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1、机械设计课程设计1 一、课程设计的目的一、课程设计的目的 机械设计课程设计是机械设计课程的最后一个教学环节，也是机械机械设计课程设计是机械设计课程的最后一个教学环节，也是机械 类专业的一次较为全面的机械设计训练。设计的目的主要有：类专业的一次较为全面的机械设计训练。设计的目的主要有： 1、培养学生综合运用机械设计课程及其他先修课程的理论知识和生、培养学生综合运用机械设计课程及其他先修课程的理论知识和生 产实际知识解决工程实际问题的能力，并通过设计训练，巩固提高产实际知识解决工程实际问题的能力，并通过设计训练，巩固提高 所学的理论知识。所学的理论知识。 2、学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序
2、。培养正确的设计思、学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序。培养正确的设计思 想，如方案分析、比较与选择的思想、理论联系实际的思想，力求想，如方案分析、比较与选择的思想、理论联系实际的思想，力求 设计合理、实用、经济、标准化的思想。设计合理、实用、经济、标准化的思想。 3、进行机械设计方面的基本技能训练，包括计算、绘图、结构设计、进行机械设计方面的基本技能训练，包括计算、绘图、结构设计 能力及熟悉和运用设计资料的能力以及使用经验数据，进行经验估能力及熟悉和运用设计资料的能力以及使用经验数据，进行经验估 算和处理数据等。算和处理数据等。 机械设计课程设计2 1、课程设计的内容、课程设计的内容 题
3、目：带式运输机的传动装置题目：带式运输机的传动装置 铸造车间一造型用的砂型运输带，由电动机驱铸造车间一造型用的砂型运输带，由电动机驱 动传动装置带动之，运输带每日两班制工作，每班动传动装置带动之，运输带每日两班制工作，每班 8小时，预定工作小时，预定工作8年，每年工作年，每年工作300天。运输带作天。运输带作 连续的单向运转、载荷平稳、空载启动，运输带运连续的单向运转、载荷平稳、空载启动，运输带运 行速度允许误差为行速度允许误差为5%，设计此传动装置。，设计此传动装置。 原始数据： 卷筒所需力矩； 卷筒直径； 运输带运行速度。 mNT1200 mmD500 smv/785. 0 机械设计课程设
4、计3 减速器装配图减速器装配图1张；（张；（1号或号或0号图号图 纸）；纸）； 零件图两张，在轴、齿轮、带轮、零件图两张，在轴、齿轮、带轮、 箱体、箱盖中任选两个。箱体、箱盖中任选两个。 设计计算说明书设计计算说明书1份。份。 机械设计课程设计4 内内 容容时间时间(天天) 1.设计准备（讲课，减速器的拆装实验，借资料等设计准备（讲课，减速器的拆装实验，借资料等)1 1 2.传动装置的总体设计传动装置的总体设计1 1 3.各级传动零件的设计计算各级传动零件的设计计算1.51.5 4.绘制减速器装配草图绘制减速器装配草图2 2 5.绘制减速器装配图绘制减速器装配图3.53.5 6.绘制零件图绘制
5、零件图1 1 7.编写设计说明书编写设计说明书1 1 8.设计总结和答辩准备设计总结和答辩准备0.50.5 9.答辩答辩0.50.5 总计：总计：1212 机械设计课程设计5 明确学习目的，端正学习态度明确学习目的，端正学习态度 学习的目的在于提高，而不是敷衍了事，获得成绩。设计学习的目的在于提高，而不是敷衍了事，获得成绩。设计 完成后应检查一下，自己是否提高，达到设计目的的要求。完成后应检查一下，自己是否提高，达到设计目的的要求。 在教师的指导下，由学生独立完成在教师的指导下，由学生独立完成 正确处理理论计算与结构设计的关系正确处理理论计算与结构设计的关系 不能把设计片面理解为就是理论计算，
6、如强度计算，或把这些不能把设计片面理解为就是理论计算，如强度计算，或把这些 计算结果看成是不可更改的，而应认为这种计算只是为确定计算结果看成是不可更改的，而应认为这种计算只是为确定 零件的尺寸提供了一个方面的依据。在设计中还可以根据结零件的尺寸提供了一个方面的依据。在设计中还可以根据结 构和工艺性要求确定尺寸，然后校核强度。而在有些场合，构和工艺性要求确定尺寸，然后校核强度。而在有些场合， 则利用经验公式确定零件的尺寸，而这种经验公式是综合考则利用经验公式确定零件的尺寸，而这种经验公式是综合考 虑了结构、工艺、强度、刚度等诸多方面的因素，由经验得虑了结构、工艺、强度、刚度等诸多方面的因素，由经
7、验得 出的。如减速器机体的壁厚、齿轮、带轮的轮缘与轮毂的尺出的。如减速器机体的壁厚、齿轮、带轮的轮缘与轮毂的尺 寸等。经验公式不是严格的等式，只是在一定条件下的近似寸等。经验公式不是严格的等式，只是在一定条件下的近似 关系，由此得到的数值，有时应该根据具体情况作适当的圆关系，由此得到的数值，有时应该根据具体情况作适当的圆 整。总之，确定零件的尺寸，应全面考虑强度、结构和工艺整。总之，确定零件的尺寸，应全面考虑强度、结构和工艺 的要求。的要求。 机械设计课程设计6 正确处理继承与创新的关系正确处理继承与创新的关系 机械设计是一项复杂、细致的创造性劳动。任何设计都不机械设计是一项复杂、细致的创造性
