课程设计(1) 设计计算

1、 机械设计机械设计 课程设计课程设计 （一）（一） 班级：班级： 时间：三周时间：三周 学分：学分： 3分分 地点：地点： 一。概述一。概述 设计题目：设计题目：皮带运输机皮带运输机用用 单级单级 斜齿斜齿 圆柱圆柱 齿轮减速器设计齿轮减速器设计目的：目的：前修课程的实际应用前修课程的实际应用 巩固专业理论和知识巩固专业理论和知识 培养设计计算能力培养设计计算能力 培养工程设计的综合能力培养工程设计的综合能力 培养解决实际问题的能力培养解决实际问题的能力 提高计算机绘图能力提高计算机绘图能力齿轮减速器：齿轮减速器：圆柱圆柱 圆锥圆锥 蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆 （见图）（见图） 单级单级 双级双级 多级

2、多级 设计任务：设计任务： 方案方案的构思与设计计算的构思与设计计算 装配图装配图一张一张，0号，号，(草图草图1号号) 草图和机绘图各一份草图和机绘图各一份 零件图零件图1张张， 3号号 设计说明书设计说明书一份一份， 20页以上页以上 答辩答辩， 20分钟分钟内容与进度内容与进度 1。方案设计。方案设计 2。总体设计计算。总体设计计算 3。主要零件设计计算。主要零件设计计算 开式齿轮、带、链开式齿轮、带、链 闭式齿轮闭式齿轮 2天天 轴、滚动轴承、轴、滚动轴承、 键键 4。装配草图设计、绘制。装配草图设计、绘制 6天天 5。正式装配图、零件图绘制。正式装配图、零件图绘制 6天天 6。设计说

3、明书撰写。设计说明书撰写 1天天 7。答辩。答辩 1天天题目与数据：题目与数据： 带传动单级齿轮减速器带传动单级齿轮减速器 已知数据已知数据： F= 2000 V=1.2 D=300 F=1800 V=1.3 D=300, 325 链传动单级齿轮减速器链传动单级齿轮减速器 已知数据已知数据： F= 3800 V=1.2 D=300 F= 3600 V=1.3 D=300, 325 开式齿轮传动单级齿轮减速器开式齿轮传动单级齿轮减速器 已知数据已知数据： F= 4500 V=1.0 D=300，325，350 F= 4000 V=1.1 D=300，325，350 1 1、拟定总体传动方案、拟定

4、总体传动方案原动机工作机传动装置外传动件减速器齿轮传动带传动链传动双级圆柱齿轮圆锥-圆柱齿轮蜗杆带式运输机电动机开式注意：a) 带传动一般放在高速级b) 链传动、开式齿轮放在低速级1）传动简图设计）传动简图设计 布局布局 带在高速级带在高速级 链传动在低速级链传动在低速级 开式齿轮传动在低速级开式齿轮传动在低速级 一根轴必须两个轴承支撑一根轴必须两个轴承支撑 合理性合理性 齿轮润滑效果齿轮润滑效果 带、链的松紧边带、链的松紧边 结构的紧凑性结构的紧凑性带带+单级减速器单级减速器单级减速器单级减速器+链链单级减速器单级减速器+开式齿轮开式齿轮2 2、选择电动机、选择电动机类型转速功率三相交流异步

5、电机 Y系列同步转速 3000、1500、1000、750 r/min工作机有效功率电机所需功率选择额定功率 Pe Pd 总效率：P w = F v /1000Pd = P w /= 1 . 2 . 3. 表表2-2常用传动零件的效常用传动零件的效率率(注意注意:轴承按对计算轴承按对计算)P148电动机选择电动机选择 3.传动比计算与分配传动比计算与分配 工作机转速工作机转速 60 1000wDnV 60000wVnD 单位单位:转转/分钟分钟 1）总传动比计算）总传动比计算mwnin 1440960mn二极三极 12iiiP148电动机选择电动机选择 带传动带传动 链传动链传动 开式齿轮传动

6、开式齿轮传动 闭式齿轮传动比闭式齿轮传动比电机转速选择电机转速选择12iii223i 223i 245i 134 5i . . 总传 动比带、链、开式传动比电机同步转速 r/min减速器传动比电机转速选择ii21500 i1i i21000 i1传动比分配传动比分配传动比越大，包角越大传动比越大，包角越大表表2-34。各轴的功率、转速、转矩计算。各轴的功率、转速、转矩计算（ Pn 、nn 、Tn ） 带单级带单级 1mnn 1119550/TP n 211/nni 322/nni 2123*PP 11*PP 3234*PP 2229550/TPn 3339550/TPn 各轴的运动及动力参数各

