机械零件课程设计(单级)

机械设计课程设计(第一次布置)一、设计目的机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练，也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。其目的是：1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、使用技术资料）二、课程设计任务书名称：带式输送机传动装置（一级斜齿圆柱齿轮减速器）。要求：胶带输送机两班连续单向运转（每班8小时）,载荷平稳,空载启动,室内工作,使用期限10年,大修期3年。该机动力来源为三相交流电，小批量生产。每年按300天计,输送带速度允许误差为±5%。传动系统简图原始数据三、设计任务量1、画A1号装配图一张，A2号零件图两张。2、设计论文（说明书）一份，不少于20页。四、参考资料课程设计指导书课程设计图册机械设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）机械设计（教材）五、设计步骤1、选择电动机2、传动比分配3、计算各轴的n，P，T4、带传动设计7、计算轴类零件6、验算系统误差8、绘制装配图和零件图5、齿轮传动设计1、选择电动机选择电动机依据：功率P，转速n1）电动机功率计算P工作机功率：Pw=FV/1000（kw）其中已知：F——输送带拉力（N）V——输送带速度（m/s）电动机需要功率：Pd=Pw/η(kw)总效率：η=η1.η2.η3……ηnη1_________带传动效率η2_________高速轴轴承效率η3_________齿轮啮合效率η4__________低速轴轴承效率η5_________低速级联轴器效率(效率值查设计手册)2)电动机转速计算n工作机转速nw：因：V=(πDn)/60*1000(m/s)故：nw=(V*60*1000)/πD(rpm)其中：V——输送机带速(m/s)D——卷筒直径(mm)电动机转速:nd=nwi总=(6~20)nw（rpm）其中：i总=i带i齿轮=6~20i带——（2~4）i齿轮——（3~5）3）选定电动机根据求出的P、n查手册。转速n：建议选用同步转速为1000\1500（rpm）功率P：为使传动可靠，额定功率应大于计算功率即P额Pd=PW/ŋ总选定电动机：型号：同步转速n、满载转速nm、额定功率P额、轴的中心高、电动机轴径、起动转矩/额定转矩的比值。记下备用常用：Y系列三相异步电动机1.确定总传动比i总wmnni总2.分配各级传动比齿轮带总iii2、传动比分配分配原则:各级传动比应在合理的范围内：各级传动尺寸协调，传动比应满足：42~带i5~3齿轮i目的：（1）尺寸协调、互不干涉（2）尺寸紧凑、便于润滑I轴nI=带电动机inmII轴nII=齿轮带电动机iinm注意：II轴设计输出转速与所要求的转速不符，但误差在５％以内即可满足工程要求。3、计算各轴的n，P，T1）各轴转速转矩计算公式：Nm9550iiinpT各轴功率：带dpＰI＝齿轮轴承带dpＰII＝注意：电机的额定功率为4kw，而工作时输出的功率为3.95kw,则在计算转矩时应按3.95kw。2)各轴的功率、转矩将以上计算得到的运动和动力参数列表备用。4、带传动设计已知：P、n、T、i设计步骤：参照课本或设计手册进行，可选择普通V带。应注意的问题：1、选定大、小带轮后，i带可能与分配值不同，应采用新值。2、带轮的中心距在400~500之间选取。3、带的根数可以向上圆整，或向下圆整，但保证误差在5%以内。V型带的设计1）传动比i1=2)工作情况系数3）计算功率4）选V型带型号5）小带轮直径6）大带轮直径7）验算V带速度8）初定中心距9）初算V带长度10）确定V带长度11）确定中心距12）计算小带轮包角13）查包角修正系数14）查带长修正系数15）单根传递功率P16）单根带传递功率增量17）计算V带根数Z18）计算V带对轴的拉力F02.计算两带轮的宽度B5、齿轮传动设计已知:传递功率P，小齿轮转速n，传动比i；载荷平稳，工作时间，闭式传动。设计确定：齿轮的精度、Z1、Z2、a、m、d1、d1、da1、da2、df1、df2、b1、b2。1选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。2按齿面接触(或轮齿弯曲)强度设计3校核轮齿弯曲(或齿面接触)强度4两齿轮的几何尺寸计算设计步骤：参照课本或设计手册进行。A)齿顶圆直径B)齿根圆直径C)分度圆直径D)基圆直径E)齿顶高、齿根高、齿全高F)齿顶径向间隙G)齿厚、齿槽宽、齿距H)两齿轮的中心距I)齿顶圆的压力角J)计算重合度两齿轮的几何尺寸计算1）选用中碳钢，传动用模数m≥1.5-2mm；2)β角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；3）β=8~15°，Z1=20-40（软齿面）或Z1=17-20（硬齿面），Z2=iZ1求出后圆整；4）因圆整Z2时i变化了故须验算传动比误差：Δi=[（i-Z2/Z1）/i]100%≤±5%5）为使图面匀称，中心距：a高≤120，a低≤140，6）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一，以降低搅油功耗。注意：6、验算传动系统速度误差输送带速实际V实在求解过程中与理论V理发生了变化，故应验算系统误差。若不满足应重新计算。%5理实理vvvv≤1）高速轴的概略设计A.材料、热处理、B.按扭转计算最小直径C.装V带轮处长度、外伸端直径与长度、D.装两轴承和两轴承盖处的直径和长度（试选轴承与轴承盖）E.装齿轮处的直径和长度F.齿轮与箱体的距离G.轴的总长度7、计算轴类零件2）低速轴的概略设计步骤与高速轴类同A.注意：变速箱等宽、高速轴轴承的中心与低速轴轴承的中心要在同一条直线上，也就是要求两根轴轴承中心等宽度。B.设计到这里开始作草图（查表：轴承及轴承盖各参数、套筒的结构尺寸、齿轮的按装、连轴器的结构尺寸等）初估轴径。根据两轴的转矩初估轴径。再根据减速器的结构要求设计轴的结构。注意第I根轴是否设计成齿轮轴;对轴进行弯扭合成强度验算。