单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上海海事大学机械原理及设计教研室,*,机械设计,课 程 设 计,0,上海海事大学机械原理及设计教研室,机械设计课 程 设 计0上海海事大学机械原理及设计教研室,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。,1,上海海事大学机械原理及设计教研室,第一节 概述1上海海事大学机械原理及设计教研室,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（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。,2,上海海事大学机械原理及设计教研室,二、设计目的与要求2上海海事大学机械原理及设计教研室,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）。,3,上海海事大学机械原理及设计教研室,三、设计步骤3上海海事大学机械原理及设计教研室,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,V,F,电动机,带传动,单级齿轮减速器,联轴器,卷筒,运输带,4,上海海事大学机械原理及设计教研室,第二节 传动装置的总体设计VF电动机带传动单级齿轮减速器联,二、选择电动机,确定电动机类型、结构、容量（额定功率）和转速，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,。,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。,5,上海海事大学机械原理及设计教研室,二、选择电动机5上海海事大学机械原理及设计教研室,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，；,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，。,6,上海海事大学机械原理及设计教研室,确定6上海海事大学机械原理及设计教研室,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、750,r/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1000,r/min,两种转速中选择。,式中：电动机可选转速范围；,转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,。,7,上海海事大学机械原理及设计教研室,3.确定电动机转速7上海海事大学机械原理及设计教研室,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,；,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。,8,上海海事大学机械原理及设计教研室,根据 和 从设计手册中选择合适的电动机型号,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：,v,F,I,II,III,9,上海海事大学机械原理及设计教研室,四、计算各轴转速、功率和转矩（运动和动力参数）vFIIIII,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,。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。,，。,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。,10,上海海事大学机械原理及设计教研室,2.计算各轴输入功率（单位：KW）10上海海事大学机,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,11,上海海事大学机械原理及设计教研室,第三节 齿轮减速器简介 箱 盖 底 座 轴承盖 联接螺,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,12,上海海事大学机械原理及设计教研室,四、减速器辅件及其功用通气器窥视孔盖吊耳油尺放油螺塞吊钩起盖,第四节,传动件设计计算,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,设计。,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。,13,上海海事大学机械原理及设计教研室,第四节 传动件设计计算13上海海事大学机械原理及设计教研室,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,，,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：,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。,14,上海海事大学机械原理及设计教研室,第五节 轴系部件设计计算14上海海事大学机械原理及设计教研,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。,L,b,1,15,上海海事大学机械原理及设计教研室,二、轴的结构设计Lb115上海海事大学机械原理及设计教研室,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。,注：若采用嵌入式端盖结构，则无,和 。,L,b,1,l,2,16,上海海事大学机械原理及设计教研室,轴总长注：若采用嵌入式端盖结构，则无Lb1l216上海,轴总长,a)运输带：（圆整）,A,弹性套柱销联轴器拆卸空间（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，；,B,L,小链轮轮毂宽度。,17,上海海事大学机械原理及设计教研室,轴总长17上海海事大学机械原理及设计教研室,2.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,按机械设计基础课程中介绍的有关方法计算。,18,上海海事大学机械原理及设计教研室,2.轴结构设计18上海海事大学机械原理及设计教研室,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。,19,上海海事大学机械原理及设计教研室,第六节 减速器装配图设计19上海海事大学机械原理及设计教研,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入统一文件袋，并写明课程设计名称、系别、专业、班级、姓名、指导教师、日期等内容；电子版资料拷贝留存。,二、进度安排（以10天计）,1第1天：准备工作（听课、实验、软件安装等）；,2第2天：计算（选择电动机、带传动和齿轮传动设计）；,3第3,8天：,CAD,设计；,4第9天：编写计算说明书；,5第10天：提交设计资料，答辩。,总计：10天。,20,上海海事大学机械原理及设计教研室,第七节 其它注意事项20上海海事大学机械原理及设计教研室,21,上海海事大学机械原理及设计教研室,21上海海事大学机械原理及设计教研室,预祝各位取得优良成绩！,谢 谢！,22,上海海事大学机械原理及设计教研室,预祝各位取得优良成绩！22上海海事大学机械原理及设计教研室,