1、機械設計課程設計,課程設計設計過程: 1 如進行傳動方案的設計（已擬定完成） 2 電動機功率及傳動比分配， 3 主要傳動零件的參數(shù)設計 (V帶、V帶輪2個、軸2個、齒輪2個）標準件的選用. 4 減速器結構、箱體各部分尺寸確定，結構工藝性設計， 5 裝配圖的設計要點及步驟等。 6 設計和繪制零件工作圖 7 整理和編寫設計說明書,基本目的：1 培養(yǎng)正確的設計思想，訓練綜合運用所學的理論知識解決工程實際問 題的能力；2 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置的設計過程 和進行方式。3 設計基本技能的訓練。如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料、手冊、圖冊、 標 準和規(guī)范等。,課程設計時間安

2、排,1.傳動裝置總體設計（0.5天） 2.編寫設計計算說明書 （1天） 3.裝配圖設計（2天） 4.零件圖設計（2天） 5.答辯（1天）,設計的工作量：1)裝配圖-張(1號)；2)零件工作圖2張(傳動零件、軸或機體等)3)計算說明書一份，約4000一6000字,課程設計要求：1 研究分析設計題目和工作條件，明確設計要求和設計內(nèi)容； 2. 認真復習與設計有關的章節(jié)內(nèi)容，提倡獨立思考、深入鉆研，主動地、創(chuàng)造性地進設計； 3. 設計態(tài)度嚴肅認真,一絲不茍，反對照抄照搬，抄襲他人設計，容忍錯誤等問題。 4 通過設計在設計思想、設計方法和設計技能等方面得到良好的訓練,一、選擇電動機,1 選擇電動機的類型

3、、結構形式和轉速，計算電動機的功率， 確定電動機的型號。,一對齒輪效率0.97；一對軸承效率0.99； 聯(lián)軸器效率0.99； 帶傳動效率0.96,1）所需電動機輸出的功率,Pd=Pw/(kw) Pw 工作機器的輸出功率(kw) 由電動機到工作機的總效率,2) 若已知工作機器的阻力F(N)，圓周速度(m/s)，則,Pw=F*V/1000 (kW),課程設計過程步驟,3）由Pd查表選擇電動機型號(查課程設計75頁附錄5）,二、總傳動比i 及其分配i1、i2,由電機轉速n1和滾筒轉速n3確定總傳動比i =n1/n3 分配：i1 為V帶的傳動比； （24） i2 為齒輪的傳動比；（24） 總傳動比：i

4、=i1* i2,三、V型帶及帶輪的設計計算,1 .V型帶的設計,1）傳動比i1= 2) 工作情況系數(shù) 3）計算功率 4）選V型帶型號 5）小帶輪直徑 6）大帶輪直徑 7）驗算V帶速度 8）初定中心距 9）初算V帶長度,10）確定V帶長度 11）確定中心距 12）計算小帶輪包角 13）查包角修正系數(shù) 14）查帶長修正系數(shù) 15）計算V帶根數(shù) Z 16）計算V帶對軸的拉力F0,2. 計算兩帶輪的寬度B,四、齒輪傳動的設計計算 根據(jù)：傳遞功率P；傳動比I； 小齒輪的轉速n; 工作時間、閉式傳動。 1 選擇材料、熱處理、精度等級、決定齒面硬度、表面粗糙度。 按齒面接觸疲勞設計 確定Z1、Z2 和齒寬系

5、數(shù) 算實際傳動比 、傳動比誤差 計算轉矩T 確定載荷系數(shù)K 確定許用接觸應力 查表確定 兩齒輪的極限應力 計算應力循環(huán)次數(shù)NL 查表確定 兩齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)極限應力ZNT1、 ZNT2。 查接觸疲勞壽命的安全系數(shù) 求出d1、確定標準模數(shù)m (查表6-1） 3. 校核齒根彎曲疲勞強度 A）兩齒輪的分度圓直徑 B）兩齒輪齒寬 查表兩輪的齒形系數(shù)和應力修正系數(shù) 計算許用彎曲應力 （查極限彎曲應力、彎曲壽命系數(shù)、應力修正系數(shù)、彎曲疲勞安全系數(shù)）,E) 計算彎曲許用應力 計算彎曲應力 計算齒輪傳動的中心距 計算齒輪的圓周速度,4. 兩齒輪的幾何尺寸計算 齒根圓直徑 分度圓直徑 基圓直徑 齒頂高、齒

