东北大学机械设计课程设计

1、东北大学机械工程与自动化学院东北大学机械工程与自动化学院 2联轴器滚动轴承皮带运输机双级圆柱齿轮减速器电机滑动轴承带3456789一、概述（1）培养综合运用机械系统课程知识解决机械工程问题的能力；（2）学习机械设计的一般方法；（3）掌握简单机械传动装置的设计步骤；（4）机械设计基本技能的训练计算、绘图、设计使用的标准、规范、手册等。 1. 课程设计的目的102 任务：任务：完成任务书中传动系统的设计。完成任务书中传动系统的设计。包括：包括：选择电机；选择电机；传动装置中运动和动力参数计算；传动装置中运动和动力参数计算；主要零件的设计（带、链、齿轮、主要零件的设计（带、链、齿轮、）；）；减速器的

2、装配图（减速器的装配图（0号，号，1：1）；）；部分零件的工作图（箱体、齿轮、轴等）；部分零件的工作图（箱体、齿轮、轴等）；设计计算说明书。设计计算说明书。11最终上交材料：最终上交材料：手绘装配草图手绘装配草图1张（张（A2坐标纸，坐标纸，1:1画）画）机绘减速器装配图机绘减速器装配图1张张A2号图纸号图纸机绘零件工作图机绘零件工作图3张：张：A3号或号或A4号图纸号图纸减速器箱盖或箱座工作图减速器箱盖或箱座工作图1张张大齿轮零件工作图大齿轮零件工作图1张张减速器低速轴工作图减速器低速轴工作图1张张设计计算说明书一份（手写或打印）设计计算说明书一份（手写或打印）123. 课程设计的步骤设计准

3、备传动装置的总体设计传动零件的总体设计减速器装配草图设计工作图设计编写设计计算说明书答辩134. 课程设计的方法和要求4.1 方法 方案设计必要的计算和结构设计 设计结果用图纸表达设计依据为设计 计算说明书。 “三边”设计法边画图、边计算、边修改。误解，先将所有的计算都作完，再画图，误解，先将所有的计算都作完，再画图，实际这是不可能的。实际这是不可能的。144.2 设计要求设计要求 (1) 设计工作要认真、仔细、独立完成。 (2) 正确使用设计规范和标准。 (3) 正确处理设计计算和结构设计的关系。尺寸确定的几种情况：尺寸确定的几种情况：几何公式确定的尺寸几何公式确定的尺寸如齿轮传动中心距如齿

4、轮传动中心距cos2)(21zzman不得圆整。设计要求，不得圆整。设计要求，a取取Ra40系列值，不是靠圆整得到系列值，不是靠圆整得到的，而是靠调整参数实现的。的，而是靠调整参数实现的。15 由强度公式确定的尺寸：由强度公式确定的尺寸：按接触强度设计齿轮中心距按接触强度设计齿轮中心距32122) 1(HEHaZZZZuKTua3/npAd 轴的最小直径的确定，轴的最小直径的确定，, 考虑结构需要最后确定。考虑结构需要最后确定。经验公式确定的尺寸经验公式确定的尺寸如箱体结构尺寸，一般都需要圆整。如箱体结构尺寸，一般都需要圆整。自己设计的尺寸：自己设计的尺寸：强度不是主要问题，又无经验公式，通常

5、用类比法设计（轴套）。强度不是主要问题，又无经验公式，通常用类比法设计（轴套）。 (4) 作图正确，表达清晰；计算准确，书写工整。161. 电动机的选择选择依据:工作机的特性、工作环境、工作载荷 的大小和性质。所需选定:电动机的种类、类型和结构形式、功 率、转速。1.1 种类、类型和结构形式的选择 Y系列三相异步电动机一、设计步骤 171. 电动机的选择1.2 电动机功率的选择rPP 0;kW;kW0，工作机所需电动机功率电动机额定功率，rPP选择条件：181000/FVPW总/WrPP 工工作作机机滑滑动动轴轴承承联联轴轴器器齿齿轮轮轴轴承承带带总总 23 工作机功率工作机功率考虑功率损失考

