機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

課件內(nèi)容第一部分課程設(shè)計(jì)概述第二部分減速器的結(jié)構(gòu)第三部分減速器設(shè)計(jì)計(jì)算的相關(guān)問(wèn)題

第一部分課程設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是高等工科院校機(jī)械類(lèi)本科學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，也是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：1、綜合運(yùn)用先修課理論，培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。2、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原理和過(guò)程。3、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練。（計(jì)算、繪圖、使用技術(shù)資料）一、設(shè)計(jì)目的第一部分課程設(shè)計(jì)概述二、設(shè)計(jì)題目名稱(chēng)：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置（一級(jí)齒輪減速器）。要求：輸送機(jī)在常溫下連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)，使用期限10年，每年按250天計(jì)算，兩班制工作(每天16小時(shí))，輸送帶速度允許誤差±5%，輸送帶效率一般為0.94-0.96。電壓為380/220V的三相電源。

原始數(shù)據(jù)已知條件題號(hào)12345678910輸送帶拉力F(KN)3.02.92.62.52.22.01.81.71.61.5輸送帶速度V(m/s)1.51.41.61.51.61.21.31.41.51.7滾筒直徑D(mm)300400400450450180200220230250

類(lèi)型傳動(dòng)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)比特點(diǎn)及應(yīng)用圓柱齒輪減速器單

級(jí)圖1

直齒輪：i

4

斜齒輪：i6

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。齒輪可用直齒、斜齒或人字齒?？捎糜诘退佥p載，也可用于高速重載兩級(jí)展開(kāi)式圖2

i=8~40

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高速級(jí)常用斜齒。齒輪相對(duì)軸承不對(duì)稱(chēng)，齒向載荷分布不均，故要求高速級(jí)小齒輪遠(yuǎn)離輸入端，軸應(yīng)有較大剛性?xún)杉?jí)同軸式圖3

i=8~40

箱體長(zhǎng)度較小，但軸向尺寸較大。輸入輸出軸同軸線(xiàn)，布置較合理。中間軸較長(zhǎng)，剛性差，齒向載荷分布不均，且高速級(jí)齒輪承載能力難于充分利用兩級(jí)分流式圖4

i=8~40

高速級(jí)常用斜齒，一側(cè)左旋，一側(cè)右旋。齒輪對(duì)稱(chēng)布置，齒向載荷分布均勻，兩軸承受載均勻。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于大功率變載荷場(chǎng)合三、設(shè)計(jì)工作量一級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器為例。工作量：1、減速器裝配圖0#一張

2、零件工作圖2張（3#或2#）（從動(dòng)軸、從動(dòng)軸上的齒輪）

3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份四、設(shè)計(jì)主要步驟1、總體設(shè)計(jì)2、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算分析和擬定傳動(dòng)方案電動(dòng)機(jī)的選擇運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算V帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)等4、零件工作圖設(shè)計(jì)5、撰寫(xiě)整理設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)6、設(shè)計(jì)總結(jié)及答辯3、裝配圖的設(shè)計(jì)繪制裝配草圖，進(jìn)行軸和傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇鍵和軸承進(jìn)行鍵、軸承的校核，軸的強(qiáng)度驗(yàn)算進(jìn)行機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)

標(biāo)注尺寸，填寫(xiě)減速器特性、技術(shù)要求、標(biāo)題欄和明細(xì)表，檢查、修改、線(xiàn)條加深五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)及成績(jī)?cè)u(píng)定設(shè)計(jì)成績(jī)分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格成績(jī)?cè)u(píng)定主要依據(jù)：圖紙、答辯、平時(shí)、說(shuō)明書(shū)注意事項(xiàng)：

正確利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)資料，勤于思考，敢于創(chuàng)新

正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

設(shè)計(jì)是邊計(jì)算、邊畫(huà)圖、邊修改的交叉過(guò)程，要養(yǎng)成有錯(cuò)必改，精益求精的科學(xué)態(tài)度。