6、根高、齒全高 齒頂徑向間隙 齒厚、齒槽寬、齒距 兩齒輪的中心距（盡量滿足課程設計 表3.2） 齒頂圓的壓力角 計算重合度,五、軸的設計,1.各軸的功率計算 2.各軸的轉速計算 （列表） 3.各軸的轉矩計算,4、軸的概略設計 1）高速軸的概略設計 材料、熱處理、 按扭轉計算最小直徑 裝V帶輪處長度、外伸端直徑與長度、 裝兩軸承和兩軸承蓋處的直徑和長度（試選軸承與軸承蓋） 裝齒輪處的直徑和長度 齒輪與箱體的距離 軸的總長度,2）低速軸的概略設計 步驟與高速軸類同 注意：變速箱等寬、高速軸軸承的中心與 低速軸軸承的中心要在同一條直線上，也就是要求兩根軸軸承中心等寬度。 設計到這里開始作草圖（查表：

7、軸承及軸承蓋各參數(shù)、套筒的結構尺寸、齒輪的按裝、連軸器的結構尺寸等）,5. 軸的結構設計（見教材） 1）軸上的鍵槽寬度和長度確定 2）軸肩、軸環(huán)寬度與高度、各圓角半徑和倒角大小 3）軸上零件的固定方法和緊固件 4）軸上各零件的潤滑方法和密封件的尺寸安裝 5）作出軸的結構草圖,6. 軸系零、部件的設計,1） 設計小帶輪的輪槽及帶輪結構（按教材進行）作出教材所示的結構圖并標注,2） 設計大帶輪的輪槽及帶輪結構 作出教材所示的結構圖并標注,3） 齒輪的結構設計（教材） A) 小齒輪的結構設計及標注（齒輪軸或實體齒輪） B) 大齒輪的結構設計及標注（孔板式齒輪）,六 、低速軸軸的強度較計算（參見教材）

8、 求出齒輪的受力Ft、Fr、Fa 作出低速軸的空間受力簡圖 作出水平平面的受力圖、求解水平面的約束力 作出水平面的彎矩圖、求出最大彎矩 作出豎直平面的受力圖、求解豎直平面的約束力 作出豎直面的彎矩圖、求出最大彎矩 作出合成彎矩圖 作出扭矩圖 求出當量彎矩 代入強度條件、核算危險截面強度,七、軸承壽命計算、聯(lián)軸器與鍵的計算 高速軸上軸承的壽命計算 軸承型號： 查表查出： 基本額定動載荷C； 查出溫度系數(shù) 計算軸承受的徑向載荷P; 用工作小時數(shù)Lh表示軸承的壽命。,G) 能否滿足使用要求,2. 低速軸上聯(lián)軸器的計算 計算名義轉矩T 查表教材工作情況系數(shù)K 得出：計算轉矩Tc 查出所使用聯(lián)軸器的許用

9、轉矩和許用轉速 是否滿足Tc=T n =n,3. 低速軸上鍵的強度計算 1）查出鍵的結構尺寸b*h*L 2) 校核鍵的擠壓強度（參看教材頁）,八、減速器潤滑方式和潤滑油的選擇 1.潤滑方式選擇（課程設計） 2.潤滑劑的選擇（課程設計）,九、減速器結構裝配的繪制 減速器箱體結構及裝配草圖的繪制 （按課程設計計算箱體尺寸22個） 2. 減速器箱體結構及裝配圖的繪制 （大體類同課程設計75頁的裝配圖） 標注尺寸公差及配合、寫出技術特性、零件按順序編號 編寫技術要求、零件明細表和標題欄,十一、整理和編寫設計說明書 設計說明書內(nèi)容8項 設計說明書格式,十、設計和繪制零件工作圖 1.大齒輪的加工零件圖（參

10、考課程設計圖形） 2.從動軸的加工零件作圖（參考課程設計圖形）,第一階段設計任務書 設計題目：帶式輸送機傳動裝置 已知條件：運輸帶工作拉力F=2300N；運輸帶工作速度v=1.5m/s（允許運輸帶速度誤差為5%）；滾筒直徑D=400mm；兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷輕微沖擊；工作年限8年。（、數(shù)據(jù)在下頁）,F：運輸帶拉力 V：運輸帶速度 D：卷筒直徑,設計要求 一、減速器裝配圖1張：1號圖紙。 二、零件圖2 3張（至少齒輪、軸各一）：2號圖紙。 三、設計說明書1份：16開白紙。 圖形繪制清晰、準確、完整，圖紙整潔、布局合理。計算正確、完整，字跡工整、清晰。 四、設計說明書內(nèi)容及參考格式 封皮 設

