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1、机械设计机械设计课程设计课程设计华北电力大学能源与动力工程学院 机械教研室第一章 绪论1.1 1.1 课程设计的目的和内容课程设计的目的和内容一、目的一、目的 1. 培养综合运用所学机械设计基础课程及其它有关先 修课程的基本理论和基础知识，从整体出发全面考虑机械 产品的设计，提高分析问题和解决问题的能力。 2. 学习和掌握机械设计的基本方法和步骤：产品规划 方案设计技术设计制造及试验，为专业课程设计 及毕业设计打好基础。 3. 进行机械设计基本技能的训练，其中包括：计算和绘图 技能、运用各种设计资料（标准、规范、手册、图册等） 、使用经验公式估算及编写设计计算说明书。二、内容：机械设计课程设计
2、一般选择由机械设计基础课程所学过的大部分零件所组成的机械传动系统或简单机械作为设计课 题。目前较多采用的是以齿轮减速器为主体的机械传动系统或 典型机械作为设计课题。1、题目：一级圆柱齿轮减速器(见P286）题号123运输带工作拉力(圆 轴力）F（N）150022002300运输带速度v(m/s)1.11.21.3驱动滚筒 直径D(mm)220240300题号 参数12345678910输送带圆 周力F/(N)1500220023002500260028003300400045004800输送带工作 速度V/(m/s)1.11.11.11.11.11.21.21.41.41.5驱动滚筒直 径 D
3、/(mm)220240300400220350350400400400题号 参数11121314151617181920输送带圆 周力F/(N)7000650060005500520050004800450042004000输送带工作 速度V/(m/s)1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0驱动滚筒直 径D/(mm)400400400450400500450400450450设计题目参数设计题目参数原始数据题号方 案21222324252627282930运输带拉力 F(N)1800180019001900 2000 200021002100 22002200运输带速度
4、V(m/s)1.11.21.11.20.91.00.91.00.91.0卷筒直径 D(mm)3003003003003003003003003003002 2、内容、内容机械设计课程设计要求学生独立完成以下工作：v传动装置的方案设计，进行传动参数的计算，传动零件、轴 和轴承的设计计算。 v零件工作图二张（低速轴和大齿轮）A4；v设计计算说明书一份（15-20页左右，约60008000字）。v机械设计课程设计结束时进行课程设计总结和答辩。2 2。内容。内容机械设计课程设计要求学生独立完成以下工作：v传动装置的方案设计，传动参数的计算，传动零件的设 计计算（齿轮、带）； v减速器装配图1张；（1号
5、图）包括：轴和轴系零件（键、轴承和联轴器）的设计计算 等。v零件工作图二张；（3号图，大齿轮和高速轴）v设计计算说明书一份（包括课程设计总结，15页左右， 约60008000字）v课程设计总结答辩。三、要求三、要求n按时在教室内设计；n设计教室桌椅整齐，按学号排座；n保持教室安静；n保持教室卫生；n独立按时完成各个阶段的设计任务1.2 1.2 课程设计的方法和步骤课程设计的方法和步骤一、方法: v全面考虑机械零件的强度、刚度、工艺、经济和维护的要求；v采用边设计、边画图、边修改的“三边法”交叉进行；v以学生独立工作为主，教师只对课程设计的原则问题负责指导；v正确使用标准和规范。二、步骤二、步骤
