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1、机械设计基础课程设计,主讲：张 鹏,主要内容：,设计的目的 一般设计过程 课程设计题目 设计任务量 参考资料 本课程设计的主要步骤,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。,二、一般设计过程,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、编写设计说明书和使用说明书 6、绘制零件图和装配图,三、课程设计题目,设计一台带式运输机中使用的单级直齿圆柱齿轮减速器。 原始数据（见设计题目表）： 例：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
2、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）。,四、设计任务量,1、手绘装配图一张，A1图纸； 2、手绘零件图一张，A3图纸。 3、手抄设计说明书一份（正文5000字，约12页）。,五、参考资料,机械设计课程设计手册，吴宗泽和罗圣国主编，高等教育出版社（简称：手册） 注：设计离不了。 机械设计基础，陈云飞等主编，高等教育出版社（简称：教材）。,六、本课程设计的主要步骤,3、传动比分配,4、计算运动参数：各轴的转速和转矩,2、选择电动机,1、传动方案的确定及设计的主要零部件,5、带传动设计,6、齿轮传动设计,7、轴及轴类零件的设计与选择,8、绘制装配图和零件图,1、
3、传动方案的确定及设计的主要零部件,带传动的传动比一般小于4，一级圆柱齿轮减速器的传动比一般小于5，且大于带的传动比,2、选择电动机,电动机类型和结构型式,采用Y系列三相异步电机（手册P167.表12-1） 6极便宜，建议选取,电动机的容量,取值见手册P5表1-7，说明书模板里也有,确定电动机转速,滚筒转速,电动机转速： nm通常选用同步转速为1500r/min或 1000r/min左右的电动机,记录电动机型号、额定功率、满载转速、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸备用,3、计算总传动比和分配各级传动比,总传动比,i1带传动的传动比 i2齿轮传动的传动比 取值参考手册P188表13-2,4、计算运动和
4、动力参数,各轴转速：,n1电机轴（小带轮轴）转速 n2高速轴（大带轮轴、小齿轮轴）转速 n3低速轴（大齿轮轴）转速,各轴输入功率：,各轴输入转矩：,*以额定功率计算使设备有一定的过载保护功能,传动零件的设计计算,带传动的设计计算 减速器内传动零件的设计计算 直齿圆柱齿轮的设计计算 箱体主要结构尺寸 轴的结构设计及验算 轴承的选择 键的选择及验算,5、带传动的设计计算,带传动设计中的注意事项: 采用普通V带传动 弹性滑动率=0.01左右 带轮基准直径要圆整成标准值(小带轮外圆半径小于电机中心高) 带长圆整成标准值，且带的根数7（A 4 ，B 3 ） 注意带轮轴孔尺寸与电机轴尺寸或减速器输入轴尺寸
5、是否相适应 带轮直径确定后,应验算带传动实际传动比和大带轮转速,并以此修正减速器传动比和输入转矩,计算两带轮的宽度B,6、齿轮传动的设计计算,根据：传递功率P；传动比i；小齿轮的转速n；工作时间、闭式传动。 选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。 采用闭式软齿面直齿圆柱齿轮，大小齿轮的硬度差3050HBS，按齿面接触疲劳设计，H取小值。 齿根弯曲疲劳强度校核，YF/F取大值。 注：、见教材P188190例题三。,模数m取标准值（首选第一系列），齿宽圆整。 小齿轮齿数2040，大齿轮齿数按传动比确定。大小齿轮的齿数尽量互质。 小齿轮齿宽比大齿轮齿宽宽510mm 小齿轮可采用齿轮轴
6、形式，见手册P253图19-7 大齿轮结构，见手册P163表11-6,齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆直径 基圆直径 齿顶高、齿根高、齿全高 齿顶径向间隙 齿厚、齿槽宽、齿距 两齿轮的中心距（尽量满足课程设计要求）, 两齿轮的几何尺寸计算（教材P165）,初绘装配底图,手册P158表11-1、11-2、11-3、11-4、11-5,箱体的主要结构尺寸,手册P205图16-4,7、轴的结构设计,轴的结构设计与装配底图的绘制是交替进行的 初估最小轴端直径(教材P260)，按定位轴肩（35mm）和非定位轴肩（12mm）确定轴的径向尺寸 与滚动轴承、联轴器相配合以及安装轴承密封件处的轴径应符合标准 选用
