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机械设计基础课程设计 1 第一讲设计任务布置 2 一 设计题目设计题目 带式输送机中单级斜齿圆柱齿轮减速器 工作条件 两班制工作 使用年限为5年 单向连续运转 载荷平稳 运动简图 原始数据 参考图样 机械设计课程设计 P198 P201 3 二 设计任务1 在A1图纸上完成减速器装配图一张 2 在A2图纸上绘制轴零件工作图一张 低速轴 参考图样见P53 3 完成设计计算说明书一份 说明书内容 要求及书写格式见P62 三 设计方法和步骤参照P1 P64进行 注 除另外说明 以上所标页码均为 机械设计课程设计 页码 下同 4 第二讲传动装置的总体设计 5 一 选择电动机 见P5 P6 1 确定电动机所需功率输出功率 F 运输带拉力 N V 运输带速度 m s2 总效率 1 带传动效率 2 圆柱齿轮传动效率 3 联轴器传动效率 4 滚动轴承效率 5 运输机滚筒效率 以上各传动装置机械效率查P6表2 2确定 齿轮效率按8级精度查表 电机所需功率 6 2 选择电动机类型选择 推荐选用Y系列三相异步电动机 安装形式为B3 型号确定 由P147表16 1确定电动机型号及技术数据 同步转速nt 推荐选用1500r min 额定功率Pe 应使Pe Pd 满载转速nm 为传动比计算提供依据 例 选用电机为Y132M 4 B3 系列三相异步电动机 机座中心高为132mm 中机座 磁极数为4 安装形式为B3 相关数据 为选择联轴器等 需由P148表16 2确定电动机以下数据 1 中心高H 2 外伸轴径D 3 外伸轴长E 7 二 计算传动比 见P6 P7 1 总传动比滚筒转速 V 运输带速度 m s 见原始数据 D 卷筒直径 mm 见原始数据 总传动比 nm 电动机满载转速 r min 2 分配传动比各种传动中每级传动比的推荐值见P7表2 3 取带传动比为2 4 则齿轮传动比i1 i 2 4应使i1 5 8 三 传动装置的运动和动力参数计算 见P8 1 各轴转速n nw i1r minn nwr minn n 分别为高速轴 低速轴转速 nW 滚筒转速 r min 2 各轴功率按电动机的所需功率Pd计算 P Pd 1kWP P 2 4kWP P 分别为高速轴 低速轴功率 各效率值同前 3 各轴转矩T 9550P n N mT 9550P n N mT T 分别为高速轴 低速轴转矩 9 第三讲零部件的设计计算和选择 10 一 齿轮设计计算 见P12 1 参数选择和强度计算按标准斜齿圆柱齿轮传动设计 设计计算仿照 机械设计基础 P110例5 1 齿轮结构及尺寸见P188 P189 2 参数和计算要求1 模数应取标准值 2 中心距 齿宽 结构尺寸应圆整 3 不允许圆整的尺寸应精确到小数点后三位 角度应精确到秒 11 低速轴 最小轴径轴段与联轴器配合 一个键槽 得 P P 已计算轴功率 kW n n 已计算轴转速 r min 2 轴的最小直径确定高速轴最小轴径应由皮带轮孔径确定 也可参考电机轴径确定 低速轴最小轴径应由以下所选联轴器标准孔径确定 应保证 高速轴最小轴径 低速轴最小轴径 二 轴的最小直径 见P13 1 初算轴的最小直径计算见 机械设计基础 P240 高速轴 最小轴径轴段与皮带轮配合 一个键槽 得 12 三 选择联轴器 见P13 1 类型推荐选用弹性套注销联轴器 见P128表13 5 Z型轴孔 阶梯形圆锥轴孔 Y型轴孔 长圆柱轴孔 J型轴孔 阶梯形圆柱轴孔 J1型轴孔 短圆柱轴孔 13 2 型号选择按不小于轴的转矩T 转速n和初算最小轴径dmin的值选取联轴器型号 低速轴最小轴径应由所选联轴器标准孔径最终确定 联轴器标记示例说明 型号为TL6的弹性销联轴器 主动端 J型轴孔 A型 圆头 键槽 d1 38mm L1 60mm 从动端 J1型轴孔 A型 圆头 键槽 d2 38mm L1 60mm d1 主动端轴孔孔径 