1、1,机械学基础课程设计,2,哈尔滨工业大学(威海),概述,1.准备机械设计课程设计指导书、机械学基础、机械设计手册，机械设计课程设计图册，机械制图、绘图工具等。复习内容：齿轮传动、轴、滚动轴承、键、螺纹联接、联轴器选择等。 2.时间安排1）电动机选择、运动参数、计算、传动零件设计计算(2天)。2）轴的结构设计，绘装配草图(2天)。3）画正式装配图：包括主要尺寸、配合公差、零件编号、明细表、技术要求等(3天) 。4）画零件图1张(低速轴或低速轴上齿轮) (1天) 。 5）编写计算说明书(1天) 。 6）检查和装订、答辩(1天) 。 3.作息时间： 上午8:00-11:30 下午2:00-5:30
2、,4,1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）； 2、零件图1张（大齿轮或低速轴，2号图纸）； 3、设计计算说明书1份。,设计期限： 年 月 日至 年 月 日 颁发日期： 年 月 日,设计任务：,设计结果,5,标题栏与明细栏,技术要求,6,设计题目：带式输送机传动装置一级圆柱齿轮减速器设计。 设计带式输送机传动系统。采用一级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图）,原始数据：输送带有效拉力 F= 1850 N运输带速度V= 2.00 m/s （允许误差5%）输送机滚筒直径 D= 500mm减速器设计寿命为10年，每年300个工作日。工作条件：两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳，单向运
3、转；三相交流电源，电压为380/220伏。,带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带工作。,机械设计课程设计任务书,7,1确定传动方案,一、 初步设计,8,1.电机类型： 按照工作要求和条件，选用三相鼠笼异步电动机，Y系列，额定电压380V。 2.选择电动机功率Ped 工作机的输出功率为,二、选择电动机,电动机所需的工作功率为,由电动机至运输带的传动总效率为,9,二、选择电动机,式中：1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。,3.确定电动机转速 滚筒轴工作转速为,10,3.确定
4、电动机转速,取V带传动的传动比 24，一级圆柱齿轮减速器传动比36，则总传动比合理范围为 624，故电动机转速的可选范围为,4.电动机型号的选定 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，如下表：,11,4.电动机型号的选定,综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、传动比，可见第2方案比较适合。因此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能如下表：,12,1. 计算总传动比,三、计算传动装置的运动和动力参数,2. 合理分配各级传动比 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取 i0=2.8，则减速器传动比为：,13,3. 各轴转速、输入功率、输入转矩的计算,各轴转速
5、,各轴输入功率,14,3. 各轴转速、输入功率、输入转矩的计算,各轴输入转矩,电动机输出转矩,轴,轴,滚筒轴,15,3. 各轴转速、输入功率、输入转矩的计算,运动和动力参数设计结果整理于下表：,16,1. 带传动设计(普通V带),四、传动件设计计算,17,2.齿轮传动设计,根据：传递功率P；传动比i； 小齿轮的转速n; 工作时间、闭式传动。 1 ） 选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。 2 ） 若选软齿面按齿面接触疲劳强度设计,需校核齿根弯曲疲劳强度 若选硬齿面按齿根弯曲疲劳强度设计，需校核齿面接触疲劳强度,18,注意事项1）斜齿轮的中心距a要圆整，其尾数为0，2，5，82）
6、模数取标准值，并且1.53）820当812时用“60000”轴承当1220时用“30000”或“70000”轴承4）小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2大510mm取齿宽系数d=11.2材料一般取45钢，Pd5.5kW时用合金钢如40Cr等。,2.齿轮传动设计,19,与轴的结构设计同步进行1选择视图一般用三视图，和必要的局部视图2布置图面1）确定绘图的有效面积装配图：0号图纸，按1：1画；1号图纸，按1：2画（当大齿轮齿顶圆直径da320mm时）。零件图：2号图纸，按1：1画。2）大体确定三视图的位置先画俯视图与主视图（1）根据中心距先画俯视图的两根轴线;（2）然后画齿轮；（3）按设计资料确定零件
7、与箱体内壁的间距1和2（取10-15mm），画出俯视图的箱体内框线；,三 绘制装配草图：,20,零件与箱体内壁的间距1和2（10-15mm），画出俯视图的箱体内框线,俯视图与主视图,21,注意: H、 、 K有一定要求,俯视图,22,在开始设计轴时，轴的长度和跨距未定，支座反力和弯矩就无法求得，这时常用简单公式初步估算出轴的最细处直径dmin，并依次进行轴的结构设计。轴1的最小直径d1min(减速器的输入端),轴2的最小直径d2min（减速器的输出端）,注意：有键槽处，估算直径要加大35；然后圆整。,圆整后与联轴器、电机轴一致； 联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表,圆整后与联轴器一致