6、虑功率损失 191. 电动机的选择1.3 电动机转速的确定 三相异步电动机的同步转速有3000，1500，1000，750r/min四种。 建议使用同步转速为1000或1500r/min的电机。 至少选择两种同步转速的电机进行方案比较，以选择最优方案。 具体见参考教材P11 例2-1。 202. 传动比的分配初步2.1 各级传动比的分配 根据表17-9合理选择推荐值。 带带齿低齿低齿高齿高带带减减总总iiiiinniW /0闭i开i42 i带或链： *原则原则各级传动的传动比在推荐值范围内各级传动的传动比在推荐值范围内=35 =46 圆柱齿轮圆柱齿轮2132 带带带带不不过过大大，ii*保证各

7、级传动不干涉保证各级传动不干涉ex. 大带轮太大大带轮太大22齿低齿高带总减带取：iiiiii/32齿高减齿低iii/)%53(%100 理理理理实实iii*允许实际传动比与理论传动比允许实际传动比与理论传动比 有误差，有误差， 要求：要求：减齿高齿低齿高取：iiii)4 . 13 . 1 ()4 . 13 . 1 (230轴1轴2轴3轴4轴2.2 传动装置运动和动力参数计算P,n,T,i,24第三讲 传动零件的设计计算1. 减速器外传动零件的设计计算1.1 普通V带传动 带的型号、带轮直径和宽度、带的长度、中心距、带的根数、作用在轴上力的大小和方向。 。带速：一般取带的根数：小带轮直径：要求

8、：25m/s56;310,;min1vzzdd带轮尺寸确定：考虑设计的尺寸在传动装置中是否合适。 带轮直径确定后，验算带传动的实际传动比。确定带轮毂孔直径：根据带轮的安装情况具体考虑。251. 减速器外传动零件的设计计算1.2 链传动 确定链节距、齿数、链轮直径、轮毂宽度、中心距、作用在轴上力的大小和方向。 要求：链轮齿数应为奇数或不能整除链节数的数。 链节数应为偶数，避免使用过度链节。 261.3 选择联轴器 根据各种联轴器的应用特点，按标准选择（公称转矩和许用转速）。 nnTTnc272. 减速器内传动零件的设计计算齿轮传动 设计完减速器以外的传动零件后，要验算原始计算的运动和动力参数，如

9、有变动应进行相应的修改，然后，再进行减速器内传动零件的设计计算。2.1 齿轮材料及热处理方法的选择。大、小齿轮硬度差；硬度硬齿面；硬度软齿面50HBS30 350HBS 350HBS第三讲 传动零件的设计计算282.2 齿轮的结构2. 减速器内传动零件的设计计算齿轮传动齿轮轴的结构。离小于两倍齿轮模数，或齿轮齿根距键槽的距齿轮轴当mXdda22第三讲 传动零件的设计计算292.3 齿轮传动的中心距2. 减速器内传动零件的设计计算齿轮传动角或采取变位。改变齿数、模数、螺旋斜齿圆柱齿轮变位。改变齿数、模数或采取直齿圆柱齿轮要求中心距为整数。: mm,160130)(2cos121zzma第三讲 传

10、动零件的设计计算302.4 齿轮参数2. 减速器内传动零件的设计计算齿轮传动精确到小数点后三位。、齿顶圆直径分度圆直径；秒精确到螺旋角add第三讲 传动零件的设计计算318151.2+c1+c2+c3+c458油润滑35脂润滑1015初估轴径d1,按联轴器选标准直径、长度需定位,直径比d1大310，按密封件取标准值；长度按结构无定位，直径大13，但须按轴承取标准值轴承定位轴肩齿轮定位轴肩 无定位，直径大13；长度比齿轮短23加轴套定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构定1、用坐标纸按1:1绘图2、标注中心矩、各段轴径、图示结构尺寸3、键联接段的轴长、键长1081532第四讲

11、减速器的构造减速器包括：齿轮传动、轴、轴承、箱体及其附件。4.1 齿轮、轴及轴承组合 334.2 箱体第四讲 减速器的构造344.3 减速器的附件（1）检查孔及其盖板第四讲 减速器的构造354.3 减速器的附件（2）通气器第四讲 减速器的构造364.3 减速器的附件（3）轴承盖和密封装置第四讲 减速器的构造374.3 减速器的附件（4）轴承挡油盘第四讲 减速器的构造384.3 减速器的附件（5）定位销第四讲 减速器的构造394.3 减速器的附件（6）启箱螺钉第四讲 减速器的构造404.3 减速器的附件（7）油面指示器第四讲 减速器的构造414.3 减速器的附件第四讲 减速器的构造（8）放油螺塞

