【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽，需要原稿請自助充值下載，請見壓縮包內(nèi)的文件及預覽，所見才能所得，請細心查看有疑問可以咨詢QQ：414951605或1304139763
機械設計基礎課程設計指導
（一）傳動裝置的總體分析
1、擬定傳動方案
傳動裝置的設計方案一般用運動簡圖表示。它直觀地反映了工作機、傳動裝置和原動機三者間的運動和力的傳遞關系。
滿足工作機性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機構類型以不同的組合形式和布置順序構成。合理的方案首先應滿足工作機的性能要求，保證工作可靠，并且結構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護便利。一種方案要同時滿足這些要求往往是困難的，因此要通過分析比較多種方案，選擇能滿足重點要求的較好傳動方案。
? 常用傳動機構的布置原則：
（1）帶傳動的承載能力較小，傳動平穩(wěn)，緩沖吸振能力較強，宜布置在高速級。
（2）鏈傳動運轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，宜布置在低速級。
（3）蝸桿傳動效率較低，但傳動平穩(wěn)，當與齒輪副組成傳動機構時，宜布置在高速級。
（4）開式齒輪傳動的工作環(huán)境一般較差，潤滑條件不好，因而磨損嚴重，壽命較短，應布置在低速級。
（5）斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。
2、電動機選擇
a.選擇類型和結構形式
一般選用系列三相異步電動機。經(jīng)常啟動、制動和正反轉(zhuǎn)的電動機，其結構形式有防滴式，封閉自扇冷式和防爆式等根據(jù)要求選擇。常用系列三相異步電動機的技術要求和外形尺寸見《簡明機設計手冊》或其它手冊。
b.選擇電動機
電動機的功率對電動機的正常工作和經(jīng)濟性能都有影響。功率過大或過小都不能使電動機發(fā)揮其正常的效能。
對于載荷穩(wěn)定、連續(xù)運轉(zhuǎn)的機械，通常只需電動機的額定功率Pd大于或等于所需電機功率Pw。
（1）變載下長期運行的電動機、短時運行的電動機（工作時間短，停歇時間較長）和重復短時運行的電動機（工作時間和停歇時間都不長），電動機的額定功率選擇要按等效功率法計算并進行發(fā)熱驗算。
（2）長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷不變或很少變化的機械，要求所選電動機的額定功率稍大于所需電動機輸出的功率，則一般不需校驗電動機的發(fā)熱和起動力矩。
1）所需電動機輸出的功率
= (kw)
── 工作機器的輸出功率(kw)
── 由電動機到工作機的總效率
2）工作機器的輸出功率
若已知工作機器的阻力F(N)，圓周速度υ(m/s)，則
= (kw)
若已知作用在工作機器上的轉(zhuǎn)矩 T(N.m)及轉(zhuǎn)速 (r/min)，則
＝ (kw)
3）由電動機到工作機器的總效率
=··…
式中η1·η2·η3…ηw為各級傳動（齒輪、帶或鏈）、一對軸承、每個聯(lián)軸器的效率。各種傳動效率的數(shù)值見表。
在進行效率計算時，還應注意以下幾點：
?、佥S承效率指一對而言，如一根軸上有三個軸承時，按兩對計算。
?、谕愋偷亩鄬鲃痈?，要分別計入各自的效率。
請注意：設計計算所依據(jù)的功率，可以是電動機的額定功率，也可是工作機實際需要的功率，對于通用機械，常用電動機的額定功率作為設計功率。對于傳動裝置的設計功率，一般按實際需要的電動機功率。轉(zhuǎn)速按電動機額定功率時的轉(zhuǎn)速nm（滿載轉(zhuǎn)速，不等于同步轉(zhuǎn)速）計算。
3、確定傳動比
傳動裝置的總傳動比可由電動機滿載轉(zhuǎn)速和工作機轉(zhuǎn)速之比得到，總傳動比為各級傳動比連乘積。
n=(···…·)
合理分配總傳動比，可使傳動裝置的外形小或重量輕，以實現(xiàn)降低成本和結構緊湊的目的；也可以降低齒輪的動載和傳動精度等級的要求；還可以使齒輪有較好的潤滑條件。在傳動比分配時，主要考慮以下幾點：
（1）各級傳動比都應在各自的合理范圍內(nèi)，以保證傳動形式的工作特點和結構緊湊。
（2）分配各傳動形式的傳動比時，應注意各傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結構合理。
(3) 各傳動件不能發(fā)生碰撞
（4）在二級減速器中，高速級和低速級的大齒輪直徑應盡量相近，以利于浸油潤滑。
4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
為進行傳動件的設計計算，應首先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一般按電動機至工作機之間運動傳遞的路線推算出各軸的運動和動力參數(shù)。 （具體參見《機械設計基礎指導書》）