轴承的选择。同一根轴上的两个轴承型号相同。对轴承进行寿命计算。键的选择。根据轴径选择合适的键，进行强度校核。提示：力的结果取整数；齿轮几何参数精确到小数点后两位；传动比精确到小数点后两位；螺旋角精确到秒；设计公式要写明来源出处。按转矩初步计算轴的最小直径注意：1.对外伸轴，由上式求出的直径为外伸轴段的最小直径；对非外伸轴，计算时应取较大的C值，估算的轴径可作为安装齿轮处的的直径。单键：加5%双键：加7%2.键槽3.圆整为标准直径或按联轴器圆整直径。mind3nPC≥带式输送机传动系统简图原始数据方案12345678910运输带拉力F(N)1800180019001900200020002100210022002200运输带速度V(m/s)1.11.21.11.20.91.00.91.00.91.0卷筒直径D(mm)300300300300300300300300300300机械设计课程设计上海理工大学机械工程学院（第二次布置）第二阶段设计的主要内容:1、草图设计2、装配图3、零件图4、撰写设计计算说明书特点：“算画结合”边画边算草图设计是装配图设计的规划和准备阶段；装配图设计是对草图的进一步细化和完善。草图设计1、准备工作（1）A1坐标纸一张，比例1:1。（2）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算）（3）确定减速器箱体的结构形式。（4）初选滚动轴承的类型及轴的支撑型式。2、要求（1）草图设计正确，迅速，主要结构要表达清楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。（2）草图不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画。（3）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。3、任务（以设计手册为参考资料）1）通过草图设计检查传动比分配是否合理。低速轴与高速大齿轮是否干涉；两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深1个齿高时，低速大轮浸油深度半径的1/3~1/6。2）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出支点距后对轴进行弯扭强度验算。3）轴承的组合设计确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装置，对轴承进行寿命计算。4）确定箱体的结构及各部分尺寸。5）减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等）6）确定联接件结构尺寸及位置。7）验算。设计计算中需要验算的内容：1、各级齿轮传动的强度验算2、轴的弯扭合成强度验算3、键的强度验算4、滚动轴承寿命验算5、大齿轮浸油深度验算6、选择减速器内齿轮润滑方式验算V7、选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算dn4.设计中应注意的问题1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器、带轮孔径匹配。2）润滑剂和润滑方式的选择：减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度V确定，减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用密封装置“封油环”。注意，“封油环”和“挡油环”的区别。并不是每个轴承处都安挡油盘。3）油底油面高度≧30~50，以保证足够的油量。4）轴承盖选凸缘式结构。5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也可以成齿轮轴。5.草图设计步骤按中心距先画轴心线，再画轴及轴承，先画箱内，后画箱外，先粗画，后细画，先画俯视图，再画主视图，最后画侧视图。布图上下左右要适当匀称。减速器铸造箱体主要结构尺寸关系参见课程设计73页表4-6箱体结构设计机座壁厚：按二级齿轮减速器a选择壁厚a——低速级中心距轴承座旁螺栓扳手空间扳手空间大操作方便，但h太大螺栓太长，安装不便，且要合于螺栓长度系列螺栓中心到机座外壁距离螺栓中心到机座外凸边缘尺寸起盖螺钉作用：起盖用，两个对角线布置。定位销作用：确定箱体箱盖的相互位置，镗轴承孔定位用，两个，对角处，非对称布置。观察窗作用：注油、观察两对齿轮啮合情况，以能进手为宜。通气器作用：平衡机体内外压力。吊钩作用：起吊整机用，与底座铸出。起盖吊耳作用：起吊盖，与上盖一同铸出。油标尺作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置设计要防止拔不出油标或油外溢。放油螺塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。正式装配图1）各视图应能完整表达箱内外结构（达到使他人能拆图的目的）2）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明细表，技术要求等应齐全。3）标注尺寸a.特性尺寸:齿轮中心距及公差值。b.外廓尺寸:长*宽*高，包括外伸端轴长。c.安装尺寸:地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔距、外伸端轴中心高。d.配合尺寸:齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。4）列出减速器特性功率、转速、传动比。零件图1、低速轴及其上齿轮零件图各一张。2、要求：标出全部尺寸、公差值、形位置公差、粗糙度、材料及热处理方法技术要求等。轴的键槽处要有移出剖面，齿轮零件图列出啮合特性表。整理和编写设计计算说明书1、页数不少于20页（A4）包括封面，目录，附录。2、轴的弯扭矩图在同一张纸上。3、设计说明书格式（参见课程设计140～142页）。