机械设计课程设计——第一讲

1、机械设计课程设计机械设计课程设计第一讲第一讲天津大学仁爱学院天津大学仁爱学院机械工程系机械工程系一、课程设计的目的一、课程设计的目的1. 培养学生综合运用所学知识解决工程实际培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力；问题的能力；2. 学习和掌握一般机械设计的基本方法和程学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力；序，培养独立设计能力；3. 进行机械设计工作基本技能的训练，包括进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练计算、绘图能力和运用设计资料训练计算、绘图能力和运用设计资料二、课程设计的题目二、课程设计的题目1.1.盘磨机传动装置盘磨机传动装置2.2.链板式运输机传动装置（

2、一）链板式运输机传动装置（一）3.3.链板式运输机传动装置（二）链板式运输机传动装置（二）4.4.皮带运输机传动装置皮带运输机传动装置3-1- 盘磨机传动装置主轴转速n主（转/分）圆锥齿轮传动的传动比i锥电动机功率N电（千瓦）电动机转速n电（转/分）每日工作时数T（小时）传动工作年限（年）电动机电动机+二级圆柱齿轮减速器二级圆柱齿轮减速器+开式锥齿轮开式锥齿轮3-2- 链板式运输机传动装置链条曳引力P（牛顿）链条速度v（米/秒）链条节距t（毫米）链轮齿数z开式齿轮传动的传动比i开每日工作时数T（小时）传动工作年限（年）P 电动机电动机+二级圆柱齿轮减速器二级圆柱齿轮减速器+开式圆柱齿轮开式圆柱

3、齿轮3-3- 链板式运输机传动装置链条曳引力P（牛顿）链条速度v（米/秒）链条节距t（毫米）链条齿数z开式齿轮传动的传动比i开每日工作时数T（小时）传动工作年限（年）电动机电动机+圆锥圆柱齿轮减速器圆锥圆柱齿轮减速器+开式圆柱齿轮开式圆柱齿轮3-4- 皮带运输机传动装置运输带曳引力P（牛顿）运输带速度v（米/分）滚筒直径D（毫米）每日工作时数T（小时）传动工作年限（年）电动机电动机+蜗轮蜗杆减速器蜗轮蜗杆减速器+开式圆柱齿轮开式圆柱齿轮三、课程设计的内容三、课程设计的内容1. 电动机选择，传动比分配电动机选择，传动比分配2. 传动件和支承件的设计计算传动件和支承件的设计计算3. 减速器装配图和

4、零件工作图设计减速器装配图和零件工作图设计4. 设计计算说明书的编写设计计算说明书的编写四、课程设计提交的内容四、课程设计提交的内容1. 减速器正式装配图减速器正式装配图1张（张（0#, 1:1 ）2. 减速器装配草图减速器装配草图1张（张（0#, 1:1 ）3. 零件图零件图1张（张（ 1:1 , 中间中间/输出轴）输出轴）4. 设计计算说明书（设计计算说明书（ 不少于不少于20页页A4手写）手写）设计计算说明书内容设计计算说明书内容1）封面、目录2）课程设计任务书3）选电机、分配传动比、所有传动件工作能力计算过程4）轴和轴承计算（中间轴或输出轴及轴承）5）键和联轴器的选择6）减速器的部分结

5、构尺寸、润滑方式、技术要求7）参考资料和文献五、参考资料五、参考资料1. 机械设计机械设计教材教材2. 机械设计课程设计机械设计课程设计指导书指导书3. 机械设计课程设计图册机械设计课程设计图册4. 机械零件设计手册机械零件设计手册六、工作进度安排六、工作进度安排1. 参数计算参数计算3天天（17周一周一-17周三）周三）（原动机选择、（原动机选择、运动和动力参数确定、传动件设计计算）运动和动力参数确定、传动件设计计算）1）选择电动机）选择电动机2）传动比分配）传动比分配3）计算各轴的转速、功率、扭矩）计算各轴的转速、功率、扭矩4）开式齿轮（链传动）设计计算）开式齿轮（链传动）设计计算5）齿轮

