機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)13級(jí)1

《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》集中指導(dǎo)主要參考資料1、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》[M].西南交通大學(xué)出版社2、張翠華.《機(jī)械設(shè)計(jì)》[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目T1：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的帶傳動(dòng)-單級(jí)齒輪減速器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)平穩(wěn)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。(1、2、3）班制工作，使用期限（5、10）年。運(yùn)輸帶允許速度誤差為3-5%。減速器由一般規(guī)模廠中小批量生產(chǎn)。運(yùn)動(dòng)方案：p275帶傳動(dòng)-單級(jí)齒輪減速器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：p278

表S1（5-6人一組數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)完成任務(wù)：（上交）1.減速器裝配圖紙一張（A１號(hào)圖紙）2.齒輪零件圖紙一張（A３號(hào)圖紙）3.設(shè)計(jì)說明書一份（３0余頁）設(shè)計(jì)參考書：教材、設(shè)計(jì)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)具體內(nèi)容：一、傳動(dòng)方案擬定二、電動(dòng)機(jī)的選擇三、確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比四、各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算五、普通V帶的設(shè)計(jì)六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)八、鍵連接的設(shè)計(jì)九、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)十、潤滑和密封的設(shè)計(jì)十一、聯(lián)軸器的選擇十二、箱體的設(shè)計(jì)（裝配結(jié)構(gòu)草圖）十三、繪制減速器裝配圖紙一張（１號(hào)圖紙）十四、繪制齒輪零件圖紙一張（1:1）十五、設(shè)計(jì)說明書一份（３0余頁）十六、送報(bào)設(shè)計(jì)材料及答辯設(shè)計(jì)過程體現(xiàn)——設(shè)計(jì)草稿及草圖要求：1.集中指導(dǎo)考勤：20%2.平時(shí)（設(shè)計(jì)計(jì)算草稿、草圖）：10%3.說明書、圖紙完成的質(zhì)量：40%4.答辯：30%設(shè)計(jì)成績評(píng)定：1.集中指導(dǎo)做好筆記，3次無故不到的不予成績；2.詳實(shí)設(shè)計(jì)草稿及草圖，無此部分不予成績；3.可以小組討論、交流，嚴(yán)禁抄襲；4.保證說明書、圖紙完成的質(zhì)量，達(dá)不到要求的不予及格。一、傳動(dòng)方案擬定p3圖2.1-a1.64002100二、電動(dòng)機(jī)的選擇p6Pw工作機(jī)所需的功率Pw:（傳動(dòng)系統(tǒng)輸出功率）Pd電動(dòng)機(jī)輸出的功率Pd:（傳動(dòng)系統(tǒng)輸入功率）—傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率=2100×1.6/1000=3.5kw=3.5/0.89=3.9KW傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率計(jì)算：η1η1——V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率η2——軸承的傳動(dòng)效率η2η3——齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率η4——聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率η3η4η總=η１·η２2·η３·η４η１=0.96，η２＝0.99，η３＝0.97，η４＝0.99例如：p8頁查表2.4，可?。害强?η１·η２2·η３·η４

=0.89η2二、電動(dòng)機(jī)的選擇Pw電動(dòng)機(jī)的額定功率Pcd:PdK—載荷系數(shù)（一般為1.0～1.3）例如：Pp270頁查表20.1，可選取符合額定功率的電動(dòng)機(jī)。p270頁查表20.1：同步轉(zhuǎn)速為：750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min額定功率為4kw的電動(dòng)機(jī)補(bǔ)充：同步轉(zhuǎn)速為：750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min額定功率為4kw的電動(dòng)機(jī)：總的傳動(dòng)比范圍為：查表2.1，傳動(dòng)比推薦適用范圍：V帶傳動(dòng)比：i1'=（2～4）單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比：i2'=（3～4）i總'=i1'×

i2'=(2～4)×(3～4)=6～16工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速：nw=60·1000·Vb/π·D

