理工机械设计基础课程设计.pptx
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1、 机械机械设计课设计课程程设设计计(第一次布置)天津理工大学机械工程学院天津理工大学机械工程学院一、设计目的一、设计目的 机械设计课程设计是高等工科院校机械类本机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练,也是机械科学生第一次较全面的机械设计训练,也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。设计课程的一个重要的实践性教学环节。目的:目的:1、综合运用先修课理论,培养分析和解决工程、综合运用先修课理论,培养分析和解决工程实际问题的能力。实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。(设计计
2、算、进行机械设计基本技能训练。(设计计算、绘图、使用技术资料)绘图、使用技术资料)二、课程设计任务书二、课程设计任务书名称:带式输送机传动装置名称:带式输送机传动装置要求:见任务书要求:见任务书传动系统简图传动系统简图原始数据原始数据三、设计任务量三、设计任务量1、画A0号草图、装配图各一张,A3号零件图一张。2、设计论文(说明书)一份,不少于25页。三、设计任务量三、设计任务量 n n1、画、画A0号草图、装配图各一张,号草图、装配图各一张,A3号零件图一张。号零件图一张。2、设计论文(说明书)一份,不少于、设计论文(说明书)一份,不少于25页。页。四、参考资料四、参考资料n n课程设计指导
3、书课程设计指导书 ;n课程设计图册;课程设计图册;n机械零件设计手册(含齿轮、带、机械零件设计手册(含齿轮、带、轴、轴承、键的内容);轴、轴承、键的内容);n机械设计基础(教材)。机械设计基础(教材)。五、设计步骤五、设计步骤1、选择电动机、选择电动机2、传动比分配、传动比分配3、计算各轴的转速、功率、扭矩、计算各轴的转速、功率、扭矩4、V带传动设计计算带传动设计计算5、齿轮传动设计计算、齿轮传动设计计算6、验算系统误差、验算系统误差7、轴的设计计算、轴的设计计算8、轴承寿命的校核计算、轴承寿命的校核计算9、键的校核计算、键的校核计算10、联轴器的选择计算、联轴器的选择计算11、润滑方式的选择
4、计算、润滑方式的选择计算12、绘制装配图和零件图、绘制装配图和零件图 1、选择电动机、选择电动机n n选择电动机依据:功率选择电动机依据:功率选择电动机依据:功率选择电动机依据:功率P P,转速,转速,转速,转速n n n n1)电动机功率计算)电动机功率计算P工作机功率工作机功率工作机功率工作机功率 :P P w w=FV/1000=FV/1000(kw kw)其其其其 中中中中 已已已已 知:知:知:知:F F输送带拉力输送带拉力输送带拉力输送带拉力 (NN)V_ V_输送带速度输送带速度输送带速度输送带速度 (m/sm/s)电动机需要功率:电动机需要功率:电动机需要功率:电动机需要功率:
5、P Pd d=P=P w w /(kw)/(kw)总总总总 效效效效 率率率率 :=1 1.2 2.3 3 n n 1_1_卷筒轴承效率卷筒轴承效率卷筒轴承效率卷筒轴承效率 2_ 2_ 卷筒效率卷筒效率卷筒效率卷筒效率 3_3_低速级联轴器效率低速级联轴器效率低速级联轴器效率低速级联轴器效率 4_ 4_ IIIIII轴轴承效率轴轴承效率轴轴承效率轴轴承效率 5_5_低速级齿轮啮合效率低速级齿轮啮合效率低速级齿轮啮合效率低速级齿轮啮合效率 6_ 6_ IIII轴轴承效率轴轴承效率轴轴承效率轴轴承效率 7_7_高速级齿轮啮合效率高速级齿轮啮合效率高速级齿轮啮合效率高速级齿轮啮合效率 8_ 8_ I
6、 I轴轴承效率轴轴承效率轴轴承效率轴轴承效率 9_9_带传动效率带传动效率带传动效率带传动效率 (效率值查设计手册效率值查设计手册效率值查设计手册效率值查设计手册)2)电动机转速计算电动机转速计算nn n工作机转速工作机转速工作机转速工作机转速n nw w :n n 因:因:因:因:V=(V=(Dn)/60*1000(m/s)Dn)/60*1000(m/s)Dn)/60*1000(m/s)Dn)/60*1000(m/s)n n 故:故:故:故:n nw w=(V*60*1000)/=(V*60*1000)/D(rpm)D(rpm)D(rpm)D(rpm)n n其中:其中:其中:其中:VV输送机