12、424.3 减速器的附件（9）油杯轴承采用脂润滑时，补充润滑脂（10）起吊装置当减速器的质量超过25kg时，为了搬运用第四讲 减速器的构造43第五讲 减速器装配草图设计原则：原则： 一般，设计总是从装配图的设计开始的。大部分零件的结构和尺寸是在装配草图设计阶段决定的，在这个阶段的过程中，要综合考虑零件的强度、刚度、制造工艺、装配、调整和润滑等各个方面。目的：目的： 是观察最初确定的运动参数、各传动件的结构和尺寸是否干涉，同时，在绘图工程中定出轴的结构、跨距及受力点的位置，以便验算轴的强度、滚动轴承的寿命。 最后，确定出所有零部件的结构和尺寸，为工作图的设计打下基础。 逐步学会并掌握“三边三边”

13、设计法。445.1 初绘减速器装配草图（1）准备工作 确定传动齿轮的主要尺寸；电动机的安装尺寸；选择联轴器的类型；初选滚动轴承类型；确定滚动轴承的润滑和密封方式；确定减速器箱体的结构尺寸（箱体结构复杂，强度和刚度的计算比较困难，按经验公式计算出尺寸后要圆整，具体见表5-1）。第五讲 减速器装配草图设计455.1 初绘减速器装配草图（2）俯视图草图初绘（步骤） 选择比例尺一般按1：1，用A0号图纸绘制，布局，画出中心线；齿轮轮廓尺寸绘制；画出箱体的内壁线；初定外伸段轴径 ，高速端与电机联d=(0.81.0)d电机；（按公式计算圆整）；设计轴的结构（径向尺寸确定和轴向尺寸确定）；确定轴承安装具体位

14、置见图5-8；确定轴承座孔的宽度和箱缘宽度；轴承盖、螺钉、调整垫片的绘制；确定外伸轴段的长度；确定轴和轴上零件的受力点。3nPAd第五讲 减速器装配草图设计465.1 初绘减速器装配草图第五讲 减速器装配草图设计471.2油润滑35初估轴径d1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定需定位,直径比d1大59，按密封件取标准值；长度按结构无定位，直径大13，但须按轴承取标准值轴环定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构确定 无定位，直径大13；长度比齿轮短13轴套定位，原则与轴环相同+c1+c258+c3+c4脂润滑10151015+L1+L2485.2 轴强度、轴承寿命、键

15、联接强度的校核计算（1）轴的强度校核计算 根据俯视草图确定的轴的结构和支点及轴上零件力的作用点，进行轴的受力分析、绘制弯矩图和当量弯矩图，判定危险截面进行强度校核（参见教（参见教材第材第8章章 ） 。 要求：只进行输出轴的强度校核，如果强度不够可通过加大轴径提高其强度。第五讲 减速器装配草图设计495.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算（2）滚动轴承寿命的校核计算 滚动轴承的寿命最好与减速器的寿命相同，或与减速器的检修期相符（检修期一般为23年）。 若轴承寿命不够，先考虑选用另一种直径系列的轴承，其次考虑改变轴承的类型，提高基本额定动载荷（参见教材第（参见教材第9章）章） 。 要求：只

16、进行输出轴上的一对滚动轴承进行校核计算。第五讲 减速器装配草图设计505.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算（3）键联接强度的校核计算 键联接的强度校核计算主要是验算其挤压应力，许用挤压应力按键、轴、轮毂三者材料最弱的选取，一般情况下，轮毂的材料最弱（参见教材第（参见教材第3章）章） 。 要求：只进行输出轴上键的强度校核。若计算应力大于许用应力，可通过改变键长、改用双键、采用花键、加大轴径、改选较大剖面的键等来满足强度要求。第五讲 减速器装配草图设计515.3 完成减速器装配草图 主要工作：设计轴系部件（箱内传动零件、轴上其他零件、与轴承组合有关的零件）、箱体及减速器的具体结构。步骤如