（p7:2-3式）=60×1000×1.6/(3.14×400)=76.43r/min例如：一級(jí)減速：二級(jí)減速：見p4頁傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比：i總'=nd'/nw總的傳動(dòng)比范圍為：i總'=i1'×

i2

'電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：nd'=(6～16)nw=(6～16)×76.43=（458.58～1222.9）r/min電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，因此選擇電動(dòng)機(jī)行型號(hào)為：Y132M1-6符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：

750、1000r/min電動(dòng)機(jī)行型號(hào)為：Y132M1-6，主要參數(shù)（列表）：nm三、確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比p8傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比：i總=nm/nw=960/76.43=12.56一級(jí)減速傳動(dòng)比：V帶傳動(dòng)比：i1=（2～4）=3.2二級(jí)減速傳動(dòng)比：齒輪傳動(dòng)比：i2=i/i1=12.56/3.2=3.93符合：i1<i2；圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍：i2=（3～4）見p91、取電動(dòng)機(jī)額定功率為設(shè)計(jì)功率，各軸的功率計(jì)算：軸?的輸入功率：P?=Pcd軸Ⅱ的輸入功率：PⅡ=P·η１η1η2η3η4軸Ⅲ的輸入功率：PⅢ=P·η１·η2·η3滾筒軸的輸入功率：Pw'=P·η１·η22·η3·η4見p10頁η2四、各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算四、各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2、取電動(dòng)機(jī)滿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算：軸?的輸入轉(zhuǎn)速：n?=nm軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)速：nⅡ=nm/i1=960/3.2=300r/minη1η2η3η4軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)速：nⅢ=nⅡ/i2=300/3.93=76.34r/min見p10頁η2四、各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算3、各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：軸?的輸入轉(zhuǎn)矩：軸Ⅱ的輸入轉(zhuǎn)矩：η1η2η3η4軸Ⅲ的輸入轉(zhuǎn)矩：=T?=9550P?/n?TⅡ=9550PⅡ

/nⅡTⅢ

=9550PⅢ/nⅢ見p10頁η2或如p11頁表2.5已知條件：工作條件、載荷（轉(zhuǎn)矩）、傳遞功率、帶輪轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定V帶型號(hào)、基準(zhǔn)長度、根數(shù)；確定最小初拉力、壓軸力（

張緊裝置—略）。確定帶輪基準(zhǔn)直徑（

材料、結(jié)構(gòu)和尺寸—略）；五、普通V帶的設(shè)計(jì)（參考小設(shè)計(jì)過程）確定齒輪類型（直齒）；材料、熱處理方式、表面硬度；精度；按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（簡化公式）：

設(shè)定a，K；

計(jì)算[σH]=min([σH1],[σH2])；

計(jì)算中心距a，并圓整；經(jīng)驗(yàn)計(jì)算m（或mn）并標(biāo)準(zhǔn)化；計(jì)算主要參數(shù)：z1,z2

;d1,d2;

β;

b1,b2;

εα,εβ,εγ;v。六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（參考書例設(shè)計(jì)過程）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：查各項(xiàng)載荷修正系數(shù)：KA,KV,Kα,Kβ，確定實(shí)際K；查參數(shù)：ZE,ZH,Zε,Zβ；試算σH；校核大、小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度：σH＜[σH1],σH＜[σH2]；校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：查參數(shù)：YST,YN1`,YN2；SFmin；計(jì)算[σF1],[σF2]；查參數(shù)：YFa,YSa,Yε,Yβ；試算σF1；σF2；校核大、小齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：σF1＜[σF1],σF2＜[σF2]；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件圖（接后）。齒輪傳動(dòng)的參數(shù)列表大、小齒輪的結(jié)構(gòu)草圖（參考p24表3-11）小齒輪如果是齒輪軸在此不體現(xiàn)結(jié)構(gòu)草圖待定草圖也應(yīng)標(biāo)注尺寸代號(hào)齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸列表待定待定待定待定七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)例：單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的從動(dòng)軸2、選擇裝配方案；3、◎初定最小軸徑（扭矩）——dmin;◎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫草圖,確定軸的各段尺寸,及軸的跨距和力的作用點(diǎn);4、計(jì)算彎矩、彎曲應(yīng)力及扭剪應(yīng)力，進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。1、選定材料單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的主動(dòng)軸（齒輪軸）、從動(dòng)軸1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選45鋼，正火處理，查(書p239)表12-1,得：硬度為170~217HBS，抗拉強(qiáng)度σb=590Mpa，許用彎曲應(yīng)力為2、從動(dòng)軸的裝配方案3、對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a、初定最小軸徑（扭矩）——dmin（只按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算）（書p241）查表12-2與聯(lián)軸器軸孔匹配有鍵槽1鍵d增加5-7%；P38表4.23、對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)b、各段直徑的確定d1≥dmin