7、带速输送机带速输送机带速输送机带速 (m/s)(m/s)(m/s)(m/s)DD卷筒直径卷筒直径卷筒直径卷筒直径 (mm)(mm)(mm)(mm)n n电动机转速电动机转速电动机转速电动机转速:n nd d=n=nw wi i总总总总=(18144)n=(18144)nw w(rpmrpmrpmrpm)n n 其中:其中:其中:其中:i i总总总总=n=nd d/n/nw w=i=i带带带带i i减减减减=(18144)=(18144)n n i i总总总总总传动比总传动比总传动比总传动比n n i i带带带带V V带传动的传动比带传动的传动比带传动的传动比带传动的传动比(24)(24)n n
8、 i i减减减减减速器传动比减速器传动比减速器传动比减速器传动比(双级双级双级双级9 36)9 36)3)选定电动机)选定电动机n n根据求出的根据求出的根据求出的根据求出的P Pd d 、n nd d查手册。查手册。查手册。查手册。n n同步转速同步转速同步转速同步转速n n:建议选用同步转速为:建议选用同步转速为:建议选用同步转速为:建议选用同步转速为15001500(rpmrpm)n n额定功率额定功率额定功率额定功率P P额额额额:为使传动可靠,额定功率应大于:为使传动可靠,额定功率应大于:为使传动可靠,额定功率应大于:为使传动可靠,额定功率应大于计算功率即计算功率即计算功率即计算功率
9、即 P P额额额额PPd d=P=PWW/总总总总n n选定电动机:型号(选定电动机:型号(选定电动机:型号(选定电动机:型号(Y Y系列)、系列)、系列)、系列)、n n 同步转速同步转速同步转速同步转速n n、满载转速、满载转速、满载转速、满载转速n nmm、n n 额定功率额定功率额定功率额定功率P P额额额额、轴的中心高、轴的中心高、轴的中心高、轴的中心高、n n 电动机轴径、电动机轴径、电动机轴径、电动机轴径、n n 起动转矩起动转矩起动转矩起动转矩/额定转矩的比值。额定转矩的比值。额定转矩的比值。额定转矩的比值。n n 记下备用记下备用记下备用记下备用2、传动比分配、传动比分配n
10、n分配原则:各级传动分配原则:各级传动分配原则:各级传动分配原则:各级传动尺寸协调,承载能力尺寸协调,承载能力尺寸协调,承载能力尺寸协调,承载能力接近,两个大齿轮直接近,两个大齿轮直接近,两个大齿轮直接近,两个大齿轮直径接近以便润滑。径接近以便润滑。径接近以便润滑。径接近以便润滑。(浸油深度)(浸油深度)(浸油深度)(浸油深度)i i总总总总=i i带带带带*i i减减减减=i i带带带带*i i高高高高*i*i低低低低=n=nmm/n/nw wi i带带带带V V带传动的传动比带传动的传动比带传动的传动比带传动的传动比(24),(24),取取取取i i带带带带=3=3i i减减减减减速器传动
11、比减速器传动比减速器传动比减速器传动比i i高高高高减速器内高速级传动比减速器内高速级传动比减速器内高速级传动比减速器内高速级传动比i i低低低低减速器内低速级传动比减速器内低速级传动比减速器内低速级传动比减速器内低速级传动比n nww工作机转速工作机转速工作机转速工作机转速n nmm电动机满载转速电动机满载转速电动机满载转速电动机满载转速i i高高高高=(1.11.5)i1.11.5)i低低低低 取取取取i i高高高高=1.3i=1.3i低低低低i i减减减减=1.3 i=1.3 i低低低低2 2传动比精确到小数点后两位传动比精确到小数点后两位传动比精确到小数点后两位传动比精确到小数点后两位
12、;由此初步分配完传动比,但实际传由此初步分配完传动比,但实际传动比的确定必须在各级零件的参数(如齿动比的确定必须在各级零件的参数(如齿轮的齿数)确定下来之后才能最后确定。轮的齿数)确定下来之后才能最后确定。一般,实际确定的传动比与设计要求的传一般,实际确定的传动比与设计要求的传动比有动比有3%5%的误差是允许的。的误差是允许的。3、计算各轴的、计算各轴的n,P,T1)电机轴()电机轴(0轴)轴)输入功率输入功率:P0=Pw/总总=Pd(计算值)(计算值)转速转速:n0=nm(电机满载转速)(电机满载转速)输入扭矩输入扭矩:T0=9550*P0/n0(Nm)2)高速轴()高速轴(I轴)轴)输入功
13、率输入功率:P I入=P0 带带(带带V带传动效率)带传动效率)输出功率输出功率:P I出=P I入 轴承轴承转速转速:n1=n0/i带带输入扭矩输入扭矩:T I入=9550*P I入/n1(Nm)输出扭矩输出扭矩:T I出=T I入 轴承轴承(Nm)3)中间轴()中间轴(II轴)轴)输入功率输入功率:P I I入=P I出 齿轮齿轮(齿轮齿轮齿轮传齿轮传动效率)动效率)输出功率输出功率:P I I出=P I I入 轴承轴承转速转速:n2=n1/i高高输入扭矩输入扭矩:T I I入=9550*P I I入/n2(Nm)输出扭矩输出扭矩:T I I出=T I I入 轴承轴承(Nm)3)低速轴()
