机械设计课程设计(单级电子版)

1、上海海事大学机械原理及设计教研室0上海海事大学机械原理及设计教研室1第一节 概述一、设计题目与内容1.设计题目（参见任务书及图1）机械传动装置设计（单级斜齿圆柱齿轮减速器）。2.设计内容传动装置的总体设计。包括：拟定传动方案（见任务书）；选择电动机；确定总传动比及分配各级传动比；计算传动装置的运动和动力参数。传动件和轴系零部件的设计计算。包括：带传动、齿轮传动以及轴的设计计算，键、轴承、联轴器的选择计算等。减速器装配图设计。编写计算说明书。上海海事大学机械原理及设计教研室2 二、设计目的与要求1.目的培养学生综合运用机械设计基础课程及工程制图、CAD软件应用等其它先修课程的理论知识和生产实践（

2、金工实习）知识解决工程实际问题的能力。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。进行机械设计基本技能的训练，包括计算、绘图及正确运用设计资料（标准、规范等）。2.要求每位学生在老师指导下独立完成所给定的设计任务，提交设计资料（图纸、计算说明书）、参加答辩。积极思考、勇于创新，培养良好的设计素质和能力。上海海事大学机械原理及设计教研室3三、设计步骤1准备工作 明确设计任务和要求；学习设计、计算基本方法与步骤、CAD软件应用；减速器结构认识实验等。2传动装置的总体设计 根据设计要求，拟定传动总体布置方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数。3传动件设计计算 带传动、齿轮传动设

3、计。4轴系零部件设计计算 轴设计计算（结构设计、强度验算）、轴承、联轴器的选择计算及键联接计算。5减速器装配图和零件图设计 完成减速器装配图和零件图设计；必要时对计算作相应修改。6. 整理和编写计算说明书（打印）7. 提交设计资料（包括纸质版和电子版）。上海海事大学机械原理及设计教研室4第二节 传动装置的总体设计 总体设计一般按以下步骤进行：一、拟定传动方案综合考虑工作要求、工作条件等因素，拟定合理的传动方案（已给定，参见图1） 图1 带式运输机传动示意图VF电动机带传动单级齿轮减速器联轴器卷筒运输带上海海事大学机械原理及设计教研室5二、选择电动机 确定电动机类型、结构、容量（额定功率）和转速

4、，并在设计手册中查出其型号和尺寸。1. 选择电动机类型和结构型式 根据工作条件，本设计方案中选用Y系列三相笼型异步电动机系列三相笼型异步电动机。2. 选择电动机额定功率 对于不变载荷下长期连续运行的机械，要求 。 为所选电动机额定功率， 为根据工作要求所需的电动机功率。 式中： 运输带所需功率，KW； 由电动机至运输带/小链轮轴的总效率。dedPPedPdPKWPPawdwPa上海海事大学机械原理及设计教研室6确定a)运输带：式中：F 运输带拉力，N； v 运输带线速度，m/s。b)链传动：式中：F 牵引力，N； v 链条工作速度，m/s。确定a)运输带： b)链传动： 式中： 带传动效率，

5、；一对齿轮传动效率， ；一对滚动轴承效率， ；弹性联轴器效率， ；卷筒效率， 。wPKWFvPw1000KWFvPw1000smpnZvL/600001111aJLZCDa3D96. 0DC98. 0CZ99. 0ZL99. 0LJ96. 0J2ZCDa上海海事大学机械原理及设计教研室7 3. 确定电动机转速 额定功率相同的电动机有几种不同转速，常用有3000、1500、1000、750r/min。电动机转速低，输出转矩大，但重量、尺寸大，价格较高；反之，则输出转矩小，且传动装置的传动比大，结构较大。本课程设计中推荐在1500或1000r/min两种转速中选择。式中： 电动机可选转速范围； 转

6、动装置总传动比的合理范围， ； 、 带转动和单级圆柱齿轮减速器的传动比合理范围。普通V带传动， （为避免大带轮直径太大， 不宜取大）；单级圆柱齿轮减速器， ； 卷筒/链轮轴实际转速，对卷筒： ；v为运输带速度，m/s；D为卷筒直径，mm。min/21rniininaddnai21iiia1i2i321i1i632inmin/100060rDvn上海海事大学机械原理及设计教研室8根据 和 从设计手册中选择合适的电动机型号，并将有关性能参数及尺寸录于表中（编入计算说明书）。示例：三、确定传动装置总传动比和各级传动比的分配1. 确定总传动比式中： 电动机满载转速（按满载转速计算误差较小），r/min

7、；2. 各级传动比分配式中： 、 分别为带传动和减速器传动比。合理分配 、 ，在合适范围内。dPdnainnimamn21iiia1i2i2i1i上海海事大学机械原理及设计教研室9四、计算各轴转速、功率和转矩（运动和动力参数）分别定义、轴（见图）。1. 计算各轴转速（单位：r/min）轴转速： 轴转速： 轴转速：vFIIIIIImnn11111inn211111inn上海海事大学机械原理及设计教研室10 2. 计算各轴输入功率（单位：KW）轴功率： 为电动机工作时实际所需功率实际所需功率。若按额定功率 设计，则将造成设备能力的浪费。轴功率：轴功率：式中： 、 分别为轴至轴、轴至轴的传动效率。