d2≥d1+2(0.07～0.1)d1d3≥d2+2(1～2)標(biāo)準(zhǔn)化，與軸承內(nèi)孔匹配查p181表15.5，兩端初選6211型的深溝球軸承（后驗(yàn)算）d4≥d3+2(1～2)d5≥d4+2(0.07～0.1)d4，d6=da（6211型），d7=d33、對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)c、各段長度的確定L1=聯(lián)軸器軸孔的長（查選定聯(lián)軸器）-（2～3）mmL3=B+Δ2+Δ3+(2～3)mmL4=b-(2～3)mmL5=1.4h，L6=Δ2+Δ3-L5

，L7=B其中：查p25圖4.1、表4.1B——軸承的寬度，查表6211型。l1——根據(jù)軸承端蓋和聯(lián)軸器的裝拆要求定出，≥15mm。

Δ2——齒輪端面距箱體內(nèi)壁的距離，≥10-15mm。

Δ3——滾動(dòng)軸承內(nèi)側(cè)與箱體內(nèi)壁的距離（與軸承潤滑方式有關(guān)書p377表17-3）。b2——為從動(dòng)齒輪寬度。L2=l1+軸承端蓋的總厚度；p17表3.1p24表4.1—L1ep81表9.134、軸強(qiáng)度的校核（1）繪制軸的計(jì)算簡圖a（2）繪制水平面內(nèi)彎矩圖b（3）繪制垂直面內(nèi)彎矩c（4）繪制合成彎矩圖d（5）繪制扭矩圖e（6）繪制當(dāng)量彎矩圖f因?yàn)檩S為單向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以扭矩為脈動(dòng)循環(huán)，折合系數(shù)α為0.6。危險(xiǎn)截面C處的彎矩為（7）危險(xiǎn)截面C處滿足強(qiáng)度要求的軸徑由于C處有鍵槽，故將軸徑加大5%，即38.32㎜×1.05=40.24㎜。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖中，該處的軸徑為60㎜，故強(qiáng)度足夠。4、軸的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)鍵槽尺寸的確定：導(dǎo)向錐面、過渡圓角、倒角尺寸的確定：砂輪躍程槽尺寸的確定：查p165表14.1查p127表11.8查p127表11.95、繪制軸的工作圖（零件圖草圖）八、鍵連接的設(shè)計(jì)例如：從動(dòng)軸上的鍵連接與聯(lián)軸器的鍵連接；（伸出端）與齒輪的鍵連接。1、鍵的選擇：軸徑d——查p165表14.1鍵寬b×鍵寬h輪轂的寬——鍵長L軸徑d=45：14×9輪轂的寬70：602、鍵的強(qiáng)度校核：（1）鍵的接觸長度l：優(yōu)先選擇A型健l=L-b（2）鍵的接觸高度K：K=h/2（高的一半）l=L-bl=Ll=L-b/2（3）鍵的擠壓強(qiáng)度校核：[σ]p為許用擠壓應(yīng)力，應(yīng)按鍵、軸、輪轂三者中性能最弱的材料選擇。鍵的材料一般為45鋼書p70九、滾動(dòng)軸承的校核考慮軸受力較小，且主要是徑向力，故選用的是深溝球軸承。例如：低速軸選用了：兩端6211（GB/T276-94）1.p181表15.5基本額定動(dòng)載荷：Cr=43.2KN2.計(jì)算軸承反力及當(dāng)量動(dòng)載荷：A處軸承所受的總載荷進(jìn)行壽命驗(yàn)算：書p319B處軸承所受的總載荷由書p321表13-6查得=1.1實(shí)際壽命：計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：3、已知預(yù)期壽命8年，單班制，則預(yù)期壽命：兩端選用的6211具有足夠的使用壽命。合格。注意：將當(dāng)量動(dòng)載荷偏大端者代入計(jì)算。4、實(shí)際壽命：十一、聯(lián)軸器的選擇低速軸輸出端聯(lián)軸器的選擇考慮速度較低，安裝條件不是很高，選用剛性聯(lián)軸器。高速軸輸入端聯(lián)軸器的選擇高速級(jí)的轉(zhuǎn)速較高，選用具有緩沖功能的彈性套柱銷聯(lián)軸器。計(jì)算轉(zhuǎn)矩軸的轉(zhuǎn)速低速軸端伸出軸段直徑指導(dǎo)p199頁K—p335頁表14-1-4標(biāo)記為：p200表17.2，選用GYS6型號(hào)的凸緣聯(lián)軸器，滿足選用條件。十、潤滑和密封的設(shè)計(jì)1、軸承的潤滑和密封2、齒輪的潤滑——油池潤滑軸承的潤滑的方式：書p377表17-3脂潤滑：封油盤或擋油盤p31圖4.10，圖4.11,油潤滑：設(shè)計(jì)導(dǎo)油系統(tǒng)，導(dǎo)油溝