11、計任務書 目錄 一、傳動方案擬訂 二、電機選擇 三、帶傳動設計 四、齒輪傳動設計 五、軸的設計 六、軸承的選擇 七、鍵的選擇 八、聯(lián)軸器的選擇 心得體會 參考文獻,一、傳動方案擬訂 傳動裝置采用帶傳動+一級直齒圓柱齒輪減速器，減速器軸線水平布置。 二、電機選擇 1.電機選擇 1）選擇電動機類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380V，Y型。 2）確定電動機容量 電機工作功率： 式中：,分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器及卷筒的傳動效率，取值參照文獻。,3）確定電動機轉速 卷筒軸工作轉速： V帶傳動傳動比： 一級齒輪傳動傳動比： 所以，總傳動比：,則電機可選轉速：,

12、綜合考慮各種因素，選出電機并將其參數(shù)列于表中。,2總傳動比和各級傳動比分配 總傳動比：,帶傳動：,齒輪傳動：,3傳動裝置的運動和動力系數(shù) 1）各軸轉速 電機軸：,I軸：,II軸：,2）各軸輸入功率 電機軸輸出：,I軸：,II軸：,3）各軸輸入轉矩,將計算結果列表,三、帶傳動設計 計算功率,：, 工作情況系數(shù) P 電機額定功率 2、V帶型號及小帶輪直徑：,3.帶輪基準直徑： 小帶輪：,大帶輪：,計算實際傳動比i：i=dd2/dd1 從動輪實際轉速n2：n2=n1/i 從動輪轉速誤差率：,4、驗算帶速：,一般,，,若不滿足，則重新選擇,5.確定中心距a和,：,若設計成中心距可調(diào)式：,。,6、校驗,

13、：,若不滿足，則增加a、減小,或加壓邊輪 7、根數(shù)z：,若不滿足，則改選帶型號或增加帶輪直徑。,，,10、帶輪軸受壓力,：,設計結果列表：,8、帶輪寬度B：B=(z-1)e+2f e+2f表7-1 9、單根V帶的初拉力,四、齒輪傳動設計 齒輪轉速應據(jù)帶傳動實際傳動比計算。 一、選材料、熱處理方法及精度等級： 1、材料、熱處理方法及硬度范圍。 軟齒面齒輪：齒面硬度 350HBS，45鋼等，調(diào)質或正火。 注：小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度大30 50HBS。 硬齒面齒輪：齒面硬度 350HBS，40Cr等，表面淬火或滲碳淬火。 2、精度等級：一般8級，中高速重載7級，低速輕載或不重要齒輪9級。,二

14、、根據(jù)設計準則確定許用應力 許用應力： 彎曲應力： 接觸應力： 、 分別查圖。 、 分別查圖6-7、圖6-9。 、 查下表。 安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要傳動，滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪SH1.01.11.11.21.3SF1.31.41.41.61.62.2,三、計算m或d1： 1、確定設計準則：按接觸強度或彎曲強度設計。 2、根據(jù)功率求轉矩：,3、載荷系數(shù)K：查表6-2。 4、齒數(shù)：,一般,5、齒寬系數(shù),6、,：查表6-16、6-17。,查表6-4。,7、計算m或d1： 軟齒面按接觸疲勞強度設計：,硬齒面按彎曲疲勞強度設計：,取兩齒輪中較大值。 m圓整為標準值（表5-3）。,四、主要尺寸計算：,，

15、,、,圓整為整數(shù)，個位最好取0或5。,五、校核齒輪圓周速度、精度等級和潤滑方式等：,查表6-7。,六、強度校核： 軟齒面彎曲疲勞強度校核：,兩個齒輪均需校核。 硬齒面接觸疲勞強度校核：,兩齒輪,設計結果列表：,相等。,五、軸的設計 1.選材：45鋼，調(diào)質。 2.徑向尺寸確定： 1）根據(jù)軸的扭轉強度設計最小直徑：,A：與材料有關 若有鍵槽，將d增大3% 5%，圓整為d1。 2）非定位軸肩：,3）定位軸肩：,3.軸向尺寸確定： 1）軸與輪轂配合：軸比輪轂短（23）mm 2）軸與軸承配合：軸端與軸承平齊 3）其他位置要求：,、t 查表4.1（表3）,為箱內(nèi)回轉體與箱體內(nèi)壁間距。 t為軸承壓蓋厚度P2

