68机械设计基础课程设计

1机械设计基础课程设计2第一讲设计任务布置3一、设计题目设计题目：带式输送机中单级斜齿圆柱齿轮减速器。工作条件：两班制工作，使用年限为5年，单向连续运转，载荷平稳。运动简图：原始数据：题号数据143125678910112运输带拉力F(N)运输带速度V(m/s2)卷筒直径D(mm)6100618060306000606061506090612062006300618062501.501.551.421.451.401.541.601.481.551.581.561.52280300300300250300250260280300260270参考图样：《机械设计课程设计》P198~P201。运输带卷筒减速器电机联轴器皮带传动高速轴Ⅰ低速轴Ⅱ4二、设计任务1）在A1图纸上完成减速器装配图一张。。2）在A2图纸上绘制轴零件工作图一张。低速轴，参考图样见P53。3）完成设计计算说明书一份。说明书内容、要求及书写格式见P62。三、设计方法和步骤参照P1~P64进行。注：除另外说明，以上所标页码均为《机械设计课程设计》页码，下同。5第二讲传动装置的总体设计6一、选择电动机（见P5~P6）1、确定电动机所需功率输出功率：kW1000FVPwF：运输带拉力，N。V：运输带速度，m/s2。总效率：542321η1：带传动效率；η2：圆柱齿轮传动效率；η3：联轴器传动效率；η4：滚动轴承效率；η5：运输机滚筒效率。以上各传动装置机械效率查P6表2-2确定（齿轮效率按8级精度查表）。电机所需功率：kWPPwd72、选择电动机类型选择：推荐选用Y系列三相异步电动机，安装形式为B3。型号确定：由P147表16-1确定电动机型号及技术数据。同步转速nt：推荐选用1500r/min。额定功率Pe：应使Pe≥Pd。满载转速nm：为传动比计算提供依据。例：选用电机为Y132M-4-B3。Ｙ系列三相异步电动机，机座中心高为132mm，中机座，磁极数为4，安装形式为B3。相关数据：为选择联轴器等，需由P148表16-2确定电动机以下数据：1）中心高H；2）外伸轴径D；3）外伸轴长E。8二、计算传动比（见P6~P7）1.总传动比滚筒转速：r/minDV106n4wV：运输带速度，m/s，见原始数据。D：卷筒直径，mm，见原始数据。总传动比：nniwmnm：电动机满载转速，r/min。2.分配传动比各种传动中每级传动比的推荐值见P7表2-3。取带传动比为2~4，则齿轮传动比i1=i/2~4应使i1≤59三、传动装置的运动和动力参数计算（见P8）1.各轴转速nⅠ=nw·i1r/minnⅡ=nwr/minnⅠ,nⅡ：分别为高速轴、低速轴转速。nW：滚筒转速，r/min。2.各轴功率按电动机的所需功率Pd计算：PⅠ=Pdη1kWPⅡ=PⅠη2η4kWPⅠ,PⅡ：分别为高速轴，低速轴功率。各效率值同前。3.各轴转矩TⅠ=9550PⅠ/nⅠN·mTⅡ=9550PⅡ/nⅡN·mTⅠ,TⅡ：分别为高速轴，低速轴转矩。10第三讲零部件的设计计算和选择11一、齿轮设计计算（见P12）1.参数选择和强度计算按标准斜齿圆柱齿轮传动设计。设计计算仿照《机械设计基础》P110例5-1。齿轮结构及尺寸见P188~P189。2.参数和计算要求1）模数应取标准值；2）中心距，齿宽，结构尺寸应圆整；3）不允许圆整的尺寸应精确到小数点后三位，角度应精确到秒。12低速轴Ⅱ：最小轴径轴段与联轴器配合，一个键槽，得mmnp10605.1d3ⅡⅡⅡminPⅠ、PⅡ：已计算轴功率，kW。nⅠ、nⅡ：已计算轴转速，r/min。2.轴的最小直径确定高速轴最小轴径应由皮带轮孔径确定，也可参考电机轴径确定。低速轴最小轴径应由以下所选联轴器标准孔径确定。应保证：高速轴最小轴径低速轴最小轴径二、轴的最小直径（见P13）1.初算轴的最小直径计算见《机械设计基础》P240。高速轴Ⅰ：最小轴径轴段与皮带轮配合，一个键槽，得mmnp11705.1d3ⅠⅠⅠmin13三、选择联轴器（见P13）1.