机械设计课程设计(单级电子版)

后，箱底沉积较多杂质、油质变坏。
旋下放油螺塞，以便排放润滑油。
7. 起盖螺钉—将机盖顶起，以便拆卸
起盖螺钉
放油螺塞
吊钩
油尺
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第四节 传动件设计计算
一、带传动设计计算
电动机与减速器之间采用普通V带传动，有关设计计算方法已在《机械设计基础》 课程中介绍。
[注意事项]： ⑴注意带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的协调（一般应使小带轮半径不超过电动机 中心高，大带轮半径不超过减速器中心高）。必要时进行修正。 ⑵带轮结构尺寸参阅教材或设计手册相关内容。
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1
二、设计目的与要求
1.目的
⑴培养学生综合运用《机械设计基础》课程及《工程制图》、CAD软件应用 等其它先修课程的理论知识和生产实践（金工实习）知识解决工程实际问题 的能力。
⑵学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力。
⑶进行机械设计基本技能的训练，包括计算、绘图及正确运用设计资料（标 准、规范等）。
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二、轴的结构设计
1. 轴的总长 机体内壁间距离L：
L b1 22 （圆整） 式中：b1 ——为小齿轮的齿宽；
2 ——小齿轮端面至机体内壁距离，第158页表11-1。
2
b1 L
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Ⅱ轴总长 LII
LII
L 2
3
BZ
L 2
二、进度安排（以10天计）
1．第1天：准备工作（听课、实验、软件安装等）； 2．第2天：计算（选择电动机、带传动和齿轮传动设计）； 3．第3~8天：CAD设计； 4．第9天：编写计算说明书； 5．第10天：提交设计资料，答辩。 总计：10天。
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Pd
Pw a
KW
式中：Pw ——运输带所需功率，KW；
a ——由电动机至运输带/小链轮轴的总效率。
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5
⑴确定 Pw Fv
a)运输带： Pw 1000 KW 式中：F ——运输带拉力，N；
v ——运输带线速度，m/s。
b)链传动：Pw
Fv 1000
KW
式中：F ——牵引力，N；
1
1
i' 3 ~ 6 ；
2
n
——卷筒/链轮轴实际转速，对卷筒：n 601000 v
速度，m/s；D为卷筒直径，mm。
D
r / min ；v为运输带
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根据
Pd和
n
' d
从设计手册中选择合适的电动机型号，并将有关性能参数及尺寸录于表
中（编入计算说明书）。
示例：
型号
根据工作条件从手册中选择合适的类型和型号（建议选用球轴承；联轴器选弹 性套柱销联轴器）。
三、轴的强度验算、轴承寿命计算、键联接计算
按《机械设计基础》课程中介绍的有关方法计算。
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第六节 减速器装配图设计
根据设计计算数据采用CAD软件正确绘制减速器装配图（三视图）。
注意事项：
机械设计
课程设计
第一节 概述
一、设计题目与内容
1.设计题目（参见任务书及图1） 机械传动装置设计（单级斜齿圆柱齿轮减速器）。 2.设计内容 ⑴传动装置的总体设计。包括：①拟定传动方案（见任务书）；②选择电动机；③ 确定总传动比及分配各级传动比；④计算传动装置的运动和动力参数。 ⑵传动件和轴系零部件的设计计算。包括：带传动、齿轮传动以及轴的设计计算， 键、轴承、联轴器的选择计算等。 ⑶减速器装配图设计。 ⑷编写计算说明书。
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第三节 齿轮减速器简介
一、减速器的功用
减速、增矩。
二、减速器分类（按传动级数分）
单级（一对齿轮传动）、双级（两对齿轮串联传动）、多级等。
三、减速器结构
箱体（箱盖、底座）、齿轮、轴、轴承、轴承盖、联接螺栓、定位销及减速器辅
件等。
通气器
起盖螺钉 窥视孔盖
轴承盖
箱盖
底座
联接螺栓 定位销
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二、选择电动机