8、劳动。任何设计都不 可能由设计者脱离前人长期经验的积累而凭空想象出来；同可能由设计者脱离前人长期经验的积累而凭空想象出来；同 时，任何一项新的设计都有其特定的要求和工作条件，没有时，任何一项新的设计都有其特定的要求和工作条件，没有 现成的方案供照抄照搬。因此，既要克服现成的方案供照抄照搬。因此，既要克服“闭门造车闭门造车”的设的设 计思想，又要防止盲目地、笔架分析地全盘抄袭现有的设计计思想，又要防止盲目地、笔架分析地全盘抄袭现有的设计 资料的做法。应从给定的设计任务出发，充分利用已有技术资料的做法。应从给定的设计任务出发，充分利用已有技术 资料，认真分析现有设计方案的特点，以开拓自己的设计思资
9、料，认真分析现有设计方案的特点，以开拓自己的设计思 想，充实和完善自己的设计。想，充实和完善自己的设计。 另外，正确地利用已有的资料，既可以避免许多重复工作，另外，正确地利用已有的资料，既可以避免许多重复工作， 加快设计进程，同时也是创新的基础和提高设计质量的重要加快设计进程，同时也是创新的基础和提高设计质量的重要 保证。善于继承和发扬前人的设计经验和长处，合理地使用保证。善于继承和发扬前人的设计经验和长处，合理地使用 各种技术资料也是设计能力的体现。要养成情欲观察和思索各种技术资料也是设计能力的体现。要养成情欲观察和思索 的习惯，敢于提出问题，勇于创新，逐步培养和提高设计能的习惯，敢于提出问
10、题，勇于创新，逐步培养和提高设计能 力力 机械设计课程设计7 正确使用标准和规范正确使用标准和规范 设计中正确地运用标准，有利于零件的互换性设计中正确地运用标准，有利于零件的互换性 和加工工艺性；可以减轻设计工作量，节省设计时和加工工艺性；可以减轻设计工作量，节省设计时 间，收到良好的经济效果。在设计中是否使用标准间，收到良好的经济效果。在设计中是否使用标准 和规范也是评价设计质量的一项指标，因此，要尽和规范也是评价设计质量的一项指标，因此，要尽 量采用标准。如果遇到标准与规范与设计要求矛盾量采用标准。如果遇到标准与规范与设计要求矛盾 时，经过必要的手续也可放弃标准而服从设计要求。时，经过必要
11、的手续也可放弃标准而服从设计要求。 为了制造、测量和安装的方便，许多非标准件为了制造、测量和安装的方便，许多非标准件 的一些尺寸，也要尽量圆整成标准数列或选用优先的一些尺寸，也要尽量圆整成标准数列或选用优先 数列。如减速器的箱体的长宽高等，都应适当圆整数列。如减速器的箱体的长宽高等，都应适当圆整 成优先数列，一般为成优先数列，一般为0或或5mm的尾数。而对于一些的尾数。而对于一些 有严格几何关系的尺寸，如齿轮传动的啮合尺寸参有严格几何关系的尺寸，如齿轮传动的啮合尺寸参 数，则必须保证其正确的几何关系，而不能随意圆数，则必须保证其正确的几何关系，而不能随意圆 整。如模数整。如模数 ，齿数，齿数
12、， 的斜齿圆的斜齿圆 柱齿轮，其分度圆直径柱齿轮，其分度圆直径 ，不能圆整，不能圆整 成成 。 mmmn3 20z 10 mmd926.60 mmd60 机械设计课程设计8 正确处理计算与画图的关系正确处理计算与画图的关系 有些零件可以由计算得到尺寸后，画有些零件可以由计算得到尺寸后，画 草图决定结构，如带轮、齿轮等。而有些零草图决定结构，如带轮、齿轮等。而有些零 件则学要先画草图，以取得计算所需的条件，件则学要先画草图，以取得计算所需的条件， 如轴，常由草图决定支撑点及力的作用点的如轴，常由草图决定支撑点及力的作用点的 位置，才能作弯矩图，然后进行强度计算；位置，才能作弯矩图，然后进行强度计
13、算； 又有计算结果，对草图进行修改。因此，计又有计算结果，对草图进行修改。因此，计 算和画图并非截然分开，而是相互依赖、相算和画图并非截然分开，而是相互依赖、相 互补充、交叉进行的。这种边计算、边画图、互补充、交叉进行的。这种边计算、边画图、 边修改是设计的正常过程。边修改是设计的正常过程。 机械设计课程设计9 第一节第一节 拟定传动方案拟定传动方案 机械传动方案是机械系统型的综合，一般用运机械传动方案是机械系统型的综合，一般用运 动简图表示。它直观反映了工作机、传动简图表示。它直观反映了工作机、传 动装置和原动机三者之间的运动和动力动装置和原动机三者之间的运动和动力 之间的关系。传动方案除应
14、满足工作机之间的关系。传动方案除应满足工作机 的性能要求，适应工作条件，工作可靠的性能要求，适应工作条件，工作可靠 外，还应使结构简单、尺寸紧凑、加工外，还应使结构简单、尺寸紧凑、加工 方便、成本低廉、传动效率高和使用维方便、成本低廉、传动效率高和使用维 护方便等。在拟定传动方案时，应根据护方便等。在拟定传动方案时，应根据 设计任务，设计多种传动方案，从上述设计任务，设计多种传动方案，从上述 几个方面比较选优。几个方面比较选优。 机械设计课程设计10 1）带传动的承载能力较低，但具有过载安全保护作用，）带传动的承载能力较低，但具有过载安全保护作用， 传动平稳，具有吸振缓冲作用，因此宜布置在高速