d2 从动端轴孔孔径 dz 圆锥轴孔公称直径 14 四 初选滚动轴承 见P13 1 类型推荐选用 圆锥滚子轴承 3类 02系列或03系列 见P113表12 3 角接触球轴承 7类 02系列或03系列 见P119表12 6 2 型号选择轴承型号由轴承类型 尺寸系列和内径代号组成 轴承内径由所定最小轴径加8 10mm的值查上述表确定 应保证 低速轴轴承内径 高速轴轴承内径 15 第四讲减速器装配草图设计 16 一 概述 见P21 基本方法 边画 边算 边改 二 设计装配图的准备 见P21 P24 1 箱体结构型式的确定箱体结构介绍见P15 P17 铸造箱体结构尺寸见P24表5 1 2 润滑方式的选择减速器的润滑说明见P17 P20 1 齿轮的润滑采用油池浸油润滑 应使低速级大齿轮浸油深度为一到二个齿高 保证不低于10mm 2 轴承润滑一般采用飞溅润滑 也可采用润滑脂润滑 17 3 图面布置主要参考样图见P198 P199 1 选择图纸幅面和比例尺按任务安排选用图纸幅面为A1 按实际情形 一般选用比例尺为1 1或1 2 也可选用1 1 5 比较适当 2 选择视图按对应的参考样图 采用三个视图表达 3 图面布置按对应的参考样图进行图面布置 应注意留出零件明细表 技术特性和技术要求所需位置空间 18 三 减速器装配草图设计 见P25 P40 1 设计内容 见P25 轴系零件的结构设计 减速器箱体结构设计 2 初绘减速器装配草图 见P25 P28 1 画齿轮中心线和轴线2 画齿轮轮廓取小齿轮比大齿轮宽6 8mm 3 画箱体部分内壁线和外壁线按P24表5 1计算 箱座壁厚 估值8 10mm 箱盖壁厚 1 估值8mm 齿顶圆与箱体内壁距离 1 估值10 12mm 齿轮端面与箱体内壁距离 2 估值20mm 19 20 4 画轴承廓线 轴承座外端线及轴承端盖廓线按初选轴承内径d 外径D和轴承宽B画轴承廓线 按P24表5 1确定轴承旁联螺栓直径d1及其相应扳手空间C1和边缘厚C2 得轴承座孔宽度 L C1 C2 5 8根据L画轴承座外端线 按参考样图采用凸缘式轴承端盖 由P132表14 1确定结构尺寸并画轴承端盖廓线 21 22 5 轴的结构设计a 轴的径向尺寸确定轴的径向尺寸一般应由两端向中间确定 联轴器 带轮 透盖 滚动轴承等配合轴段由孔径定轴径 滚动轴承定位轴肩直径da应查滚动轴承表确定 用轴肩定位的相邻轴段轴径相差6 10mm 不需轴肩定位的相邻轴段轴径相差1 3mm b 轴的轴向尺寸确定轴的轴向尺寸一般应由中间向两端确定 与联轴器 带轮和齿轮配合的轴段长应比轮毂宽短2 3mm 在联轴器 带轮与透盖之间的外伸轴段长应方便透盖螺钉取出 初取12 16mm 与滚动轴承配合的轴段长比轴承宽1 2mm 当需用套筒或挡油盘等固定轴上零件时 相应轴段长应比轮毂宽短2 3mm 在装配图中允许不画轴的退刀槽 越程槽和倒角 23 24 6 键设计推荐选用A型平键 按键所在轴段直径由P107表11 8确定键宽b和键高h 键长按短于所在轴段长度5 10mm选取 在零件装入一侧 键端距轴端距离应为2 5mm 综合考虑 最后由表中键的长度系列确定键长 25 3 轴 滚动轴承及键联接校核计算 见P28 在校核计算之前 需对齿轮进行受力分析 确定齿轮的圆周力 轴向力和径向力的大小和方向 力的作用点为齿宽中点 1 轴的强度校核只要求校核低速轴 校核计算仿 机械设计基础 P2504 轴的强度计算进行 轴上零件的分布力应简化为力作用宽度中点的集中力 轴所受支承反力作用点应查轴承表确定 必须画出轴的受力图 弯矩图 转矩图及合成弯矩图 2 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命一般应与减速器的寿命相同 如难以达到 则不能低于2 3年 只要求计算低速轴滚动轴承寿命 计算可仿 机械设计基础 P289例14 3进行 3 键联接强度校核校核低速轴上大齿轮的键联接 