第二部分減速器的結(jié)構(gòu)油標(biāo)尺箱座視孔蓋通氣器箱蓋放油塞軸承蓋定位銷(xiāo)低速軸系高速軸系中間軸系一、總體設(shè)計(jì)，擬定設(shè)計(jì)方案二、選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇

電動(dòng)機(jī)容量的確定

無(wú)特殊需要，選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)所選電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped應(yīng)等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率Pd即電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率若容量過(guò)小，不能保證工作機(jī)正常工作，電機(jī)過(guò)早損壞；若容量過(guò)大，成本增加，造成浪費(fèi)第三部分減速器設(shè)計(jì)的有關(guān)問(wèn)題Pw工作機(jī)功率（KW）,F輸送帶拉力（N），V輸送帶速度（m/s）(效率值查設(shè)計(jì)手冊(cè))轉(zhuǎn)速的選擇

常用同步轉(zhuǎn)速有：3000、1500、1000、750r/minV=(πDn)/60*1000(m/s)

故：n=(V*60*1000)/πD(rpm)其中：V——輸送機(jī)帶速(m/s)D——卷筒直徑(mm)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:

nd=n×i總=i帶×i齒輪

n（rpm）其中：i總=8~40i總——減速器傳動(dòng)比(總傳動(dòng)比)同步轉(zhuǎn)速低的電動(dòng)機(jī)，級(jí)對(duì)數(shù)多，尺寸大，重量大，成本高，但總傳動(dòng)比??；同步轉(zhuǎn)速高則正好相反。3）選定電動(dòng)機(jī)根據(jù)求出的P、n查手冊(cè)。轉(zhuǎn)速n：建議選用同步轉(zhuǎn)速為1500或1000（rpm）功率P：為使傳動(dòng)可靠，額定功率應(yīng)大于計(jì)算功率即P額>Pd=PW/?總選定電動(dòng)機(jī)：型號(hào)（Y系列）、同步轉(zhuǎn)速n、滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm、

額定功率P額、軸的中心高、電動(dòng)機(jī)軸徑、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩的比值。

記下備用

三、傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比

分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）各級(jí)傳動(dòng)比都應(yīng)在合理范圍內(nèi)

2）應(yīng)注意使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)，避免發(fā)生相互干涉。3）對(duì)于多級(jí)減速傳動(dòng)，可按照“前小后大”（即由高速級(jí)向低速級(jí)逐漸增大）的原則分配傳動(dòng)比，且相鄰兩級(jí)差值不要過(guò)大。大帶輪碰地面高速級(jí)大齒輪碰低速軸4）二級(jí)圓柱齒輪減速器兩個(gè)大齒輪直徑接近以便潤(rùn)滑。（浸油深度）普通V帶：i帶=2-4單級(jí)齒輪減速器：i齒輪=3-6二級(jí)圓柱齒輪減速器：i高=（1.2-1.3)i低5）盡量使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊，或重量最小。四、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算

1.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速

2.計(jì)算各軸輸入功率ⅠⅡⅢ四、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算

3.計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩ⅠⅡⅢ五、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

1.帶傳動(dòng)由前面的計(jì)算，已知：帶傳動(dòng)的輸入功率，小帶輪的轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比i帶需要設(shè)計(jì)：帶的型號(hào)、根數(shù)Z、基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，帶輪基準(zhǔn)直徑dd，壓軸力FQ，帶傳動(dòng)的中心距a等。取系列值檢查帶輪尺寸與傳動(dòng)裝置外廓尺寸的相互關(guān)系。如裝在電機(jī)軸上的小帶輪直徑與電機(jī)中心高是否適宜，其軸孔直徑與電機(jī)軸徑是否一致，大帶輪是否過(guò)大與底板相碰等。

