機械設(shè)計課程設(shè)計——第一講

1、機械設(shè)計課程設(shè)計機械設(shè)計課程設(shè)計第一講第一講天津大學仁愛學院天津大學仁愛學院機械工程系機械工程系一、課程設(shè)計的目的一、課程設(shè)計的目的1. 培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決工程實際培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決工程實際問題的能力；問題的能力；2. 學習和掌握一般機械設(shè)計的基本方法和程學習和掌握一般機械設(shè)計的基本方法和程序，培養(yǎng)獨立設(shè)計能力；序，培養(yǎng)獨立設(shè)計能力；3. 進行機械設(shè)計工作基本技能的訓練，包括進行機械設(shè)計工作基本技能的訓練，包括訓練計算、繪圖能力和運用設(shè)計資料訓練計算、繪圖能力和運用設(shè)計資料二、課程設(shè)計的題目二、課程設(shè)計的題目1.1.盤磨機傳動裝置盤磨機傳動裝置2.2.鏈板式運輸機傳動裝置（

2、一）鏈板式運輸機傳動裝置（一）3.3.鏈板式運輸機傳動裝置（二）鏈板式運輸機傳動裝置（二）4.4.皮帶運輸機傳動裝置皮帶運輸機傳動裝置3-1- 盤磨機傳動裝置主軸轉(zhuǎn)速n主（轉(zhuǎn)/分）圓錐齒輪傳動的傳動比i錐電動機功率N電（千瓦）電動機轉(zhuǎn)速n電（轉(zhuǎn)/分）每日工作時數(shù)T（小時）傳動工作年限（年）電動機電動機+二級圓柱齒輪減速器二級圓柱齒輪減速器+開式錐齒輪開式錐齒輪3-2- 鏈板式運輸機傳動裝置鏈條曳引力P（牛頓）鏈條速度v（米/秒）鏈條節(jié)距t（毫米）鏈輪齒數(shù)z開式齒輪傳動的傳動比i開每日工作時數(shù)T（小時）傳動工作年限（年）P 電動機電動機+二級圓柱齒輪減速器二級圓柱齒輪減速器+開式圓柱齒輪開式圓柱

3、齒輪3-3- 鏈板式運輸機傳動裝置鏈條曳引力P（牛頓）鏈條速度v（米/秒）鏈條節(jié)距t（毫米）鏈條齒數(shù)z開式齒輪傳動的傳動比i開每日工作時數(shù)T（小時）傳動工作年限（年）電動機電動機+圓錐圓柱齒輪減速器圓錐圓柱齒輪減速器+開式圓柱齒輪開式圓柱齒輪3-4- 皮帶運輸機傳動裝置運輸帶曳引力P（牛頓）運輸帶速度v（米/分）滾筒直徑D（毫米）每日工作時數(shù)T（小時）傳動工作年限（年）電動機電動機+蝸輪蝸桿減速器蝸輪蝸桿減速器+開式圓柱齒輪開式圓柱齒輪三、課程設(shè)計的內(nèi)容三、課程設(shè)計的內(nèi)容1. 電動機選擇，傳動比分配電動機選擇，傳動比分配2. 傳動件和支承件的設(shè)計計算傳動件和支承件的設(shè)計計算3. 減速器裝配圖和

4、零件工作圖設(shè)計減速器裝配圖和零件工作圖設(shè)計4. 設(shè)計計算說明書的編寫設(shè)計計算說明書的編寫四、課程設(shè)計提交的內(nèi)容四、課程設(shè)計提交的內(nèi)容1. 減速器正式裝配圖減速器正式裝配圖1張（張（0#, 1:1 ）2. 減速器裝配草圖減速器裝配草圖1張（張（0#, 1:1 ）3. 零件圖零件圖1張（張（ 1:1 , 中間中間/輸出軸）輸出軸）4. 設(shè)計計算說明書（設(shè)計計算說明書（ 不少于不少于20頁頁A4手寫）手寫）設(shè)計計算說明書內(nèi)容設(shè)計計算說明書內(nèi)容1）封面、目錄2）課程設(shè)計任務(wù)書3）選電機、分配傳動比、所有傳動件工作能力計算過程4）軸和軸承計算（中間軸或輸出軸及軸承）5）鍵和聯(lián)軸器的選擇6）減速器的部分結(jié)