类型推荐选用弹性套注销联轴器（见P128表13-5）。Z型轴孔：阶梯形圆锥轴孔。Y型轴孔：长圆柱轴孔。J型轴孔：阶梯形圆柱轴孔。J1型轴孔：短圆柱轴孔。Z型轴孔J型轴孔Y型轴孔J1型轴孔L1LLL1LL1142.型号选择按不小于轴的转矩T，转速n和初算最小轴径dmin的值选取联轴器型号。低速轴最小轴径应由所选联轴器标准孔径最终确定。联轴器标记示例说明：844323GB6038AJ6038JA6TL1联轴器型号为TL6的弹性销联轴器。主动端：J型轴孔，A型（圆头）键槽，d1=38mm，L1=60mm。从动端：J1型轴孔，A型（圆头）键槽，d2=38mm，L1=60mm。d1：主动端轴孔孔径。d2：从动端轴孔孔径。dz：圆锥轴孔公称直径。15四、初选滚动轴承（见P13）1.类型推荐选用：圆锥滚子轴承（3类）02系列或03系列（见P113表12-3）。角接触球轴承（7类）02系列或03系列（见P119表12-6）。2.型号选择轴承型号由轴承类型、尺寸系列和内径代号组成。轴承内径由所定最小轴径加8~10mm的值查上述表确定。应保证：低速轴轴承内径》高速轴轴承内径16第四讲减速器装配草图设计17一、概述（见P21）基本方法：边画、边算、边改。二、设计装配图的准备（见P21~P24）1.箱体结构型式的确定箱体结构介绍见P15~P17。铸造箱体结构尺寸见P24表5-1。2.润滑方式的选择减速器的润滑说明见P17~P20。1）齿轮的润滑采用油池浸油润滑。应使低速级大齿轮浸油深度为一到二个齿高，保证不低于10mm。2）轴承润滑一般采用飞溅润滑，也可采用润滑脂润滑。183.图面布置主要参考样图见P198~P199。1）选择图纸幅面和比例尺按任务安排选用图纸幅面为A1。按实际情形，一般选用比例尺为1：1或1：2（也可选用1：1.5）比较适当。2）选择视图按对应的参考样图，采用三个视图表达。3）图面布置按对应的参考样图进行图面布置。应注意留出零件明细表、技术特性和技术要求所需位置空间。19三、减速器装配草图设计（见P25~P40）1.设计内容（见P25）轴系零件的结构设计；减速器箱体结构设计。2.初绘减速器装配草图（见P25~P28）1）画齿轮中心线和轴线2）画齿轮轮廓取小齿轮比大齿轮宽6~8mm；3）画箱体部分内壁线和外壁线按P24表5-1计算：箱座壁厚δ（估值8~10mm）；箱盖壁厚δ1（估值8mm）；齿顶圆与箱体内壁距离Δ1（估值10~12mm）；齿轮端面与箱体内壁距离Δ2（估值20mm）。20Δ2Δ1Δ2214）画轴承廓线、轴承座外端线及轴承端盖廓线按初选轴承内径d、外径D和轴承宽B画轴承廓线。按P24表5-1确定轴承旁联螺栓直径d1及其相应扳手空间C1和边缘厚C2，得轴承座孔宽度：L=δ+C1+C2+5~8根据L画轴承座外端线。按参考样图采用凸缘式轴承端盖，由P132表14-1确定结构尺寸并画轴承端盖廓线。225LL−5~8C1+δC2235）轴的结构设计a）轴的径向尺寸确定轴的径向尺寸一般应由两端向中间确定。①联轴器、带轮、透盖、滚动轴承等配合轴段由孔径定轴径；②滚动轴承定位轴肩直径da应查滚动轴承表确定；③用轴肩定位的相邻轴段轴径相差6~10mm；④不需轴肩定位的相邻轴段轴径相差1~3mm。b）轴的轴向尺寸确定轴的轴向尺寸一般应由中间向两端确定。①与联轴器、带轮和齿轮配合的轴段长应比轮毂宽短2~3mm，在联轴器、带轮与透盖之间的外伸轴段长应方便透盖螺钉取出，初取12~16mm；②与滚动轴承配合的轴段长比轴承宽1~2mm；③当需用套筒或挡油盘等固定轴上零件时，相应轴段长应比轮毂宽短2~3mm。在装配图中允许不画轴的退刀槽，越程槽和倒角。2412~1612~16da轴径同联轴器标准孔径轴段长比联轴器轮毂宽短2~3mm轴段长比齿轮轮毂宽短2~3mm轴径参考电机轴确定轴段长参考联轴器轮毂孔宽确定da256）键设计推荐选用A型平键。按键所在轴段直径由P107表11-8确定键宽b和键高h。