p35圖4.15，圖4.16毛氈密封圈和槽p194表16.8端蓋的選用,,,p81表9.13注意：軸的局部長度需要修改！十二、箱體的設(shè)計(jì)（裝配結(jié)構(gòu)草圖）封油盤p31圖4.101、先作俯視圖L'δ+C1+C2+(5-10)(d1)δ+C1+C2(d2)待定參考：p25圖4.11、先作俯視圖毛氈密封圈和槽p81表9.13定位銷（不對(duì)稱安排位置）d1軸承旁連接螺栓直徑p16表3.1（定位-S）d2蓋與座連接螺栓直徑p16表3.1（定位？）待定

局部剖表達(dá)齒輪嚙合關(guān)系2、再作主視圖

參考：p25圖4.1長對(duì)正，由俯視圖作主視圖確定上、下箱體的結(jié)合面2、再作主視圖Δ1齒輪齒頂圓與內(nèi)箱壁距離p25表4.1，≥1.2δ=10mm齒輪的分度圓及嚙合點(diǎn)由結(jié)合面上取中心作圓弧p25說明窺視孔（觀察嚙合處）窺視蓋p35圖4.17

p82表9.16端蓋，由俯視圖對(duì)正作吊環(huán)凸臺(tái)、螺栓或吊環(huán)p88表9.26、27d4窺視蓋處連接螺栓p16表3.1通氣器p85表9.21-23減少加工面凸臺(tái)5mm與俯視圖對(duì)正，作待定部分結(jié)構(gòu)吊鉤，p89表9.27d1軸承旁連接螺栓p16表3.1軸承旁連接螺栓凸臺(tái)的高度hp33圖4.13（大端蓋來定）最低油面高度（一個(gè)齒高）箱底底面δ+（5~10）箱底內(nèi)底p18表3.3大齒輪齒頂+（30~50）b2底板的高p16表3.12.5δ油標(biāo)及凸臺(tái)

p36圖4.18結(jié)構(gòu)尺寸p85表9.20漏油塞及凸臺(tái)

p36表4.20結(jié)構(gòu)尺寸p87表9.24-251個(gè)啟蓋螺釘

p36圖4.21m、m1上、下箱體加強(qiáng)肋p16表3.1,0.85δd2蓋與座連接螺栓p16表3.1飛濺潤滑的導(dǎo)油槽、回油溝

p19圖3.5

局部剖表達(dá)