5、構(gòu)尺寸、潤滑方式、技術(shù)要求7）參考資料和文獻五、參考資料五、參考資料1. 機械設(shè)計機械設(shè)計教材教材2. 機械設(shè)計課程設(shè)計機械設(shè)計課程設(shè)計指導書指導書3. 機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊4. 機械零件設(shè)計手冊機械零件設(shè)計手冊六、工作進度安排六、工作進度安排1. 參數(shù)計算參數(shù)計算3天天（17周一周一-17周三）周三）（原動機選擇、（原動機選擇、運動和動力參數(shù)確定、傳動件設(shè)計計算）運動和動力參數(shù)確定、傳動件設(shè)計計算）1）選擇電動機）選擇電動機2）傳動比分配）傳動比分配3）計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩）計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩4）開式齒輪（鏈傳動）設(shè)計計算）開式齒輪（鏈傳動）設(shè)計計算5）齒輪

6、傳動設(shè)計計算）齒輪傳動設(shè)計計算6）驗算系統(tǒng)誤差）驗算系統(tǒng)誤差六、工作進度安排六、工作進度安排2.裝配草圖設(shè)計裝配草圖設(shè)計5天天（17周四周四-18周三）周三）（軸系部件、（軸系部件、箱體和附件的設(shè)計箱體和附件的設(shè)計 ）草圖畫完請老師檢查！）草圖畫完請老師檢查！ 草圖設(shè)計與軸和軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算交叉進行草圖設(shè)計與軸和軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算交叉進行7）軸的設(shè)計計算）軸的設(shè)計計算8）軸承壽命的校核計算）軸承壽命的校核計算9）鍵的校核計算）鍵的校核計算10）聯(lián)軸器的選擇計算）聯(lián)軸器的選擇計算11）潤滑方式的選擇計算）潤滑方式的選擇計算六、工作進度安排六、工作進度安排3.正式裝配圖、零件圖繪制正式裝

7、配圖、零件圖繪制4天天（18周四周四-19周二）周二） 正式裝配圖，是按照草圖抄一遍，并正式裝配圖，是按照草圖抄一遍，并改正草圖中的錯誤，加深，標注，填寫改正草圖中的錯誤，加深，標注，填寫標題欄明細表，加注引線，填寫技術(shù)要標題欄明細表，加注引線，填寫技術(shù)要求。求。4.設(shè)計計算說明書整理設(shè)計計算說明書整理1天天（19周三）周三）六、工作進度安排六、工作進度安排5.機械原理課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計4天天（19周四周四-20周二）周二）6.完成所有內(nèi)容，檢查資料是否齊全，說明完成所有內(nèi)容，檢查資料是否齊全，說明書內(nèi)容是否齊全，并裝訂說明書，裝檔書內(nèi)容是否齊全，并裝訂說明書，裝檔案袋，并且檔案袋貼封皮

8、案袋，并且檔案袋貼封皮（20周三）周三）6.答辯答辯2天（天（20周四周四+20周五周五）共計共計20天，減去放假天，減去放假1天，答辯天，答辯2天，最后天，最后一天。剩余一天。剩余16天（有老師指導）天（有老師指導）+7天周天周末和元旦，末和元旦，還有晚上！還有晚上！七、注意七、注意1.1.不按時完成；不按時完成；2.2.不全；不全；3.3.不按分配給你的任務(wù)書做；不按分配給你的任務(wù)書做；4.4.以各種借口不按時出勤；以各種借口不按時出勤；5.5.答辯回答不出問題；答辯回答不出問題；6.6.頂撞老師，不服管教，老師讓改圖不改；頂撞老師，不服管教，老師讓改圖不改； 以上情況都不能及格！以上情況

9、都不能及格！八、設(shè)計步驟八、設(shè)計步驟設(shè)計計算說明書目錄按照此步驟書寫設(shè)計計算說明書目錄按照此步驟書寫1、選擇電動機、選擇電動機2、傳動比分配、傳動比分配3、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩4、開式齒輪傳動設(shè)計計算、開式齒輪傳動設(shè)計計算5、閉式齒輪傳動設(shè)計計算、閉式齒輪傳動設(shè)計計算6、驗算系統(tǒng)誤差、驗算系統(tǒng)誤差八、設(shè)計步驟八、設(shè)計步驟7、軸的設(shè)計計算、軸的設(shè)計計算8、軸承壽命的校核計算、軸承壽命的校核計算9、鍵的校核計算、鍵的校核計算10、聯(lián)軸器的選擇計算、聯(lián)軸器的選擇計算11、潤滑方式的選擇計算、潤滑方式的選擇計算12、減速器的部分結(jié)構(gòu)尺寸、技術(shù)要求、減速器的部分結(jié)構(gòu)尺寸

