課程設計第二講(1)幻燈片.ppt

1、機械設計課程設計(第二講),機械設計課程設計教學課件,舉例:減速器結構及裝配過程的多媒體課件.exe,回顧（第一講）,（一）課程設計的內容和要求,機械學院打印,1、完成傳動方案的設計； 2、編寫設計計算說明書一份（計算機打印,30頁以上）； 3、裝配圖一張（0號圖，CAD或Proe繪制） ； 4、零件圖三張（三號圖，軸、齒輪、V帶輪、鏈輪、齒輪軸等，CAD或Proe繪制）； 5、答辯(時間為第17周星期五,地點另行通知),本次課程設計內容為：二級圓柱齒輪減速器設計；,設計時間為：二周，設計要求如下：,（二）課程設計的任務安排及原始參數(shù),任務一：鏈式輸送機傳動系統(tǒng)中的二級圓柱齒輪減速器設計 工作

2、條件: 見教材P10,任務二：帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的二級圓柱齒輪減速器設計 工作條件: 見教材P12,（三）課程設計的步驟(共十步)：,1)傳動方案的分析和擬定,2)電動機的選擇,3)傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)的計算,4)傳動零件的設計計算,5）軸的設計計算,6）軸承、潤滑密封及聯(lián)軸器的選擇和驗算,7）裝配圖的繪制,8）零件圖的繪制,10）總結和答辯,9）設計計算說明書的整理和編寫,交叉進行,一、傳動方案分析和擬定（見指導書第3章）,機器通常是由原動機、傳動系統(tǒng)（或傳動裝置）和工作機三個部分所組成的。,例：帶式輸送機傳動裝置,（a）,（b）,（c）,（d）,（1）齒輪傳動具有承載能力大、效率高、

3、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長等特點，因此在傳動系統(tǒng)中一般應首先采用齒輪傳動。由于斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合，常采用斜齒圓柱齒輪傳動。,（2）帶傳動具有傳動平穩(wěn)、吸振等特點，且能起過載保護作用。但由于它是靠摩擦力來工作的，在傳遞同樣功率的條件下，當帶速較低時，傳動結構尺寸較大。在設計時，為了減小帶傳動的結構尺寸，應將其布置在高速級。,（3）錐齒輪傳動，當其尺寸太大時，加工困難，因此應將其布置在高速級，并限制其傳動比，以控制其結構尺寸。,（6）開式齒輪傳動，由于潤滑條件較差和工作環(huán)境惡劣，磨損快，壽命短，故應將其布置在低速級。,（4）蝸桿

4、傳動具有傳動比大、結構緊湊、工作平穩(wěn)等優(yōu)點，但其傳動效率低，尤其在低速時，其效率更低，且蝸輪尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、間歇工作或要求自鎖的場合。為了提高傳動效率、減小蝸輪結構尺寸，通常將其布置在高速級。,（5）鏈傳動，由于工作時鏈速和瞬時傳動比呈周期性變化，運動不均勻、沖擊振動大，因此為了減小振動和沖擊，應將其布置在低速級。,以上幾種方案雖然都能滿足帶式運輸機的要求，但結構尺寸、性能指標、經(jīng)濟性等方面均有較大差異，然后對初步擬定的多種方案進行分析比較，從中選出較合理的方案。此時選出的方案，并不一定是最后方案，最后方案還有待于各級傳動比得到合理分配后才能決定。當傳動比不能合理分配

5、時，還必須修改原方案。,二、選擇電動機（見指導書12章）,包括三項內容： 1)選擇電動機類型和結構形式 2)轉速 3)型號,1、選擇電動機的類型和結構形式,電動機可分為:直流電動機和三相交流電動機。,直流電動機：適合很大功率,三相交流電動機：適合較大、中小功率,Y系列三相交流異步電動機由于具有結構簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點，故其應用最廣,適合于一般通用機械，如運輸機、車床、破碎機等。,YZ和YZR系列三相異步電動機由于具有轉動慣量小和過載能力大等優(yōu)點，因此在經(jīng)常啟動、制動和反轉、間歇或短時工作的場合中使用，如起重機械和冶金設備等。 ,2、確定電動機的轉速,在具有相同額定功率時，電動機的同步