（二）傳動零件的設計計算
設計減速器的裝配圖前，必須先計算各級傳動件的參數(shù)，確定其尺寸，并選好聯(lián)軸器的類型和規(guī)格。為使設計減速器的原始條件比較準確，一般先計算減速器的外傳動件，如帶傳動、鏈傳動和開式齒輪傳動等，然后計算其內(nèi)傳動件。
1、選擇聯(lián)軸器的類型和規(guī)格
傳動裝置中一般有兩個聯(lián)軸器，一個是聯(lián)接電動機與減速器高速軸的聯(lián)軸器，另一個是聯(lián)接減速器低速軸與工作機軸的聯(lián)軸器。前者由于轉(zhuǎn)速較高，為了減小起動載荷、緩和沖擊，應選用具有較小轉(zhuǎn)動慣量的彈性聯(lián)軸器，如彈性柱銷聯(lián)軸器等；后者由于所聯(lián)接的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，減速器與工作機常不在同一底座上而要求有較大的軸向偏移，常選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器等。
對于標準聯(lián)軸器，按傳遞扭矩的大小和轉(zhuǎn)速選擇型號。
選擇時注意：該型號最大、最小孔徑尺寸必須與兩聯(lián)接軸相適應。
2、設計減速器外傳動零件
設計方法參見《機械設計基礎》教材。設計時注意事項：
（1）帶傳動
采用普通V帶或窄V帶傳動
a.檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關系，如裝在電機軸上的小帶輪直徑與電機中心高是否對稱，其軸孔直徑是否與電機軸徑是否一致，大帶輪是否過大與機架相碰 。。
b.帶輪的結構型式主要取決于帶輪直徑的大小。帶輪直徑與電動機的中心高應相稱，帶輪軸孔的直徑、長度應與電機軸的直徑、長度對應，大帶輪的外圓半徑不能過大，否則會與機器底座相干涉等。
c.帶輪直徑確定后，應驗算實際傳動比和大帶輪的轉(zhuǎn)速，并以此修正減速器的傳動比和輸入轉(zhuǎn)矩。
2、鏈傳動
（1）應使鏈輪的直徑、軸孔尺寸等與減速器、工作機相適應。應由所選鏈輪的齒數(shù)計算實際傳動比，并考慮是否需要修正實際傳動比。
（2）如果選用的單列鏈尺寸過大，則應該選雙列鏈。畫鏈輪結構圖時只需要畫其軸面齒形圖。
3、開式齒輪傳動
（1）開式齒輪傳動一般布置在低速級，常采用直齒齒輪。因開式齒輪的傳動潤滑條件差，磨損嚴重，因此只需計算輪齒的彎曲強度，再將計算模數(shù)增大10%—20%
（2）應選用耐磨性好的材料作為齒輪材料。選擇大齒輪的材料時應考慮毛坯尺寸和制造方法，例如當齒輪尺寸超過50mm時，應采用鑄造毛坯。
（3）由于開式齒輪的支承剛度小，其齒寬系數(shù)應取小些。
3、設計減速器內(nèi)傳動零件
設計時應選擇正確的設計準則，計算出減速器各齒輪的參數(shù)，主要為：模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、齒輪寬度、傳動中心距，并計算出各齒輪的主要尺寸。計算中應注意以下問題：
（1）選擇齒輪材料時，通常先估計毛坯的制造方法，當齒輪直徑d≤500mm時，可以采用鍛造或鑄造毛坯，當d＞500mm多用鑄造毛坯。小齒輪根圓直徑與軸徑接近時，齒輪與軸如制成一體 ，則所選材料應兼顧軸的要求。材料種類選定后，根據(jù)毛坯尺寸確定材料機械性能，以進行齒輪強度設計。在計算出齒輪尺寸后，應檢查與所定機械性能是否相符，必要時，應對計算作必要的修改；同一減速器中的各級小齒輪(或大齒輪)的材料應盡可能一致，以減少材料牌號和工藝要求。
（2）齒輪傳動的計算方法，由工作條件和材料的表面硬度來確定。要注意當有短期過載作用時，要進行過載靜強度校驗計算。
（3）根據(jù)Фd＝b／d1求齒寬b時，b應是一對齒輪的工作寬度，為易于補償齒輪軸向位置誤差，應使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，因此大齒輪寬度取b，而小齒輪寬度取bl＝b+(5～10)mm，齒寬數(shù)值應圓整。
（4）齒輪傳動的幾何參數(shù)和尺寸有嚴格的要求，應分別進行標準化、圓整或計算其精確值。例如模數(shù)必須標準化，中心距和齒寬盡量圓整，嚙合尺寸(節(jié)圓、分度圓、齒頂圓以及齒根圓的直徑、螺旋角、變位系數(shù)等)必須計算精確值，長度尺寸準確到小數(shù)點后2～3位(單位為mm)，角度準確到秒。圓整中心距時，對直齒輪傳動，可以調(diào)整模數(shù)m和齒數(shù)z；對斜齒輪傳動可以調(diào)整螺旋角β。
（5）齒輪結構尺寸，如輪緣內(nèi)徑D1、輪輻厚度C1、輪輻孔徑d。、輪裁直徑d，和長度L等，按參考資料給定的經(jīng)驗公式計算，但都應盡量圓整，以便于制造和測量。
? 注意：? 各級大、小齒輪幾何尺寸和參數(shù)的計算結果應及時整理并列表，同時畫出結構簡圖，以備裝配圖設計時應用。
??????????????????????????????????????