确定电动机类型、结构、容量（额定功率）和转速，并在设计手册中查出其 型号和尺寸。
1. 选择电动机类型和结构型式
根据工作条件，本设计方案中选用Y系列三相笼型异步电动机。
2. 选择电动机额定功率
对于不变载荷下长期连续运行的机械，要求 Ped Pd 。Ped 为所选电动机额 定功率，Pd 为根据工作要求所需的电动机功率。
b——半联轴器凸缘宽度（查手册）。
b)链传动：
L111
L 2
3
BZ
L 2
l2
t
t1
BL'
(1
~
3)（ 圆整）
——小链轮与轴承端盖联接螺钉头端面
之间的间隙， 8 ~ 12mm ； BL’——小链轮轮毂宽度。
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2. 轴结构设计 按《机械设计基础》课程中介绍的有关方法设计。 （建议：先根据轴上装配的零件在草稿纸上画出轴结构草图，并初定各轴段直径和 长度，再CAD作图。） 3. 选择键、轴承、联轴器
1. 若在作图过程中对原定设计参数进行调整，则相应的计算应重新进行。 2. 减速器装配图应标注减速器主要性能尺寸（中心距、中心高）、外形尺寸 （总长、宽、高）、主要配合、零件号与明细表、技术要求等内容。 3. 零件图（一根轴和一个齿轮）应标注详细尺寸和公差、规定技术要求等内 容。
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根据设计要求，拟定传动总体布置方案；选择电动机；计算传动装置的运动 和动力参数。
3．传动件设计计算
带传动、齿轮传动设计。
4．轴系零部件设计计算
轴设计计算（结构设计、强度验算）、轴承、联轴器的选择计算及键联接计 算。
5．减速器装配图和零件图设计
完成减速器装配图和零件图设计；必要时对计算作相应修改。
6. 整理和编写计算说明书（打印）
二、齿轮传动设计计算
按软面齿标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动设计。 [注意事项]： ⑴若小齿轮与轴做成一体（齿轮轴），所选材料应兼顾轴的要求。 ⑵通过调节螺旋角使中心距圆整为0、5结尾的整数。 ⑶齿轮结构尺寸参阅《手册》第163页表11-6。齿轮轴结构可参考《手册》第212 页图16-23。
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l2
e
t1
BG
1
~
3
（圆整）
其中：l2 c1 c2 (8 ~ 12) （圆整）； 3 ——轴承内侧至机体内壁之间的距
离，第208页图16-12；BZ ——轴承宽度，查设计手册；e ——凸缘式轴承端盖壁 厚，第166页表11-10；t1 ——端盖联接螺钉头厚度，查设计手册； ——大带轮
与轴承端盖联接螺钉头端面之间的间隙， 8 ~ 12mm； ——机座壁厚，《手册》 表11-1； 、 c1—c—2 扳手操作空间，按《手册》表11-1确定； —B—G 大带轮轮
Ⅱ轴转速：
n
11
n1 i1
I
Ⅲ轴转速：
n111
n11 i2
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2. 计算各轴输入功率（单位：KW）
Ⅰ轴功率： P1 Pd
Pd 为电动机工作时实际所需功率。若按额定功率 Ped 设计，则将造成设备能力的
浪费。
Ⅱ轴功率： P11 P1 12
Ⅲ轴功率： P111 P11 23
21
预祝各位取得优良成绩！
谢 谢！
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油尺
放油螺塞
11
四、减速器辅件及其功用
1. 通气器—减速器工作时，箱内
温度升高，将使箱内气压增大；利用
通气器
窥视孔盖
吊耳
通气器，使箱体内外气压保持平衡，
避免将润滑油从剖分面处挤出，污染
环境。
2. 窥视孔盖—为便于观察齿轮啮合
情况和添加润滑油，在机盖顶部靠
近齿轮啮合区上方开设窥视孔。
3. 吊环螺钉（吊耳）—吊起机盖。 4. 吊钩—吊起整台减速器。 5. 油尺（油标）—观察油面高度。 6. 放油螺塞—减速器工作一定时间
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第七节 其它注意事项
一、完成项目
1．每人完成一张装配图和两张零件图，采用A4纸打印输出。
2．编写计算说明书一份，采用A4纸打印输出。计算说明书应包括封面、目录、设 计任务、计算项目和过程、计算结果、结束语（对设计方案的评价及对课程设计 的体会等）、参考资料。
3．设计完成后，将纸质版设计资料装订后装入统一文件袋，并写明课程设计名称、 系别、专业、班级、姓名、指导教师、日期等内容；电子版资料拷贝留存。