10、、技術(shù)要求13、繪制裝配圖、繪制裝配圖一、一、 選擇電動機選擇電動機1、類型：、類型：如無特殊需要，一般選如無特殊需要，一般選Y系系列三相交流異步電動機。列三相交流異步電動機。2、電機容量的確定、電機容量的確定PePd Pe電動機的額定功率電動機的額定功率 Pd電動機的實際輸出功率電動機的實際輸出功率1)1)避免避免PePePdPd2)2)啟動過載能力應(yīng)滿足要求（堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩啟動過載能力應(yīng)滿足要求（堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/ /額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩）電動機的輸出功率電動機的輸出功率Pd為為 dWaP = P /WP 工作機所需輸入功率（kW）a傳動裝置的總效率WwP1000FvF 工作機阻力（N）v工作機線速度（m

11、/s）ww0.96工作機效率帶式運輸機可取傳動裝置總效率可按下式計算傳動裝置總效率可按下式計算a123n 12n, 分別為傳動裝置中每一分別為傳動裝置中每一傳動副（如：帶、鏈、齒輪、蝸桿等）、每傳動副（如：帶、鏈、齒輪、蝸桿等）、每一對軸承及每一個聯(lián)軸器的效率。一對軸承及每一個聯(lián)軸器的效率。計算總效率時的注意事項：計算總效率時的注意事項：（1）軸承效率均指一對軸承而言；）軸承效率均指一對軸承而言；（2）同類型的幾對傳動副、軸承、聯(lián)軸）同類型的幾對傳動副、軸承、聯(lián)軸器應(yīng)分別計入各自的效率；器應(yīng)分別計入各自的效率；（3）資料推薦的效率一般有一個范圍，）資料推薦的效率一般有一個范圍，可根據(jù)工作條件、

12、精度等級選取。如：可根據(jù)工作條件、精度等級選取。如：工作條件差、精度低、潤滑不良的齒輪工作條件差、精度低、潤滑不良的齒輪傳動取小值，反之取大值。傳動取小值，反之取大值。3、電機轉(zhuǎn)速的確定、電機轉(zhuǎn)速的確定三相異步交流電機有四種同步轉(zhuǎn)速：三相異步交流電機有四種同步轉(zhuǎn)速：3000、1500、1000、750r/min轉(zhuǎn)速高，極對數(shù)少，尺寸和質(zhì)量小，價格低轉(zhuǎn)速高，極對數(shù)少，尺寸和質(zhì)量小，價格低如無特殊要求，一般選如無特殊要求，一般選1500或或1000r/min電機電機對多級傳動，為使各級傳動機構(gòu)設(shè)計合理，對多級傳動，為使各級傳動機構(gòu)設(shè)計合理，可根據(jù)工作機的轉(zhuǎn)速及各級傳動副的合理傳可根據(jù)工作機的轉(zhuǎn)速及

13、各級傳動副的合理傳動比，推算電機的可選范圍。動比，推算電機的可選范圍。 電機的類型、結(jié)構(gòu)、輸出功率電機的類型、結(jié)構(gòu)、輸出功率Pd和轉(zhuǎn)速確定后，可由標準中查出電機和轉(zhuǎn)速確定后，可由標準中查出電機型號、額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、外形尺型號、額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、外形尺寸、中心高、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸寸、中心高、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等。等。 通常，按電機的實際輸出功率通常，按電機的實際輸出功率Pd進行傳動裝置的設(shè)計計算。傳動裝置進行傳動裝置的設(shè)計計算。傳動裝置的轉(zhuǎn)速按照電機的滿載轉(zhuǎn)速計算。的轉(zhuǎn)速按照電機的滿載轉(zhuǎn)速計算。設(shè)計步驟設(shè)計步驟1、選擇電動機、選擇電動機2、傳動比分配、傳動比分配3、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功

14、率、扭矩、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩4、開式齒輪傳動設(shè)計計算、開式齒輪傳動設(shè)計計算5、齒輪傳動設(shè)計計算、齒輪傳動設(shè)計計算6、驗算系統(tǒng)誤差、驗算系統(tǒng)誤差二、二、 傳動比分配傳動比分配1、 傳動裝置的總傳動比為傳動裝置的總傳動比為maninmnn電機滿載轉(zhuǎn)速工作機轉(zhuǎn)速aiii開減1(1 .3 1 .5)ii減2、傳動比的分配、傳動比的分配總傳動比的分配一般遵循以下原則總傳動比的分配一般遵循以下原則（1 1）手冊中推薦的傳動比是范圍值時，一般不應(yīng)超）手冊中推薦的傳動比是范圍值時，一般不應(yīng)超過中間值；過中間值；（2 2）考慮傳動件尺寸的協(xié)調(diào)性、外廓尺寸的大??；）考慮傳動件尺寸的協(xié)調(diào)性、外廓尺寸的大?。?/p>