6、传动设计计算）齿轮传动设计计算6）验算系统误差）验算系统误差六、工作进度安排六、工作进度安排2.装配草图设计装配草图设计5天天（17周四周四-18周三）周三）（轴系部件、（轴系部件、箱体和附件的设计箱体和附件的设计 ）草图画完请老师检查！）草图画完请老师检查！ 草图设计与轴和轴承组合结构设计与计算交叉进行草图设计与轴和轴承组合结构设计与计算交叉进行7）轴的设计计算）轴的设计计算8）轴承寿命的校核计算）轴承寿命的校核计算9）键的校核计算）键的校核计算10）联轴器的选择计算）联轴器的选择计算11）润滑方式的选择计算）润滑方式的选择计算六、工作进度安排六、工作进度安排3.正式装配图、零件图绘制正式装

7、配图、零件图绘制4天天（18周四周四-19周二）周二） 正式装配图，是按照草图抄一遍，并正式装配图，是按照草图抄一遍，并改正草图中的错误，加深，标注，填写改正草图中的错误，加深，标注，填写标题栏明细表，加注引线，填写技术要标题栏明细表，加注引线，填写技术要求。求。4.设计计算说明书整理设计计算说明书整理1天天（19周三）周三）六、工作进度安排六、工作进度安排5.机械原理课程设计机械原理课程设计4天天（19周四周四-20周二）周二）6.完成所有内容，检查资料是否齐全，说明完成所有内容，检查资料是否齐全，说明书内容是否齐全，并装订说明书，装档书内容是否齐全，并装订说明书，装档案袋，并且档案袋贴封皮

8、案袋，并且档案袋贴封皮（20周三）周三）6.答辩答辩2天（天（20周四周四+20周五周五）共计共计20天，减去放假天，减去放假1天，答辩天，答辩2天，最后天，最后一天。剩余一天。剩余16天（有老师指导）天（有老师指导）+7天周天周末和元旦，末和元旦，还有晚上！还有晚上！七、注意七、注意1.1.不按时完成；不按时完成；2.2.不全；不全；3.3.不按分配给你的任务书做；不按分配给你的任务书做；4.4.以各种借口不按时出勤；以各种借口不按时出勤；5.5.答辩回答不出问题；答辩回答不出问题；6.6.顶撞老师，不服管教，老师让改图不改；顶撞老师，不服管教，老师让改图不改； 以上情况都不能及格！以上情况

9、都不能及格！八、设计步骤八、设计步骤设计计算说明书目录按照此步骤书写设计计算说明书目录按照此步骤书写1、选择电动机、选择电动机2、传动比分配、传动比分配3、计算各轴的转速、功率、扭矩、计算各轴的转速、功率、扭矩4、开式齿轮传动设计计算、开式齿轮传动设计计算5、闭式齿轮传动设计计算、闭式齿轮传动设计计算6、验算系统误差、验算系统误差八、设计步骤八、设计步骤7、轴的设计计算、轴的设计计算8、轴承寿命的校核计算、轴承寿命的校核计算9、键的校核计算、键的校核计算10、联轴器的选择计算、联轴器的选择计算11、润滑方式的选择计算、润滑方式的选择计算12、减速器的部分结构尺寸、技术要求、减速器的部分结构尺寸

10、、技术要求13、绘制装配图、绘制装配图一、一、 选择电动机选择电动机1、类型：、类型：如无特殊需要，一般选如无特殊需要，一般选Y系系列三相交流异步电动机。列三相交流异步电动机。2、电机容量的确定、电机容量的确定PePd Pe电动机的额定功率电动机的额定功率 Pd电动机的实际输出功率电动机的实际输出功率1)1)避免避免PePePdPd2)2)启动过载能力应满足要求（堵转转矩启动过载能力应满足要求（堵转转矩/ /额定转矩）额定转矩）电动机的输出功率电动机的输出功率Pd为为 dWaP = P /WP 工作机所需输入功率（kW）a传动装置的总效率WwP1000FvF 工作机阻力（N）v工作机线速度（m

11、/s）ww0.96工作机效率带式运输机可取传动装置总效率可按下式计算传动装置总效率可按下式计算a123n 12n, 分别为传动装置中每一分别为传动装置中每一传动副（如：带、链、齿轮、蜗杆等）、每传动副（如：带、链、齿轮、蜗杆等）、每一对轴承及每一个联轴器的效率。一对轴承及每一个联轴器的效率。计算总效率时的注意事项：计算总效率时的注意事项：（1）轴承效率均指一对轴承而言；）轴承效率均指一对轴承而言；（2）同类型的几对传动副、轴承、联轴）同类型的几对传动副、轴承、联轴器应分别计入各自的效率；器应分别计入各自的效率；（3）资料推荐的效率一般有一个范围，）资料推荐的效率一般有一个范围，可根据工作条件、