以上的校核计算如不合格 则需修改设计以满足要求 26 4 完成减速器装配草图 见P28 P40 1 轴系零件的结构设计a 画齿轮结构齿轮结构见P188 P192 齿轮啮合画法按参考样图 b 画滚动轴承结构滚动轴承简化画法见P67 c 画套筒和轴端挡圈在需要处画套筒 套筒结构根据需要设计 轴端挡圈可略去不画 d 画挡油盘和甩油盘当轴承用脂润滑时 为防止润滑油冲掉润滑脂 需装挡油盘 用油润滑时 为防止大量热油涌入轴承也需装挡油盘 铸造挡油盘结构见P20图4 13和P29图5 10 冲压挡油盘见P29图5 10 27 e 画轴承盖结构凸缘式轴承盖分透盖和闷盖两种 结构见P132表14 1 按参考样图选取相应型式 f 画密封件密封件按参考样图选取 毡圈油封见P143表15 8 2 减速器箱体的结构设计a 箱体壁厚及结构尺寸的确定铸造箱体壁厚与结构尺寸见P24表5 1 b 轴承旁联螺栓凸台结构尺寸的确定 取轴承旁联螺栓为M8 M10 螺栓见P95表11 12 螺母见P102表11 21 弹簧垫圈见P103表11 23 确定旁联螺栓位置尺寸 S D2 D2为轴承端盖外径 28 确定凸台高度按螺栓的扳手空间C1和边缘厚C2得凸台宽度 由此确定高度h 所得凸台尺寸应圆整 c 确定箱盖顶部外表面轮廓大齿轮一侧 R1 da2 2 1 1小齿轮一侧 R2 R d 确定箱座高度箱座高度 H da2 2 30 50 8 3 5mme 输油沟的结构确定轴承采用飞溅润滑时 应在箱座凸缘上开输油沟 输油沟的结构见P19图4 11 注意所开输油沟不能与联接螺栓孔通连 29 f 箱盖 箱座凸缘及联接螺栓的布置箱盖 箱座凸缘厚 b1 1 5 1 b 1 5 估值为10mm 箱底座凸缘厚 b2 2 5 估值20mm 地脚螺钉 M12 M16 推荐取M12 箱底座凸缘宽 l C1min C2min 估值约40mm 螺栓布置应均匀对称 为保证箱盖和箱座联接的紧密型 螺栓间距以不大于150mm为宜 g 箱体结构的刚度设计为了保证箱体刚度 除应有足够壁厚外 还应在轴承座孔凸台上下做出刚性加强筋 h 箱体工艺性设计 铸造箱体的工艺性设计铸造圆角半径一般取R 5mm 拔模斜度取1 10 1 20 箱体机械加工工艺性设计为减少加工面 轴承座孔端面等处采用凸台结构 凸起为3 8mm 而螺栓和螺母支承面采用沉头座 沉头座深可画为2 3mm箱座底面也应采取凹凸结构 30 31 2 减速器附件设计以下各附件可比照参考样图确定并画出 a 窥视孔和视孔盖结构尺寸见P133表14 4 窥视孔的位置和大小按能看到所有齿轮啮合的要求确定 b 通气器型式及结构尺寸见P136 P136表14 9 表14 11 c 起吊装置箱盖吊耳和箱座吊钩结构尺寸见P137表14 12 箱盖吊环见P138表14 13 d 油面指示器各种油面指示器见P134 P135表14 5 表14 8 杆式油标的取放应不受干涉 e 放油孔和螺塞螺塞结构尺寸和油封见P139表14 14和表14 15 放油孔的位置应能保证箱内污油全部放出 箱座内底面常做向放油孔成1 1 5 的倾斜面 在油孔附近做成凹坑 32 f 起盖螺钉起盖螺钉安装在箱盖凸缘上 数量为一个到两个 推荐选用M10普通螺栓 端部制成圆柱状 g 定位销定位销采用圆锥销 直径按凸缘螺栓直径的0 8倍 估值为8mm 选取 长度应大于箱座 箱盖总厚度并符合标准长度系列 凸缘结构尺寸见P109表11 31 4 完善装配草图按视图的对应关系完成三个视图 各视图投影关系应正确 齿轮 螺纹紧固件 滚动轴承等标准件和常用件的绘制应符合国家标准的规定画法和简化画法 5 减速器装配草图的检查和修改按先箱内 再箱外 先齿轮 轴 轴承及箱体等主要零件 再其余零件顺序检查装配草图的正误 检查项目见P33中a k各项 33 第五讲完成减速器装配图 34 1 绘制与加深装配图各视图 见P40 建议按下面顺序绘制和加深装配图 标注尺寸与配合 画对称线 中心线和轴线 画指引线和零件编号 