17、下：（1）轴系部件的结构设计（2）减速器箱体的结构设计（3）减速器附件的设计第五讲 减速器装配草图设计525.3 完成减速器装配草图（1）轴系部件的结构设计 箱内齿轮的结构设计若小齿轮做成齿轮轴，俯视图中的大齿轮采用全剖，小齿轮根据轴的规定画法采用局部剖，表面两齿轮的啮合情况。若为斜齿轮，应在小齿轮的未剖外形图上用三条细实线画出齿斜方向。第五讲 减速器装配草图设计535.3 完成减速器装配草图（1）轴系部件的结构设计 滚动轴承的润滑和密封装置的设计 脂润滑：浸于油中的齿轮圆周速度 v=2m/s时采用。第五讲 减速器装配草图设计555.3 完成减速器装配草图（1）轴系部件的结构设计 箱缘输油沟的

18、结构形式和尺寸 构造有机械加工油沟和铸造油沟。常用机械加工油沟。若齿轮为斜齿轮而小齿轮的直径又小于轴承孔径，则应在小齿轮轴承滚动轴承面向箱体内的一侧安装挡油盘。 当齿轮圆周速度 v3m/s时，分箱面上可以不开输油沟，转速高，飞溅的润滑油雾可直接进入滚动轴承进行润滑。第五讲 减速器装配草图设计565.3 完成减速器装配草图（1）轴系部件的结构设计 轴承透盖和闷盖的详细结构 当轴承透盖或闷盖直径较小时，端面可不必减少加工面。 第五讲 减速器装配草图设计575.3 完成减速器装配草图（1）轴系部件的结构设计 轴承透盖处轴承密封件的结构 目的：目的：防止外界的灰尘、水气、杂质等进入轴承及防止轴承内的润

19、滑剂外泄，在外伸轴端轴承孔内设置密封件。 密封件有接触式密封和非接触式密封。 常用接触式密封：毡圈油封和橡胶油封。毡圈油封：多用于脂润滑且外界灰尘较小处，适用于轴的圆周速度v35m/s的工作场合。第五讲 减速器装配草图设计585.3 完成减速器装配草图（1）轴系部件的结构设计 轴承透盖处轴承密封件的结构 橡胶油封：内包骨架旋转轴唇型密封圈。可用于润滑脂和润滑油，轴的圆周速度v=(da2/2)+(3050)+(35)mm ，并圆整。 圆柱齿轮应浸入油中一个齿高，但不应小于10mm。第五讲 减速器装配草图设计665.3 完成减速器装配草图（2）减速器箱体的结构设计 在左视图上确定地脚凸缘的尺寸 确

20、定地脚螺栓孔径、地脚凸缘尺寸、地脚螺栓底脚的厚度。在左视图上画出地脚凸缘和地脚螺栓孔。第五讲 减速器装配草图设计675.3 完成减速器装配草图（2）减速器箱体的结构设计 箱体结构的工艺性 铸造工艺性：铸造工艺性：外形简单，壁厚均匀，过度平缓，壁厚不可太薄。HT150及HT200的最小允许壁厚为68mm。铸造圆角半径R=5mm。沿拔模方向的拔模斜度为1：20或1：10。 机械加工工艺性：机械加工工艺性：同一轴心线上的轴承座孔直径、精度及表面粗糙度应一致。轴承座的端面尽可能位于同一平面上，箱体两侧轴承座端面应与箱体中心平面对称，以便于加工和检验。加工表面与为加工表面严格分开，不能处于同一表面上，或

21、凸出或凹入箱体表面在轴承座端面和放油螺塞处凸起58mm，检查孔处凸起35mm。 上下箱联接螺栓的头部及螺母与箱缘相接处的表面也 需机加工，一般采用沉头座方式，用锪刀锪平，深度23mm。第五讲 减速器装配草图设计685.3 完成减速器装配草图（3）减速器附件的设计（强调注意事项） 检查孔及其盖板和密封垫片 检查孔位置：检查孔位置：传动件啮合区上方，大小手伸入检查。 检查孔盖板：检查孔盖板：盖板下加防渗漏垫片。箱盖上安放盖板的表面需要 刨削或铣削，凸台高度35mm。第五讲 减速器装配草图设计695.3 完成减速器装配草图（3）减速器附件的设计（强调注意事项） 通气器 常用通气器有两种：通气螺塞和网式通气器。通气螺塞用于清洁环境。网式通气器用于多尘环境。第五讲 减速器装配草图