14、低速轴(III轴)轴)输入功率输入功率:P I I I入=P I I出 齿轮齿轮输出功率输出功率:P I I I出=P I I I入 轴承轴承转速转速:n3=n2/i i低低低低输入扭矩输入扭矩:T I I I入=9550*P I I I入/n3(Nm)输出扭矩输出扭矩:T I I I出=T I I I入 轴承轴承(Nm)4)滚筒轴()滚筒轴(IV轴)轴)输入功率输入功率:P I V入=P I I I出 联轴器联轴器输出功率输出功率:P I V出=P I V入 轴承轴承转速转速:n4=n3输入扭矩输入扭矩:T I V入=9550*P I V入/n4(Nm)输出扭矩输出扭矩:T I V出=T I
15、 V入 轴承轴承(Nm)计算出参数列表备用计算出参数列表备用:轴轴 号号功率功率 P P扭矩扭矩 T T转速转速 n n传动比传动比i i电动机轴电动机轴 P P0 0 T T0 0 n n0 0 i=3 i=3 i i1212=i i2323=i i3434=1=1 I I 轴轴P PI I入入P PI I出出T TI I入入T TI I出出 n n 1 1 II II 轴轴P PII II入入P PII II出出T TII II入入T TII II出出 n n 2 2II I II I 轴轴P PIIIIII入入P PIIIIII出出T TIIIIII入入T TIIIIII出出 n n 3
16、 3I V I V 轴轴P PIVIV入入P PIVIV出出T TIVIV入入T TIVIV出出 n n 4 4 4、v带传动的设计计算带传动的设计计算已知:主动轮的转速已知:主动轮的转速n0=nm,从动轮的转速从动轮的转速 n1=,传递的功率,传递的功率Pd=(计算值),(计算值),工作条件(任务书中给出);工作条件(任务书中给出);求:求:d1=,d2=,带的型号,根数带的型号,根数Z=,中心距中心距a=,对轴的压力,对轴的压力FQ=。5、齿轮传动设计、齿轮传动设计n n1 1 1 1)采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动;)采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动;)采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动;)采
17、用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动;n n2 2 2 2)选用中碳钢,传动用模数)选用中碳钢,传动用模数)选用中碳钢,传动用模数)选用中碳钢,传动用模数mm1.5-2mm1.5-2mm1.5-2mm1.5-2mm;n n3)3)3)3)强度计算中的功率用输出功率;强度计算中的功率用输出功率;强度计算中的功率用输出功率;强度计算中的功率用输出功率;n n4)4)4)4)角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消;角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消;角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消;角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消;n n5 5 5 5)初选)初选)初选)初选=15=15=15=15,Z Z Z Z
18、1 1 1 1=20-40=20-40=20-40=20-40,Z Z Z Z2 2 2 2=iZ=iZ=iZ=iZ1 1 1 1求出后圆整;求出后圆整;求出后圆整;求出后圆整;n n6 6 6 6)因圆整)因圆整)因圆整)因圆整Z Z Z Z2 2 2 2时时时时i i i i变化了故须验算传动比误差:变化了故须验算传动比误差:变化了故须验算传动比误差:变化了故须验算传动比误差:n n i=i=i=i=(i-Zi-Zi-Zi-Z2 2 2 2/Z/Z/Z/Z1 1 1 1)/i100%5%/i100%5%/i100%5%/i100%5%n n7 7 7 7)为使图面匀称,中心距:)为使图面匀
19、称,中心距:)为使图面匀称,中心距:)为使图面匀称,中心距:a a a a高高高高约约约约120-140120-140120-140120-140左右,左右,左右,左右,n n a a a a低低低低约约约约 140-160140-160140-160140-160左右,左右,左右,左右,n n8 8 8 8)检查浸油深度,当高速级大齿轮浸油)检查浸油深度,当高速级大齿轮浸油)检查浸油深度,当高速级大齿轮浸油)检查浸油深度,当高速级大齿轮浸油1 1 1 1个齿高个齿高个齿高个齿高 时,低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的时,低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的时,低速级大齿轮浸油深度小于其
