机械设计基础课程设计.pptx

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《机械设计基础课程设计》以机械中最为常 用的重要部分——传动装置即减速器为对象， 以课程教学中的设计理论和方法为基础，进行 总体方案设计、部件方案设计、零部件设计计 算、零部件结构设计、装配图和零件图设计等， 特别是零部件设计计算几乎涵盖了《机械设计 基础》课程中的所有内容。
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➢齿轮设计 ➢带传动设计 ➢滚动轴承设计 ➢轴的设计 ➢螺栓联接设计 ➢键联接设计 ➢联轴器设计 ➢润滑密封设计等
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总体时间安排
第一周：
布置任务，进行设计计算，并划出结构草图， 装配草图；
第二周：
总体装配图设计 ； 零件工作图设计和编写设计计算说明书； 答辩。
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任务要求
❖ 减速器总体装配图（1# 图 1 张） ❖ 减速器零件图 2 张
齿轮工作图（3 #图1张） 轴 工 作 图（3 #图1张）
❖ 减速器设计计算说明书1份（约2万字）
带传动的传动比： i1＝2～4
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设计计算步骤
三、传动件的设计计算
根据电动机的计算功率、满载转速、传动比的 分配，计算出各级传动的输入功率、输入转速、 传动比，由此进行各级传动的传动件设计。（参 考指导书P.9～10）
传动件的设计计算参考《机械设计基础》教材 的内容。（带传动、齿轮传动、轴径初算等）
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3. 计算传动装置的运动参数和动力参数
① 各轴转速 Ⅰ轴 nⅠ=nm /n1= 960 / 2.8= 342.9 r/min Ⅱ 轴 nⅡ= nⅠ/i2= 342.9 / 3.33 = 102.9
r/min 卷筒轴 nⅢ= nⅡ=102.9 r/min
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② 各轴功率：
电动机所需功率
Ⅰ轴
PⅠ = Pd×η带×η轴承 = 4.23×0.94×0.99 = 3.94 kW
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④ 按齿面接触强度条件计算小齿轮直径 小齿轮传递的转矩为109.73Nm＝ 109730 Nmm，
载荷平稳，且为软齿面齿轮，取载荷系数K=1.4。 小齿轮直径为：
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d 1 76.6
KT
(i
1
1)
d[
]2i
H2
3
76.6
1.4 109730 (3.33 1)
15702 3.33
65.30mm
一般选择Y系列三相电动机
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设计计算步骤
（1）功率选择
依据带式输送机总体方案，分析功率流传递路线， 在考虑效率的前提下，计算所需电动机的功率。
① 工作机功率 Pw= Fv /1000 （kW）
② 带式输送机总效率
带式输送机总效率为每一个传动副效率的乘积，即
1 2 3
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带式输送机总效率
v
设计计算步骤
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① 选择齿轮材料和热处理方式 因载荷平稳，速度一般，小齿轮用40Cr钢，
调质处理，齿面硬度为 250 HBS；大齿轮用45钢 ，调质处理，齿面硬度为 220 HBS。
② 选择齿数和齿宽系数 初定齿数z1=30，z2=iz1=100，齿宽系数ψd=1
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③ 确定轮齿的许用应力 根据两轮轮齿的齿面硬度，查手册得两轮的
(kg)
外伸 轴长 度
(mm)
1 Y132S-4 5.5 1500 1440 68 132 38 80
2 Y132M2-6 5.5 1000 960 84 132 38 80
综3 合Y1考60虑M2电-8机和5.5传动7装50置的72尺0 寸11、9 结1构60，选42方案211，0 即选Y132M2-6型号的电动机，其尺寸参数见标准。
已知卷筒直径D=260mm，运输带工作拉力 F= 2700 N，运输带工作速度v= 1.4 m/s。
方案1:
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一、带式运输机传动系统齿轮减速器的 运动和动力参数计算
选择合适的电动机； 计算传动装置的总传动比, 并分配各级传动比； 计算传动装置中各轴的运动和动力参数。
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1. 选择电动机
（1）一般选用Y系列三相异步电动机， 为卧式封闭结构。
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★ 注意事项
设计计算步骤
➢ 传动功率计算采用电动机所需功率Pd ； ➢ 圆柱齿轮传动中，大齿轮的直径尽量不超过250mm ；
➢ 圆柱齿轮传动中中心距、齿宽为整数，分度圆、齿顶圆 直径和螺旋角必须求出精确值，尺寸应准确到小数点后 两位，角度应准确到秒。
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设计计算步骤
四、联轴器的选择
输出轴
类型：刚性可移式联轴器； 型号：由计算转矩、转速和轴径选择。
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各轴的运动和动力参数
轴
电机轴 Ⅰ Ⅱ
卷筒轴
轴速n r/min 960
342.9 102.9 102.9
功率P kW 4.23
3.94 3.82 3.78
转矩T 传动比 Nm
109.73 2.8
354.53 3.33
350.82
1
