机械设计基础课程设计(带+齿轮)

《机械设计基础》课程设计一.设计目的《机械设计基础》课程设计是在学完《机械设计基础》课程的基础上进行的重要实践性教学环节，是学生第一次较全面的机械设计训练。《机械设计基础》课程设计的目的是：1、通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；2、学会从机器功能的要求出发，合理选择传动机构类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；3、通过课程设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养机械设计的基本技能。二.设计题目设计带式输送机传动装置中的单级圆柱齿轮减速器。三.传动系统方案带式输送机由电动机驱动。电动机1通过带传动2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作，如图所示。123456四.原始参数输送带工作拉力F=kN；输送带工作速度v=m/s(允许输送带速度误差为±5%)；滚筒直径D=mm；滚筒效率ηj=0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）；使用期限8年123456五.工作条件1.工作情况两班制，连续单向运转，载荷较平稳。2.动力来源电力，三相交流，电压380V/220V；3.检修间隔期四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。4.制造条件及生产批量一般机械厂制造，小批量生产。123456六.设计工作量要求1.减速器装配图一张（A1，可用两个视图和必要的局部剖视）；2.箱座零件工作图一张（A1）3.从动轴零件工作图一张（A3）；4.从动齿轮零件工作图一张（A3）；5.设计说明书一份(不少于20页，6000～8000字)。1.电机的选择2.各轴运动参数计算3.带传动设计计算4.齿轮传动设计计算与校核5.轴的设计计算及校核6.轴承的选择与校核7.键及联轴器等零件的选择与校核8.箱体设计（主要结构尺寸及计算）9.减速器的润滑及密封的选择10.减速器附件的选择及说明11.设计小结（设计体会，本设计优缺点分析，今后改进的意见）12.参考文献设计说明书主要内容一.传动装置的总体设计1.根据设计需求和工作条件，对多种传动方案进行分析比较；2.选择传动装置的类型，拟定传动装置的运动方案；3.绘制传动装置运动简图。一.传动装置的总体设计（一）.传动方案的确定带传动+一级齿轮传动带传动i=2～4齿轮传动i=3～5一.传动装置的总体设计123456（二）.电动机的选择1.选择电动机类型和结构型式：Y系列三相异步电动机。（手册P167）2.确定电动机的功率（1）工作机所需的功率：（2）传动装置的总效率：12345wjFη1—带传动η2—轴承η3—闭式齿轮传动η4—轴承η5—联轴器（手册P5）（3）所需电动机的功率：wdPPη—电动机至工作机之间传动装置的总效率一.传动装置的总体设计123456①②③④⑤（二）.电动机的选择3.确定电动机的转速工作机转速12()dwwniinn(2∼4)(3∼5)=(6∼20)601000wvnD电动机转速一般可取：dwnn(6∼12)一.传动装置的总体设计列出符合转速、功率要求的多种电机（多方案）方案电动机型号额定功率电机转速电机重量参考价格总传动比同步转速满载转速123一.传动装置的总体设计对满足要求的电机的重量、价格、外形尺寸、传动比进行比较，选择一种电机。选择的一般原则：选1500r/min1000r/min不选750r/min。选择结果（列表）（手册P189）型号额定功率满载转速外形尺寸中心高伸出端安装直径伸出端安装长度键联接尺寸地脚尺寸一.传动装置的总体设计（三）.计算总传动比和分配各级传动比总传动比：mwnin(注：nm—电机满载转速)选择带传动传动比：i1=2～4计算闭式齿轮传动传动比：21/iii（注：一般选i1i2）一.