16、0頁。,軸承內(nèi)側與箱體內(nèi)壁間距。,軸承座孔厚度。,、c1、c2,箱外回轉體與軸承壓蓋間距。,I軸：,圓整成偶數(shù)或5結尾,圓整為標準值（初選軸承）。,軸的簡圖：,II軸：,圓整成標準值（初選聯(lián)軸器）,圓整為標準值（初選軸承）。,圓整為偶數(shù)或5結尾,軸的簡圖：略,4軸的校核： 方法I：,方法II：,圖略,一、軸的剪力和彎矩 1、剪力 FQ 平行于截面的內(nèi)力 2、彎矩 M 縱向對稱平面內(nèi)的力偶矩。,二、剪力和彎矩正負號的判別 1、正負號規(guī)定 剪力： 保留左段：截面一側所有外力之和向上，該截面剪力為正； 若取右段：截面一側所有外力之和向下，該截面剪力為正；反之為負。 彎矩：截面處的彎曲變形為上凹下凸時

17、該截面彎矩為正，反之為負。,剪力：順時針為正，逆時針為負 彎矩：上凹為正，下凹為負,2、剪力大小 某截面上的剪力大小等于該截面一側所有外力的代數(shù)和。 3、彎矩大小 某截面上的彎矩大小等于該截面一側所有外力對該截面形心力矩的代數(shù)和。 三、剪力圖和彎矩圖的做法 1、分段先建立剪力方程和彎矩方程。 2、繪制圖形,2、扭矩正負號規(guī)定： 右手螺旋定則 四指繞向代表 扭矩T 的轉向; 拇指指向與截面外法線一致為正、反之為負。,例1、某機械傳動軸，輸入輪MB=3KNm，輸出兩輪MA=1.8KNm，MC=1.2KNm，求出截面1-1、2-2的扭矩，并畫扭矩圖。,解：,六、軸承的選擇 1.軸承的選擇： 根據(jù)軸的

18、受力特點，選用深溝球軸承，且根據(jù)軸的直徑初選軸承，將其參數(shù)列表。,2.軸承的校核：陳立德書P294-301 1）當量動載荷：,注意：,求出,、,驗算受力較大的軸承壽命即可。 2）軸承壽命：,七、鍵的選擇 1.鍵的選擇： 根據(jù)軸的直徑初選鍵，確定其寬度b和高度h，根據(jù)軸的長度缺點鍵的長度,將其參數(shù)列表。,2.鍵的擠壓強度校核：,式中：,八、聯(lián)軸器的選擇 1.選擇聯(lián)軸器類型 根據(jù)工作載荷的大小、性質、轉速高低、工作環(huán)境等選擇聯(lián)軸器的類型： 1) 低速、剛性大的短軸 = 剛性聯(lián)軸器（凸緣聯(lián)軸器） 2) 低速、剛性小的長軸 = 無彈元件撓性聯(lián)軸器（十字滑塊聯(lián)軸器） 3) 傳遞轉矩較大的重型機械 = 齒

19、式聯(lián)軸器； 4) 對于高速、有振動和沖擊的機械 = 彈性元件撓性聯(lián)軸器（彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器） 5) 軸線位置有較大變動的兩軸 = 萬向聯(lián)軸器； 6) 有安全保護要求的軸 = 安全聯(lián)軸器。,2.計算轉矩：,3.轉速：,將其參數(shù)列表。,減速器裝配底圖設計,內(nèi)容： 結構設計和校核計算交叉進行； 繪圖和計算交叉進行； 結構設計所占的比重最為突出。 原則： 先合理布置圖面再繪圖， 先主要零件，再次要零件； 先中心線和輪廓線，再結構細節(jié)； 先俯視圖兼顧其它視圖。,一、準備工作 確定各級傳動零件的主要尺寸和參數(shù) 齒輪傳動：中心距、分度圓和齒頂圓 直徑、齒輪寬度等。 初步考慮箱體結構、軸承組合結