20、分度圆半径的时,低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一,以降低搅油功耗。六分之一到三分之一,以降低搅油功耗。六分之一到三分之一,以降低搅油功耗。六分之一到三分之一,以降低搅油功耗。1)高速级:)高速级:已知:已知:T I出=,工作条件(任务书中给工作条件(任务书中给出)出)n1=,i高高=;选材:小齿轮用选材:小齿轮用40MnB调质,大齿轮用调质,大齿轮用45钢调钢调质质精度等级:精度等级:8级级齿宽系数:齿宽系数:d=0.8初选初选=15=15,选取选取Z1=,Z2=i高高Z1按闭式软齿面传动设计计算原则计算。按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定:确定:d1、d2、da1
21、、da2、df1、df2、b1、b2、a、mn、等参数。等参数。2)低速级:)低速级:已知:已知:T II出=,工作条件(任务书中给工作条件(任务书中给出)出)n2=,i低低=;选材:小齿轮用选材:小齿轮用40MnB调质,大齿轮用调质,大齿轮用45钢调钢调质质精度等级:精度等级:8级级齿宽系数:齿宽系数:d=0.8初选初选=15=15,选取选取Z3=,Z4=i低低Z3按闭式软齿面传动设计计算原则计算。按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定:确定:d3、d4、da3、da4、df3、df4、b3、b4 a、mn、等参数。等参数。6、验算传动系统速度误差、验算传动系统速度误差输送带速实际输送带速实
22、际输送带速实际输送带速实际V Vw w在求解过程中与理论在求解过程中与理论在求解过程中与理论在求解过程中与理论V V发生了发生了发生了发生了变化,故应验算系统误差。变化,故应验算系统误差。变化,故应验算系统误差。变化,故应验算系统误差。(V-V V-Vw w)/V100%/V100%5%5%若不满足应重新计算。若不满足应重新计算。若不满足应重新计算。若不满足应重新计算。齿轮几何参数精确到小数点后两位,齿轮几何参数精确到小数点后两位,螺旋角精确到秒。螺旋角精确到秒。7、轴的设计计算、轴的设计计算1)选材:)选材:45钢调质钢调质2)初估)初估I、II、III轴径(最小直径)轴径(最小直径)若有键
23、槽轴径加大若有键槽轴径加大若有键槽轴径加大若有键槽轴径加大5%5%,有配合要求的取标准直径。,有配合要求的取标准直径。,有配合要求的取标准直径。,有配合要求的取标准直径。3)轴的结构设计:(参考指导书)轴的结构设计:(参考指导书)布置轴上零件;确定各轴段的直径和长度;布置轴上零件;确定各轴段的直径和长度;预选轴承和联轴器;预选轴承和联轴器;提示:提示:轴承的选择,同一根轴上的两个轴承轴承的选择,同一根轴上的两个轴承 型号相同;型号相同;联轴器应满足传递扭矩和孔径要求;联轴器应满足传递扭矩和孔径要求;高速轴直径高速轴直径中间轴直径中间轴直径低速轴直径低速轴直径4)中间轴的强度计算:)中间轴的强度
24、计算:根据轴上零件的布置情况和预选轴承型号,根据轴上零件的布置情况和预选轴承型号,确定轴的支点距和齿轮确定轴的支点距和齿轮2、齿轮、齿轮3所受各力:所受各力:Ft2、Fa2、Fr2、Ft3、Fa3、Fr3、;确定轴的支反力:确定轴的支反力:RV1、RH1、RV2、RH2;计算轴所受弯矩和扭矩,并画出弯矩图、扭计算轴所受弯矩和扭矩,并画出弯矩图、扭矩图、合成弯矩图、当量弯矩图;计算出危矩图、合成弯矩图、当量弯矩图;计算出危险截面的直径,判断轴的强度是否满足强度险截面的直径,判断轴的强度是否满足强度要求。要求。8、轴承寿命的校核计算、轴承寿命的校核计算中间轴的轴承所受径向力:中间轴的轴承所受径向力
25、:中间轴的轴承所受轴向力:中间轴的轴承所受轴向力:Fa=Fa2和和Fa3的合力的合力计算寿命应大于预期寿命。计算寿命应大于预期寿命。9、键的校核计算:、键的校核计算:确定各键的材料、尺寸;并校核其强度。确定各键的材料、尺寸;并校核其强度。10、联轴器的选择计算:、联轴器的选择计算:根据联轴器的计算扭矩根据联轴器的计算扭矩T c=1.5 T III出出和和安装轴径选出合适的弹性联轴器。安装轴径选出合适的弹性联轴器。11、润滑方式的选择计算:、润滑方式的选择计算:轴承的润滑方式根据速度因数轴承的润滑方式根据速度因数dn选择选择;齿轮的润滑方式根据分度圆周速度齿轮的润滑方式根据分度圆周速度v选择选择
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