机械设计课程设计任务书课件.ppt
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1、机械设计课程设计任务书机械设计课程设计任务书 一、设计题目一、设计题目:运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮运送原料的带式运输机用的圆柱齿轮减速器减速器设计内容:设计内容:根据给定的工况参数,选择适当的电根据给定的工况参数,选择适当的电动机、选取联轴器、设计动机、选取联轴器、设计V带传动、设带传动、设计计两两级齿轮减速器(所有的轴、齿轮、级齿轮减速器(所有的轴、齿轮、轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件)轴承、减速箱体、箱盖以及其他附件)和与输送带连接的联轴器。和与输送带连接的联轴器。二、传动简图二、传动简图三、原始数据三、原始数据运输带拉力运输带拉力F F=(N N)运输带速度运输带速度V V=(m
2、/sm/s)滚筒直径滚筒直径D D=(mmmm)滚筒及运输带效率滚筒及运输带效率=0.94=0.94。工作时,载荷有轻。工作时,载荷有轻微冲击。室内工作,水分和颗粒为正常状态,微冲击。室内工作,水分和颗粒为正常状态,产品生产批量为成批生产,允许总速比误差产品生产批量为成批生产,允许总速比误差 4%4%,要求齿轮使用寿命为,要求齿轮使用寿命为1010年,二班工作制,年,二班工作制,轴承使用寿命不小于轴承使用寿命不小于1500015000小时,试设计两级小时,试设计两级齿轮减速器。齿轮减速器。四、设计工作量及要求四、设计工作量及要求(1 1)每个同学独立完成总装图一张(一号)每个同学独立完成总装图
3、一张(一号图纸)图纸)(2 2)高速轴、低速大齿轮和箱盖零件图各)高速轴、低速大齿轮和箱盖零件图各一张(二号或三号图纸)一张(二号或三号图纸)(3 3)设计计算说明书一份。设计内容包括)设计计算说明书一份。设计内容包括电机和联轴器选用,轴承选用与校核,电机和联轴器选用,轴承选用与校核,V V带、带、齿轮、轴、齿轮箱设计(包括齿轮、轴、齿轮箱设计(包括V V带、轴、齿带、轴、齿轮的校核)。具体内容参见机械设计课程轮的校核)。具体内容参见机械设计课程设计一书设计一书11。参数请参考下列文献:参数请参考下列文献:1.朱文坚、黄平:机械设计课程设计,朱文坚、黄平:机械设计课程设计,广州:华南理工大学出
4、版社广州:华南理工大学出版社2.机械零件设计手册,北京:冶金工业机械零件设计手册,北京:冶金工业出版社出版社3.机械零件设计手册,北京:化学工业机械零件设计手册,北京:化学工业出版社出版社序号序号输送带有效拉力输送带有效拉力F F (N)(N)滚筒直径滚筒直径D D(mm)(mm)带速带速V V(m/sm/s)5152006351.255263255750.985365455951.005462506601.055559306301.075663805801.075766006001.025865455950.985950006201.066055005751.01第第2 2章章 机械系统传动
5、装置设计机械系统传动装置设计由于原动机的输出转速、转矩、运动形式往往和工由于原动机的输出转速、转矩、运动形式往往和工作机的要求不同,因此需要在它们之间加入传动系统作机的要求不同,因此需要在它们之间加入传动系统装置。装置。由于传动装置的选用、布局及其设计质量对整个设由于传动装置的选用、布局及其设计质量对整个设备的工作性能、重量和成本等影响很大,因此合理地备的工作性能、重量和成本等影响很大,因此合理地拟定传动方案具有重要的意义。拟定传动方案具有重要的意义。机械系统传动装置设计的内容包括:确定传动方案、机械系统传动装置设计的内容包括:确定传动方案、选定电动机型号、计算总传动比和合理分配各级传动选定电
