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)
(2)设计任务书
(3)传动方案的分析和拟定(附传动方案简图)
(4)电动机的选择
(5)传动装置运动及动力参数计算
(6)传动零件的设计计算
(7)轴的结构设计
(8)滚动轴承的选择
(9)键联接的选择
(10)联轴器的选择
(11)润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择
(12)其他相关零件设计
(13)轴的强度校核、轴承的寿命计算、键的校核
(14)致谢
(15)参考资料(资料编号主要责任者．书名.版本.出版地:出版者,出版年) 以上对设计过程进行说明，请按照以上要求完成设计任务！。