15、（3 3）二級圓柱齒輪減速器，應(yīng)考慮齒輪潤滑方式；）二級圓柱齒輪減速器，應(yīng)考慮齒輪潤滑方式；（4 4）圓錐齒輪傳動，應(yīng)避免大齒輪直徑過大；）圓錐齒輪傳動，應(yīng)避免大齒輪直徑過大；（5 5）注意傳動比對結(jié)構(gòu)合理性的影響）注意傳動比對結(jié)構(gòu)合理性的影響（6 6）齒輪傳動的傳動比不宜取整數(shù)（均勻磨損）齒輪傳動的傳動比不宜取整數(shù)（均勻磨損）注意事項：注意事項：（1）此時的分配結(jié)果不是最終的，應(yīng)）此時的分配結(jié)果不是最終的，應(yīng)隨設(shè)計進程及時調(diào)整；隨設(shè)計進程及時調(diào)整；（2）驗算傳動比誤差是否超過允許值）驗算傳動比誤差是否超過允許值設(shè)計步驟設(shè)計步驟1、選擇電動機、選擇電動機2、傳動比分配、傳動比分配3、計算各軸的

16、轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩4、開式齒輪傳動設(shè)計計算、開式齒輪傳動設(shè)計計算5、齒輪傳動設(shè)計計算、齒輪傳動設(shè)計計算6、驗算系統(tǒng)誤差、驗算系統(tǒng)誤差三、三、 各軸運動和動力參數(shù)的確定各軸運動和動力參數(shù)的確定1 1、各軸功率的計算、各軸功率的計算（1 1）功率計算的基準）功率計算的基準 批量生產(chǎn)的機器，按批量生產(chǎn)的機器，按P Pe e設(shè)計設(shè)計 單件生產(chǎn)的機器，按單件生產(chǎn)的機器，按P Pd d設(shè)計設(shè)計（2 2）軸功率計算，按輸入功率考慮）軸功率計算，按輸入功率考慮I軸軸II 軸軸III 軸軸IV 軸軸IdPP帶III1PP 閉齒滾1IIIIIPP閉齒2滾2IVIIIPP聯(lián)滾32 2）各軸

17、轉(zhuǎn)速的計算）各軸轉(zhuǎn)速的計算mInni帶III1nni閉齒3 3）各軸轉(zhuǎn)矩的計算）各軸轉(zhuǎn)矩的計算IIIIInni閉齒2IVIIInn整理數(shù)據(jù)，列表備查整理數(shù)據(jù)，列表備查軸號功率（輸入，輸出）轉(zhuǎn)矩（輸入，輸出）轉(zhuǎn)速傳動比電機軸I軸II軸III軸設(shè)計步驟設(shè)計步驟1、選擇電動機、選擇電動機2、傳動比分配、傳動比分配3、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩4、開式齒輪傳動設(shè)計計算、開式齒輪傳動設(shè)計計算5、齒輪傳動設(shè)計計算、齒輪傳動設(shè)計計算6、驗算系統(tǒng)誤差、驗算系統(tǒng)誤差四、四、 傳動件和軸的設(shè)計計算傳動件和軸的設(shè)計計算 一般先進行箱外傳動件的設(shè)計計一般先進行箱外傳動件的設(shè)計計算，以便使減

18、速器設(shè)計的原始條件比算，以便使減速器設(shè)計的原始條件比較準確。在設(shè)計計算箱內(nèi)傳動件后，較準確。在設(shè)計計算箱內(nèi)傳動件后，還可能修改箱外傳動件尺寸，使傳動還可能修改箱外傳動件尺寸，使傳動裝置的設(shè)計更合理。裝置的設(shè)計更合理。（1）鏈傳動：）鏈傳動：鏈節(jié)距、排數(shù)和鏈節(jié)鏈節(jié)距、排數(shù)和鏈節(jié)數(shù)、中心距、鏈輪材料、齒數(shù)、輪轂數(shù)、中心距、鏈輪材料、齒數(shù)、輪轂長、作用于軸上力的大小和方向，最長、作用于軸上力的大小和方向，最后驗算傳動比。后驗算傳動比。注意：鏈輪直徑、孔徑、輪轂尺寸與注意：鏈輪直徑、孔徑、輪轂尺寸與工作機、減速器其他零件協(xié)調(diào)，潤滑工作機、減速器其他零件協(xié)調(diào)，潤滑與維護與維護1、箱外傳動件的設(shè)計、箱外傳