6、动机型号、计算总传动比和合理分配各级传动比、计算传动装置的运动和动力参数。比、计算传动装置的运动和动力参数。图图2-12-1电动绞车传动方案简图电动绞车传动方案简图1-1-电动机;电动机;2 2、5-5-联轴器;联轴器;3-3-制动器;制动器;4-4-减速器;减速器;6-6-卷筒;卷筒;7-7-轴承;轴承;8-8-开式齿轮开式齿轮方案方案a a采用二级圆柱齿轮减速器,适合于繁重及恶劣条件下长采用二级圆柱齿轮减速器,适合于繁重及恶劣条件下长期工作,使用与维护方便,但结构尺寸较大期工作,使用与维护方便,但结构尺寸较大方案方案b b采用蜗轮蜗杆减速器,结构紧凑,但传动效率较低,长采用蜗轮蜗杆减速器,
7、结构紧凑,但传动效率较低,长期连续使用不够经济;期连续使用不够经济;方案方案c c用一级圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动,成本较低,但用一级圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动,成本较低,但使用寿命较短。使用寿命较短。2.12.1传动方案的确定传动方案的确定 两级展开式圆柱齿轮减速器两级展开式圆柱齿轮减速器为了便于设计时选择传动装置,表为了便于设计时选择传动装置,表2-12-1列出了列出了常用减速器的类型及特性,表常用减速器的类型及特性,表2-22-2列出了各种列出了各种机械传动的传动比。机械传动的传动比。2.2电动机的选择电动机的选择 电动机的选择应在传动方案确定之后进行,其电动机的选择应在传动方案确定
8、之后进行,其目的是在合理地选择目的是在合理地选择电动机类型、功率和转速电动机类型、功率和转速的基础的基础上,具体确定电动机型号。上,具体确定电动机型号。2.2.1 选择电动机类型和结构型式选择电动机类型和结构型式 电动机类型和结构型式要根据电源(交流或直电动机类型和结构型式要根据电源(交流或直流)、工作条件和载荷特点(性质、大小、起动性能流)、工作条件和载荷特点(性质、大小、起动性能和过载情况)来选择。和过载情况)来选择。l工业上广泛使用三相异步电动机工业上广泛使用三相异步电动机lY系列它具有节能、启动性能好等优点,适用于不含易燃、易爆和腐蚀性系列它具有节能、启动性能好等优点,适用于不含易燃、
9、易爆和腐蚀性气体的场合以及无特殊要求的机械中。气体的场合以及无特殊要求的机械中。l对于经常起动、制动和反转的场合,可选用转动惯量小、过载能力强的对于经常起动、制动和反转的场合,可选用转动惯量小、过载能力强的YZ型、型、YR型和型和YZR型等系列的三相异步电动机型等系列的三相异步电动机 2.2.2 确定电动机的功率确定电动机的功率所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率PedPd2.2.2.1 工作机主轴所需功率工作机主轴所需功率 若已知工作机主轴上的传动滚筒、链轮或其他零件上的若已知工作机主轴上的传动滚筒、链轮或其他零件上的圆周力(有效拉
10、力)圆周力(有效拉力)F和圆周速度(线速度和圆周速度(线速度)v,则在稳定运则在稳定运转下工作机主轴上所需功率转下工作机主轴上所需功率Pw按下式计算:按下式计算:(2-1)若已知工作机主轴上的传动滚筒、链轮或其他零件的直径若已知工作机主轴上的传动滚筒、链轮或其他零件的直径D(mm)和转速和转速n(r/min),则圆周速度,则圆周速度v按下式计算:按下式计算:(2-2)若已知工作机主轴上的转矩若已知工作机主轴上的转矩T(N m)和转速和转速n(r/min),则工作则工作机主轴所需功率机主轴所需功率Pw按下式计算:按下式计算:(2-3)2.2.2.2 电动机所需功率电动机所需功率 电动机所需功率电