局部剖表達(dá)該組螺栓連接

局部剖表達(dá)該組螺栓連接

局部剖表達(dá)窺視孔結(jié)構(gòu)

局部剖表達(dá)油標(biāo)及漏油塞

局部剖表達(dá)地腳螺釘階梯孔

局部剖表達(dá)齒輪嚙合關(guān)系

局部剖表達(dá)外部凸臺(tái)結(jié)構(gòu)外形表達(dá)通氣器應(yīng)局部剖表達(dá)啟蓋螺釘局部剖表達(dá)

啟蓋螺釘局部剖表達(dá)定位銷縮短簡化表達(dá)長軸拔模斜度擋油環(huán)——p31圖4.10，圖4.11p198表16.13-尺寸軸承是脂潤滑書p332表13-10d1軸承旁連接螺栓定位Sp16表3.1中間距離太小，居中取位，外側(cè)距離取S/2。d2蓋與座連接螺栓定位取125—200或居中取位十三、CAD繪制減速器裝配圖（１號(hào)圖紙)1、AUTOCAD繪圖環(huán)境的建立創(chuàng)建一個(gè)符合機(jī)械制制圖標(biāo)準(zhǔn)繪圖環(huán)境的文件，一般應(yīng)具有以下一些設(shè)置：（1）圖形界限；（2）圖層、顏色和線型；（3）標(biāo)注樣式及文字樣式；2、AUTOCAD繪圖時(shí)，按1:1原值尺寸、分層繪制，標(biāo)注尺寸；方法1：縮放比例前，先分解，再按比例縮放到A1圖副；注意：按A1圖幅打印出圖，應(yīng)選擇合理的比例縮放：p123表11.2方法2：繪制完成，到打印時(shí)，按縮小比例A1圖副打印輸出；（但標(biāo)題欄、明細(xì)表就一起縮小比例了）3、在圖幅圖框內(nèi)可平移布置各個(gè)視圖，調(diào)節(jié)視圖距離；表11.3繪制序號(hào)，按尺寸繪制及注寫標(biāo)題欄、明細(xì)表等；p123表11.1

4、注寫技術(shù)要求，參考p39。同一裝配圖編注序號(hào)的形式應(yīng)一致。序號(hào)應(yīng)標(biāo)注在視圖的外面。裝配圖中序號(hào)應(yīng)按水平或鉛垂方向排列整齊，并按順時(shí)針或逆時(shí)針方向順序排列。序號(hào)與明細(xì)表對(duì)應(yīng)。1、先作俯視圖沿結(jié)合面剖視圖，少部分保留外形。表達(dá)：沿軸裝配的零件；齒輪的嚙合關(guān)系；（5線）被剖切的螺栓桿；（間隙）被剖切的銷桿；（無間隙）啟蓋螺釘處，下箱體無孔；導(dǎo)油溝結(jié)構(gòu)。外凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)；吊環(huán)的居中位置。2、再作主視圖主要是外形視圖，各需要表達(dá)的部分局部剖。表達(dá)：上、下箱體、端蓋外形；長螺栓連接結(jié)構(gòu)；短螺栓連接結(jié)構(gòu)；窺視蓋位置及連接結(jié)構(gòu)；通氣器位置及結(jié)構(gòu)；導(dǎo)油結(jié)構(gòu)；測油標(biāo)及凸臺(tái)結(jié)構(gòu)；泄油孔及油塞結(jié)構(gòu)；底板螺栓階梯孔。3、最后作左視圖主要是外形視圖，各需要表達(dá)的部