15、传动平稳，具有吸振缓冲作用，因此宜布置在高速 级。功率相同，转速越高，转矩越小；级。功率相同，转速越高，转矩越小； 2）链传动运动不平稳，有冲击，宜布置在低速级；）链传动运动不平稳，有冲击，宜布置在低速级； 3）蜗杆传动效率低，传动平稳。当与齿轮传动同时应）蜗杆传动效率低，传动平稳。当与齿轮传动同时应 用时，宜布置在高速级；用时，宜布置在高速级； 4）当传动中，有圆柱齿轮和圆锥齿轮传动时，圆锥齿）当传动中，有圆柱齿轮和圆锥齿轮传动时，圆锥齿 轮传动布置在高速级，以减小圆锥齿轮传动的尺寸。轮传动布置在高速级，以减小圆锥齿轮传动的尺寸。 因为大模数的圆锥齿轮加工困难；因为大模数的圆锥齿轮加工困难；
16、 5）当传动中，有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮传动时，）当传动中，有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮传动时， 斜齿圆柱齿轮传动宜布置在高速级；斜齿圆柱齿轮传动宜布置在高速级； 6）当在传动中具有改变运动形式的机构，如连杆机构、）当在传动中具有改变运动形式的机构，如连杆机构、 间歇运动机构等，通常布置在低速机。间歇运动机构等，通常布置在低速机。 机械设计课程设计11 机械设计课程设计12 机械设计课程设计13 机械设计课程设计14 一、电动机的类型和结构形式的选择电动机的类型和结构形式的选择 类型：Y系列三相异步电动机。Y系列 三相异步电动机为一般用途的全封闭 自扇冷式电动机，适用于无特殊要求 的各种机
17、械设备，如机床、鼓风机、 运输机、农业机械、食品机械等。 同一系列的电动机有不同的安装及防 护形式，可根据具体要求选用。 机械设计课程设计15 选用原则：选用原则：要求电动机的额定功率等 于或稍大于电动机实际输出功率。 工作机所需功率为：工作机所需功率为： ：工作机的输出力矩；：工作机的输出力矩； ：工作机的转速；：工作机的转速； ：工作机的效率，根据工作机的类型：工作机的效率，根据工作机的类型 确定。若为带式运输机可取确定。若为带式运输机可取 。 kW Tn P w w 9550 T n w 96. 0 w 机械设计课程设计16 电动机的输出功率为电动机的输出功率为 ：传动装置的总效率；：传
18、动装置的总效率； ， ， ：分别为传动装置中每一传动副、每一：分别为传动装置中每一传动副、每一 对轴承及每一个联轴器的效率。对轴承及每一个联轴器的效率。 计算总效率时，应注意如下几个问题：计算总效率时，应注意如下几个问题： 1）同类型的几对传动副、轴承或联轴器应分别计算效率；）同类型的几对传动副、轴承或联轴器应分别计算效率； 2）蜗杆传动的啮合效率与蜗杆参数、材料等因素有关，设计）蜗杆传动的啮合效率与蜗杆参数、材料等因素有关，设计 时可先初估蜗杆头数，初选其效率值，待蜗杆传动参数确时可先初估蜗杆头数，初选其效率值，待蜗杆传动参数确 定后再精确地计算效率，并校核传动功率；定后再精确地计算效率，并
19、校核传动功率； 3）轴承的效率一般指一对轴承的效率；）轴承的效率一般指一对轴承的效率； 4）资料推荐的效率一般有一个范围。可根据工作条件、精度）资料推荐的效率一般有一个范围。可根据工作条件、精度 高低、润滑情况选具体值。高低、润滑情况选具体值。 w d P P n 21 1 2 n 机械设计课程设计17 三相异步电动机通常有四种同步转速，即 3000、1500、1000、750r/min。电动机的转 速高，极对数少，尺寸和质量小，价格低， 但传动装置的传动比大，结构尺寸增大成本 提高；低转速的电动机则相反。因此，应对 电动机及传动装置作整体考虑，综合分析比 较，以确定合理的电动机转速。若无特殊
20、要 求，通常选用同步转速为1500r/min的电动机。 机械设计课程设计18 电动机的类型、结构、输出功率和转速确定后，可电动机的类型、结构、输出功率和转速确定后，可 由标准查出电动机的型号、额定功率、满载转速、由标准查出电动机的型号、额定功率、满载转速、 外形尺寸、电动机中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸外形尺寸、电动机中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸 等，并将这些参数列表备用。等，并将这些参数列表备用。 电动机参数表电动机参数表 电 机 类 型 电 机 结 构 额定 功率 (kW) 满载 转速 (r/min) 外形 尺寸 中 心 高 轴伸 尺寸 (mm) 键联 接尺 寸 (mm) 直 径 长 度 长