画剖面线 注意同一零件各视图剖面线都应相同 不同零件在各视图中的剖面线应不同 描粗加深轮廓线 2 标注主要尺寸与配合 见P40 在装配图中主要标注下列四类尺寸 1 特性尺寸反映机械技术性能的尺寸 在减速器装配图中所标注的特性尺寸是齿轮中心距及其偏差 偏差数值根据中心距查P167表18 13确定 2 外形尺寸机械所占空间位置的尺寸 在减速器装配图中应标出总长 总宽 总高 35 3 安装尺寸机械与支承件 外接零件的联系尺寸 在减速器装配图中应标出箱座底面尺寸 地脚螺栓孔的中心线定位尺寸及孔径 减速器的中心高 轴外伸端的配合长度和直径等 4 主要零件的配合尺寸机械内部主要零件轴孔之间的配合尺寸 装配图中配合尺寸的标注形式是基本尺寸和配合公差代号 在减速器装配图中需要标注配合尺寸的是 齿轮与轴 应同时标注孔和轴的公差代号 轴承与轴 按基孔制 只标注轴的公差代号 箱座与轴承 按基轴制 只标注孔的公差代号 套筒与轴 应同时标注孔和轴的公差代号 座孔与凸缘式轴承盖 应同时标注孔和轴的公差代号 推荐选用的配合见P41表5 2 也可比照参考样图标注 36 3 填写减速器技术特性表 见P41 技术特性表见P41表5 3 也可按参考样图 4 编写技术要求 见P41 P42 技术要求是有关装配 调整 检验 润滑和维护等方面内容的文字说明 1 齿轮啮合侧隙和接触斑点要求应仿照参考样图给出最小啮合侧隙和最低接触斑点要求 圆柱齿轮的最小侧隙根据中心距范围查P42表5 4确定 一般取所在范围的上限值 圆柱齿轮的接触斑点见P167表18 13 一般均按8级精度取值 37 2 滚动轴承的轴向间隙 游隙 要求应仿照参考样图给出滚动轴承的游隙要求 轴向游隙值利用垫片等调整 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向游隙值可查P123表12 8确定 3 减速器的密封要求按参考样图 4 润滑剂的牌号和容量大小润滑油牌号及其用途见P140表15 3 润滑脂牌号及其用途见P141表15 4 一般按参考样图 5 减速器的试验要求按参考样图 6 减速器清洗和油漆要求按参考样图 38 5 零件编号 见P42 需对装配图上每个不同零件 部件编号 零件编号要齐全且不重复 相同零件和独立部件只能有一个编号 编号应统一按顺时钟或逆时针方向顺序编排 6 编制标题栏及零件明细表 见P42 P43 标题栏和明细表格式见P66图9 1和图9 2 标题栏中填写图名 比例 件数 质量 图号以及设计者和审核者等 明细表中填写减速器所有的零件 部件的编号 名称 数量 材料和标准规格等 明细表应由下往上填写 7 检查装配工作图及常见错误示例分析 见P43 P47 1 检查装配工作图完成装配工作图后 应再作一次仔细检查 检查内容见P43中a f各项 2 常见错误示例分析常见错误示例分析见P43 P47表5 5 表5 10 39 第六讲零件工作图 40 一 轴类零件工作图设计 见P50 P51 在A2图纸上绘制低速轴零件工作图一张 轴的结构和尺寸必须与装配图一致 参考图样见P53图6 3 以下均可仿照样图进行 1 视图选择一般选择为 轴的一个主视图 键槽 孔的若干断面图 退刀槽 越程槽和中心孔等细小结构的若干局部放大图 2 尺寸标注1 径向尺寸标注每一轴段必须标注直径 2 轴向尺寸标注标注轴向尺寸时 应正确选择基准面 尽可能使尺寸标注符合轴的加工工艺和测量要求 还应避免出现封闭尺寸链 一般取齿轮定位轴肩为主要尺寸基准 以轴承的定位轴肩和轴两端面为辅助尺寸基准 轴向尺寸正确标注见P50图6 1 错误标注见P51图6 2 41 3 尺寸公差及形位公差标注有配合的轴段必须按装配图上的配合代号由P154表17 3查出偏差数值 再标注直径和上下偏差 键槽的宽度和深度的上下偏差数值由P107表11 28确定 轴与轴承 齿轮及联轴器等配合表面应标注形位公差 标注项目见P52表6 1 公差数值按表中所列再查表确定 