单元设计作业题及设计指导

单元设计作业题及设计指导

作业一螺纹联接设计

任务书

题目：1.普通螺栓联接

用M16六角头螺栓(GB/T5782-2000)联接两块厚度各为25mm的钢板，采用弹簧垫圈

(GB/T93-1987)防松。

2.钱制孔用螺栓联接

用M16六角头较制孔用螺栓(GBb27-1988)联接两块厚度各为25mm的钢板。

3.双头螺柱联接

用M16双头螺柱(GB/T898-1988)联接厚25mm的钢板和一个很厚的铸铁零件。

4.螺钉联接

用M16六角头螺栓(GB/T5782-2000)联接厚25mm的铸铁凸缘和另一个很厚的侨铁零

件，螺栓头与铸铁凸缘间加装平垫圈(GB/T97.1-1985)；

要求：

(1)按题中给出的条件查手册确定标准联接霎件的尺寸；

⑵按1:1比例与制图规范画出上述各种螺纹联接结构图，图1为参考图。

螺母摞枪M16X100垫圈16

JIJM12双头螺柱就接厚25、60两铸铁零件

L镰平

用M16六知头螺栓联接

厚38的两铸铁零件

HJM12六角头螺栓联接厚25,60两铸铁零件

图1

作业二带传动和齿轮传动设计

一、任务书

题目：V带传动和齿轮传动的设计（图2）

I.原始数据

题

号1234

参数

减速器输出轴转矩T/N•m154160228249

减速器输出轴转速n/（r/min/p>

注：载荷平稳，单向运转，工作年限5年，每年250个

工作日,每日工作16小时。

2.工作量

（1）小带轮零件图一张或（和）大齿轮零件图-

张;

（2）设计计算说明书一份，内容包括电动机的

选择，传动参数的计算，V带传动的设计计算或（和）

齿轮传动的设计计算。

二、设计指导

,•电动机的选择i-v带传动；2-减速器；3—输出轴；

电动机有各种类型，对于无特殊要求的机4—电动机

械装置，多选用Y系列三相异步电动机。Y系图2V带传动和齿轮传动简图

列三相异步电动机有四种常用的同步转速，即

3000r/min、1500r/min^1000r/min,750r/min。同一功率的电动机，转速高则重量轻，价格

便宜，但传动装置的总传动比和总体尺寸将加大，一般多选用同步转速为1500r/min和

1000r/min的电动机。

减速器的输出轴通过联轴器与工作机相联，因此工作机所需功率Pw（kW）（略去联轴器效

率的影响）为

PW=TJ9550

式中：T--减速器输出轴的转矩，N•m；

n--减速器输出轴的转速，r/min。

电动机所需功率Po为

Po=PJn

式中：n-电动机至工作机之间的传动总效率。

对于本作业的两级传动，n=n1口2。其中n।为v带传动的效率（包括一对轴承效率在

内），为齿轮传动的效率（包括一对轴承效率在内）。其数值可参看机械设计手册或教材。

由于电动机的额定功率P,“应等于或略大于电动机所需功率Po,因此选择电动机时通常

取Pm=（i〜1.3）外。

2.各级传动比的分配

传动装置的总传动比为

i=nin/nw

式中：%,--电动机的满载转速，r/min；

电动机的转速，即减速器输出轴转速，r/min。

本作业的传动装置为二级传动，总传动比，=〃2。其中和分别为V带传动和齿轮传

动的传动比。为了使传动装置尺寸较小，结构紧凑，应使，7＜，2。

由于受到齿轮齿数、标准带轮直径等因素的影响，传动装置的实际传动比与所要求的传

动比会略有差别。通常机器总传动比的误差应限制在±3%〜±5%范围内。

3.传动参数的计算

机器传动装置的传动参数指的是各轴的转速、功率和转矩。对于本作业的二级传动系统，

按电动机轴至工作机主轴的传动方向进行推算，各轴的转速为

«/-nJh

"2=*(汕)

各轴的功率为

PI=P、Vn1

Pi=Pwn1n2

各轴的转矩(N•m)为

T}=9550Pi/.