8、；联轴器两端轴径允许不同，但相差不能太大，查表,（4）确定轴的支点和轴上零件力的作用点,23,轴径设计、轴段长度设计（要求在说明书中画出轴的结构简图，可不画轴上零件）4轴的强度校核及轴承寿命计算，键联接的强度验算等要求计算及校核低速级轴的强度参考教材例题,3进行轴的结构设计,24,轴设计例,设计如图所示的斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴（轴）。已知传递功率P=12kW，输出轴的转速n=260r/min,从动齿轮的分度圆直径d=251.4mm，螺旋角=9307，右旋。齿轮轮毂宽度b2=70mm，单向运转。,25,（1）根据工作条件选择材料，确定许用应力,有键槽，放大35%，33.6837.91mm，取
9、标准直径d1=35mm。,选45钢，调质处理。查表得到许用弯曲应力-1b =60MPa。 （2）按扭转强度初步估算轴的最小直径,26,3）轴的结构设计，绘制结构草图,27,作出装配简图，拟定装配方案； 确定轴上零件的位置和固定方式 确定各轴段的直径 确定各轴段的长度 轴的结构细节，圆角、倒角、退刀槽等。,28,箱体内壁线,29,水平面内 支点反力,垂直面内 支点反力,水平面内 弯矩图,垂直面内 弯矩图,合成 弯矩图,扭矩图,（4）按弯扭合成强度校核轴径,30,5）修改轴的结构 6）完成轴的零件工作图 。,31,主要有：齿轮、套筒、联轴器等 注意：1）此时应考虑齿轮、轴承的润滑方式，连轴器的型号
10、，考虑此润滑方式下密封以及它们对轴的要求：如脂润滑应有挡油环，装在轴上位置，密封圈）轴承v2m/s时，油润滑。2）联轴器的选择（低速级:刚性联轴器，高速级：弹性联轴器） 6箱体及其它零件设计,主要有：油标尺、通气器、检查孔盖、放油螺塞、连接螺栓、吊钩、钓耳、启盖螺钉、定位销等参见手册（大部分为标准件）,5轴上零件的具体结构设计,32,1装配图的绘制略图面尺寸：装订边：25mm，其余三边：10mm2尺寸标注1）定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸，主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中心高等）2）配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等）3）外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；减速器底座
11、的长、宽、高）3技术要求1）减速器特性（功率,输入转速,总传动比,传动效率等）2）技术要求4零件编号及明细表 五 绘制零件图(轴、齿轮) 六 编写计算说明书及装订,四 绘制正式装配图,33,表4-1 铸铁减速器箱体主要结构尺寸,34,35,36,单级减速器外观,37,减速器的内部结构,38,图纸布置,先画俯视图,标题栏与明细栏,技术要求,39,主视图,40,10-15mm,10-15mm,5-8mm,俯视图,41,侧视图,42,标题栏,43,观察孔盖与透气器,放油螺塞,油标,齿轮啮合的画法,细节,44,螺栓连接,通孔端盖,闷盖,毛毡圈密封,45,2.理由：放油孔位置偏高，箱内的油放不干净。 改
12、进措施：放油孔应设计在油池的最低处。,不合理,合理,1.理由：插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。 改进措施：将插孔位置往下移，以便测油杆能顺利的插入和拔出。,易出错的结构提示,46,4.理由：装油塞处箱壁太薄，不利于螺钉联接 改进措施：装油塞处应设计凸台。,不合理,合理,3.理由：油塞与箱座接合处未设计密封件，会造成漏油。 改进措施：在接合处加上一密封圈。,47,不合理,合理,5.理由：a.轴承旁螺栓距轴承座孔中心太远或太近，不利于提高联接刚度和拧紧操作； b.轴承盖螺钉设计在剖分面上,是错误的。,不合理,改进措施： a.应将螺栓移到与轴承座孔外圆相切的位置。 b.将轴承盖螺钉
13、转一个角度，沿圆周均匀分布。,48,7.理由：定位销孔位置不当。 改进措施：定位销孔应布置在箱盖与箱座的联接凸缘上，,沿长度方向非对称布置，且间距应尽量大些。,6.理由：两螺栓靠得太近，用扳手拧紧或松开螺母时，扳手空间不够。 改进措施：两螺栓要有一定的间距使扳手有足够的空间。,49,9.理由：吊耳孔位置不当，孔壁强度可能不够 改进措施：应将耳孔位置往内侧移。,10.理由：锥销的长度过短，不利于装拆。锥销孔未设计成通孔。 改进措施：锥销应加长; 锥销孔应设计成通孔。,8.理由：视孔盖与箱盖接触处未设计加工凸台，不便于加工箱盖上的孔。 改进措施：应在视孔盖与箱盖接触处设计加工凸台,50,轴的零件图
14、,标题栏,51,齿轮轴零件图,标题栏,52,齿轮零件图,标题栏,53,设计说明书内容,一、封面 二、设计任务书 三、目录 四、设计说明书正文：内容应完整（见下页） 五、设计小结,54,设计说明书正文内容,一、 初步设计 1. 原始数据 2. 传动系统方案的拟定 二、 电动机的选择 1. 电动机的容量选择 2. 确定电动机转速 3. 电动机型号的选定 三、 计算传动装置的运动和动力参数 1. 计算总传动比 2. 合理分配各级传动比 3. 各轴转速、输入功率、输入转矩的计算,55,设计说明书正文内容,四、 传动件设计计算 1. 带传动设计(普通V带) 2. 齿轮传动设计 五、 轴的设计与校核 1.
15、 输入轴最小直径的设计和作用力计算 2. 输入轴的结构设计与校核 3. 输出轴最小直径的设计和作用力计算 4. 输出轴的结构设计与校核 六、 轴承、键、联轴器的选择与校核 1. 轴承的选择与校核 2. 键的选择计算与强度校核 3. 联轴器的选择,56,设计说明书正文内容,七、 齿轮的结构设计 八、 减速器的润滑与密封 1. 润滑的选择与确定 2. 密封的选择与确定 九、 箱体主要结构尺寸计算 十、 减速器附件的选择与设计,57,1）电动机选择、传动比分配、运动参数、计算、传动零件设计计算(2天)。2）轴的结构设计，绘装配草图(2天)。3）画正式装配图：包括主要尺寸、配合公差、零件编号、明细表、技术要求等(3天)。4）画零件图1张(低速轴或低速轴上齿轮)(1天)。5）编写计算说明书(1天) 。6）检查和装订(1天) 。,时间安排,作息时间： 上午8:00-11:30 下午2:00-5:30,