機械設計基礎課程設計范例
設計題目:試按下列一組數(shù)據(jù)，設計一帶式輸送機的傳動裝置，傳動簡圖如下。
工作條件及要求：用于運輸碎粒物體，工作時載荷有輕微沖擊，輸送帶允許速度誤差±4％，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），連續(xù)單向運轉(zhuǎn)。
設計原始數(shù)據(jù)如下表：
組 別
運輸帶牽引力
???? （N）
運輸帶速度
? （m/s）
傳動滾筒直徑D
?? （㎜）
? 1
??? 2600
???? 1．25
???? 320
? 2
??? 3500
???? 1．45
???? 420
???????? ?????????帶式輸送機的傳動裝置簡圖
1、電動機；???? 2、V型帶傳動；??? 3、減速器；??? 4、聯(lián)軸器；?
5、傳動滾筒；?? 6、皮帶運輸機
設計的基本步驟：
一、電動機的選擇及運動參數(shù)的計算
一般電動機均采用三相交流電動機，如無特殊要求都采用三相交流異步電
動機，其中首選Y系列全封閉自扇冷式電動機。
電動機的選擇
1、確定皮帶輸送機所需功率
????????=·/1000（kw）???? ? 式（1—1）
2、傳動裝置的效率
??????? η=η1·η2·η3·η4·η5????? 式（1—2）
式中：η1-----三角帶傳動效率
???????? η2-----齒輪傳動效率
???????? η3-----滾動軸承的效率
???????? η4-----聯(lián)軸器的效率
???????? η5-----運輸機平型帶傳動效率
?? 常見機械效率參見附表1
3、電動機的選擇
電動機的額定功率：
≥/η= ·/η（kw）?? 式（1—3）
4、確定電動機的轉(zhuǎn)數(shù)：
（1）??? 滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：
=60×1000/ΠD（r/min）?? 式（1—4）
???? 式中：-----皮帶輸送機的帶速
??????????? ??D----滾筒的直徑
（1）??? 電動機的轉(zhuǎn)速：
????????????? nˊ=iˊ??? ?? 式（1—5）
???? 式中：iˊ是由電動機到工作機的減數(shù)比???