键槽的对称度根据键槽宽度按8级精度查P156表17 6确定 4 表面粗糙度标注表面粗糙度选用见P51表6 2 轴与轴承配合表面一般粗糙度为Ra0 8 与齿轮 联轴器配合表面及密封轴段表面为Ra1 6 5 技术要求轴类零件的技术要求主要有 热处理及硬度要求等 加工要求 对未注明的倒角 圆角的尺寸说明 42 二 齿轮类零件工作图设计 见P50 P51 在A3图纸上绘制低速轴大齿轮零件工作图一张 齿轮的结构和尺寸必须与装配图一致 齿轮参考图样见P55图6 3 以下均可仿照样图进行 1 视图选择一般选择两个视图 即齿轮的主视图和侧视图 侧视图可为完整视图也可为局部视图 2 尺寸及公差标注1 尺寸标注齿轮为回转体 应以轴线为基准标注径向尺寸 以端面为基准标注轴向尺寸 必须标注齿轮分度圆直径 不标注齿根圆直径 2 公差标注标注尺寸公差的有 43 齿轮轴孔的尺寸公差应按装配图上的配合代号由P153表17 2查出偏差数值 再标注直径和上下偏差 齿顶圆的尺寸公差齿顶圆需标注尺寸公差 一般根据齿顶圆直径按偏差代号h8查P154表17 3确定上下偏差 键槽的宽度和深度的尺寸公差由P107表11 28确定上下偏差 标注形位公差的有 轴孔的圆柱度一般根据轴孔直径按8级精度查P158表17 9确定 两端面的端面圆跳动一般根据分度圆直径范围按8级精度查P167表18 14确定 齿顶圆的径向圆跳动一般根据分度圆直径范围按8级精度查P167表18 14确定 键槽的对称度一般根据键槽宽度按8级精度查P156表17 6确定 44 3 表面粗糙度标注表面粗糙度选用见P54表6 3 轴孔与轴的配合表面一般粗糙度为Ra1 6 齿面 两端面及键槽两侧面一般粗糙度为Ra3 2 齿顶粗糙度为Ra6 3 4 啮合特性表位于齿轮零件图右上角的啮合特性表所列内容有 1 齿轮基本参数齿数Z 模数mn 齿形角 n 螺旋角 及其旋向 变位系数x 中心距及其偏差a fa 配对齿轮的齿数及图号 2 齿轮的精度等级圆柱齿轮选用8级精度 齿厚偏差按d 125mm时为JL 125 d 1600mm为KM确定 标注仿照样图 3 齿轮检验项目圆柱齿轮 齿圈径向跳动公差Fr 公法线长度变动公差FW 45 齿距极限偏差fpt 齿形公差ff以上四项数值均根据分度圆直径及模数 FW不需模数 按8级精度查P166表18 11确定 齿向公差F 按有效齿宽和8级精度查P167表18 12确定 公法线平均长度WnK及上下偏差EWms EWmi和跨齿数K先按螺旋角 并利用内插法查P164表18 8确定当量齿数系数K 由此计算出当量齿数Z K Z Z 数值应取到小数点后两位 再按Z 的整数部分查P163表18 7得跨齿数K和单位模数的公法线长度W 按Z 的小数部分查P164表18 9得单位模数的公法线长度修正值 W 由此计算出实际公法线平均长度WnK W W mn最后根据分度圆直径和模数按8级精度和齿厚偏差代号查出齿厚极限上偏差Ess和下偏差Esi 并由此计算出公法线平均长度极限偏差值 46 上偏差 EWms Esscos 0 72Frsin 下偏差 EWmi Esicos 0 72Frsin Fr 齿圈径向跳动公差 齿形角 n 20 此计算式见P161表18 5注 5 技术要求齿轮类零件的技术要求主要有 对铸件 锻件等毛坯件要求 热处理及硬度要求等 对未注明的倒角 圆角的尺寸说明 47 第七讲编写计算说明书 48 一 设计计算说明书的内容 见P62 设计计算说明书内容应按P62所列十四项 不得省略 二 设计计算说明书的要求 见P62 设计计算说明书应采用学校统一印制的封面及首页 首页的填写须按规定 计算说明书最后应标出页次 编好目录 装订成册 装订顺序应为封面 首页 目录 设计任务书和正文页 其余见P62说明 三 设计计算说明书的书写格式举例 见P63 仿照P63的格式和图7 1的图示书写说明书 49 第八讲答辩准备和总结 50 一 答辩的准备 见P64 答辩的准备见P64有关内容