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二、减速器内部传动零件的设计计算
1. 直齿圆柱齿轮
按 输 入 转 速 342.9r/min ， 传 动 比 3.33 ， 传 递 功 率 3.94 kW，单向传动，载荷平稳等条件来计算。
参考指导书选择Y系列电机，最为常用的Y
系列电动机的同步转速为3000rpm、1500rpm、 1000rpm、750rpm四种。
同步转速过低：减速器传动比减小，但是电动机 尺寸变大，成本上升；
同步转速过高：电动机较轻，成本下降，但传动比 变大，外形尺寸变大。
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设计计算步骤
① 输出轴（滚筒）转速
nW
nm=i n=（6~24）×102.89=617.34~2469.36 r/min
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符合这一转速范围的电机同步转速有750、1000和 1500 r/min三种，由标准查出三种使用的电机型号
方 电动机 案 型号
额定功 电动机转 率Pm 速(r/min)
(kW) 同步 满载
电 机 中心 外伸 质 高 轴径 量 (mm) (mm)
滚动轴承寿命的校核计算
键联接强度校核
3. 完成减速器装配草图
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油润滑：3～5mm
脂润滑：8～12mm(加 挡油板)
ΦdI ΦdII ΦdIII
内机壁
Δ3 Δ2
内壁到轴承座端面距 离:δ+c1+c2
Δ1
ΦdⅣ ΦdIII
轴承座端面
调整垫片 (1～2mm）
轴承盖
毛毡密封
间隙 (0.5～1mm）
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★ 注意问题
Ⅱ轴
PⅡ = PⅠ×η轴承×η齿轮 = 3.94×0.99×0.98 = 3.82 kW
卷筒轴 PⅢ = PⅡ×η联轴器 = 3.82×0.99 = 3.78 kW
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③ 各轴转矩： Ⅰ轴： TⅠ=9550PⅠ/nⅠ=9550×3.94/342.9=109.73 Nm Ⅱ轴： TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=9550×3.82/102.9=354.53 Nm 卷筒轴： TⅢ=9550PⅢ/nⅢ=9550×3.78 /102.9=350.82 Nm
联轴器
滚动轴承
F
圆柱齿轮
滚动轴承
带传动
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带式输送机总效率
各种传动副的效率见指导书。 不必考虑滚筒的效率、 滚筒上轴承的效率。
设计计算步骤
v F
＝联轴器 滚2 动轴承 圆柱齿轮 带传动
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设计计算步骤
③ 电动机功率
电动机所需功率：
Pd
Pw
查标准选取电动机额定功率Pm。
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设计计算步骤
（2）转速选择
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设计计算步骤
五、滚动轴承的预选
根据初算的轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定， 估计出装轴承处的轴径，初步定出滚动轴承的型号。待在 减速器装配草图设计中进行寿命验算后再行确定。
大功率 中小功率 输入轴 输出轴
圆锥滚子轴承 深沟球或角接触球轴承
轻系列 从转速考虑！
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六、减速器装配草图的设计
1. 初绘减速器装配草图
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设计计算步骤
设计方案选择要求考虑的主要因素
使用性（有效性、可靠性） 经济性 安全性 工艺性 先进性 特殊性 等
建议采用方案1作为传动方案
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设计计算步骤
二、电动机选择及传动比分配
当带式输送机总体方案确定后，就可进行其参数设计。
1. 电动机选择
工业上一般采用三相交流电动机，Y系列三相 交流异步电动机由于具有结构简单，价格低廉， 维护方便等优点，得到最广应用。
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（2）电机容量
传动装置所需功率Pw为： Pw = Fv / 1000 = 2700×1.4 / 1000 = 3.78 kW
从电动机至卷筒联轴器之间的传动总效率η为： η=η带×η轴承2×η齿轮×η联轴器 = 0.94×0.992 ×0.98 ×0.99 = 0.894
电动机所需功率为：Pd=Pw / η= 3.78 / 0.894= 4.23 kW 选取电动机额定功率为Pm，按Pm=（1~1.3）Pd ，查手册 （电动机的技术参数），取Pm= 5.5 kW
机械设计基础课程设计
(Course Design of Mechanical Design Foundation )
郑州大学材料科学与工程学院 辛荣生 何素芹 谭 伟
逯晓勤，张晓黎，孙玉福，张春香
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教材
《机械设计课程设计》（第二版） 唐增宝等 主编
华中科技大学出版社
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《机械设计基础课程设计》是《机械设计 基础》课程的一个重要环节，是工科专业学生 首次进行的真实设计，对于学生理论联系实际 能力、综合创新能力的培养和训练均是一个重 要的实践环节。
1. 采用“边算、边画、边改”的“三边”设计方 2法. ；按时按质按量完成，平时成绩记入总成绩； 3. 总成绩包括平时成绩、装配图成绩、零件图成绩、 说明书成绩、答辩成绩； 4. 图板、丁字尺、图纸、设计计算说明书、设计室等问题。