20、構 帶輪的結構尺寸； 電動機的安裝尺寸； 聯(lián)軸器的結構類型和結構尺寸； 初選軸承類型； 初步確定滾動軸承組合設計方案： 型號、固定、定位、間隙調(diào)整 、裝拆等 。,考慮減速器裝配圖的布圖 圖面比例、合理布置圖面 二、第一階段 先主后次、先粗后細、先俯后它的原則 主要零件輪廓線繪制,確定箱體內(nèi)壁位置 軸的結構設計 先高速軸結構設計，再低速軸結構設計。 ）結構設計要求 定位；工藝性；裝拆。 ）結構設計步驟 從一端向另一端或由兩端向中間設計 軸向尺寸；,安裝鍵的軸端 ； 軸外伸長度取決于軸承蓋結構和軸端安裝的零件； 軸的徑向尺寸。如前所算。,） 滾動軸承及聯(lián)軸器的選擇 軸承受載的大小、方向、性質及轉速

21、 優(yōu)先選用向心球軸承； 可選用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承。 ）軸、軸承等的校核計算 軸的校核計算 ； 定出結構，軸承支點及力的作用點； 畫出受力圖，進行受力分析； 繪制彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖； 判定軸的危險截面； 按彎扭合成條件進行強度校核計算。,軸承壽命校核計算 ； 預期工作壽命：如減速器的檢修期等（23年） 如不符合要求，可改變軸承類型或系列。 鍵聯(lián)接的強度校核計算； 驗算抗擠壓強度。 許用擠壓應力按輪轂材料選取。 如強度不足，可通過改變鍵長，采用雙鍵、 花鍵或增大軸徑等措施來滿足。,第二階段 傳動零件的結構設計 傳動零件的結構設計要求； 滿足傳動基本參數(shù)的要求 滿足零件強度、剛度與壽

22、命等方面的要求 滿足加工工藝和裝配工藝的要求 傳動零件（齒輪）的結構設計 ； 選定合適的結構型式 推薦的經(jīng)驗公式與數(shù)據(jù)進行結構設計 齒輪軸式、盤式、腹板式和輪輻式四種類型,軸承的潤滑和密封 軸承的潤滑 ； 油潤滑：油溝，缺口和環(huán)形通路,脂潤滑：甩油環(huán),軸承的密封 ； 防止?jié)櫥瑒┫蛲庑孤?外界灰塵、水分和其它雜質滲入,減速器的潤滑及密封設計 浸油潤滑； 齒輪圓周速度 浸入深度不宜太深或太淺,箱體的結構設計 剛度、強度要求； 密封可靠、結構緊湊； 良好的加工和裝配工藝性； 原則： 先箱體、后附件、先主體、后局部，先輪廓、后細節(jié) 箱體結構設計 ； ）軸承座應有足夠的厚度,）軸承座孔兩側聯(lián)接螺栓要靠近

23、一些， 并在兩側設置凸臺 ）聯(lián)接處凸緣厚度比箱壁厚，可取1.5倍 ）箱座高度按結構需要確定 ）設計鑄造箱體要遵循鑄造生產(chǎn)工藝要求,）設計箱體時應注意機械加工工藝要求,附件設計 ； ）視孔及視孔蓋 ）通氣裝置 ）放油孔螺塞 ）油標裝置 ）定位銷 ）起蓋螺釘 ）起吊裝置 ）軸承蓋的結構,四、檢查階段 結構、工藝方面 制圖方面,裝配圖的設計,基本內(nèi)容： 表達機器（或部件）的裝配關系、 工作原理和零件主要結構的一組視圖； 尺寸標注和配合代號； 技術要求； 技術特性； 零件編號、明細表及標題欄。,一、完成裝配圖全部視圖 1注意視圖表達； 2注意剖面線的畫法，薄件可用涂黑畫法。 3某些結構可采用規(guī)定的簡化畫法。 4同一視圖多個零件允許只詳細畫出一個， 其余用中心線表示。 5.繪制時，尺寸、編號、明細表等全部內(nèi)容 完成并檢查后，再加深完成裝配圖。 二、標注尺寸 特性尺寸；配合尺寸 ；安裝尺寸；外形尺寸 三、編寫技術特性 表格的形式，一般放在明細表的附近 四、制定技術要求 對零件