12、精度等级选取。如：可根据工作条件、精度等级选取。如：工作条件差、精度低、润滑不良的齿轮工作条件差、精度低、润滑不良的齿轮传动取小值，反之取大值。传动取小值，反之取大值。3、电机转速的确定、电机转速的确定三相异步交流电机有四种同步转速：三相异步交流电机有四种同步转速：3000、1500、1000、750r/min转速高，极对数少，尺寸和质量小，价格低转速高，极对数少，尺寸和质量小，价格低如无特殊要求，一般选如无特殊要求，一般选1500或或1000r/min电机电机对多级传动，为使各级传动机构设计合理，对多级传动，为使各级传动机构设计合理，可根据工作机的转速及各级传动副的合理传可根据工作机的转速及

13、各级传动副的合理传动比，推算电机的可选范围。动比，推算电机的可选范围。 电机的类型、结构、输出功率电机的类型、结构、输出功率Pd和转速确定后，可由标准中查出电机和转速确定后，可由标准中查出电机型号、额定功率、满载转速、外形尺型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等。等。 通常，按电机的实际输出功率通常，按电机的实际输出功率Pd进行传动装置的设计计算。传动装置进行传动装置的设计计算。传动装置的转速按照电机的满载转速计算。的转速按照电机的满载转速计算。设计步骤设计步骤1、选择电动机、选择电动机2、传动比分配、传动比分配3、计算各轴的转速、功

14、率、扭矩、计算各轴的转速、功率、扭矩4、开式齿轮传动设计计算、开式齿轮传动设计计算5、齿轮传动设计计算、齿轮传动设计计算6、验算系统误差、验算系统误差二、二、 传动比分配传动比分配1、 传动装置的总传动比为传动装置的总传动比为maninmnn电机满载转速工作机转速aiii开减1(1 .3 1 .5)ii减2、传动比的分配、传动比的分配总传动比的分配一般遵循以下原则总传动比的分配一般遵循以下原则（1 1）手册中推荐的传动比是范围值时，一般不应超）手册中推荐的传动比是范围值时，一般不应超过中间值；过中间值；（2 2）考虑传动件尺寸的协调性、外廓尺寸的大小；）考虑传动件尺寸的协调性、外廓尺寸的大小；

15、（3 3）二级圆柱齿轮减速器，应考虑齿轮润滑方式；）二级圆柱齿轮减速器，应考虑齿轮润滑方式；（4 4）圆锥齿轮传动，应避免大齿轮直径过大；）圆锥齿轮传动，应避免大齿轮直径过大；（5 5）注意传动比对结构合理性的影响）注意传动比对结构合理性的影响（6 6）齿轮传动的传动比不宜取整数（均匀磨损）齿轮传动的传动比不宜取整数（均匀磨损）注意事项：注意事项：（1）此时的分配结果不是最终的，应）此时的分配结果不是最终的，应随设计进程及时调整；随设计进程及时调整；（2）验算传动比误差是否超过允许值）验算传动比误差是否超过允许值设计步骤设计步骤1、选择电动机、选择电动机2、传动比分配、传动比分配3、计算各轴的

16、转速、功率、扭矩、计算各轴的转速、功率、扭矩4、开式齿轮传动设计计算、开式齿轮传动设计计算5、齿轮传动设计计算、齿轮传动设计计算6、验算系统误差、验算系统误差三、三、 各轴运动和动力参数的确定各轴运动和动力参数的确定1 1、各轴功率的计算、各轴功率的计算（1 1）功率计算的基准）功率计算的基准 批量生产的机器，按批量生产的机器，按P Pe e设计设计 单件生产的机器，按单件生产的机器，按P Pd d设计设计（2 2）轴功率计算，按输入功率考虑）轴功率计算，按输入功率考虑I轴轴II 轴轴III 轴轴IV 轴轴IdPP带III1PP 闭齿滚1IIIIIPP闭齿2滚2IVIIIPP联滚32 2）各轴

17、转速的计算）各轴转速的计算mInni带III1nni闭齿3 3）各轴转矩的计算）各轴转矩的计算IIIIInni闭齿2IVIIInn整理数据，列表备查整理数据，列表备查轴号功率（输入，输出）转矩（输入，输出）转速传动比电机轴I轴II轴III轴设计步骤设计步骤1、选择电动机、选择电动机2、传动比分配、传动比分配3、计算各轴的转速、功率、扭矩、计算各轴的转速、功率、扭矩4、开式齿轮传动设计计算、开式齿轮传动设计计算5、齿轮传动设计计算、齿轮传动设计计算6、验算系统误差、验算系统误差四、四、 传动件和轴的设计计算传动件和轴的设计计算 一般先进行箱外传动件的设计计一般先进行箱外传动件的设计计算，以便使减