6、1设计准备阶段2传动装置的设计阶段3减速器装配草图设计阶段4完成减速器装配工作图阶段5绘制零件工作图阶段6编写设计计算说明书阶段7答辩阶段三、进度 2周完成1. 传动装置的总体设计与传动零件的设计计算阶段n时间：19周周一至周二 n计算阶段：计算功率、选电机、传动比分配、设计计算各 级传动零件（齿轮、带） ； 2.减速器装配草图设计阶段n时间：19周周三至19周周末n设计阶段：初估轴径，联轴器、滚动轴承和键的选择与计 算；轴与滚动轴承的组合设计，轴的强度计算；绘制装配 草图。 3.完成减速器装配图阶段n时间：20周周一至20周周二三、进度4. 绘制零件工作图阶段n时间：20周周三 5. 整理编
7、写说明书阶段（包括设计总结）n时间： 20周周四 6. 设计答辩n时间： 20周周四、五四、成绩评定n平时成绩： 30%; n答辩： 10%；n零件图、装配图： 30%；n说明书： 30%；五、评分标准n学习态度；n独立工作能力；n设计质量：设计思路清楚，概念正确。n装配图：结构正确、投影准确、表达清楚、图面美 观整洁；n零件图：制造工艺、检验项目、尺寸及加工符号、 技术要求齐全、与装配图相符。n说明书：内容完整、计算准确、论述清晰、文字精 炼、书写工整、符合格式。n答辩：正确回答问题、讲述条理清楚、语言简练。第二章第二章 传动系统的方案设计传动系统的方案设计一、传动系统的方案设计n1 电动机
8、n2 带传动n3 一级级圆柱齿轮减速器n4联轴器n5驱动滚筒n6运输带拟定传动装置总体方案，绘 制出传动系统运动简图(给定方案，对方案进行评价分 析)二、电动机选择1. 类型的选择：（P167 表12-112-6）小型异步电机型号很多，通常选用Y系列三相异步电动机（因为价廉、性能好、防爆、结构简单、维修方便）。 2. 转速的选择：nd= i总nw =（iV带 i齿）nw ( r/min)nd电动机的转速， nw为滚筒的转速iV带，i齿 (P5表1-8)或 (P188表13-2)二、电动机选择2. 转速的选择： （P167 表12-1）同步转速有：3000、1500、1000、750；从价格比看
9、，n： 3000 38)（渗碳、渗氮、淬火 用HRC表示）:一般先按弯曲强度公式进行设计，再用接触强度公式进行校核；软齿面(HBS350，HRC38):一般先按接触强度公式进行设计，再用弯曲强度公式进行校核；4、开式齿轮传动，一般不出现点蚀，通常只进行弯曲强度设计，考虑到磨损对齿厚的影响，计算时将许用弯曲应力（0.7-0.8）（或模数增大10-15%）；5、闭式齿轮双向传动，受对称循环应力，计算时弯曲疲劳极限（0.7）；6、齿数比，u2 /1，由传动比i= n1/n2 确定，一般i7；7、小齿轮齿数选择：1 17，避免根切，一般齿数多，增加传动重合度，但齿数过多，结构过大。所以：1 = 204
10、0，硬齿面取小值；8、齿宽系数，d=b/d1选取大值，可减小齿轮径向尺寸d，但轴向尺寸b过大，易引起齿向载荷不均，选取时要根据表11-6的要求选取；9、设计时模数要圆整，取标准值中心距a（1 2) /2，最好取整数调整后，使传动比i值误差不超过（3-5）%（校核）。10、小齿轮宽度略宽于大齿轮5-10mm，保证齿轮啮合宽度。11、按接触度设计时，比较H ，取小值值（使d1够够大），按弯曲强度设计时设计时 ，比较较（yfax ysa）/ f ，取大值值代入设计设计 公式(使m够够 大）。二、初算轴的直径二、初算轴的直径(P206P210)n按扭转强度法估算C=107-118，1个键，d1.05
11、(书P245表14-2)n输入轴外伸端用联轴器与电机相联 d=(0.8-1.2)D D-电机轴直径n输出轴：同时考虑输送带滚筒联轴器轴颈，协调轴径。(P177P181)3 33 3三、选择联轴器三、选择联轴器n一般高速轴选用液力耦合器或弹性连轴器，本设计由于有一级带传动，高速轴直接与带轮连接。 n低速轴：滑块联轴器、弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器（ P99表8-7 ）（P97表8-5）n型号选择：根据计算扭矩、转速、轴径n典型实例分析 n 例17-1 一碎石机轴与齿轮减速器输出轴相连接，原动机为三相异步电机。已知工作转矩 T=2.5kNm，减速器输出轴轴径d1=70mm；碎石机轴径d2=80