11、动机所需功率Pd按下式计算:按下式计算:(2-4)式中:式中:Pw 工作机主轴所需功率,工作机主轴所需功率,kW;由电动机至工由电动机至工作机主轴之间的总效率。作机主轴之间的总效率。总效率总效率 按下式计算:按下式计算:(2-5)式中式中 1,2,n分别为传动装置中分别为传动装置中每一传动副(齿轮、蜗杆、带或链)、每一传动副(齿轮、蜗杆、带或链)、每对轴承、每个联轴器的效率,其概略每对轴承、每个联轴器的效率,其概略值见表值见表2-3。w为工作机的效率。为工作机的效率。计算总效率时,要注意以下几点:计算总效率时,要注意以下几点:(1)(1)选用表选用表2-32-3数值时,数值时,一般取中间值一般
12、取中间值。如工作条件差、。如工作条件差、润滑不良时,应取低值;反之取高值。润滑不良时,应取低值;反之取高值。(2)(2)动力每经过一对运动副或传动副,就有一次功耗,动力每经过一对运动副或传动副,就有一次功耗,故在计算总效率时,都要计入。故在计算总效率时,都要计入。(3)(3)表表2-32-3中齿轮、蜗杆、带与链的传动效率未计入轴中齿轮、蜗杆、带与链的传动效率未计入轴承效率,故轴承效率须另计。表中轴承效率均指一对承效率,故轴承效率须另计。表中轴承效率均指一对轴承的效率。轴承的效率。2.2.3 确定电动机的转速确定电动机的转速l一般选用同步转速为一般选用同步转速为1000r/min和和1500r/
13、min的电动机为宜。的电动机为宜。l根据选定的电动机类型、功率和转速,可由表根据选定的电动机类型、功率和转速,可由表16-1和表和表16-2查查出电动机的具体型号和外形尺寸。出电动机的具体型号和外形尺寸。l后面传动装置的计算和设计工作,就按照已选定的电动机后面传动装置的计算和设计工作,就按照已选定的电动机所所需功率需功率P Pd d、满载转速、满载转速n,、电动机的中心高度、外伸轴径和外伸、电动机的中心高度、外伸轴径和外伸轴长度等条件来进行。轴长度等条件来进行。2.3 计算总传动比和分配各级传动比计算总传动比和分配各级传动比根据电动机的根据电动机的满载转速满载转速nm和和工作机主轴的转速工作机
14、主轴的转速nw,传动装置的,传动装置的总传动比按下式计算:总传动比按下式计算:i=nm/nw (2-6)总传动比总传动比i为各级传动比的连乘积,即为各级传动比的连乘积,即i=i1i2.in 总传动比的一般分配原则:总传动比的一般分配原则:l限制性原则。各级传动比应控制在常用范围以内。限制性原则。各级传动比应控制在常用范围以内。l协调性原则。应使整个传动装置的结构匀称、尺寸比例协调协调性原则。应使整个传动装置的结构匀称、尺寸比例协调而又不相互干涉。而又不相互干涉。l等浸油深度原则。使两个大齿轮的直径比较接近,从而有利等浸油深度原则。使两个大齿轮的直径比较接近,从而有利于实现浸油润滑。于实现浸油润
15、滑。l等强度原则。各级齿轮的接触强度比较接近等强度原则。各级齿轮的接触强度比较接近l优化原则。优化原则。图图2-2 两级圆柱齿轮减速器传动比分配两级圆柱齿轮减速器传动比分配2.4 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数计算2.4.1 计算各轴的转速计算各轴的转速 传动装置中,各轴转速的计算公式为:传动装置中,各轴转速的计算公式为:(2-7)式中:式中:i0l、i12、i23分别为相邻两轴间的传动比;分别为相邻两轴间的传动比;nm为电为电动机的满载转速。动机的满载转速。2.4.2 计算各轴的输入功率计算各轴的输入功率电动机的计算功率一般可用电动机所需实际功率电动机的计算功率一般可用