21、 度 直 径 机械设计课程设计19 1、确定总传动比、确定总传动比 2、分配各级传动比、分配各级传动比 ：减速器外传动比；：减速器外传动比； ：减速器传动比。：减速器传动比。 ：高速级齿轮传动的传动比。：高速级齿轮传动的传动比。 n n i m a iiia 0 0 i i 1 i 21 iii 机械设计课程设计20 总传动比分配的一般原则：总传动比分配的一般原则： 1）各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。）各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。 2）使各级传动获得较小的外廓尺寸和较小的质量；便）使各级传动获得较小的外廓尺寸和较小的质量；便 于润滑，如图所示；于润滑，如图所示
22、； 机械设计课程设计21 3）展开式二级圆柱齿轮减速器，应使高低速级大齿轮展开式二级圆柱齿轮减速器，应使高低速级大齿轮 的浸油深度大致相近，且低速级大齿轮的直径略大，的浸油深度大致相近，且低速级大齿轮的直径略大， 传动比按下式分配传动比按下式分配 4）圆锥）圆锥-圆柱齿轮减速器，圆柱齿轮减速器， 5）蜗杆）蜗杆齿轮减速器，齿轮传动比为齿轮减速器，齿轮传动比为 5）使所有零件安装方便；）使所有零件安装方便； 6）分配各传动形式传动比时，应使传动件尺寸协调，）分配各传动形式传动比时，应使传动件尺寸协调， 结构匀称合理；如图所示。结构匀称合理；如图所示。 7）避免各传动零件在结构上的互相干涉碰撞；）
23、避免各传动零件在结构上的互相干涉碰撞； ii5 . 13 . 1 1 ii25. 0 1 ii06. 003. 0 2 机械设计课程设计22 机械设计课程设计23 机械设计课程设计24 计算时应注意：计算时应注意： 1.按工作机所需电动机功按工作机所需电动机功 率计算，而不按电动率计算，而不按电动 机额定功率计算。机额定功率计算。 2.设计轴时应按其输入功设计轴时应按其输入功 率计算、设计传动零率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输件时应按主动轴的输 出功率计算出功率计算 机械设计课程设计25 一、各轴转速一、各轴转速 其余依此类推。 0 i n n m 101 ii n i n n m 21
24、02 i ii n i n n mII 机械设计课程设计26 二、各轴输入功率二、各轴输入功率 各轴的输入功率：各轴的输入功率： ：电动机的实际输出功率；：电动机的实际输出功率； ：电机轴与：电机轴与轴间的传动效率。轴间的传动效率。 同理：同理： 其余依此类推。其余依此类推。 01 d PP d P 01 120112 d PPP 23120123 d PPP 机械设计课程设计27 三、各轴输入转矩三、各轴输入转矩 电动机的输出转矩：电动机的输出转矩： 各轴的输入转矩：各轴的输入转矩： 其余依此类推。其余依此类推。 m d d n P T9550 010 9550iT n P T d 1201
25、10 iiTT d 231201210 iiiTT d 机械设计课程设计28 编编 号号 功率功率 P/kW 转矩转矩T/ （Nm） 转速转速 n/(r/min) 传动比传动比i效率效率 电机轴电机轴 轴轴 轴轴 轴轴 工作机轴工作机轴 机械设计课程设计29 一、减速器外传动零件的设计要点一、减速器外传动零件的设计要点 1、普通、普通V带传动带传动 设计方法见机械设计教材。设计方法见机械设计教材。 1）普通）普通V带传动设计的主要内容是确定带传动设计的主要内容是确定V带的型号、长度、带的型号、长度、 根数，带轮的材料、结构形式、基准直径和宽度，带传动根数，带轮的材料、结构形式、基准直径和宽度，
26、带传动 的中心距，作用在轴上力的大小和方向。的中心距，作用在轴上力的大小和方向。 2） 设计时应注意尺寸的协调关系。如小带轮的直径与电机设计时应注意尺寸的协调关系。如小带轮的直径与电机 中心高的关系；小带轮的轮毂尺寸是否与电机轴匹配；大中心高的关系；小带轮的轮毂尺寸是否与电机轴匹配；大 带轮的直径是否过大，而与机架相碰等。带轮的直径是否过大，而与机架相碰等。 3）记录大带轮轮毂的直径和宽度，作用在轴上力的大小）记录大带轮轮毂的直径和宽度，作用在轴上力的大小 和方向，以备进行轴的设计用。和方向，以备进行轴的设计用。 4） 由带轮的直径及滑动率计算实际传动比和大带轮转速，由带轮的直径及滑动率计算实
27、际传动比和大带轮转速， 并以此修正减速器传动比和输入转矩。并以此修正减速器传动比和输入转矩。 机械设计课程设计30 链传动链传动 设计方法见机械设计教材。 1）链传动设计的主要内容是确定链节距、 链节数和排数；链轮的材料、齿数、轮 毂尺寸；链传动的中心距；作用在轴上 的力的大小和方向。 2）设计时应注意链轮的直径、轮毂尺寸等 是否与工作机、减速器的零件协调。 3）若采用单排链的节距太大，应采用小节 距的多排链。 机械设计课程设计31 二、减速器内传动零件的设计要点二、减速器内传动零件的设计要点 1、圆柱齿轮传动、圆柱齿轮传动 1）选择齿轮材料时，应与毛坯的制造方法协调。小尺寸的齿选择齿轮材料时
