B0设计课程设计2-2_机械设计基础课程设计

机械设计课程设计中国石油大学机电学院机械设计系设计时间：三周使用专业：机械制造及其自动化布置任务1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析问题及解决问题的能力；一、课程设计的目的3、提高学生在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械CAD技术。题目：展开式两级齿轮减速器（含带设计）二、设计任务项目设计方案201202203204运输带拉力F(N)6000340053003000运输带速度(m/s)0.70.750.80.85卷筒直径(mm)300300350360由指导教师布置传动方案（6）键的选择及强度校核（高速轴上键的校核）；（1）传动方案的分析和拟定；（见设计任务书）（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；（3）传动件的设计（带传动、齿轮传动（双级））；（4）轴的设计（所有轴的结构设计，高速轴的弯、扭组合强度校核及安全系数校核）；（5）轴承的设计（所有轴承的组合设计，高速轴上轴承的寿命计算）；具体任务：（7）联轴器的选择；（8）减速器的润滑与密封；（9）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计等）；（10）零件工作图设计；（11）编写设计计算说明书；（12）总结及答辩。①减速器装配草图：1号方格纸，M1：2）②减速器总装图一张：1#图纸M1：2（AUTOCAD图）③传动零件工作图一张：2#图纸M1：1（AUTOCAD图）绘低速级大齿轮④轴的工作图一张：2#图纸M1：1（AUTOCAD图）绘输出轴图⑤设计计算说明书一份：6000～8000字(≈30P）工作量：阶段及主要任务12345678910111213141516171、布置任务、借教室、绘图工具、借参考资料等2、传动装置的总体设计3、传动零件的设计4、装配草图设计与绘制、减速器装拆5、装配工作图的绘制与总成（上机）6、零件工作图设计与绘制（上机）7、编写设计说明书8、总结和答辩（三周17天）三、时间安排四、设计环节指导教师签字传动装置的总体设计及传动零件的设计减速器装配草图设计指导教师签字减速箱装配图及轴等零件工作图（AUTOCAD图）指导教师签字五、参考资料1、机械设计课程指导书（路永明）；2、新编机械设计手册（路永明）；3、机械设计（教材）；4、机械设计手册；5、其他有关设计指导书。1、图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图标准，字迹是否工整等；（主要装配草图）2、设计计算说明书：设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等；3、设计表现：是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量，是否迟到早退等；4、答辩成绩。成绩评定注意事项1、作息时间：上午：7：30～11：00下午：2：30～5：30(冬季：2：00～5：00)迟到3次按不及格处理。2、按学号由班长安排入座3、严格要求，独立完成，不得抄袭4、保持教室安静、卫生清洁5、档案袋封面上贴上统一发的纸条，并按要求填写，图纸、设计说明书按展览的规范进行。具体内容1.传动装置的总体设计；2.计算传动装置的总传动比及分配各级传动比；3.传动零件的设计计算；[第一部分]§1-1传动装置的总体设计传动方案（任务书中简图p123~124）；项目分配按学号。一、分析和拟定传动装置的运动简图（P4～P8自学）分析传动方案：方案一：方案二：特点：结构长度方向加长，并且若电机方向不变时，工作机的运动方向与方案一运动方向相反。该方案的电机不会与箱体发生干涉。方案三：特点：结构长度方向缩短，宽度方向加长，并且若电机方向不变时，工作机的运动方向与方案一运动方向相反。该方案的电机不会与箱体发生干涉。1、电动机类型：均用Y系列电动机2、确定电动机功率：电动机所需输出功率：Pd=Pw/ηaPw―工作机所需功率（取决于工作阻力及运行速度）ηa―电动机至工作机之间传动装置的总效率二、选择电动机类型及功率（P8～P11）Pw=FV/1000ηw(Kw)或Pw=Tn/9550ηw(Kw)F―运输机的工作拉力（N）V―运输机的传送速度（m/s）T－运输机卷筒的有效扭矩（Ｎ·m）n―运输机卷筒的转速（r/min）ηw―运输机卷筒的效率（工作装置效率）ηa―电动机至工作机传动装置的总效率ηa=η1η2η3…ηn传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率，见P9表2－3注：①轴承效率：一般指一对轴承而言②卷筒效率：η卷=0.95－0.96,不计轴承效率③联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器④电动机额定功率Pm:ＰcdPdPd－电动机所需输出功率Pcd－电动机额定功率Pcd＝（1～1.5）Pd功率相同的同类电机有不同的转速：电机转速高、转矩小→外廓尺寸小、重量轻、价格便宜。但在总传动比相同条件下，传动装置传动比大→尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。本设计一般用同步转速为1500及1000r/min两种电动机转速（用满载转速nm计算：1450及960r/min）。nm/n=i1i2i3n―工作机转速i1、i2、i3―各级合理传动比三、确定电动机转速(1)双级圆柱齿轮减速器:优先选用1500r/min确定满载转速（参考手册）YXXX△xX￣￣￣￣￣￣￣￣￣Y系列三相中心高机座长同一机座和转极数异步电动机度代号速下不同的功率序号四、选定电动机②设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载转速进行计算。不能按同步转速1000r/min或1500r/min注：①设计计算传动装置各级功率时，按电动机实际功率Pd进行计算。Pd＜Pcd，Pcd为额定功率，Pd作为设计功率！