理工机械设计基础课程设计

机械设计课程设计(第一次布置)天津理工大学机械工程学院一、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。目的：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。（设计计算、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要求：见任务书传动系统简图原始数据三、设计任务量1、画A0号草图、装配图各一张，A3号零件图一张。2、设计论文（说明书）一份，不少于25页。三、设计任务量1、画A0号草图、装配图各一张，A3号零件图一张。2、设计论文（说明书）一份，不少于25页。四、参考资料课程设计指导书；课程设计图册；机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）；机械设计基础（教材）。五、设计步骤1、选择电动机2、传动比分配3、计算各轴的转速、功率、扭矩4、V带传动设计计算5、齿轮传动设计计算6、验算系统误差7、轴的设计计算8、轴承寿命的校核计算9、键的校核计算10、联轴器的选择计算11、润滑方式的选择计算12、绘制装配图和零件图1、选择电动机选择电动机依据：功率P，转速n1）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_________卷筒轴承效率η2_________卷筒效率η3_________低速级联轴器效率η4_________III轴轴承效率η5_________低速级齿轮啮合效率η6__________II轴轴承效率η7_________高速级齿轮啮合效率η8__________I轴轴承效率η9_________带传动效率(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=(18~144)nw（rpm）其中：i总=nd/nw=i带i减=(18~144)i总——总传动比i带——V带传动的传动比(2~4)i减——减速器传动比(双级9~36)3）选定电动机根据求出的Pd、nd查手册。同步转速n：建议选用同步转速为1500（rpm）额定功率P额：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（Y系列）、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2、传动比分配分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑。（浸油深度）i总=i带*i减=i带*i高*i低=nm/nwi带——V带传动的传动比(2~4),取i带=3i减——减速器传动比i高——减速器内高速级传动比i低——减速器内低速级传动比nw——工作机转速nm——电动机满载转速i高=（1.1~1.5)i低取i高=1.3i低i减=1.3i低2传动比精确到小数点后两位;由此初步分配完传动比，但实际传动比的确定必须在各级零件的参数（如齿轮的齿数）确定下来之后才能最后确定。一般，实际确定的传动比与设计要求的传动比有3%~5%的误差是允许的。3、计算各轴的n，P，T1）电机轴（0轴）输入功率:P0=Pw/ŋ总=Pd（计算值）转速:n0=nm（电机满载转速）输入扭矩:T0=9550*P0/n0（Nm）2）高速轴（I轴）输入功率:PI入=P0ŋ带（ŋ带V带传动效率）输出功率:PI出=PI入ŋ轴承转速:n1=n0/i带输入扭矩:TI入=9550*PI入/n1（Nm）输出扭矩:TI出=TI入ŋ轴承（Nm）3）中间轴（II轴）输入功率:PII入=PI出ŋ齿轮（ŋ齿轮齿轮传动效率）输出功率:PII出=PII入ŋ轴承转速:n2=n1/i高输入扭矩:TII入=9550*PII入/n2（Nm）输出扭矩:TII出=TII入ŋ轴承（Nm）3）低速轴（III轴）输入功率:PIII入=PII出ŋ齿轮输出功率:PIII出=PIII入ŋ轴承转速:n3=n2/i低输入扭矩:TIII入=9550*PIII入/n3（Nm）输出扭矩:TIII出=TIII入ŋ轴承（Nm）4）滚筒轴（IV轴）输入功率:PIV入=PIII出ŋ联轴器输出功率:PIV出=PIV入ŋ轴承转速:n4=n3输入扭矩:TIV入=9550*PIV入/n4（Nm）输出扭矩:TIV出=TIV入ŋ轴承（Nm）计算出参数列表备用:轴号功率P扭矩T转速n传动比i电动机轴P0T0n0i=3i12=i23=i34=1I轴PI入PI出TI入TI出n1II轴PII入PII出TII入TII出n2III轴PIII入PIII出TIII入TIII出n3IV轴PIV入PIV出TIV入TIV出n44、v带传动的设计计算已知：主动轮的转速n0=nm，从动轮的转速n1=，传递的功率Pd=（计算值），工作条件（任务书中给出）；求：d1=,d2=,带的型号，根数Z=,中心距a=，对轴的压力FQ=。5、齿轮传动设计1）采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；2）选用中碳钢，传动用模数m≥1.5-2mm；3)强度计算中的功率用输出功率；4)β角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；5）初选β=15°，Z1=20-40，Z2=iZ1求出后圆整；6）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%7）为使图面匀称，中心距：a高约120-140左右，a低约140-160左右，8）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。