28、，应与毛坯的制造方法协调。小尺寸的齿 轮（一般轮（一般 ），可采用锻造或铸造毛坯；大尺），可采用锻造或铸造毛坯；大尺 寸的齿轮多采用铸造毛坯寸的齿轮多采用铸造毛坯 。 2）在进行齿轮传动的强度计算时，无论齿形系数、许用应力）在进行齿轮传动的强度计算时，无论齿形系数、许用应力 采用的是哪一个齿轮的，公式中的转矩均为主动轮的采用的是哪一个齿轮的，公式中的转矩均为主动轮的 输出转矩，齿数和齿轮的分度圆直径均为主动轮的。输出转矩，齿数和齿轮的分度圆直径均为主动轮的。 3）在齿宽系数）在齿宽系数 中，中， 为主动轮的分度圆直径，为主动轮的分度圆直径， 为一对为一对 齿轮的工作齿宽，即大齿轮的齿宽。小齿轮
29、的宽齿轮的工作齿宽，即大齿轮的齿宽。小齿轮的宽 度度 。 4）齿轮传动的几何尺寸数据应分情况分别进行标准化、圆整）齿轮传动的几何尺寸数据应分情况分别进行标准化、圆整 和求出精确数值。如模数必须标准化，中心距、齿轮和求出精确数值。如模数必须标准化，中心距、齿轮 宽度应圆整。若圆整后的中心距不满足齿轮传动的啮宽度应圆整。若圆整后的中心距不满足齿轮传动的啮 合条件，可改变模数和齿数，或采用角变位；齿轮的合条件，可改变模数和齿数，或采用角变位；齿轮的 啮合尺寸如节圆、分度圆、齿顶圆直径和螺旋角等）啮合尺寸如节圆、分度圆、齿顶圆直径和螺旋角等） 必须求出准确值。必须求出准确值。 5）齿轮的结构尺寸，如轮
30、缘内经、轮辐的厚度、轮毂的直径）齿轮的结构尺寸，如轮缘内经、轮辐的厚度、轮毂的直径 和长度等应尽量圆整，以便于制造和测量。和长度等应尽量圆整，以便于制造和测量。 mm500d d b d d b mm105 1 bb 机械设计课程设计32 轴齿 数分度圆 (mm) 齿顶圆 (mm) 齿根圆 (mm) 齿宽 (mm) 高 速 级 z1=d1=da1df1=b1 z2=d2=da2df2=b2 模数m=中心距a高速= 低 速 级 z3=d3=da3df3=b3 z4=d4 =da4df4=b4 模数m=中心距a低速= 机械设计课程设计33 2、圆锥齿轮传动、圆锥齿轮传动 设计圆锥齿轮传动时，除参考
31、上述圆柱齿轮传动应注意的设计圆锥齿轮传动时，除参考上述圆柱齿轮传动应注意的 各点外，还应注意：各点外，还应注意： 1）圆锥齿轮是以大端模数作为标准值，计算几何尺寸时要用）圆锥齿轮是以大端模数作为标准值，计算几何尺寸时要用 大端模数；大端模数； 2）两轴交角为）两轴交角为 时，由传动比确定齿数后，分度圆锥时，由传动比确定齿数后，分度圆锥 角角 ， ，即由齿数比，即由齿数比 确定，应精确计算，不能圆整。确定，应精确计算，不能圆整。 3）由强度计算求出小圆锥齿轮的大端直径后，选定齿数，求）由强度计算求出小圆锥齿轮的大端直径后，选定齿数，求 大端模数并取标准值，即可求得锥距大端模数并取标准值，即可求得
32、锥距 分度圆直径分度圆直径 、 ，这些数据应精确计算，不能圆整。，这些数据应精确计算，不能圆整。 齿宽应按齿宽系数齿宽应按齿宽系数 求得并圆整，大小齿轮的求得并圆整，大小齿轮的 齿宽应相同。齿宽应相同。 90 2 1 1 arctan z z 12 90 2 1 21 1 2 z zmz R 1 d 2 d R b R 机械设计课程设计34 第一节第一节 减速器的构造减速器的构造 圆柱齿轮减速器主要由轴系部件、箱体和附件三大部分组成。圆柱齿轮减速器主要由轴系部件、箱体和附件三大部分组成。 一、轴系部件一、轴系部件 轴系部件包括传动件、轴和轴承的组合。轴系部件包括传动件、轴和轴承的组合。 传动件
33、包括箱体外部传动件，如带轮、链轮等；箱传动件包括箱体外部传动件，如带轮、链轮等；箱 体内部传动件有圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等，体内部传动件有圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等， 传动件决定了减速器的技术特性，通常根据传动件传动件决定了减速器的技术特性，通常根据传动件 的种类命名减速器。的种类命名减速器。 轴是支撑作回转运动的传动件，传动件与轴一般采轴是支撑作回转运动的传动件，传动件与轴一般采 用平键联接。用平键联接。 轴承部件主要包括轴承、轴承端盖、密封装置和调轴承部件主要包括轴承、轴承端盖、密封装置和调 整垫片。整垫片。 机械设计课程设计35 二、箱体二、箱体 箱体按毛坯制造工艺和材料不同可
