴的弯扭组合强度计算（高速轴，要考虑带的压轴力），(教材)。,2、轴承寿命（高速轴轴承），见教材。,3、键强度计算（高速轴上键），见教材,完成装配草图设计,三.草图第二阶段,1、传动件结构设计：（查课程设计指导书）。（包括V带轮、齿轮等具体结构设计）。,2、轴承组合设计（查课程设计指导书）。,完成装配草图设计,轴系轴向固定与调整方法（查课程设计指导书）。轴系结构与画法（查课程设计指导书）。注意最新画法，轴承内外圈剖面线画法一致）轴系润滑与密封（查课程设计指导书）。轴系盖结构（查课程设计指导书）。圆角、倒角：表85，表86（查课 程设计指导书）。轴结构细化
17、 退刀槽：表87（查课程设计指导书）。砂轮越程槽等：表88（查课程设计指导书）。,完成装配草图设计,四.草图第三阶段,1、设计减速器机体部分,2、完成减速器七大附件的结构设计,完成装配草图设计,完成装配草图设计,机体形状、尺寸确定（查课程设计指导书）。轴承旁凸台结构尺寸（查课程设计指导书）。加强筋（查课程设计指导书）。机体工艺结构（沉头座、凸台、铸造圆角等），（查课程设计指导书）。联接螺栓、螺钉的尺寸、位置（查课程设计指导书）。地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度（查课程设计指导书）。,完成装配草图设计,检查孔、盖（查课程设计指导书）。通气器（查课程设计指导书）。油标（查课程设计指导书）
18、。排油孔螺塞（查课程设计指导书）。起盖螺钉（查课程设计指导书）。定位销（查课程设计指导书）。起吊装置（查课程设计指导书）。,完成装配草图设计,完成装配草图设计,第二阶段内容,了解减速器的结构完成装配草图设计“三边”经验完成装配图（边绘图，边计算，边修改）,1、标注尺寸（手册：P102、103）：其中特性尺 寸、配合尺寸、安装尺寸、外形尺寸。,2、零件序号、明细表、标题栏,。,3、技术特性、技术要求。,4、检查装配图,5、剖面线,6、加粗,一、完成装配图,“三边”经验完成装配图,“三边”经验完成装配图,1、画每个零件尺寸时，要有依据,2、阅读课程设计指导书（常见错误）,3、避免干涉（销、螺钉、吊
19、耳；油标与箱体凸缘；齿轮与箱体顶部）,4、注意齿轮啮合的画法（5条线，其中从动轮齿顶为虚线）,5、毡圈密封、封油环、螺栓等不可随意画,二、其他注意事项,拆去透气塞等零件,技术要求1.装配前所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，并检验内部，不允许有金属及其它杂物存在，机体内壁涂上不能被机油浸蚀的涂料两次。2.装配前用手转动灵活，运转无噪音，减速箱的分箱面各接触面及密封处不允许漏油。3.用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不少于45%，按齿长接触斑点不少于60%。必要时可利用研磨或刮后研磨以改善接触情况。4.减速箱装机油HJ-50（GB/T443-1984）至规定高度。5.减速箱表面涂灰色油漆。,第
20、三阶段内容,零件图绘制编写说明书上缴资料,一.零件图绘制,1、视图：主视图2个剖视图局部视图,2、尺寸标注径向尺寸：有配合处，需要标出上下偏差，与装配图一致轴向尺寸：选好基准，按照工业要求标注，不允许出现封闭尺寸链,3、表面粗糙度（查课程设计指导书）。,4、形位公差（查课程设计指导书）。,一、低速轴（2号图，1：1比例）,5、技术要求：（查课程设计指导书）。,一.零件图绘制,1、视图：主视图（部分剖视）侧视图,2、尺寸标注径向尺寸：以中心线为基准齿宽方向：以端面为基准,3、表面粗糙度：（查课程设计指导书）。,二、大齿轮（2号图，1：1比例）,4、尺寸公差和形位公差（查课程设计指导书）。,5、技
21、术要求,二.设计说明书（查课程设计指导书）。,三.上缴课程设计成果 所带资料：装配图2零件图说明书,每天上、下午、晚上必须在指定教室设计，老师将严格考核。可以讨论，但是不能照抄，违者课程设计无成绩。保持教室安静、清洁；注意衣着整洁，不准穿拖鞋。计算时每人准备一个笔记本，以便记录和说明书准备。注意安全。（包和随身物品）,注意事项,课程设计要求,课程设计成果说明书要求手写，遵循设计说明书的编写规范，按规定要求装订成册。不允许有任何复印件（包含图纸和说明书中的插图），凡有复印件的，一律按不及格处理。凡未交课程设计的学生的成绩按“缺考”处理。,课程设计时间安排,讲述设计内容，要求的详细说明等：1天；运
22、动参数计算：2天；传动机构及支承件的初步设计：2天；减速器转配草图设计及绘制：3天；绘制零件图和装配图：4天；指导设计说明书的编写：2天；答辩指导：1天。,指导、答疑时间,2013年11月25号2013年12月13日第一次统一讲解时间：11月14日上午3节 地点：A2第二次统一讲解时间：11月21日上午1、2节 地点：A2,课程设计上交内容和时间地点,上交内容：学生上交课程设计成果的装订顺序为：封面、任务书、目录、正文、图纸、答辩记录单。时间：2013年12月13日 上午8点地点：A1308.要求：准备好以上资料，带一张废A4图纸，空白打印纸一张，到A1308装订。,成绩评定标准：,1、图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等；2、设计计算说明书：设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等；3、设计表现：是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量等；4、答辩成绩。,
