机械基础课程设计要求及步骤

机械基础B 课程设计的要求及步骤

一、设计任务

根据给定工作条件，设计一级直齿圆柱齿轮减速器，完成一张装配图（A1）、一张零件图（A3 ---低速轴）和一份设计说明书。（图纸要求计算机绘图、打印，说明书必须用专用稿纸手写）。说明书封面要求统一（教务处网页内下载），档案袋统一（去教材科统一购买）。

二、传动方案的总体设计和要求

1.选择传动装置的方案；

已确定用带传动和一级直齿圆柱齿轮减速器。

题目： 设计一用于带式输送机上的一级圆柱齿轮减速器。输送机连续工作，单向传动，载荷变化不大，空载启动。减速器小批量生产，工作期限10年，两班制工作。输送带的允许速度误差在±5%以内。工作机效率为 0.96（不包含其轴上的一对轴承效率）。

1----电动机；

2----带传动；

3----减速器；

4----联轴器；

5----卷筒；

6----输送带。

2.选定电动机类型和型号；

1）确定工作机转速和功率

已知工作机卷筒带上的力、速度和滚筒直径，可以求得工作机输入功率Pw 和转速nw 。 工作机所需功率Pw ，应由机器工作阻力和运动参数计算求得：

w

w 1000Fv P η=

kW 式中：F ——工作机的阻力，N ； v ——工作机的线速度，m/s ；

ηW ——工作机的效率。

2）确定电动机的转速范围和功率要求

（1）带传动的传动比一般取2-4；齿轮传动的传动比一般取3-5；所以设计的题目要求总传动比可以在（2-4）*（3-5）=（6-20）之间，故电动机的转速n=（6-20）nw ，在此中间可以确定电动机的转速；

（2）工作机功率 / 总效率=原动机功率，选择电动机的功率大于此值即可；

kW

式中：P d ——工作机实际需要的电动机输出功率， kW ；

P w ——工作机实际输入功率，kW ；

η ——电动机至工作机之间传动装置的总效率。

总效率η按下式计算： η=η1η2η3η2η4η2

=η1η23η3η4

其中η1、η2、η3、η4分别为传动装置中带传动、轴承、齿轮传动、联轴器效率，其概略值见表1-7。选用此表数值时，一般取中间值，如工作条件差，润滑维护不良时应取低值，反之取高值。

本设计题目的传动效率包括：一级V 带传动、一级直齿圆柱齿轮传动，三对滚动轴承（均选深沟球轴承）、联轴器（一般选弹性柱销联轴器）效率。

根据计算的转速范围和需要的功率值，由机械设计手册可查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速n m 、中心高H 、轴伸尺寸D*E 等参数备用。

3.确定总传动比并合理分配各级传动比

已经确定了电动机的转速（满载转速n m ），又知道工作机的转速nw ，那么二者的比值就是总的传动比，将总传动比进行合理分配。

分配传动比时重点考虑以下几点：

(1)要保证带传动的传动比必须在2-4中；齿轮传动的传动比必须在3-5中；

(2)应使传动装置结构尺寸较小、重量较轻。在后面的计算中保证大带轮尺寸不会过大，以至于碰地（这只有在后面计算完之后才知道，当然还与小带轮的基准直径，齿轮的材料选择有关……），这时确定带传动的传动比在取值范围内稍小一点,尽量减小后面出错的可能。

传动装置的实际传动比要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求传动比可能有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为±(3～5)％。

4.计算各轴转速和转矩

已将总传动比进行了分配，根据传动的布置，各轴的转速就可以算出了；

如一传动装置从电动机到工作机中间有两根轴，依次为I 、Ⅱ轴，则

1）各轴转速 r/min

ηw

d P P =0I i n n m =

r/min

式中：n m ——电动机满载转速，r/min ；

n Ⅰ、n Ⅱ ——分别为I 、Ⅱ轴转速r/min ；I 轴为高速轴（减速器输入轴），Ⅱ轴为低速

轴（减速器输出轴）；

i 0、i 1——依次为由电动机轴至高速轴I ，I 、Ⅱ轴间的传动比。（即i 带、i 齿轮）

2）各轴功率

P I =P d η01 kW

P Ⅱ= P I η12=P d η01η12 kW

式中：P d ——电动机实际输出功率，kW ；（即P D =P W /η，注意：不是电动机的额定功率）,

P I 、P Ⅱ ——I 、Ⅱ轴输入功率，kW

η01、η12——依次为电动机轴与I 轴，I 、Ⅱ轴间的传动效率。（η01=η1 、η12=η2η3）

3）各轴输入转矩 N ·m T I =T d i 0η01 = 0109550η⋅⋅⋅i n P m

d N ·m = 119550n P ⋅

N ·m 同理： T 2= 2

29550n P ⋅ N ·m 式中：T d ——电动机轴的输出转矩，N ·m ；

T I 、T Ⅱ——I 、Ⅱ轴的输入转矩，N ·m 。I 轴为高速轴（减速器输入轴），Ⅱ轴为低速轴

（减速器输出轴）；

运动和动力参数的计算数值可以整理列表备查。

三、传动件的设计计算

1．带传动

用前面计算的数据，结合指导书的计算步骤完成。注意，带传动设计的已知条件中，功率、转速即为小带轮所在轴的功率、转速，也就是电动机的实际输出功率（注意不是电动机的额定功率）和电动机满载转速（注意，不是同步转速）。

101I i i n i n n m ==Ⅱm

d d n P T 9550=

设计带传动时，应注意检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系，例如小带轮外圆半径是否大于电动机中心高H，大带轮外圆半径是否过大造成带轮与机器底座相干涉（要求带轮直径最大不能超过大齿轮直径60—80mm）等。

注意：带传动设计时要注意参数的合理范围（见书上例题）。

考虑带轮的结构设计（特别是轮毂宽度，注意，其可能与带轮轮缘宽不相等）。

2.齿轮的设计

齿轮传动设计的已知条件中，转矩、转速即为小齿轮所在轴的转矩、转速（前面已经计算过了）。，结合课本的计算步骤完成设计。

注意：

1）一般材料选软齿面，小齿轮材料的HBS大于大齿轮的HBS：30—50（软齿面），若选硬齿面材料可相同；

2）小齿轮齿数取20-40。

3）模数取第一系列；

4）齿轮宽度B1 = B2 + (5-10)mm, B2 = φd * d1

5）考虑齿轮的结构设计。（特别是轮毂宽度）

四、装配草图设计

1.润滑和密封方式的选择；

（提示：轴承润滑方式的确定可以根据大齿轮齿顶圆线速度，或者轴承处的dn的值来判断）。

2.进行箱体和附件的设计；

3.选择联轴器类型和型号；

4.确定轴的最小直径；

5.绘制草图，确定各轴段尺寸（包括轴承的选择、键的选择）；

要求前面的计算和按比例绘制的草图（俯视图，一般大小不小于A3(白纸或坐标纸)，并将尺寸进行标注。便于检查轴系结构，并有助于后面计算机绘图）！

之后自己进行以下计算：

校核轴及轴承（校核低速轴以及相应的轴承寿命计算）；

进行减速器附件的设计；

五、完成装配图零件图的绘制、准备答辩

六、整理说明书

设计说明书是设计技术文件之一，它提供设计理论根据和计算数据，为审核设计及使用设备的人员查阅。对于传动装置，计算说明书（有标准格式的封面）的内容大致包括：

(1)目录(标题及页次)