34、分为铸造箱体和焊接箱体。箱体按毛坯制造工艺和材料不同可分为铸造箱体和焊接箱体。 铸造箱体的材料为铸铁，多采用铸造箱体的材料为铸铁，多采用HT150、HT200。铸造箱体较。铸造箱体较 易获得合理和复杂的结构形状，刚度好，易进行切削加工；易获得合理和复杂的结构形状，刚度好，易进行切削加工； 但制造周期长，质量大，多用于批量生产。而焊接箱体，重但制造周期长，质量大，多用于批量生产。而焊接箱体，重 量轻、生产周期短，多用于单件、小批量生产。量轻、生产周期短，多用于单件、小批量生产。 箱体按结构不同可分为整体式和剖分式两种。剖分式箱体的箱体按结构不同可分为整体式和剖分式两种。剖分式箱体的 剖分面多为水
35、平面，通常与传动件的轴心线重合，如图所示。剖分面多为水平面，通常与传动件的轴心线重合，如图所示。 一般减速器只有一个剖分面，对于一些大型、复杂的减速器一般减速器只有一个剖分面，对于一些大型、复杂的减速器 也可采用两个剖分面。也可采用两个剖分面。 箱体的有关尺寸可根据手册或指导书上的经验公式来确定。箱体的有关尺寸可根据手册或指导书上的经验公式来确定。 三、附件三、附件 在减速器的箱体上设置某些装置和零件，将这些装置、零件在减速器的箱体上设置某些装置和零件，将这些装置、零件 及箱体上的相应的局部结构统称为附件。主要包括视孔与视及箱体上的相应的局部结构统称为附件。主要包括视孔与视 孔盖、通气塞、油标
36、、放油螺塞、定位销、起盖螺钉、吊运孔盖、通气塞、油标、放油螺塞、定位销、起盖螺钉、吊运 装置、油杯等。装置、油杯等。 机械设计课程设计36 机械设计课程设计37 减速器的润滑对减速器的结构设计有 直接影响，如油面的高度及需油量的 多少决定了减速器的高度设计；轴承 的润滑方式影响轴承的轴向位置和轴 的轴向尺寸。因此，设计减速器结构 前，先应确定减速器与润滑有关方面 的问题。 机械设计课程设计38 一、传动件的润滑一、传动件的润滑 根据圆周速度的高低确定润滑方式。根据圆周速度的高低确定润滑方式。 采用浸油润滑，应注意：采用浸油润滑，应注意： 1）浸油深度：圆柱齿轮传动的浸油深度一般为一个）浸油深度
37、：圆柱齿轮传动的浸油深度一般为一个 齿高但不应小于齿高但不应小于10mm。对于多级齿轮传动，一般。对于多级齿轮传动，一般 要求高速级的大齿轮的浸油深度为要求高速级的大齿轮的浸油深度为0.6个齿高，但不个齿高，但不 小于小于10mm；低速级的大齿轮浸油深度为；低速级的大齿轮浸油深度为1个齿高个齿高 1/6个齿轮半径。个齿轮半径。 2）油量多少：根据传递的功率确定，每传递）油量多少：根据传递的功率确定，每传递1kW， 的功率需油量为的功率需油量为350700cm3。对多级齿轮传动按级。对多级齿轮传动按级 数成倍增加。数成倍增加。 3）油面的高度：齿顶距箱底距离应大于）油面的高度：齿顶距箱底距离应大
38、于3050mm。 4）若高速级的大齿轮接触不了油面，可采用油轮润）若高速级的大齿轮接触不了油面，可采用油轮润 滑，如图所示。滑，如图所示。 机械设计课程设计39 mm5030 2 2 42 2 b zm bHH d 机械设计课程设计40 机械设计课程设计41 二、滚动轴承的润滑二、滚动轴承的润滑 根据转速因子根据转速因子dn值确定润滑方式。值确定润滑方式。 若轴承采用脂润滑，通常在轴承内端面一侧 设置封油盘，结构尺寸见图。 若轴承采用油润滑，为了使润滑油流进轴承， 要在箱盖上制作坡口，在箱座剖分面上制作 输油沟，在轴承座上加工缺口和环形通路， 结构如图。 若小齿轮靠近轴承，且齿轮的直径小于轴承
39、 座孔的直径时，应在小齿轮与轴承内端面间 设置挡油盘，以避免大量的润滑油进入轴承， 如图所示。 机械设计课程设计42 机械设计课程设计43 油沟及坡口 机械设计课程设计44 输油沟的结构和尺寸 圆柱铣刀、圆盘铣刀和铸 造油沟 a=(46)mm,b=(68)mm; c=35mm 机械设计课程设计45 a)冲压 挡油 盘。 b)车制 挡油 盘。 机械设计课程设计46 机械设计课程设计47 一、装配图设计内容一、装配图设计内容 1）完整、清晰地表达减速器装配关系的一组视图；）完整、清晰地表达减速器装配关系的一组视图； 2）必要的尺寸标注；）必要的尺寸标注； 3）技术要求及调试、装配、检验说明；）技术
40、要求及调试、装配、检验说明； 4）零件编号、标题栏、明细表。）零件编号、标题栏、明细表。 二、装配图设计前的准备工作二、装配图设计前的准备工作 1、确定结构设计方案、确定结构设计方案 1）减速器的结构形式；与附件配置的部分结构形式）减速器的结构形式；与附件配置的部分结构形式 2）各零件的结构形式。）各零件的结构形式。 通过手册、图册、指导书、减速器的拆装实验，了解结构形式，形通过手册、图册、指导书、减速器的拆装实验，了解结构形式，形 成感性认识。成感性认识。 2、准备原始数据、准备原始数据 1）各传动件的主要尺寸参数，如齿轮传动的中心距，齿宽、分度圆、）各传动件的主要尺寸参数，如齿轮传动的中心