8、， 。 3. 计算各轴输入转矩（单位：Nmm）轴转矩：轴转矩：轴转矩：将各项运动和动力参数计算结果列表整理。dPP 1dPedP12111PP2311111PP1223D12CZ2311611055. 9nPT121111iTT23211111iTT上海海事大学机械原理及设计教研室11第三节 齿轮减速器简介 一、减速器的功用减速、增矩。二、减速器分类（按传动级数分）单级（一对齿轮传动）、双级（两对齿轮串联传动）、多级等。三、减速器结构箱体（箱盖、底座）、齿轮、轴、轴承、轴承盖、联接螺栓、定位销及减速器辅件等。 箱 盖 底 座 轴承盖 联接螺栓 定位销 通气器 起盖螺钉 窥视孔盖 油尺 放油螺塞

9、上海海事大学机械原理及设计教研室12四、减速器辅件及其功用1. 通气器减速器工作时，箱内温度升高，将使箱内气压增大；利用通气器，使箱体内外气压保持平衡，避免将润滑油从剖分面处挤出，污染环境。2. 窥视孔盖为便于观察齿轮啮合情况和添加润滑油，在机盖顶部靠近齿轮啮合区上方开设窥视孔。3. 吊环螺钉（吊耳）吊起机盖。4. 吊钩吊起整台减速器。5. 油尺（油标）观察油面高度。6. 放油螺塞减速器工作一定时间后，箱底沉积较多杂质、油质变坏。旋下放油螺塞，以便排放润滑油。7. 起盖螺钉将机盖顶起，以便拆卸通气器窥视孔盖吊耳油尺放油螺塞吊钩起盖螺钉上海海事大学机械原理及设计教研室13第四节 传动件设计计算

10、一、带传动设计计算电动机与减速器之间采用普通V带传动，有关设计计算方法已在机械设计基础课程中介绍。 注意事项注意事项 ：注意带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的协调（一般应使小带轮半径不超过电动机中心高，大带轮半径不超过减速器中心高）。必要时进行修正。带轮结构尺寸参阅教材或设计手册相关内容。二、齿轮传动设计计算按软面齿标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动软面齿标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动设计。 注意事项注意事项 ：若小齿轮与轴做成一体（齿轮轴），所选材料应兼顾轴的要求。通过调节螺旋角使中心距圆整为0、5结尾的整数。齿轮结构尺寸参阅手册第163页表11-6。齿轮轴结构可参考手册第212页图16-23。上海海事大学机

11、械原理及设计教研室14第五节 轴系部件设计计算一、初估轴径初估轴径为轴的最小直径（轴端或轴承处直径），可按下式估算：式中： 所设计轴的输入功率输入功率，KW； n 所设计轴的转速，r/min。 C 与轴材料有关的系数，参见教材。 注意事项注意事项 ：轴的最小直径应不小于电动机轴径，且与大带轮孔径相符。轴的最小直径应不小于轴的最小直径、且与联轴器孔径相符。mmnPCd3P上海海事大学机械原理及设计教研室15二、轴的结构设计 1. 轴的总长 机体内壁间距离L： （圆整） 式中： 为小齿轮的齿宽； 小齿轮端面至机体内壁距离，第158页表11-1。212 bL221bLb1上海海事大学机械原理及设计教

12、研室16轴总长 （圆整） 其中： （圆整）； 轴承内侧至机体内壁之间的距离，第208页图16-12； 轴承宽度，查设计手册； 凸缘式轴承端盖壁厚，第166页表11-10； 端盖联接螺钉头厚度，查设计手册； 大带轮与轴承端盖联接螺钉头端面之间的间隙， ； 机座壁厚，手册表11-1； 、 扳手操作空间，按手册表11-1确定； 大带轮轮 毂宽度。3122123IIGZBtelLBLLIIL)128(212ccl3ZBe1te1t2mm128注：若采用嵌入式端盖结构，则无和 。1c2cLb1ZB3l21te31GBGB上海海事大学机械原理及设计教研室17轴总长a)运输带： （圆整）A 弹性套柱销联轴器

13、拆卸空间（查手册）；b半联轴器凸缘宽度（查手册）。b)链传动： （圆整） 小链轮与轴承端盖联接螺钉头端面 之间的间隙， ；BL小链轮轮毂宽度。111L)31 (22123111bAtelLBLLZ)31 (22123111LZBttlLBLLmm128上海海事大学机械原理及设计教研室182. 轴结构设计按机械设计基础课程中介绍的有关方法设计。（建议：先根据轴上装配的零件在草稿纸上画出轴结构草图，并初定各轴段直径和长度，再CAD作图。）3. 选择键、轴承、联轴器 根据工作条件从手册中选择合适的类型和型号（建议选用球轴承；联轴器选弹性套柱销联轴器）。三、轴的强度验算、轴承寿命计算、键联接计算 按机

14、械设计基础课程中介绍的有关方法计算。上海海事大学机械原理及设计教研室19第六节 减速器装配图设计 根据设计计算数据采用CAD软件正确绘制减速器装配图（三视图）。注意事项： 1. 若在作图过程中对原定设计参数进行调整，则相应的计算应重新进行。 2. 减速器装配图应标注减速器主要性能尺寸（中心距、中心高）、外形尺寸（总长、宽、高）、主要配合、零件号与明细表、技术要求等内容。 3. 零件图（一根轴和一个齿轮）应标注详细尺寸和公差、规定技术要求等内容。上海海事大学机械原理及设计教研室20第七节 其它注意事项一、完成项目1每人完成一张装配图和两张零件图，采用A4纸打印输出。2编写计算说明书一份，采用A4纸打印输出。计算说明书应包括封面、目录、设计任务、计算项目和过程、计算结果、结束语（对设计方案的评价及对课程设计的体会等）、参考资料。3设计完成后，将纸质版设计资料装订后装