传动装置的总体设计（四）.计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速：0mnn0轴（电机轴）101/nni1轴（高速轴）212/nni2轴（低速轴）32nn3轴（工作机）一.传动装置的总体设计0轴1轴2轴3轴（四）.计算传动装置的运动和动力参数2.各轴功率：0dPP0轴1轴2轴3轴100101PPP2112123PPP3223245PPP一.传动装置的总体设计0轴1轴2轴3轴①②③④⑤注意：Pd为所需电动机的功率。（四）.计算传动装置的运动和动力参数3.各轴转矩：0d9550dmPTTn0轴1轴2轴3轴1119550PTn2229550PTn3339550PTn一.传动装置的总体设计0轴1轴2轴3轴①②③④⑤（四）.计算传动装置的运动和动力参数4.传动系统运动和动力参数汇总轴号功率转矩转速传动比效率输入输出输入输出0123一.传动装置的总体设计二.V带传动的设计计算二.V带传动的设计计算1.选择V带截型；2.确定V带基准直径，验算带速；3.确定带长和中心距；4.验算小带轮包角；5.确定V带的根数；6.计算带传动作用在轴上的压力；7.带轮结构设计（与轴的结构设计综合考虑）。二.V带传动的设计计算21/iii实带轮结构设计带轮轮缘宽度:B=(Z-1)e+2f带轮轮毂宽度:L=(1.5～2)d当B1.5d时，L=B注意: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。三.齿轮传动的设计计算与校核1.选择齿轮材料和精度等级软齿面:HBS1-HBS2=25～40;硬齿面:HRC1=HRC2;对齿轮传递功率不大,一般选软齿面。2.按齿面接触疲劳强度条件设计齿轮主要参数（对软齿面）模数选择:m=(0.007～0.020)am≥1.5～2;m=2～4;齿数选择:z1=20～40(选30左右)三.齿轮传动的设计计算与校核3.按齿根弯曲疲劳强度条件校核齿轮强度（对软齿面）4.齿轮传动的几何尺寸计算；(教材:P115,表6.2)注意:齿轮传动尺寸与参数的取值:模数应取标准值;齿宽和其他结构尺寸应尽量圆整;啮合几何尺寸(分度圆、齿顶圆、齿根圆、螺旋角）应求出精确值。（手册P199）列表列出计算结果（教材：P115，表6.2）三.齿轮传动的设计计算与校核5.齿轮结构设计（与轴的结构设计综合考虑）（教材：P136～138，手册：P163）采用列表方式，列出齿轮结构参数计算结果绘制大齿轮结构草图。三.齿轮传动的设计计算与校核四.轴的结构设计与强度校核（一）高速轴的设计1.选择轴的材料，确定许用应力2..初步计算最小轴径3PdCn注意：轴径的圆整（键槽、联轴器、标准直径）四.轴的结构设计与强度校核（一）高速轴的设计3.轴的结构设计(1).轴上零件装配、定位和固定画轴系结构图（教材P214:图9.15）(2).确定各段直径和长度综合箱体、轴承盖的设计统一考虑箱体设计（手册P158）轴承盖设计（手册P166）箱体轴承孔轴向尺寸L=δ+C1+C2+（5～10）四.轴的结构设计与强度校核（一）高速轴的设计3.轴的结构设计(1).轴上零件装配、定位和固定(2).确定各段直径和长度四.轴的结构设计与强度校核注意1.若齿轮和轴的结构尺寸接近，应设计成齿轮轴，此时轴的结构、各段直径和长度需作调整。2.齿轮轴的危险截面尺寸，按齿根圆计算。画轴系结构图（教材P214:图9.15）（一）高速轴的设计4.按弯扭合成强度条件校核轴的强度；5.绘制高速轴的结构草图标明各段的长度和直径四.轴的结构设计与强度校核（二）低速轴的设计设计过程同高速轴，但应特别注意两轴间轴向尺寸匹配关系。四.轴的结构设计与强度校核四.轴的结构设计与强度校核（二）低速轴的设计设计过程同高速轴，但应特别注意两轴间轴向尺寸匹配关系。注意(1).两个齿轮的对称中心面应对正；(2).轴承相对于齿轮对称布置；(3).尽可能使两轴上轴承内端面对齐；(4).