6、轉速有：750、1000、1500、3000r/min等四種。,同步轉速越高，結構越簡單，價格越低，反之相反。,本設計中選用同步轉速為1000或1500r/min的電動機。,3、確定電動機的功率和型號,電動機功率的選擇要考慮工作要求和經(jīng)濟性。,選擇電動機功率時，要求,工作機所需有效功率的計算,電動機所需功率為,傳動裝置總效率的計算,表3-3,根據(jù)選定的電動機類型、同步轉速和計算出的電動機所需功率，參照第十二章確定電動機的型號和額定功率，記下所選電動機的各項技術參數(shù)： 型號、額定功率、滿載轉速、中心高、外伸軸徑、外伸軸長度等。,另一方面，總傳動比,i1、i2是指各級機械傳動的傳動比，查表3-4確

7、定,2、傳動比的分配,分配原則：,1）各級傳動比要在推薦值的范圍內，查表3-4；,2）各級傳動比要協(xié)調，不發(fā)生干涉現(xiàn)象； 3）各級齒輪傳動的強度要接近，即按等強度原則分配傳動比； 4）多級齒輪傳動的大齒輪浸油深度要合理。,展開式雙級圓柱齒輪減速器，考慮各級齒輪傳動的潤滑合理，應使兩大齒輪直徑相近，推薦i1= ，其中i1、i2分別為高速級和低速級的傳動比， 為減速器的總傳動比。,表3-4,四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算,1、各軸的轉速計算,各軸依次編號為0軸，軸，軸。,2、各軸的輸入功率計算,（1）按照電動機所需功率計算(偏經(jīng)濟,課程設計中采用) （2）按電動機的額定功率計算(偏安全）,3、

8、各軸的輸入轉矩計算,例1：如圖所示的為帶式運輸機的傳動系統(tǒng)。已知運輸帶的最大有效拉力F5000N，帶速v=0.6m/s，滾筒直徑D375mm，載荷平穩(wěn)，連續(xù)單向運轉，工作環(huán)境有灰塵，電源為三相交流電源（電壓為380/220V）。試選擇電動機、確定總傳動比和分配各級傳動比以及計算傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)。,解：1電動機的選擇,（1）電動機類型的選擇 根據(jù)動力源和工作條件，并參照第12章選用一般用途的Y系列三相交流異步電動機，臥式封閉結構，電源的電壓為380V。,（2）電動機容量的選擇,根據(jù)已知條件，工作機所需要的有效功率為,傳動系統(tǒng)的總效率,電動機所需的功率為,由表12-1可知，滿足PePd條件

9、的Y系列三相交流異步電動機額定功率Pe應取為4kW。,（3）電動機轉速的選擇,根據(jù)已知條件，可得輸送機滾筒的工作轉速,初選同步轉速為1500r/min和1000r/min的電動機，由表12-1可知，對應于額定功率P為4kW的電動機型號分別為Y112M-4型和Y132M1-6型?，F(xiàn)將Y112M-4型和Y132M1-6型電動機有關技術數(shù)據(jù)及相應算得的總傳動比列于表3-5中。,通過對上述兩種方案比較可以看出：方案I選用的電動機轉速高、質量輕、價格低，總傳動比為47.12，這對三級減速傳動而言不算大，故選方案I較為合理。,2各級傳動比的分配,帶式輸送機傳動系統(tǒng)的總傳動比,表3-5,開式圓柱齒輪傳動的傳

10、動比為,兩級圓柱齒輪減速器的總傳動比,為了便于兩級圓柱齒輪減速器采用浸油潤滑，當兩級齒輪的配對材料相同、齒面硬度HBS350、齒寬系數(shù)相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速級傳動比為,低速級傳動比為,很顯然，,3傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算,0軸（電動機軸）：,1軸（減速器高速軸）：,2軸（減速器中間軸）：,將上述計算結果列于表3-6中，以供查用。,3軸（減速器低速軸）：,傳動比,表3-6,五、傳動零件的設計計算,1、普通V帶傳動的設計 確定內容： 帶的型號、長度、根數(shù)，帶輪直徑、寬度和軸孔直徑，中心距，初拉力及作用在軸上的力的大小和方向。 參見教材P163164 例題及設計指導書21