18、速器设计的原始条件比算，以便使减速器设计的原始条件比较准确。在设计计算箱内传动件后，较准确。在设计计算箱内传动件后，还可能修改箱外传动件尺寸，使传动还可能修改箱外传动件尺寸，使传动装置的设计更合理。装置的设计更合理。（1）链传动：）链传动：链节距、排数和链节链节距、排数和链节数、中心距、链轮材料、齿数、轮毂数、中心距、链轮材料、齿数、轮毂长、作用于轴上力的大小和方向，最长、作用于轴上力的大小和方向，最后验算传动比。后验算传动比。注意：链轮直径、孔径、轮毂尺寸与注意：链轮直径、孔径、轮毂尺寸与工作机、减速器其他零件协调，润滑工作机、减速器其他零件协调，润滑与维护与维护1、箱外传动件的设计、箱外传

19、动件的设计（2）开式齿轮传动：）开式齿轮传动：材料选灰铸铁、材料选灰铸铁、热处理、模数、齿数、螺旋角、变位热处理、模数、齿数、螺旋角、变位系数、齿宽、中心距、轮毂长、作用系数、齿宽、中心距、轮毂长、作用于轴上力的大小和方向，最后验算传于轴上力的大小和方向，最后验算传动比。动比。注意：一般只计算轮齿抗弯强度，考注意：一般只计算轮齿抗弯强度，考虑到齿面磨损，应将计算模数加大虑到齿面磨损，应将计算模数加大1015%；悬臂结构的开式齿轮，齿；悬臂结构的开式齿轮，齿宽系数宜取小些；齿轮结构尺寸与工宽系数宜取小些；齿轮结构尺寸与工作机等的协调。作机等的协调。开式齿轮传动可以选择直齿轮或斜齿轮开式齿轮传动可

20、以选择直齿轮或斜齿轮32112FSaFadFYYYzTKm32121cos2FSaFadFnYYYYzTKm直齿轮499斜齿轮508求出模数求出模数m后，将其增加后，将其增加10%15%，以考虑齿面磨损以考虑齿面磨损 2、箱内传动件的设计、箱内传动件的设计 应根据箱外传动件的传动比对减速器应根据箱外传动件的传动比对减速器的传动比作相应调整再进行设计计算。的传动比作相应调整再进行设计计算。参数处理时的注意事项：参数处理时的注意事项：标准值：模数、链节距、带轮基准直径标准值：模数、链节距、带轮基准直径圆整值：齿数、中心距（圆整值：齿数、中心距（0或或5）、带长）、带长准确值：齿轮直径、变位系数、螺

21、旋角准确值：齿轮直径、变位系数、螺旋角箱内闭式软齿面齿轮传动设计箱内闭式软齿面齿轮传动设计p508213121EHHdHZ Z Z ZK TuduFSaFanFFYYYYmbdTK112先按照齿面接触疲劳强度设计再按照齿根抗弯曲疲劳强度校核闭式软齿面齿轮传动设计计算步骤闭式软齿面齿轮传动设计计算步骤求分度圆直径求分度圆直径 求中心距求中心距 圆整中心距圆整中心距 求模数求模数 取标准模数取标准模数 求螺旋角求螺旋角 调整螺旋角直到与初选螺调整螺旋角直到与初选螺旋角相差不超过旋角相差不超过0.5度度 计算齿轮的各个参数，验算齿根抗弯曲计算齿轮的各个参数，验算齿根抗弯曲疲劳强度疲劳强度参数处理时的注意事项：参数处理时的注意事项：标准值：模数（法向模数）、链节距、带轮标准值：模数（法向模数）、链节距、带轮基准直径基准直径圆整值：齿数、中心距（圆整值：齿数、中心距（0或或5）、带长）、带长准确值：准确值：齿轮直径，齿顶圆、齿根圆（保留三位小齿轮直径，齿顶圆、齿根圆（保留三位小数）、数）、螺旋角精确到秒，保留四位小数螺旋角精确到秒，保留四位小数3、轴径初算、轴径