两轴承端盖安装面相对齿轮中心面对称布置，两轴的轴承端盖安装面对齐。四.轴的结构设计与强度校核五.轴承的选择与校核（一）高速轴滚动轴承的选择与校核1.初选轴承的类型和型号（在轴的结构设计时进行）类型选择：载荷条件；转速条件；装调性能；调心性能；经济性型号选择：轴颈尺寸：（推荐初选轻系列轴承）2.计算轴承径向载荷22rVHFRR五.轴承的选择与校核说明3.计算轴向载荷Fa1，Fa2若不满足要求，重新选择中或重系列若为角接触轴承计算内部轴向力轴向载荷4.计算当量载荷P1，P25.轴承寿命校核五.轴承的选择与校核（二）低速轴滚动轴承的选择与校核设计过程同高速轴滚动轴承五.轴承的选择与校核六.键的选择与校核（一）高速轴大带轮键联接的选择与校核（二）高速轴齿轮键联接的选择与校核（三）低速轴齿轮键联接的选择与校核（四）低速轴联轴器键联接的选择与校核六.键的选择与校核七.联轴器的选择与校核1.类型选择：（手册P198）(2).计算转矩TC(1).计算名义转矩T(3).选择联轴器的型号（轴孔长度、直径与轴匹配）2.型号选择：低速轴联轴器的选择七.联轴器的选择与校核八.箱体的结构设计减速器箱体主要结构尺寸计算八.箱体的结构设计按手册P158表11-1计算，写说明书时在表中加一栏，列出计算结果。注意箱体结构尺寸计算应在齿轮设计完成之后，轴的结构设计之前完成。九.减速器的润滑及密封的选择1.齿轮润滑方式及润滑剂的选择；2.轴承润滑方式及润滑剂的选择。（一）.减速器的润滑方式的选择九.减速器的润滑及密封的选择特别注意：若轴承需脂润滑，注意Δ3的选取（手册P208图16-12）九.减速器的润滑及密封的选择（二）.减速器的密封方式的选择1.减速器密封方式的确定；（箱体剖分面、视孔盖、放油螺栓处等）2.轴承盖的结构设计；（手册P166）3.油封的选择。（手册P90～P91）十.减速器附件的结构设计1.检查孔（手册P226）视孔盖（手册P161）2.放油螺塞（手册P89）3.油标（手册P88～P89）4.通气器（手册P162）5.起吊装置（手册P161）6.起盖螺钉7.定位销十.减速器附件的结构设计阅读（手册P226～P228）减速器装配草图设计减速器装配草图设计减速器装配草图设计是传动装置结构设计的重要环节，必须与结构设计的其他部分反复、交叉进行，贯彻边计算、边绘图、边修改的原则，以使各方面的要求得以综合满足，最终完成减速器的结构设计。减速器装配图、零件图设计基本要求1.减速器装配图、零件图的方案、结构、尺寸、参数等必须与设计计算说明书一致；减速器装配图、零件图设计3.工作图采用手工绘制。2.工作图应符合国家机械制图、公差配合等相关标准要求；减速器装配图、零件图设计①装配草图的检查与完善；绘制正式装配图之前，应对设计计算及装配草图进行认真、仔细的检查，发现错误应及时修改。在此基础上，按照国家机械制图标准，完善装配草图。1.装配图的设计减速器装配图、零件图设计①装配草图的检查与完善；②标注装配图尺寸、配合与精度等级；③对所有零件进行编号；④编制明细栏和标题栏；⑤编写传动装置的主要技术参数；⑥编写技术要求；⑦加深。在画完零件工作图后，再次检查、修改装配图并加深。1.装配图的设计减速器装配图、零件图设计①初绘零件工作图；根据零件设计计算参数，选择合适的比例和视图，初绘零件工作图。②标注尺寸及公差；③标注表面粗糙度；④标注表面形状及位置公差；⑤编写零件工作图的技术要求；⑥编写传动件的啮合参数表；对齿轮、蜗轮、蜗杆等传动件，应编写啮合参数表，标明其主要参数及误差检验项目，以便选择刀具和检验误差。⑦绘制并填写标题栏；⑧检查并加深零件工作图。2.零件图的设计设计说明书的编写目录（标题及页次）设计任务书1.电机的选择2.各轴运动参数计算3.带传动设计计算4.齿轮传动设计计算与校核5.轴的设计计算及校核6.轴承的选择与校核7.键及联轴器等零件的选择与校核8.箱体设计（主要结构尺寸及计算）9.减速器的润滑及密封的选择10.减速器附件的选择及说明11.设计小结（设计体