T2=9550P2M2

4.V带传动的设计计算

V带传动的设计计算、带轮结构尺寸的确定可参考教材和机械设计手册。小带轮的孔径

和轮毂部分尺寸应根据电动机的轴伸直径和长度确定，小带轮的半径应小于电动机的机座中

心高。图3是供参考的V带轮零件图。

4/|631Al耳余X/

2x45-2x45'

,3

技术要求

/0O4|Ai

未注倒前为2xW

图3V带轮零件图

5.齿轮传动的设计计算

齿轮传动的设计计算、齿轮结构尺寸的确定可参考主教材和机械设计手册。大齿轮的孔

径是根据与其相配合的轴径来确定的，本作业将大齿轮的孔径定为d=60mm：图4是供参考

的齿轮零件图。

法面模数

齿形角一

法面的齿顶高系数

齿败___________

分度圆上的螺旋角

轮齿旋向

分度圆直径

法面变位系数

精度等级(GB/T10095

-1988)

公法线长度

跨泗!齿数

配对齿轮图应

齿圈径向跳动公差

误差公法线变踞

检验

齿形公差

项目

基节极限偏差

图4齿轮零件图

6.对零件图的要求

零件图是零件制造和检验的依据，工艺人员根据零件图制定工艺规程，检验人员按照零

件图进行成品的检验和验收。因此，一张完整的零件图应满足以下要求：

(1)清楚而正确地表达出零件各部分的结构形状；

(2)标出零件各部位的尺寸及其精度；

(3)标出零件各部位必要的形状位置公差；

(4)标出零件各表面的粗糙度；

(5)注明对零件的其它技术要求，例如圆角半径、倒角尺寸及传动件的主要参数等，

对于齿轮还应列出其主要几何参数、精度等级及检验项目等；

(6)填写清楚零件图标题栏。

三、设计计算步骤

1.选择电动机，分配传动比，计算传动参数。

2.V带传动设计计算或(和)齿轮传动设计计算。

3.画小带轮零件图或(和)大齿轮零件图。

作业三轴系组件设计

一、任务书

题目1斜齿圆柱齿轮传动输出轴的轴系组件设计(图5)

1.原始数据

题

号1234

参数

输出轴转速n2/(r/min)137145153165

输出轴功率p/kW2.52.73.03.2

齿轮齿数Z101107113120

齿轮模数mjmm3333

齿轮齿宽Wmm80808080

齿轮螺旋角£(右旋)/(°)14.2514.2514.2514.25

q/mm（见图5）80808080

c/mm（见图5）100100100100

注：滚动轴承寿命为lOOOOh,工作温度小于120℃,有轻微冲击。

图5斜齿圆柱齿轮轴系结构

2.工作量

(1)输出轴的轴系组件装配图一张。

(2)设计计算说明书一份，主要内容包括：输出轴的设计计算，轴承类型选择和寿命

计算，以及其它必要的计算。

题目2圆锥齿轮传动输入轴的轴系组件设计(图6)

1.原始数据

题号

1234

参数

输入轴转速nJ(r/min)960960960960

输入轴功率/ykw2.53.03.54.0

小圆锥齿轮齿数为23252728

齿轮模数tn/m3333

小圆锥齿轮分度圆锥角%/(。)18.4318.4318.4318.43

a/mm（见图6）100100100100

b/mm（见图6）50505050

c/mm（见图6）80808080

注：滚动轴承寿命为10(XX)h,工作温度小于120°C,有轻微冲击。

图6圆锥齿轮轴系结构

2.工作量

(1)输入轴的轴系组件装配

图一张。

(2)设计计算说明书一份，

主要内容包括：输入轴的设计计

算，轴承类型选择和寿命计算，以

及其它必要的计算。

二、设计指导

1.轴和齿轮的结构

轴和齿轮的结构设计参考主

教材中的有关章节。对于小圆锥齿轮，当齿根圆与轴径接近时，可将齿轮与轴制成一体，但

要注意齿轮轴的装拆问题。轴承正装的小圆锥齿轮轴系结构如图7所示。

图a是齿轮轴结构。这种结构当齿轮外径比套杯孔大时，轴承和套筒是在套杯内进行安

装，很不方便。因此，如果用正装结构，只有当小圆锥齿轮外径比套杯孔小时，才能采用齿

轮轴结构，这时可在套杯外先将轴承和套筒装在齿轮轴上后，•起装入套杯。图b是齿轮与

轴分开的结构。这种结构轴承安装方便。轴承反装的小圆锥齿轮轴系结构山于装配和调整都

比较麻烦，因此本作业要求采用正装结构。

2.滚动轴承的组合、固定和调