§1-2计算传动装置的总传动比及分配各级传动比i=nm/n=i带i齿1i齿2原则：P11一、总传动比二、分配传动比1、各级传动比应在推荐范围内（表2－1）；2、i带不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，造成安装困难；i带＝2～４可取偏小些的值（2～2.5）3、各传动件互不干涉，且有利润滑:双级圆柱齿轮减速器:i高＝（1.3～1.5）i低注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足δi≤±(3～5)%§1-3传动装置的运动和动力参数的计算mInn11ininnmⅠⅡ212iininnmⅡⅢnnⅢ一、各轴转速IdPP联IdPPPⅡ啮联啮滚滚＝22dPPPⅢⅡ　啮联啮滚滚＝22wdPP’联啮联滚二、各轴输入功率669.55109.5510dImPpTnn联ⅠⅠ6619.55109.5510dmPpTinn联啮滚ⅡⅡⅡ2266129.55109.5510dmPpTiinn联啮滚ⅢⅢⅢ2266129.55109.5510dwwmPpTiinn’联啮联滚三、各轴输入转矩列表:轴名参数电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴工作轴转速n（r/min）功率p（kw）转扭T（N·mm）传动比i效率η§1-4传动零件的设计计算传动装置包括各种类型的零、部件，其中决定其工作性能、结构布置和尺寸大小的主要是传动零件，如V带传动、链传动和开式齿轮传动等，再进行箱传动零件设计。1、V带传动：要求计算出V带传动的型号、长度、根数、中心距、初拉力、对轴的作用力；确定带轮直径D1、D2，材料、张紧装置、带轮结构尺寸等。设计时应注意：一、箱外传动零件设计（1）带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如：装在电动机轴上的小带轮直径与电动机中心高应相称；大带轮不应过大以免与机架相碰等。一般应由电机轴定小带轮轴孔孔径，在带轮轴孔孔径与减速器输入轴协调；（2）D1、D2应标准化，由此造成实际带传动的传动比与分配的带传动的传动比之间有差异，应予以修正，从而得到减速器实际的传动比和输入转矩；（3）Ｖ带轮的结构形式：主要由带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册。1、圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点：（1）齿轮的材料：一般小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢正火（HB170～210）或小齿轮用合金钢，40MnB调质（HB240～285）或40Cr（HB240～286）；或表面淬火双圆柱：mma101401mma101802二、箱内传动零件设计（1）齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算其精确值；（2）具体结构尺寸可参见（P31表3－７）；（3）几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表。大齿轮用45号钢正火特别提示：边设计边修改，最终装配图、零件图、计算说明书的结果必须一致，尤其对于轴、齿轮等。减速器结构设计1.了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点；2.初绘装配草图及验算轴与轴承；3.在初绘装配草图以及验算轴与轴承的基础上，完成装配图。4.掌握“边绘图，边计算，边修改”的交替工作法，复杂装配（工作）图设计程序。[第二部分]减速器的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆、蜗轮等）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。下面的附图为圆柱齿轮减速器的典型结构。P35表3－8为减速器铸造箱体主要结构尺寸关系。§2－１减速器的结构基本程序：§2－2装配图设计方案设计运动（动力）参数计算传动件设计计算装配草图设计装配工作图设计一、装配草图设计：装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。草图设计（按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略，如：不画剖面线，不标注配合及尺寸等）教师审阅装配工作图设计装配草图设计★装配草图设计阶段：1、草图第一阶段2、精算（交叉法特点）3、草图第二阶段4、草图第三阶段装配草图设计装配草图设计——草图设计第一阶段二、草图设计第一阶段：设计内容：1、完成轴的结构设计：dmin：按扭矩初估而得的作为轴端直径。确定轴各段直径确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离）轴承型号的确定3minnpCd可初选中（3）窄系列。(中等Cr值)2、确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。设计过程：1、绘制前的准备：①电机型号：查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H；②确定联轴器型号：两端轴孔直径和轴孔长；③初选轴承类型（径向力和轴向力作用）；④轴承润滑方式：（见P107~108）：装配草图设计——草图设计第一阶段⑤齿轮润滑：（P104~107）V≤12m/s时可采用浸油润滑。注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但≮10mm；锥齿轮：整齿宽（至少半齿）。齿顶圆至油池底面距离≮30～50mm。⑥确定密封方式：（P109~115）V轴＜5m/s时采用毡圈密封；封油环：（P113、图6-14）⑦轴承盖结构：（P116）装配草图设计——草图设计第一阶段2、草图设计过程：参图3—2（P17-19）1)比例M1：2，1号方格纸；2)合理布置图面；估计减速器轮廓尺寸;3)画法：装配草图设计——草图设计第一阶段由里向外，先画中心线和轮廓线，再画细部结构。画出传动零件的中心线和轮廓线，机件内壁线和机体对称线，定出轴承和轴承座端面位置，设计轴的结构，由dmin→di。841594150装配草图设计——草图设计第一阶段装配草图设计——草图设计第一阶段步骤及要点：①机体内壁与小齿轮端面及大齿轮顶圆应有间隙。②防止高速级大齿轮与低速级轴相碰4)确定轴上力作用点及支点跨距，计算轴承寿命。装配草图设计——草图设计第一阶段三、精算：轴的安全系数校核，弯扭组合强度计算轴承寿命键四、草图第二阶段：P20～P32任务:轴系结构设计内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构有关零件的具体结构。1.传动件结构设计：（P20～24）装配草图设计——精算阶段装配草图设计——草图设计第二阶段2.轴承组合设计：（P24～28）①轴系轴向固定与调整方法；②轴系结构与画法；③轴系润