额定功率 KW
同步转速 r/min
满载转速 r/min
中心高H mm
轴伸尺寸 D×E mm
装键部位尺寸 F×GD
mm
Y132M1-6
4
1000
960
132 30×80
10×41
三、确定传动装置总传动比和各级传动比的分配
1. 确定总传动比 ia
ia
nm n
式中：nm ——电动机满载转速（按满载转速计算误差较小），r/min；
2. 各级传动比分配 ia i1i2
式中：i1 、i2 分别为带传动和减速器传动比。合理分配 i1 、i2 ，在合适范围内。
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四、计算各轴转速、功率和转矩（运动和动力参数）
分别定义Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴（见图）。
v
F
III
II
1. 计算各轴转速（单位：r/min）
Ⅰ轴转速： n 1 nm
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3. 确定电动机转速
额定功率相同的电动机有几种不同转速，常用有3000、1500、1000、750r/min。
电动机转速低，输出转矩大，但重量、尺寸大，价格较高；反之，则输出转矩小，
且传动装置的传动比大，结构较大。本课程设计中推荐在1500或1000r/min两种转速
式中：12 、23 ——分别为轴Ⅰ至轴Ⅱ、轴Ⅱ至轴Ⅲ的传动效率。
12 D ，23 ZC 。
3. 计算各轴输入转矩（单位：Nmm）
Ⅰ轴转矩： Ⅱ轴转矩：
T1
9.55
10 6
P1 n1
T11 T1 i112
Ⅲ轴转矩：
T 111 T11 i223
将各项运动和动力参数计算结果列表整理。
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中选择。
n' d
ia' n
i' i' 12
n
r / min
式中：n' ——电动机可选转速范围；
d
ia' ——转动装置总传动比的合理范围，ia' i1'i2' ；
i' 、i' ——带转动和单级圆柱齿轮减速器的传动比合理范围。普通V带传动，
1
2
i' 2 ~ 3（为避免大带轮直径太大，i ' 不宜取大）；单级圆柱齿轮减速器，
2.要求
每位学生在老师指导下独立完成所给定的设计任务，提交设计资料（图纸、 计算说明书）、参加答辩。积极思考、勇于创新，培养良好的设计素质和能 力。
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三、设计步骤
1．准备工作
明确设计任务和要求；学习设计、计算基本方法与步骤、CAD软件应用；减 速器结构认识实验等。
2．传动装置的总体设计
7. 提交设计资料（包括纸质版和电子版）。
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第二节 传动装置的总体设计
总体设计一般按以下步骤进行：
一、拟定传动方案
综合考虑工作要求、工作条件等因素，拟定合理的传动方案（已给定，参见图1）
卷筒 联轴器
V
F
运输带
单级齿轮 减速器
电动机
图1 带式运输机传动示意图
带传动
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第五节 轴系部件设计计算
一、初估轴径
初估轴径为轴的最小直径（轴端或轴承处直径），可按下式估算：
d C 3 P mm n
式中：P —— 所设计轴的输入功率，KW；
n —— 所设计轴的转速，r/min。 C —— 与轴材料有关的系数，参见教材。 [注意事项]： ⑴轴Ⅱ的最小直径应不小于电动机轴径，且与大带轮孔径相符。 ⑵轴Ⅲ的最小直径应不小于轴Ⅱ的最小直径、且与联轴器孔径相符。
3 BZ
毂宽度。
2
b1 L
l2
e t1
BG 1 ~ 3
Ⅲ
Ⅱ
注：若采用嵌入式端盖结构，则无 e
和 t1 。
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Ⅲ轴总长 L111
a)运输带：
L111
L 2
3
BZ
L 2
l2
e t1
A b (1 ~
3)
（圆整）
A ——弹性套柱销联轴器拆卸空间（查手册）；
v ——链条工作速度，m/s。 v Z L1 pn111 m / s 60000
⑵确定 a
a)运输带：a DCZ3LJ
b)链传动： a
D
C
2 Z
式中：D ——带传动效率，D 0.96 ；
C ——一对齿轮传动效率，C 0.98 ；
Z ——一对滚动轴承效率，Z 0.99 ； L ———弹性联轴器效率，L 0.99 ； J ———卷筒效率，J 0.96 。