7、轴的运动及动力参数轴号轴号转速转速n功率功率p转矩转矩T传动比传动比i123P9例子例子5 5、传动零件的设计计算、传动零件的设计计算A A、普通、普通V V带传动带传动型号、长度、根数、直径、中心距、初拉力、型号、长度、根数、直径、中心距、初拉力、压轴力压轴力 、轮毂宽度、轮毂宽度L L、轴孔直径、轴孔直径d d0 0先计算外传动件，再计算内传动件先计算外传动件，再计算内传动件vFD（整个设计过程按照（整个设计过程按照机械设计机械设计教材上的进行）教材上的进行）带轮轮毂宽度带轮轮毂宽度L L由表由表19-2 19-2 (P182)(P182)确定确定表中毂孔直径表中毂孔直径d d0 0是最大

8、值，其具是最大值，其具体数值是这样确定的：体数值是这样确定的：先算出大带轮所在轴（高先算出大带轮所在轴（高速轴）的最小直径，再由速轴）的最小直径，再由表表9-7 (P73)9-7 (P73)确定为标准值确定为标准值小带轮孔径：小带轮孔径：= = 电动机轴径电动机轴径D D大带轮孔径：大带轮孔径：最大值最大值实际取值可实际取值可以由相关零以由相关零件计算件计算B B、链传动、链传动型号、节距、链节数型号、节距、链节数(偶数偶数,头尾相连头尾相连)、排数、（排数、（单排，若尺寸太大可选双排）单排，若尺寸太大可选双排）链轮齿数（最好为奇数链轮齿数（最好为奇数z2120）、）、直径、中心距、压轴力直径

9、、中心距、压轴力3.开式齿轮设计计算开式齿轮设计计算 （直（直齿齿） 不同处不同处 选材选材: 小齿轮小齿轮(45) 大齿轮大齿轮(球墨铸铁球墨铸铁) 小齿轮齿数小齿轮齿数：1720 按转动比确定大齿轮齿数按转动比确定大齿轮齿数,z1与与z2互质互质 齿宽系数齿宽系数 : 0.3 计算准则计算准则： 弯曲强度计算弯曲强度计算 放大放大15%来确定来确定mn 不进行接触强度校核不进行接触强度校核 mn取标准取标准 机械设计教材机械设计教材54页页 4. 闭式齿轮设计计算闭式齿轮设计计算设计计算准则设计计算准则 接触强度设计，弯曲强度校核接触强度设计，弯曲强度校核 软齿面软齿面 设计步骤：设计步骤

10、：（1）选材与确定许用应力）选材与确定许用应力（2）接触强度设计）接触强度设计 确定小齿轮的分度圆确定小齿轮的分度圆d1 公式：公式： d1 选材选材: 小齿轮小齿轮(45调质调质) 大齿轮大齿轮(45正火正火)其中：其中： T1 ：小齿轮的转矩：小齿轮的转矩 HP: 两个齿轮许用应力中最小的一个两个齿轮许用应力中最小的一个 d: 齿宽系数齿宽系数 ：螺旋角：螺旋角 820 z1：小齿轮齿数小齿轮齿数 2040（3）初定中心距）初定中心距 a=(1+i) d1/2 圆整为圆整为5的倍数的倍数 120150（4）确定模数）确定模数 mn mn =23 对中小减速器对中小减速器2,2.5,3（5）

11、利用以下关系确定齿数）利用以下关系确定齿数 i = z2/z1 a = mn (z1+z2)/2cos 解出解出 Z1,Z2 （z120-40，中间为好），中间为好） 圆整，互质圆整，互质 反求反求 cos= mn (z1+z2)/2a *.* （5）求分度圆直径）求分度圆直径 *.* d1= mn z1/ cos d2= mn z2/ cos 检查：检查：a=(d1+d2)/2 a=mn(z1+z2)/2con （6）求齿宽）求齿宽 *. B2= d1d （d =1） B1= B2+58（7）弯曲强度校核）弯曲强度校核（小齿轮与大齿轮分开计算，见机械设计）（小齿轮与大齿轮分开计算，见机械设计

12、）齿轮计算结果齿轮计算结果方案类型方案类型给定数据给定数据 F= V= D= 电机型号电机型号 d0 =转矩转矩 传动比传动比 T1= i1= 中心矩中心矩 a= d1min= 模数模数 螺旋角螺旋角 mn = =齿数齿数 Z1= Z2=分度圆直径分度圆直径 d1= d2=顶圆直径顶圆直径 da1= da2=齿宽齿宽 B1= B2=5。轴的材料和最小直径计算和确定。轴的材料和最小直径计算和确定 45 （取（取C=106-107) 最小直径是极限尺寸最小直径是极限尺寸 具体尺寸有轴上安装零件的孔径确定（联轴器）具体尺寸有轴上安装零件的孔径确定（联轴器）3/dC P n高速级高速级C取大值，低速级