12、mm，转速n=800rmin，试确定联轴器的型号，并 写出其标记。n 解： 类型选择n 因用于低速轴，传递转矩较大，为使结构紧凑 ，选用齿式联轴器。n 求计算转矩Tcn 根据原动机为电动机，工作机为碎石机查得： 工作情况系数K=2.3，求得计算转矩为nTe=KAT=（2.32.5）kNm =5.75kNmn 型号选择n 从机械设计课程设计手册（JB/T8854.32001，P99页）查得： GICL5型鼓形齿式联轴器的许用转矩为 8000Nm，许用最大转速为5000r/min，轴径范围为40-80mm ，故合用。n 减速器轴端半联轴器用Y型长圆柱形轴孔，轴孔直径d1=70mm，查的对应轴孔长度
13、L1=142mm，键槽A型槽；碎石 机轴端半联轴器用J1型无沉孔的短圆柱形轴孔，轴孔直径 d2=80mm，轴孔长度L2=132mm, B型槽。所以联轴器的标记为 四、初选滚动轴承四、初选滚动轴承n建议选深沟球轴承（6类）P64，表6-1 n滚动轴承润滑方式：n当大齿轮圆周速度v2-3m/s时，采用飞溅油润滑。n当大齿轮圆周速度v2m/s时，采用脂润滑。第四章第四章减速器装配减速器装配 图设计图设计一、设计装配图的准备n减速器 主要由 传动零 件（齿 轮）、 轴及轴 承，箱 体和附 件组成 。 一、设计装配图的准备n方法： 1. 边计算边 画图边修改 ； 2. 整个设计 要协调，要 照顾各个部
14、分。二、基本视图的选择与布置二、基本视图的选择与布置1. 基本视图的选择n减速器装配图常需选择主视图、俯视图和侧 视图三个视图为主，并结合必要的剖视、剖 面和局部视图加以辅助。 2.比例尺n装配图用A1n选恰当的比例3. 视图布置主视图主视图俯视图俯视图标题栏标题栏明细表明细表技术特性技术特性技术要求技术要求主视图主视图俯视图俯视图标题栏标题栏明细表明细表技术技术 特性特性技术技术 要求要求三、装配图草图设计步骤三、装配图草图设计步骤1 1、俯视图草图设计步骤、俯视图草图设计步骤n画出传动零件的中心线n画出齿轮的齿廓 n画出箱体内壁线(P204图16-2)n计算减速器箱体主要结构尺寸 (P15
15、8表11-1)b b1 1b b2 2 1 1 2 2 2 2a a1 1、俯视图草图设计步骤、俯视图草图设计步骤n确定轴承座孔宽度L，画轴承座的外端线nL=1+c1+c2+(58)mmnL=1+c1+c2L LL L nL=1+ C1 + C2+(5-8)mmnC1、C2 扳手空 间最小尺寸， (P209图16-16, p158 表11-1)n1箱盖壁厚度凸台外凸出5-8mm(p158 表11-1)4.确定箱座高度H和油面n减速器工作时，一般要求齿轮不得搅起油池底的沉 积物。这样这样 ，要保证证大齿轮齿顶圆齿轮齿顶圆 到油池底面的 距离3050mm，即箱体的高度Hda2/2+(30 50)mm+(35)mm，并将其值圆值圆 整为为整数。 1 1、俯视图草图设计步骤、俯视图草图设计步骤n确定滚动轴承的位置n油润滑：滚动轴承距箱体内壁35mmn脂润滑：滚动轴承距箱体内壁812mm（p208 图16-12）2. 螺栓的选择n中心距a (P158表11-1)n地脚螺钉直径df (通孔直径、沉头座直径、底座凸缘尺寸)n轴承旁联螺栓直径d1=0.75df n箱座、箱盖联接螺栓直径d2=(0.50.6)df (通孔直径、沉头座直径、凸缘尺寸)n轴承盖螺栓直径d3、视孔盖螺栓直径d4、吊 环螺栓直径d53