19、動件的設(shè)計（2）開式齒輪傳動：）開式齒輪傳動：材料選灰鑄鐵、材料選灰鑄鐵、熱處理、模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、變位熱處理、模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、變位系數(shù)、齒寬、中心距、輪轂長、作用系數(shù)、齒寬、中心距、輪轂長、作用于軸上力的大小和方向，最后驗算傳于軸上力的大小和方向，最后驗算傳動比。動比。注意：一般只計算輪齒抗彎強度，考注意：一般只計算輪齒抗彎強度，考慮到齒面磨損，應(yīng)將計算模數(shù)加大慮到齒面磨損，應(yīng)將計算模數(shù)加大1015%；懸臂結(jié)構(gòu)的開式齒輪，齒；懸臂結(jié)構(gòu)的開式齒輪，齒寬系數(shù)宜取小些；齒輪結(jié)構(gòu)尺寸與工寬系數(shù)宜取小些；齒輪結(jié)構(gòu)尺寸與工作機等的協(xié)調(diào)。作機等的協(xié)調(diào)。開式齒輪傳動可以選擇直齒輪或斜齒輪開式齒輪傳動可

20、以選擇直齒輪或斜齒輪32112FSaFadFYYYzTKm32121cos2FSaFadFnYYYYzTKm直齒輪499斜齒輪508求出模數(shù)求出模數(shù)m后，將其增加后，將其增加10%15%，以考慮齒面磨損以考慮齒面磨損 2、箱內(nèi)傳動件的設(shè)計、箱內(nèi)傳動件的設(shè)計 應(yīng)根據(jù)箱外傳動件的傳動比對減速器應(yīng)根據(jù)箱外傳動件的傳動比對減速器的傳動比作相應(yīng)調(diào)整再進行設(shè)計計算。的傳動比作相應(yīng)調(diào)整再進行設(shè)計計算。參數(shù)處理時的注意事項：參數(shù)處理時的注意事項：標準值：模數(shù)、鏈節(jié)距、帶輪基準直徑標準值：模數(shù)、鏈節(jié)距、帶輪基準直徑圓整值：齒數(shù)、中心距（圓整值：齒數(shù)、中心距（0或或5）、帶長）、帶長準確值：齒輪直徑、變位系數(shù)、螺

21、旋角準確值：齒輪直徑、變位系數(shù)、螺旋角箱內(nèi)閉式軟齒面齒輪傳動設(shè)計箱內(nèi)閉式軟齒面齒輪傳動設(shè)計p508213121EHHdHZ Z Z ZK TuduFSaFanFFYYYYmbdTK112先按照齒面接觸疲勞強度設(shè)計再按照齒根抗彎曲疲勞強度校核閉式軟齒面齒輪傳動設(shè)計計算步驟閉式軟齒面齒輪傳動設(shè)計計算步驟求分度圓直徑求分度圓直徑 求中心距求中心距 圓整中心距圓整中心距 求模數(shù)求模數(shù) 取標準模數(shù)取標準模數(shù) 求螺旋角求螺旋角 調(diào)整螺旋角直到與初選螺調(diào)整螺旋角直到與初選螺旋角相差不超過旋角相差不超過0.5度度 計算齒輪的各個參數(shù)，驗算齒根抗彎曲計算齒輪的各個參數(shù)，驗算齒根抗彎曲疲勞強度疲勞強度參數(shù)處理時的注意事項：參數(shù)處理時的注意事項：標準值：模數(shù)（法向模數(shù)）、鏈節(jié)距、帶輪標準值：模數(shù)（法向模數(shù)）、鏈節(jié)距、帶輪基準直徑基準直徑圓整值：齒數(shù)、中心距（圓整值：齒數(shù)、中心距（0或或5）、帶長）、帶長準確值：準確值：齒輪直徑，齒頂圓、齒根圓（保留三位小齒輪直徑，齒頂圓、齒根圓（保留三位小數(shù)）、數(shù)）、螺旋角精確到秒，保留四位小數(shù)螺旋角精確到秒，保留四位小數(shù)3、軸徑初算、軸徑