16、电动机所需实际功率Pd作为计算依据,则其他各轴输入功率为:作为计算依据,则其他各轴输入功率为:(2-8)式中:式中:01、12、23分别为相邻两轴间的传动效率。分别为相邻两轴间的传动效率。2.4.3 计算各轴输入转矩计算各轴输入转矩电动机输出转矩电动机输出转矩其他各轴输入转矩为其他各轴输入转矩为(2-9)(2-10)第第3章章 传动零件的设计计算和轴系零件的初步选择传动零件的设计计算和轴系零件的初步选择2.5.1 传动零件的设计计算传动零件的设计计算l传动装置零部件包括传动零件、支撑零部件和联接传动装置零部件包括传动零件、支撑零部件和联接零件。零件。l一般应先设计传动零件,确定其尺寸、参数、材
17、料一般应先设计传动零件,确定其尺寸、参数、材料和结构,为设计装配草图和零件工作图做准备。和结构,为设计装配草图和零件工作图做准备。l支撑零部件和联接零部件都要根据传动零件的要求支撑零部件和联接零部件都要根据传动零件的要求来设计。来设计。l传动零件包括传动零件包括V V带传动、链结构、齿轮传动、蜗杆蜗带传动、链结构、齿轮传动、蜗杆蜗轮传动等。轮传动等。2.5.2 轴系零件的初步选择轴系零件的初步选择轴系零件包括轴、联轴器、滚动轴承等。轴系零件的轴系零件包括轴、联轴器、滚动轴承等。轴系零件的选择步骤如下:选择步骤如下:1初估轴径初估轴径l当所计算的轴当所计算的轴与其他标准件与其他标准件(如电机轴)
18、通过联轴器(如电机轴)通过联轴器相连相连时,时,可直接按照电机的输出轴径或相连联轴器的允许直径系列来确可直接按照电机的输出轴径或相连联轴器的允许直径系列来确定所计算轴的直径值。定所计算轴的直径值。l当所计算的轴当所计算的轴不与其他标准件相连不与其他标准件相连时,轴的直径可时,轴的直径可按扭转强按扭转强度进行估算度进行估算。l初算轴径还要考虑键槽对轴强度的影响,当该段轴截面上有初算轴径还要考虑键槽对轴强度的影响,当该段轴截面上有一个键槽时,一个键槽时,d增大增大5;有两个键槽时,;有两个键槽时,d增大增大10%,然后将,然后将轴径圆整为标准值。轴径圆整为标准值。l按扭转强度计算出的轴径,一般指的
19、是传递转矩段的最小轴按扭转强度计算出的轴径,一般指的是传递转矩段的最小轴径,但对于中间轴可作为轴承处的轴径。径,但对于中间轴可作为轴承处的轴径。2选择联轴器选择联轴器l 选择联轴器包括选择联轴器的型号和类型。选择联轴器包括选择联轴器的型号和类型。l联轴器的类型应根据传动装置的要求来选择。联轴器的类型应根据传动装置的要求来选择。l在选用电动机轴与减速器高速轴之间连接用的联轴器时,由在选用电动机轴与减速器高速轴之间连接用的联轴器时,由于轴的转速较高,为减小起动载荷、缓和冲击,应选用具有于轴的转速较高,为减小起动载荷、缓和冲击,应选用具有较小转动惯量和较小转动惯量和有弹性元件的联轴器有弹性元件的联轴
20、器l在选用减速器输出轴与工作机之间连接用的联轴器时,由在选用减速器输出轴与工作机之间连接用的联轴器时,由于轴的转速较低,传递转矩较大,且减速器与工作机常不在于轴的转速较低,传递转矩较大,且减速器与工作机常不在同一机座上,要求有较大的同一机座上,要求有较大的轴线偏移补偿轴线偏移补偿,因此常选用承载,因此常选用承载能力较强的能力较强的无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器,如鼓形齿式联轴器等。,如鼓形齿式联轴器等。若工作机有振动冲击,为了若工作机有振动冲击,为了缓和冲击缓和冲击,避免振动影响减速器,避免振动影响减速器内传动件的正常工作,可选用内传动件的正常工作,可选用有弹性元件的联轴器有弹性
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