13、取大值，低速级取小值，中间轴取中间值取小值，中间轴取中间值最细直径处有一键槽，加大最细直径处有一键槽，加大5%；有两个，加大；有两个，加大10%若最细直径处是若最细直径处是装带轮装带轮，则最细处的真正直径由初算的最小直径带，则最细处的真正直径由初算的最小直径带轮的孔径一起确定轮的孔径一起确定若最细直径处是若最细直径处是装联轴器装联轴器，则最细处的真正直径应由初算的最，则最细处的真正直径应由初算的最小直径和小直径和联轴器标准系列直径共同确定联轴器标准系列直径共同确定，需等联轴器选好后才，需等联轴器选好后才能确定能确定7 7、选择联轴器、选择联轴器(P131)(P131)型号型号公称扭矩公称扭矩许

14、用转速许用转速轴孔直径轴孔直径类型：类型：弹性联轴器弹性联轴器 依据依据 转矩转矩 孔径孔径联轴器轴孔和键槽的形式及代号联轴器轴孔和键槽的形式及代号联轴器尺寸选择举例一：联轴器尺寸选择举例一：有的传动方案中有两个联轴器有的传动方案中有两个联轴器低速级联轴器型号如何选择？低速级联轴器型号如何选择？vF012435T3=442.339N.m，n3=74.42r/min，P3=3.447kWT4=433.484N.m，n4=74.42r/min，P4=3.378kW3333min33.44711842.38mm74.42PdCn4334min43.37811842.09mm74.42PdCn设联轴器

15、与轴只用一个键连接设联轴器与轴只用一个键连接3min1.05 42.3844.50mmd4min1.05 42.0944.19mmd3min44.50mmd 4min44.19mmd 因此方案中有链传动，为减少系统动因此方案中有链传动，为减少系统动载荷，选用载荷，选用弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器HL4联轴器联轴器GB4323-84J1A4584J1A4584含义：含义：主动端孔径为主动端孔径为45mm，长，长度为度为84mm，孔的形状为，孔的形状为J1型，孔长度为型，孔长度为84mm，键，键槽的类型为槽的类型为A型型从动端含义与主动端相同从动端含义与主动端相同vF012435高速级联轴器型号如

16、何选择？高速级联轴器型号如何选择？已知：高速轴上的输入转矩为已知：高速轴上的输入转矩为110N.m，转速为，转速为960r/min。电动机的轴径为电动机的轴径为38mm，轴长为，轴长为80mm331min11010824.39mm9550PdCn 考虑键槽的影响，增大考虑键槽的影响，增大5%1min1.05 24.3925.61mmd选择弹性套柱销联轴器选择弹性套柱销联轴器联轴器尺寸选择举例二：联轴器尺寸选择举例二：vF012435TL6联轴器联轴器YA3882J1A3260GB4323-84主动端：主动端：Y型轴孔，型轴孔，A型键槽型键槽d1=38mm，L82mm从动端：从动端：J1型轴孔，

17、型轴孔，A型键槽型键槽d2=32mm，L160mm类型：类型：有轴向力作用有轴向力作用,则一般采用角接触球轴承则一般采用角接触球轴承 根据轴颈尺寸确定轴承内径根据轴颈尺寸确定轴承内径 例：例： 7207C 7207AC 尺寸：尺寸：宽度、直径系列宽度、直径系列选小尺寸选小尺寸内径代号内径代号根据轴径选根据轴径选内径尺寸内径尺寸d 的确定：的确定：对于外伸轴（高速轴和低速轴）对于外伸轴（高速轴和低速轴）: d dmin+ (78)在此基础上取标准值在此基础上取标准值8、初选滚动轴承、初选滚动轴承五、第一阶段要完成的计算任务五、第一阶段要完成的计算任务1 1、拟定总体传动方案、拟定总体传动方案2

18、2、选择电动机、选择电动机3 3、计算总传动比和分配传动比、计算总传动比和分配传动比4 4、传动装置的运动和动力参数计算、传动装置的运动和动力参数计算5 5、传动件计算、传动件计算6 6、初算轴的最细处直径、初算轴的最细处直径7 7、选择联轴器、选择联轴器( (型号、孔径、孔长等型号、孔径、孔长等) )8 8、初选滚动轴承及其相关参数，轴承盖是否干涉等、初选滚动轴承及其相关参数，轴承盖是否干涉等! !仔细阅读第一、二及三章，在完成上面的计算内容仔细阅读第一、二及三章，在完成上面的计算内容以上步骤不要颠倒，按顺序进行以上步骤不要颠倒，按顺序进行箱体结构尺寸结果箱体结构尺寸结果：壁厚壁厚 =8箱盖上凸缘箱盖上凸缘厚厚=12箱座上凸缘箱座上凸缘厚厚=12 下凸缘厚下凸缘厚=20连接凸缘连接凸缘宽宽 +c1+c2箱座下凸缘箱座下凸缘宽宽轴承座轴承座宽宽 +c1+c2+(58)地脚螺