??????? iˊ=i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····inˊ??? 式（1—6）
?????????? i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····inˊ是各級傳動比的范圍。
?????????? 按nˊ的范圍選取電動機的轉(zhuǎn)速n
(2)常用機械傳動比的范圍見表1。（課程設計指導書p7頁）
5、列出電動機的主要參數(shù)
電動機額定功率P（KW）
電動機滿載轉(zhuǎn)速（r/min）
電動機軸伸出端直徑d（mm）
電動機軸伸出端的安裝高度（mm）
電動機軸伸出端的長度（mm）
常用機械傳動效率?????? 表1（課程設計指導書p7頁）
機械傳動類型
????????? 傳 動 效 率
圓柱齒輪傳動
??? 閉式傳動0.96—0.98（7-9級精度）
??? 開式傳動0.94—0.96
圓錐齒輪傳動
??? 閉式傳動0.94—0.97（7-8級精度）
??? 開式傳動0.92—0.95
帶傳動
平型帶傳動
??? 0.95—0.98
V型帶傳動
??? 0.94—0.97
滾動軸承（一對）
??? 0.98—0.995
聯(lián)軸器
??? 0.99-0.995
?????常用機械傳動比范圍??????????表1（課程設計指導書p7頁）
傳動類型
選用指標
平型帶
三角帶
??? 齒 輪 傳 動
功率（KW）
?。?0）
中（≤100）
??? 大（最大可達50000）
單級傳動比
（常用值）
2—4
2—4
? 圓柱
? 圓錐
? 3—5
? 2—3
最大值
6
15
??? 10
? 6—10
二、總傳動比的計算及傳動比的分配
（1）傳動裝置總傳動比
????????? i=/??? ?式?（2—1）
（2）分配傳動裝置各級傳動比
???????? i=······???? ? 式（2—2）
???? 式中：、、····從表1中選值。
三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算
1、各軸的功率計算：
? P1=Pη1·η3?? ? 式（3—1）
??????P2=Pη1·η2·η3??? ? 式（3—2）
2、各軸的轉(zhuǎn)速計算：
（1）高速軸轉(zhuǎn)速? n1=nm/i1?? （r/min）??? 式（3—3）
???? （2）低速軸轉(zhuǎn)速? n2=nm/（i1·i2）? （r/min）???? 式（3—4）
3、各軸扭矩的計算：
????????????????? TK=9.55×10×PK/nK?? (N.mm)??? 式（3—5）
四、V型帶傳動設計
1、選擇V型帶型號；
2、選擇帶輪的基準直徑，并驗算帶速（5m/s≤V≤25m/s）；
3、確定中心距和帶長，驗算小輪包角；（α1≥120°）
4、按許用功率計算帶的根數(shù)；
5、確定作用在軸上的壓力；
6、確定帶輪的結構和尺寸（只要求繪制大帶輪的零件圖）；
五、齒輪傳動設計
1、參考教材步驟設計這一對齒輪的尺寸（只要求繪制大齒輪的零件圖）；
2、選擇齒輪傳動的潤滑油粘度、潤滑方式；
六、軸的設計
參考教材的附加內(nèi)容的例子及設計步驟進行設計，只要求低速軸的設計并繪
制低速軸的（軸Ⅱ）零件圖。??
七、滾動軸承的選擇（低速軸）
按教材選擇步驟進行滾動軸承的選擇，并確定潤滑方式。
八、鍵的選擇及強度校核（低速軸的鍵），鍵的尺寸選擇可參照《公差與配合》教材的相關章節(jié)。
九、聯(lián)軸器的選擇（低速軸），參考第十七章。主要檢驗它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的類型選擇可參照《機械設計手冊》
十、繪制各種規(guī)格的零件圖、裝配圖
1、零件圖的繪制:圖面全部用A3號紙繪制，比例可用1：1或1：2圖面布置合理，線型正確和清晰，符號國家的制圖標準，公差尺寸配合正確，結構合理，連接部分應圓滑，技術要求一律書寫于標題欄上方適當位置，書寫的字母、數(shù)字、漢字應做到：字體端正、排列整齊、間隔均勻，漢字應寫成仿宋體。
2、裝配圖的繪制：用0號圖紙， 比例可用1：1或1：2繪制三個視圖。
十一、編寫設計計算說明書
1、設計計算說明書的內(nèi)容概括如下：
（1）目錄。
（2）設計任務書。
（3）電動機的選擇。
（4）計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。
（5）V型帶傳動設計。
（6）齒輪的設計計算。
（7）軸的設計計算。
（8）滾動軸承的選擇及計算。
（9）鍵聯(lián)接的選擇及校核計算。
?(10)聯(lián)軸器的選擇。
?(11)潤滑與密封（潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇）
（11）設計小結（本設計的優(yōu)缺點、及課程設計的體會）。
（12）參考資料目錄。
還可以包括一些其它技術說明，例如裝拆、安裝的注意事項，維護保養(yǎng)的
要求等。
2、編寫說明書的要求（一律用word編制打?。?
（1）設計計算說明書要求論述清楚，文字精煉，計算正確。
（2）說明書一律采用A4紙按一定格式打印，裝訂成冊。具體格式參見“東北電
力大學課程設計說明書”。
（3）說明書中應附有必要的插圖。
（4）計算中所引用的公式和數(shù)據(jù)應有根據(jù)，并注明其來源（如由資料[ ] p．×式
(×-×)等）。
（5）說明書中每一自成單元的內(nèi)容，應有大小標題，使其醒目便于查閱。
（6）計算過程應層次分明。一般可列出計算內(nèi)容，寫出計算公式，然后代入數(shù)據(jù)，
略去具體驗算過程，直接得出計算結果，并寫上結論性用語，如“合格”、
“安全”、“強度足夠”等。對技術計算出的數(shù)據(jù)，需圓整的應予圓整，屬
于精確計算的不得隨意圓整。
? ??????????????????????????????????????????????
2011年11月20日
11