41、距，齿宽、分度圆、 齿顶圆直径；带轮的结合参数。齿顶圆直径；带轮的结合参数。 2）初算轴的直径；）初算轴的直径； 3）联轴器的型号、轮毂孔的直径及长度、装拆尺寸等；）联轴器的型号、轮毂孔的直径及长度、装拆尺寸等； 机械设计课程设计48 三、装配图设计注意事项三、装配图设计注意事项 绘图原则：绘图原则： 1）按照由内向外，由主到次的原则绘图。即先画内部传动件，）按照由内向外，由主到次的原则绘图。即先画内部传动件， 再画外部箱体、附件等；先画主要零件，再画次要零件；先再画外部箱体、附件等；先画主要零件，再画次要零件；先 画俯视图，再画主视图。画俯视图，再画主视图。 2）三个视图，特别是主视图和俯视
42、图要穿插进行，不能抱住）三个视图，特别是主视图和俯视图要穿插进行，不能抱住 一个视图画到底。一个视图画到底。 3）装配图上的某些结构，如螺栓、螺母、滚动轴承可采用简）装配图上的某些结构，如螺栓、螺母、滚动轴承可采用简 化画法。对同类型、尺寸、规格的螺栓联接可只画一组，但化画法。对同类型、尺寸、规格的螺栓联接可只画一组，但 所画的这一组在各视图上表达要完整，其他要用中心线表示。所画的这一组在各视图上表达要完整，其他要用中心线表示。 装配图设计的三个阶段：装配图设计的三个阶段： 1、轴系部件设计，主要包括轴、传动件、和轴承组合的结构、轴系部件设计，主要包括轴、传动件、和轴承组合的结构 设计；设计；
43、 2、箱体和附件的结构设计。、箱体和附件的结构设计。 3、总成设计，包括零件编号，尺寸标注、编写技术特性、技、总成设计，包括零件编号，尺寸标注、编写技术特性、技 术要求，填写标题栏、明细表等。术要求，填写标题栏、明细表等。 机械设计课程设计49 第一节、确定齿轮及箱体、轴承座的位置第一节、确定齿轮及箱体、轴承座的位置 一、确定齿轮的位置一、确定齿轮的位置 1、确定齿轮中心线的位置。先画俯视图三根轴的中、确定齿轮中心线的位置。先画俯视图三根轴的中 心线位置。心线位置。 2、确定各根轴上齿轮的位置。主要画齿轮的轮廓曲、确定各根轴上齿轮的位置。主要画齿轮的轮廓曲 线，细节以后再画。应注意：线，细节以
44、后再画。应注意： 1）小齿轮的宽度应比大齿轮宽）小齿轮的宽度应比大齿轮宽510mm，大齿轮的，大齿轮的 宽度为齿轮传动的工作宽度。宽度为齿轮传动的工作宽度。 2）两相邻齿轮的端面距离应为）两相邻齿轮的端面距离应为815mm。 3）输入与输出轴的齿轮最好布置在远离外伸轴端的）输入与输出轴的齿轮最好布置在远离外伸轴端的 位置，以使齿面接触比较均匀。位置，以使齿面接触比较均匀。 4）俯视图的齿轮位置确定后，再画主视图上画出齿）俯视图的齿轮位置确定后，再画主视图上画出齿 轮的节圆和齿顶圆。轮的节圆和齿顶圆。 机械设计课程设计50 机械设计课程设计51 二、确定箱体轴承座的位置二、确定箱体轴承座的位置
45、1、画箱体内壁线。先根据齿轮的齿顶和端面距箱体内壁的距离确定、画箱体内壁线。先根据齿轮的齿顶和端面距箱体内壁的距离确定 俯视图上箱体内壁线的位置；一般要求大于箱体的壁厚，但不应小俯视图上箱体内壁线的位置；一般要求大于箱体的壁厚，但不应小 于于8mm。再确定主视图上箱体内壁线的位置。再确定主视图上箱体内壁线的位置。 2、确定轴承座的位置、确定轴承座的位置 轴承座的内端面为箱体内壁；外端面取决于如下几个因素：轴承座的内端面为箱体内壁；外端面取决于如下几个因素： 1）箱体的壁厚；）箱体的壁厚； 2）轴承旁联接螺栓的直径及所需的扳手空间）轴承旁联接螺栓的直径及所需的扳手空间C1、C2； 3）区分加工面
46、与非加工面所留出的尺寸（）区分加工面与非加工面所留出的尺寸（58)mm。 三、轴承在轴承座孔中的位置三、轴承在轴承座孔中的位置 1、若轴承采用脂润滑，一般要求轴承内端面距箱体内壁的距离为、若轴承采用脂润滑，一般要求轴承内端面距箱体内壁的距离为 812mm； 2、若轴承采用油润滑，一般要求轴承内端面距箱体内壁的距离为、若轴承采用油润滑，一般要求轴承内端面距箱体内壁的距离为 38mm；以避免加工、制造误差，轴的温度升高引起的膨胀而出现；以避免加工、制造误差，轴的温度升高引起的膨胀而出现 悬空现象。悬空现象。 mmccB85 21 机械设计课程设计52 机械设计课程设计53 设计方法见教材。 要求对
47、三根轴进行结构设计，至少对 一根轴进行强度计算和精确疲劳强度 校核。 机械设计课程设计54 机械设计课程设计55 设计方法见教材。 机械设计课程设计56 第一节、箱体的结构设计第一节、箱体的结构设计 一、箱体的刚度一、箱体的刚度 为了保证箱体的刚度，设计时应注意：为了保证箱体的刚度，设计时应注意： 1）轴承座应具有足够的壁厚；轴承座的外径为）轴承座应具有足够的壁厚；轴承座的外径为 凸缘式的轴承盖：凸缘式的轴承盖： ； 嵌入式的轴承盖：嵌入式的轴承盖： D：轴承的外径；：轴承的外径； d3：轴承端盖螺钉直径；：轴承端盖螺钉直径； 32 5 . 55dDD 1025. 1 2 DD 机械设计课程设