7、深沟球轴承（手册P64表6-1），弹性柱销联轴器（手册P99表8-7）。轴承用脂润滑，故轴承前端加挡油环，轴伸处用毡圈密封（手册P90表7-12）。 确定轴的轴向尺寸 主要取决于轴上传动件及支承件的轴向宽度及轴向位置。,1）高速轴的结构概略设计 材料、热处理、 按扭转计算最小直径 装V带轮处长度、外伸端直径与长度、 装两轴承和两轴承盖处的直径和长度（试选轴承与轴承盖） 装齿轮处的直径和长度 齿轮与箱体的距离 轴的总长度,2）低速轴的结构概略设计(步骤与高速轴类同) 注意：变速箱等宽、高速轴轴承的中心与 低速轴轴承的中心要在同一条直线上，也就是要求两根轴轴承中心等宽度。 轴的结构设计过程中在草稿
8、纸上绘制草图（查表： 轴承及轴承盖各参数、套筒的结构尺寸、齿轮的安装、联轴器的结构尺寸等）,轴的结构概略设计(见教材6368页),高速轴注意与大带轮的键相配合处 低速轴注意与联轴器相配合处轴径一般为5的倍数。 轴承处轴径一般为5的倍数 具体校核过程见教材P104-105.,键的选择与校核,减速器润滑方式和润滑油的选择 润滑方式选择 润滑剂的选择,轴承选择深沟球轴承6系列,低速轴上联轴器选择弹性柱销联轴器（手册P99）,8、绘制装配图和零件图,1、要求 装配图A1图绘制，只画减速器的俯视图，局部剖（参考手册P250图19-4） 比例尺尽量选用1:1或1:2 零件图A3图绘制，只画高速轴（参考手册
9、P253图19-7） 先画装配图，再拆画轴的零件图 2、具体过程见手册P203233,总的时间安排表,附录：零件的设计介绍,1. 轴的结构设计（见教材255258页） 1）轴上的键槽宽度和长度确定（参见教材104页） 2）轴肩、轴环宽度与高度、各圆角半径和倒角大小 3）轴上零件的固定方法和紧固件 4）轴上各零件的润滑方法和密封件的尺寸安装 5）作出轴的结构草图,2. 轴系零、部件的设计,1） 设计小带轮的轮槽及带轮结构（按教材131133页进行）作出教材131页所示的结构图并标注,2） 设计大带轮的轮槽及带轮结构 作出教材132页所示的结构图并标注,3） 齿轮的结构设计（教材212214页）
10、A) 小齿轮的结构设计及标注（齿轮轴或实体齿轮） B) 大齿轮的结构设计及标注（孔板式齿轮）,3 、轴的强度较计算（参见教材260264页） 求出齿轮的受力Ft、Fr、Fa 作出低速轴的空间受力简图 作出水平平面的受力图、求解水平面的约束力 作出水平面的弯矩图、求出最大弯矩 作出竖直平面的受力图、求解竖直平面的约束力 作出竖直面的弯矩图、求出最大弯矩 作出合成弯矩图 作出扭矩图 求出当量弯矩 代入强度条件、核算危险截面强度,4、轴承寿命计算、联轴器与键的计算 高速轴上轴承的寿命计算 轴承型号： 查表查出： 基本额定动载荷C； 查出温度系数 计算轴承受的径向载荷P; 用工作小时数Lh表示轴承的寿
11、命。,G) 能否满足使用要求,5. 低速轴上联轴器的计算 计算名义转矩T 查表教材14-1工作情况系数K 得出：计算转矩Tc 查出所使用联轴器的许用转矩和许用转速 是否满足Tc=T n =n,6. 低速轴上键的强度计算 1) 查出键的结构尺寸b*h*L 2) 校核键的挤压强度（参看教材105106页）,7、减速器润滑方式和润滑油的选择 1) 润滑方式选择 2) 润滑剂的选择（手册8586页）,8、减速器结构装配的绘制 减速器箱体结构及装配草图的绘制 （按手册158页 表11-1的计算箱体尺寸22个） 2. 减速器箱体结构及装配图的绘制 （大体类同手册250251页的装配图） 标注尺寸公差及配合、写出技术特性、零件按顺序编号 编写技术要求、零件明细表和标题栏,10、整理和编写设计说明书 设计说明书内容14项（参见手册239页） 设计说明书格式（参见手册239240页）,9、设计和绘制零件工作图 1.大齿轮的加工零件图（参考手册252页的图形） 2.从动轴的加工零件作图（参考手册252页的图形）,