1）高速级：已知：TI出=，工作条件（任务书中给出）n1=,i高=;选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8初选β=15°，选取Z1=,Z2=i高Z1按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定：d1、d2、da1、da2、df1、df2、b1、b2、a、mn、β等参数。2）低速级：已知：TII出=，工作条件（任务书中给出）n2=,i低=；选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：φd=0.8初选β=15°，选取Z3=,Z4=i低Z3按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定：d3、d4、da3、da4、df3、df4、b3、b4a、mn、β等参数。6、验算传动系统速度误差输送带速实际Vw在求解过程中与理论V发生了变化，故应验算系统误差。[（V-Vw）/V]100%±5%若不满足应重新计算。齿轮几何参数精确到小数点后两位，螺旋角精确到秒。7、轴的设计计算1）选材：45钢调质2）初估I、II、III轴径（最小直径）31nPCdII入32nPCdIIII入33nPCdIIIIII出34nPCdIVIV入若有键槽轴径加大5%，有配合要求的取标准直径。3）轴的结构设计：（参考指导书）布置轴上零件；确定各轴段的直径和长度；预选轴承和联轴器；提示：轴承的选择，同一根轴上的两个轴承型号相同；联轴器应满足传递扭矩和孔径要求；高速轴直径中间轴直径低速轴直径4）中间轴的强度计算：根据轴上零件的布置情况和预选轴承型号，确定轴的支点距和齿轮2、齿轮3所受各力：Ft2、Fa2、Fr2、Ft3、Fa3、Fr3、;确定轴的支反力：RV1、RH1、RV2、RH2;计算轴所受弯矩和扭矩，并画出弯矩图、扭矩图、合成弯矩图、当量弯矩图；计算出危险截面的直径，判断轴的强度是否满足强度要求。8、轴承寿命的校核计算中间轴的轴承所受径向力：21211HVrRRF22222HVrRRF中间轴的轴承所受轴向力：Fa=Fa2和Fa3的合力计算寿命应大于预期寿命。9、键的校核计算：确定各键的材料、尺寸；并校核其强度。10、联轴器的选择计算：根据联轴器的计算扭矩Tc=1.5TIII出和安装轴径选出合适的弹性联轴器。11、润滑方式的选择计算：轴承的润滑方式根据速度因数dn选择;齿轮的润滑方式根据分度圆周速度v选择.设计要求设计时间：1-14周，（15周答辩）0学时答疑：每周答疑至少一次总成绩=图纸+说明书+平时答疑+答辩标准档案袋内装：设计图、零件图、说明书，说明书A4纸用塑料抽条夹装好。说明书：封面、目录、任务书、正文、设计感想、参考书目。机械设计课程设计天津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（仪器图）2、装配图（CAD）3、撰写论文草图是装配图设计的规划和准备阶段装配图设计是对草图进一步细化和完善特点：“算画结合”边画边算草图设计1、准备工作（1）A0图纸一张，比例1:1，用仪器画（2）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算）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）定出支点距后对中间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，对中间轴上的轴承进行寿命计算。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4.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“挡油盘”。注意，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）轴承盖选嵌入式结构。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。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、中间轴的弯扭合成强度验算；3、中间轴键的强度验算（只验算一处）；4、中间轴上的滚动轴承寿命验算；5、两级传动大齿轮浸油深度验算；6、减速器内齿轮润滑方式验算V；7、滚动轴承的润滑剂和润滑方式验算dn。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减速器附件设计起盖螺钉作用：起盖用，两个对角线布置。定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度1：50两个，对角线布置。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：起吊盖用，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。正式装配图设计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