11、章,2、套筒滾子鏈傳動的設計 確定內容：鏈的型號、節(jié)距、鏈節(jié)數(shù)和排數(shù)，鏈輪齒數(shù)、直徑、輪轂寬度，中心距及作用在軸上的力的大小和方向。 參見教材P184 例題及設計指導書21章,3.齒輪傳動的設計 確定內容： 齒輪材料和熱處理方式，齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)（一般情況用標準齒輪）、齒寬、螺旋角（斜齒輪）、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑，結構尺寸等。 參見教材P 211213 例10-1及 P218 例10-2、3 及設計指導書18章,4.初算軸徑和結構設計等 參見教材P377 例題 及設計指導書11章,例：減速器輸出軸3,（1）軸頸的直徑必須等于標準件滾動軸承的內徑直徑，其長度一般等于軸承寬

12、度。,（2）與非標準件（如齒輪、帶輪和凸輪等）相配合的軸頭，其直徑應與非標準件轂孔直徑相一致，且為標準軸徑（且盡可能取整數(shù)值）；其長度應比所裝零件輪轂寬度小13mm。,（3）與標準件（如聯(lián)軸器和離合器）相配合的軸頭，其直徑應與標準件內孔直徑相一致；其長度應比標準件輪轂寬度小13mm。,（4）軸身的直徑可取非標準軸徑，但盡可能取為整數(shù)；其長度由結構設計來確定。,（5）軸上螺紋部分的直徑必須符合相應的國家標準。,（6）起著定位作用的軸肩或軸環(huán)，其尺寸大小必符合軸肩與軸環(huán)有關尺寸的規(guī)定。,軸上各段直徑和長度的確定原則：,1）定位軸肩的高度h一般取為：h=（0.070.1）d,2）非定位軸肩高度沒有嚴

13、格規(guī)定，一般取為12mm。,3）軸上零件為滾動軸承時，定位軸肩高度應查手冊中的軸承安裝尺寸，不可使軸肩高出軸承內圈端面的高度，以免軸承無法拆卸。,4）軸肩處的圓角半徑r必須小于軸上零件轂孔端部的圓角半徑R或倒角尺寸C，以免零件端面無法與軸肩端面相接觸。,5）軸環(huán)寬度b一般取為（11.5）h。,軸肩與軸環(huán)尺寸的有關規(guī)定：,雙級圓柱齒輪減速器裝配底圖,齒輪端面與箱體內壁的距離,（或1015）,當外接零件的輪轂不影響螺釘?shù)牟鹦兑妶D或采用嵌入式端蓋時，箱體外旋轉零件至軸承蓋外端面或軸承蓋螺釘頭頂面距離一般L不小于1015mm。,外伸軸段零件的安裝結構,選擇1,大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標準化或規(guī)格化，一般機械設

14、計者 的任務是選用聯(lián)軸器，選用的基本步驟為七步：,選擇聯(lián)軸器的類型,5.選擇聯(lián)軸器,Tca T,nnmax,查手冊得,若為直齒輪傳動選擇深溝球軸承。 若為斜齒輪傳動選擇角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。 參見教材P338342例13-1例13-3 及設計指導書15章,6.初選滾動軸承,類型根據(jù)所受載荷的大小、性質、方向，軸的轉速及其工作要求進行選擇。,六、潤滑與密封（見第5章）,1.齒輪傳動的潤滑,在減速器中，齒輪的潤滑方式應根據(jù)齒輪的圓周速度v而定。當v12m/s時，多采用油池潤滑。,油池潤滑,壓力噴油潤滑,當齒輪圓周速度v12m/s，就要采用壓力噴油潤滑。,2.滾動軸承的潤滑,在滾動軸承中，常采用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩種形式。當滾動軸承的速度因數(shù)dn mmr/min時，一般采用潤滑脂潤滑，潤滑脂的牌號，可根據(jù)滾動軸承的工作條件及參照表20-4進行選擇。,當滾動軸承的速度因數(shù)dn mmr/min時，可直接用減速器油池內