48、计57 机械设计课程设计58 a)、b)为闷盖；c)为透盖 凸缘式轴承盖 机械设计课程设计59 a)、b)为闷盖；为闷盖；c)为透盖为透盖 嵌入式轴承盖嵌入式轴承盖 机械设计课程设计60 2）采用加强筋，保证轴承座的刚度，如图所 示。 3）设置凸台提高轴承座刚度，如图所示。 A）为了提高轴承座的刚度，轴承座孔两侧 的连接螺栓的距离要适当，通常，若S过大， 联接刚度降低；若距离过小，螺栓孔会与输 油沟和螺钉孔干涉。如图所示。 B）凸台的高度是根据螺栓的扳手空间确定。 机械设计课程设计61 机械设计课程设计62 凸台高度的确定过程 机械设计课程设计63 4）凸缘的厚度，）凸缘的厚度， 为保证联接刚
49、度，箱盖、箱座联为保证联接刚度，箱盖、箱座联 接凸缘的厚度约为接凸缘的厚度约为 ，凸缘的宽度根据扳手，凸缘的宽度根据扳手 空间来确定。而箱座底部的凸缘的厚度为空间来确定。而箱座底部的凸缘的厚度为 。 5）为了保证箱体底座的刚度，地面宽度应超过内）为了保证箱体底座的刚度，地面宽度应超过内 壁的位置，一般壁的位置，一般 。 5 . 1 5 . 2 2 21 ccB 机械设计课程设计64 三、箱体的密封三、箱体的密封 1）为了提高接合面的密封性，联接螺栓的间距应小）为了提高接合面的密封性，联接螺栓的间距应小 于于100150mm。若轴承采用脂润滑，应在箱座。若轴承采用脂润滑，应在箱座 联接凸缘上面可
50、铣出回油沟，以使渗向接合面联接凸缘上面可铣出回油沟，以使渗向接合面 的润滑油流回油池，结构见图。应注意回油沟的润滑油流回油池，结构见图。应注意回油沟 的画法。的画法。 2）不与轴承室相通；）不与轴承室相通； 3）要有流向油池的油沟或油槽；）要有流向油池的油沟或油槽； 4）画法应与加工刀具一致；）画法应与加工刀具一致； 5）为了保证加工工艺，各处的油槽宽度应相同。）为了保证加工工艺，各处的油槽宽度应相同。 机械设计课程设计65 机械设计课程设计66 四、箱体的结构工艺性四、箱体的结构工艺性 1、铸造工艺性、铸造工艺性 设计铸造箱体时，应力求壁厚均匀，设计铸造箱体时，应力求壁厚均匀， 过渡平稳，金
51、属无局部积聚，起模过渡平稳，金属无局部积聚，起模 容易等。容易等。 1）为了避免金属积聚，两壁间不宜采用）为了避免金属积聚，两壁间不宜采用 锐角联接，如图所示。锐角联接，如图所示。 2）为便于起模，铸件沿起模方向应有）为便于起模，铸件沿起模方向应有1： 101：20的斜度。的斜度。 机械设计课程设计67 机械设计课程设计68 2、机械加工工艺性机械加工工艺性 考虑机械加工工艺性，在设计箱体时，应尽可能考虑机械加工工艺性，在设计箱体时，应尽可能 减少加工面积和刀具的调整次数，严格地区分加减少加工面积和刀具的调整次数，严格地区分加 工面与非加工面等。工面与非加工面等。 1）箱体结构设计时应避免不必
52、要的机械加工，箱）箱体结构设计时应避免不必要的机械加工，箱 座底面的结构如图所示。座底面的结构如图所示。 2）为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减）为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减 少机械加工过程中刀具的调整次数。如同一根少机械加工过程中刀具的调整次数。如同一根 轴的两个轴承座孔的尺寸尽可能相同，轴承座轴的两个轴承座孔的尺寸尽可能相同，轴承座 的端面应位于同一平面上，如图所示。的端面应位于同一平面上，如图所示。 3）设计铸造箱体时，应严格区分箱体的加工面与）设计铸造箱体时，应严格区分箱体的加工面与 非加工面，主要包括箱体面与轴承端盖的接合非加工面，主要包括箱体面与轴承端盖的接合 面
53、；窥视盖、油标尺、和放油塞与箱体接合处；面；窥视盖、油标尺、和放油塞与箱体接合处； 螺栓与螺母的接触处等，如图所示。螺栓与螺母的接触处等，如图所示。 机械设计课程设计69 箱体轴承座端面结构箱体轴承座端面结构 机械设计课程设计70 机械设计课程设计71 一、窥视孔与窥视孔盖一、窥视孔与窥视孔盖 窥视孔的作用：观察箱体内齿轮的啮合情况，还可注入润滑窥视孔的作用：观察箱体内齿轮的啮合情况，还可注入润滑 油。油。 窥视孔的位置：箱盖的顶部。窥视孔的位置：箱盖的顶部。 窥视孔的大小：以观察到各对啮合齿轮的啮合情况，如图所窥视孔的大小：以观察到各对啮合齿轮的啮合情况，如图所 示。示。 视孔盖的结构有两种，一种是扎钢板式，另一种是铸造结构，视孔盖的结构有两种，一种是扎钢板式，另一种是铸造结构， 如图所示。视孔盖与箱盖间应加密封件。如图所示。视孔盖与箱盖间应加密封件。 机械设计课程设计72 机械设计课程设计73 二、通气塞二、通气塞 通气塞作用：保持箱体内外的气压一致，以避免由通气塞作用：保持箱体内外的气压一致，以避免由 于箱体内的温度升高，内压增大，而引起润滑油的于箱体内的温度升高，内压增大，而引起润滑油的 泄漏。泄漏。 通气塞位置：通常安装在视孔盖上，通过螺纹联接，通气塞位置：通常安装在视孔盖上，通
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