机械设计课程设计(王三民)

机械设计课程设计机械设计课程设计第一章概述第二章设计题目第三章传动装置的总体设计第四章传动零件设计第五章减速器的构造与尺寸第六章减速器装配图设计第七章减速器润滑第八章课程设计说明书第一章概述机械设计课程设计是为机械类专业和近机械类专业的学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的一个重要的实践教学环节，也是学生第一次较全面、规范地进行设计训练，其主要目的是：（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。（3）在课程设计的实践中对学生进行设计基本技能的训练，培养学生查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理等方面的能力。第一节机械设计课程设计的目的第一章概述根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件及轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算；减速器箱体结构及其附件的设计；绘制装配图和零件工作图；编写设计计算说明书；进行总结和答辩。每个学生都应完成以下工作：（1）减速器装配图1张(A0图纸或A1图纸)（2）零件工作图2～3张。（3）设计计算说明书1份。第二节机械设计课程设计的内容重量西北工业大学标准检查工艺检查审定批准制图校核设计共张图样标记所属装配号第张比例图号石棉橡胶纸半粗羊毛毡Q235石棉橡胶纸半粗羊毛毡Q2351BT-08-0610GB/T297-94GB5782-86BT-08-05BT-08-04BT-08-03GB1096-90GB5782-86BT-08-02BT-08-014213756981键8×32螺栓M8×15轴承盖调整垫片12组8轴承30309螺栓M10×16轴承盖毡封油圈齿轮轴轴111286、减速器内注入90号工业齿轮油54mm。5、箱体内壁涂红丹防锈油漆，外壳涂灰色油漆4、检查减速器的剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油。剖分面允许涂以水玻璃或密封油，不允许使用任何填料。3、用涂色法检验斑点：按齿高接触斑点不小于40%，按齿长接触斑点不小于50%。安装轴承时严禁用榔头直接敲击轴承的内外圈，轴承安装后应该贴紧轴肩或套筒的端面上。1、装配前，用机油清洗所有零件，滚动轴承用汽油清洗，机体内不允许有任何杂物。内壁上涂两次不被机油侵蚀的涂料。、2技术要求2B6×2423GB117-2000BT-08-15GB/T297-94BT-08-14GB1096-90BT-08-13BT-08-12BT-08-11BT-08-10BT-08-08BT-08-09BT-08-07GB1096-901712111315141620181922211轴承盖调整垫片油标尺大齿轮键14×36螺塞垫片111112组轴承盖轴承30306毡封油圈键10×52套筒11112BT-08-20BT-08-19BT-08-18BT-08-17GB5782-86GB6170-86GB93-87BT-08-16GB93-87GB6170-86GB5782-8630272524262829333231344垫圈M12螺栓M12×垫圈M12螺栓M12×螺母箱座螺母11266663044通气器检查孔板箱盖垫片111145HT20008F8.8m=1.5,z=31HT200458.835HT200组合件m=1.5,z=12740Q27508FQ235Q275HT20065MnHT200Q2358.865Mn8.8Q235Q215HT200Q23518111291078654321231716192021221415132829302731323334均布机械设计课程设计通常从分析或确定传动方案开始，进行必要的计算和结构设计，最后以图纸表达设计结果，以设计计算说明书说明设计的依据。由于影响设计结果的因素很多，机械零件的结构尺寸不可能完全由计算确定，还需借助画图、初选参数或初估尺寸等手段，通过边画图、边计算、边修改的过程逐步完成设计，亦即通过计算与画图交叉进行来逐步完成设计。课程设计大致按以下步骤进行。1．设计准备2．传动装置的总体设计3．传动零件的设计计算4．装配图设计5．零件工作图设计6．编写设计计算说明书7．设计总结和答辩第一章概述第三节机械设计课程设计的方法与步骤第二章设计题目第l题设计一带式输送机传动装置工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为±5％。带式输送机的传动效率为0.96。带式输送机的设计参数题号1一Al—Bl—Cl—D1—E输送带的牵引力F/kN21.251.51.61.8输送带的速度v/(m/s)1.31.81.71.61.5输送带滚筒的直径D/mm180250260240220第2题设计一链板式输送机传动装置工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为±5％。链板式输送机的传动效率为0.95。链板式输送机的设计参数题号2—A2—B2—C2—D2—E输送链的牵引力F/kN11.21.41.51.6输送链的速度v/(m/s)0.90.750.80.70.6输送链链轮的节圆直径d/mm10592115100110第二章设计题目第3题设计加热炉推料机传动装置工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，一班制工作，输送机工作轴转速允许误差为±5％。