根據(jù)情況，選擇直齒輪或斜齒輪傳動(dòng)，軟齒面或硬齒面。要設(shè)計(jì)：模數(shù)m，中心距a，齒數(shù)z，分度圓直徑d，齒頂圓直徑da，齒根圓直徑df,齒寬b，精度等級(jí)，螺旋角

，齒輪的結(jié)構(gòu)形式等。2.齒輪傳動(dòng)（1）軟齒面與硬齒面齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)程序不同

注意：對(duì)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)(配對(duì)齒輪之一的硬度≤350HBS),

最常出現(xiàn)：齒面疲勞點(diǎn)蝕

先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲強(qiáng)度對(duì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)（配對(duì)齒輪的硬度均>350HBS），最常出現(xiàn)：輪齒折斷

先按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒面接觸強(qiáng)度

齒寬b——取整，b1=b2+(5～10)mm；直徑d

、da

、df

，螺旋角

——應(yīng)為精確值（2）數(shù)據(jù)處理模數(shù)m——標(biāo)準(zhǔn)系列值，不小于1.5mm；

中心距a——0或5結(jié)尾的整數(shù)對(duì)于直齒輪，a應(yīng)嚴(yán)格等于對(duì)于斜齒輪，a應(yīng)嚴(yán)格等于六、最小軸徑的估算，估計(jì)各軸受扭段的最小軸徑2）當(dāng)此軸段上有鍵槽時(shí)，將d按單、雙鍵分別加大4%或7%后，取整數(shù)。1）C為由軸的許用扭切應(yīng)力所確定的系數(shù)，與材料有關(guān)，查表確定。注意：若為齒輪軸（上圖)，軸的材料即為齒輪的材料。說(shuō)明：若最小軸徑處裝聯(lián)軸器，最小軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑匹配。固定式聯(lián)軸器可移式聯(lián)軸器（要求被聯(lián)接兩軸軸線(xiàn)嚴(yán)格對(duì)中）（可補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位移）剛性可移式聯(lián)軸器彈性可移式聯(lián)軸器（無(wú)彈性元件）（有彈性元件）齒式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器

彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器

彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器

輪胎式聯(lián)軸器…….…………

七、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇包括聯(lián)軸器類(lèi)型和型號(hào)的合理選擇。（一）、聯(lián)軸器的類(lèi)型對(duì)中小型減速器，輸入軸、輸出軸均可采用彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器或彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器按計(jì)算轉(zhuǎn)矩并兼顧所聯(lián)接兩軸的尺寸選定。要求所選聯(lián)軸器允許的最大轉(zhuǎn)矩不小于計(jì)算轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器軸孔直徑應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑匹配。

即

Tc＝KAT

[T]聯(lián)軸器的極限轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速且保證(二)、聯(lián)軸器型號(hào)的確定式中：Tc—聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩；KA—工作情況系數(shù)，查表；[T]—聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn)。1.確定箱體的結(jié)構(gòu)整體式或剖分式鑄造或焊接2.確定軸承的潤(rùn)滑方式當(dāng)齒輪的圓周速度v2m/s時(shí)，軸承采用脂潤(rùn)滑。軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為8~12mm，此時(shí)要設(shè)有封油盤(pán)。當(dāng)齒輪的圓周速度v>2m/s時(shí)，軸承采用油潤(rùn)滑。軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為2~3mm。2<v

3m/s時(shí)，在結(jié)合面上開(kāi)設(shè)油溝v

>3m/s時(shí)，不必開(kāi)設(shè)油溝3.確定軸承端蓋的形式凸緣式或嵌入式除了原始數(shù)據(jù)和上述的計(jì)算數(shù)據(jù)外，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前還必須確定以下內(nèi)容：八、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖例4.減速器結(jié)構(gòu)尺寸的確定

繪制減速器裝配圖前，必須確定減速器的基本機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸

下面以鑄造剖分式箱體、脂潤(rùn)滑軸承、凸緣式軸承端蓋的二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器為例，說(shuō)明輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程。1.先畫(huà)高速級(jí)齒輪2.兩個(gè)大齒輪端面相距