键长按短于所在轴段长度5~10mm选取，在零件装入一侧，键端距轴端距离应为2~5mm。综合考虑，最后由表中键的长度系列确定键长。2~5LL−5~10263.轴、滚动轴承及键联接校核计算（见P28）在校核计算之前，需对齿轮进行受力分析，确定齿轮的圆周力、轴向力和径向力的大小和方向。力的作用点为齿宽中点。1）轴的强度校核只要求校核低速轴。校核计算仿《机械设计基础》P2504.轴的强度计算进行。①轴上零件的分布力应简化为力作用宽度中点的集中力；②轴所受支承反力作用点应查轴承表确定。必须画出轴的受力图、弯矩图，转矩图及合成弯矩图。2）滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命一般应与减速器的寿命相同，如难以达到，则不能低于2~3年。只要求计算低速轴滚动轴承寿命。计算可仿《机械设计基础》P289例14-3进行。3）键联接强度校核校核低速轴上大齿轮的键联接。以上的校核计算如不合格，则需修改设计以满足要求。274.完成减速器装配草图（见P28~P40）1）轴系零件的结构设计a）画齿轮结构齿轮结构见P188~P192。齿轮啮合画法按参考样图。b）画滚动轴承结构滚动轴承简化画法见P67。c）画套筒和轴端挡圈在需要处画套筒，套筒结构根据需要设计。轴端挡圈可略去不画。d）画挡油盘和甩油盘当轴承用脂润滑时，为防止润滑油冲掉润滑脂，需装挡油盘；用油润滑时，为防止大量热油涌入轴承也需装挡油盘。铸造挡油盘结构见P20图4-13和P29图5-10；冲压挡油盘见P29图5-10。28e）画轴承盖结构凸缘式轴承盖分透盖和闷盖两种，结构见P132表14-1，按参考样图选取相应型式。f）画密封件密封件按参考样图选取。毡圈油封见P143表15-8。2）减速器箱体的结构设计a）箱体壁厚及结构尺寸的确定铸造箱体壁厚与结构尺寸见P24表5-1。b）轴承旁联螺栓凸台结构尺寸的确定①取轴承旁联螺栓为M8~M10；螺栓见P95表11-12，螺母见P102表11-21，弹簧垫圈见P103表11-23。②确定旁联螺栓位置尺寸：S=D2，D2为轴承端盖外径。29③确定凸台高度按螺栓的扳手空间C1和边缘厚C2得凸台宽度，由此确定高度h，所得凸台尺寸应圆整。c）确定箱盖顶部外表面轮廓大齿轮一侧：R1=da2/2+△1+δ1小齿轮一侧：R2RʹS=D2C2C1hhd）确定箱座高度箱座高度：Hda2/2+30~50+8+3~5mme）输油沟的结构确定轴承采用飞溅润滑时，应在箱座凸缘上开输油沟。输油沟的结构见P19图4-11。注意所开输油沟不能与联接螺栓孔通连。30f）箱盖、箱座凸缘及联接螺栓的布置箱盖、箱座凸缘厚:b1=1.5δ1，b=1.5δ（估值为10mm）箱底座凸缘厚:b2=2.5δ（估值20mm）地脚螺钉：M12~M16（推荐取M12）箱底座凸缘宽:lC1min+C2min（估值约40mm）螺栓布置应均匀对称，为保证箱盖和箱座联接的紧密型，螺栓间距以不大于150mm为宜。g）箱体结构的刚度设计为了保证箱体刚度，除应有足够壁厚外，还应在轴承座孔凸台上下做出刚性加强筋。h）箱体工艺性设计①铸造箱体的工艺性设计铸造圆角半径一般取R≥5mm，拔模斜度取1：10~1：20。②箱体机械加工工艺性设计为减少加工面，轴承座孔端面等处采用凸台结构，凸起为3~8mm，而螺栓和螺母支承面采用沉头座，沉头座深可画为2~3mm箱座底面也应采取凹凸结构。31L−5~8H30~50+hab2b1b3~5322）减速器附件设计以下各附件可比照参考样图确定并画出。a）窥视孔和视孔盖结构尺寸见P133表14-4。窥视孔的位置和大小按能看到所有齿轮啮合的要求确定。b）通气器型式及结构尺寸见P136~P136表14-9~表14-11。c）起吊装置箱盖吊耳和箱座吊钩结构尺寸见P137表14-12。箱盖吊环见P138表14-13。d）油面指示器各种油面指示器见P134~P135表14-5~表14-8。杆式油标的取放应不受