加热炉推料机的设计参数题号3—A3—B3一C3一D3—E大齿轮传递的功率P/kW1.11.21.21.31.3大齿轮轴的转速n/(r/min)3830353236第二章设计题目第一节传动简图的拟定第三章传动装置的总体设计615234710981101—电动机轴；2—高速轴；3—中间轴；4—低速轴；5—工作机轴；6—电动机；7—带传动；8—高速齿轮传动；9—低速齿轮传动；10—联轴器；11—工作机一、类型和结构型式的选择三相交流异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，可直接接于三相交流电网中，因此，在工业上应用最为广泛，设计时应优先选用。Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪音低、振动小等优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机械等。第二节电动机的选择第三章传动装置的总体设计二、功率的确定电动机容量主要由电动机运行时的发热条件决定，而发热又与其工作情况有关。对于长期连续运转、载荷不变或变化很小、常温下工作的机械，选择电动机时，只要使电动机的负载不超过其额定值，电动机便不会过热。也就是可按电动机的额定功率Pm等于或略大于所需电动机的功率Pd，在手册中选取相应的电动机型号。第三章传动装置的总体设计1．工作机所需功率PwPw=Fwvw/(1000ηw)或Pw=Twnw/(9550ηw)式中，Fw为工作机的阻力(N)；vw为工作机的线速度(m/s)；Tw为工作机的阻力矩(N·m)；nw为工作机轴的转速(r/min)；ηw为工作机的效率，带式输送机可取ηw=0.96，链板式输送机可取ηw=0.95。2．电动机至工作机的总效率η（串联时）η＝η1η2η3…ηn式中,ηl，η2，η3，…，ηn为传动系统中各级传动机构、轴承以及联轴器的效率。第三章传动装置的总体设计3．所需电动机的功率Pd所需电动机的功率由工作机所需功率和传动装置的总效率按下式计算Pd=Pw/η4．电动机额定功率Pm按Pm≥Pd来选取电动机型号。电动机功率裕度的大小应视工作机构的负载变化状况而定。第三章传动装置的总体设计机械传动效率概略值传动类别精度、结构及润滑效率传动类别精度、结构及润滑效率圆柱齿轮传动7级精度(油润滑)8级精度(油润滑)开式传动(脂润滑)0.980.970.94～0.96滑动轴承润滑不良正常润滑液体摩擦0.94(一对)0.97(一对)0.99(一对)锥齿轮传动7级精度(油润滑)8级精度(油润滑)开式传动(脂润滑)0.970.95～0.970.92～0.95滚动转承球轴承滚子轴承0.99(一对)0.98(一对)V带传动0.96蜗杆传动自锁(油润滑)单头(油润滑)双头(油润滑)四头(油润滑)0.40～0.450.70～0.750.75～0.820.82～0.92滚子链传动0.96螺旋转动(滑动)0.30～0.60螺旋转动(滚动)0.85～0.95联轴器弹性、齿式0.99第三章传动装置的总体设计三、转速的确定额定功率相同的同类型电动机，有几种不同的同步转速。例如三相异步电动机有四种常用的同步转速，即3000、1500、1000和750r/min。同步转速低的电动机磁极多，外廓尺寸大、重量大，价格高，但可使传动系统的传动比和结构尺寸减小，从而降低了传动装置的制造成本。一般最常用的是同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。设计时应优先选用。根据选定的电动机类型、结构、功率和转速，从标准中查出电动机型号后，应将其型号、额定功率Pm、满载转速nm、以及电动机的安装尺寸、外形尺寸和轴伸连接尺寸等记下以备后用。常以电动机的额定功率Pm作为计算功率，以电动机的满载转速nm作为计算转速。第三章传动装置的总体设计电动机选定后，根据电动机的满载转速nm和工作机的转速nw即可确定传动系统的总传动比i，即i＝nm/nw传动系统的总传动比i是各串联机构传动比的连乘积，即i＝i1i2i3…in式中，i1,i2,i3,…in为传动系统中各级传动机构的传动比。合理地分配传动比，是传动系统设计中的一个重要问题。它将直接影响到传动系统的外廓尺寸、重量、润滑及传动机构的中心距等很多方面，因此必须认真对待。第三节传动比的分配第三章传动装置的总体设计一、传动比分配的一般原则（1）各级传动比可在各自荐用值的范围内选取。各类机械传动的传动比平带传动V带传动链传动圆柱齿轮传动锥齿轮传动蜗杆传动单级荐用值i≤2～4≤2～4≤2～5≤3～5≤2～310～40单级最大值imax5768580第三章传动装置的总体设计（2）分配传动比应注意使各传动件的尺寸协调、结构匀称及利于安装。例如带传动的传动比不宜过大，以免大带轮的半径大于减速器箱体的中心高，使带轮与底座平面相碰，造成安装不便。（3）传动零件之间不应造成互相干涉。如图所示，由于高速级传动比过大，造成高速级大齿轮的齿顶圆与低速级大齿轮的轴发生干涉。传动件尺寸不协调传动件结构干涉第三章传动装置的总体设计（4）使减速器各级大齿轮直径相近，以便浸油深度大致相等，以利实现油池润滑。（5）使所设计的传动系统具有紧凑的外廓尺寸。a）方案一b）方案二第三章传动装置的总体设计二、传动比分配的参考数据（1）带传动与一级齿轮减速器设带传动的传动比为id，一级齿轮减速器的传动比为i，应使id＜i，以便使整个传动系统的尺寸较小，结构紧凑。（2）二级圆柱齿轮减速器为了使两个大齿轮具有相近的浸油深度，应使两级的大齿轮具有相近的直径（低速级大齿轮的直径应略大一些，使高速级大齿轮的齿顶圆与低速轴之间有适量的间隙）。设高速级的传动比为i1，低速级的传动比为i2，减速器的传动比为i，传动比可按下式分配ii)4.13.1(1～对于同轴式圆柱齿轮减速器，传动比可按下式分配iii21第三章传动装置的总体设计机器传动系统的传动参数主要是指各轴的转速、功率和转矩，它是进行传动零件设计计算的重要依据。现以二级圆柱齿轮减速器为例，说明机器传动系统各轴的转速、功率及转矩的计算。二级圆柱齿轮减速器简图第四节传动参数的计算第三章传动装置的总体设计根据以上计算数据，列出下表，供以后设计计算使用。电机轴轴I轴Ⅱ轴Ⅲ滚筒轴Ⅳ功率P／kW转矩T／(N·mm)