3，畫(huà)低速級(jí)齒輪3.畫(huà)箱體內(nèi)壁：小齒輪端面與內(nèi)壁相距

2

，大齒輪頂圓與內(nèi)壁相距

1，左側(cè)暫不畫(huà)4.畫(huà)軸承端面位置：若為脂潤(rùn)滑，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為8~12mm5.明確軸上主要零件的布置及定位方法，依據(jù)初估軸徑，考慮定位軸肩和非定位軸肩逐一確定各軸段直徑畫(huà)圖過(guò)程軸段直徑：

從聯(lián)軸器d1處開(kāi)始，軸段長(zhǎng)度：軸徑確定后，初定軸承型號(hào)，從而查得軸承寬度B注意事項(xiàng)齒輪輪轂的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足l=（1.2~1.5)d，至少l=d，

d—裝齒輪處軸的直徑

當(dāng)齒寬系數(shù)取值較小時(shí)，尤其是硬齒面，會(huì)導(dǎo)致齒寬b較小，可能會(huì)出現(xiàn)齒輪輪轂長(zhǎng)度l小于所在軸直徑d，此時(shí)應(yīng)加長(zhǎng)輪轂至滿(mǎn)足上述要求。此時(shí)，最初根據(jù)齒寬b確定的箱體內(nèi)壁位置必須作相應(yīng)的調(diào)整。

1.鍵的選擇及校核

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)鍵所在的軸徑查標(biāo)準(zhǔn)確定鍵的截面尺寸b、h。兼顧輪轂長(zhǎng)度確定標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L

。

驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度。若強(qiáng)度不足，可采用相隔180

的雙鍵，但按1.5個(gè)鍵計(jì)算。2.軸承的壽命計(jì)算

類(lèi)型的選擇：若軸上的齒輪為斜齒輪，最好選用7類(lèi)或3類(lèi)軸承，以便承受較大的軸向載荷；若為直齒輪，優(yōu)先選用6類(lèi)軸承。型號(hào)的確定：可從中系列初選。如軸頸直徑d=40mm,若選深溝球軸承，則可初選6308。

求得各軸承所受的當(dāng)量動(dòng)載荷P，從而計(jì)算軸承壽命Lh,滿(mǎn)足校核計(jì)算一般以大修期計(jì)算

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步完成后，可精確確定：軸的支點(diǎn)位置及軸上所受載荷的大小、方向和作用點(diǎn)。軸的強(qiáng)度校核一般遵循下列步驟：

畫(huà)出軸的空間受力簡(jiǎn)圖作出水平面的受力圖和彎矩MH圖作出垂直面的受力圖和彎矩MV圖作出轉(zhuǎn)矩T圖確定危險(xiǎn)截面，進(jìn)行校核計(jì)算作出合成彎矩M

圖（）3.軸的強(qiáng)度校核一般用途的軸，可按當(dāng)量彎矩法進(jìn)行強(qiáng)度校核；對(duì)重要軸，對(duì)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核。

九、圖面布置

繪制裝配圖時(shí)，首先必須考慮圖面布置問(wèn)題，其布置形式如下：十、裝配圖完成階段的工作

裝配圖底圖完成后，應(yīng)進(jìn)行尺寸標(biāo)注，技術(shù)要求、減速器特性、零部件編號(hào)及零件明細(xì)表和標(biāo)題欄的填寫(xiě)，檢查無(wú)誤后加深，完成裝配圖。尺寸標(biāo)注：裝配圖上只標(biāo)注以下四類(lèi)尺寸技術(shù)特性：在裝配圖上以表格形式列出技術(shù)要求：

（1）輸入功率和轉(zhuǎn)速（2）傳動(dòng)效率（3）總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比等。

（1）特性尺寸。指減速器的中心距及偏差。

（2）配合尺寸。如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器和軸的配合，軸承和軸、軸承座