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1、 第十四章第十四章 机械基础综合训练机械基础综合训练 综合训练是学习机械基础课程的一个特综合训练是学习机械基础课程的一个特殊重要的实践性环节。其基本目的是：殊重要的实践性环节。其基本目的是：1.1.综合运用机械基础课程的理论和实际学问，综合运用机械基础课程的理论和实际学问，开展实践训练。巩固、加深所学学问，培育开展实践训练。巩固、加深所学学问，培育分析和解决实际问题的实力；分析和解决实际问题的实力；2.2.通过对通用机械零件和机械传动装置的设通过对通用机械零件和机械传动装置的设计训练，学习、驾驭机械设计的一般方法与计训练，学习、驾驭机械设计的一般方法与步骤，培育学生工程设计的实力；步骤，培育学
2、生工程设计的实力；3.3.通过选材、计算、绘图、公差确定、运用通过选材、计算、绘图、公差确定、运用资料、熟悉规范等实践，培育机械设计的基资料、熟悉规范等实践，培育机械设计的基本技能。本技能。第一节第一节 机械的基本要求和一般设计程序机械的基本要求和一般设计程序 一、机械应满足的基本要求一、机械应满足的基本要求 1 1运用方面的要求运用方面的要求 1)1)满足机器预定的功能要求。包括运动性能、满足机器预定的功能要求。包括运动性能、动力性能、基本技术指标及外形结构等方面。动力性能、基本技术指标及外形结构等方面。2)2)具有足够的寿命。在规定的工作期限内保持具有足够的寿命。在规定的工作期限内保持精度
3、，牢靠地工作而不发生各种损坏和失效。精度，牢靠地工作而不发生各种损坏和失效。3)3)具有良好的保安措施和劳动条件。要便于操具有良好的保安措施和劳动条件。要便于操作，对环境的污染和公害尽可能小，外形美观。作，对环境的污染和公害尽可能小，外形美观。2 2经济性要求经济性要求 在满足运用要求的前题下尽可能做到经济合理，在满足运用要求的前题下尽可能做到经济合理，力求投入的费用少工作效率高且修理简便等。力求投入的费用少工作效率高且修理简便等。二、机械设计的一般程序机械设计是依据人们的某种须要，创建一种机械结构，合理地选择材料并确定其尺寸，使之能满足预期功能要求的一种活动。机械设计是一个创建过程，设计中要
4、提出各种不同的构思和设想，反复进行协调、折衷和优化，以最好地实现需求。机械设计常用的方法可归纳为三种：(1)内插式设计借鉴现有酌设计方案和成功的阅历通过少量的试验探讨，进行技术改进设计出新的产品。内插式设计是设计一般机械的常用方法。(2)外推式设计设计时虽有部分阅历可以借鉴，但外推部分尚为未知领域，一旦某些设计参数超出通用设计的许用范围，有可能出现意思不到的后果。因此对外推式设计要进行必要的技术探讨、理论探究和科学试验。(3)开发性设计用新原理、新技术或开发新功能设计新的机械为开发性设计。机械设计是一项困难、细致和科学的工作。要想供应功能好、质量高、成本低、竞争力强、市场广的新机械，就应逐步深
5、化机械设计方法的综合探讨。机械设计的基本程序见图所示。其次节其次节 典型机械传动装置设计实例典型机械传动装置设计实例 下面通过对图所示带式运输机传动装置的设下面通过对图所示带式运输机传动装置的设计介绍，说明简洁机械传动装置设计的主要内容、计介绍，说明简洁机械传动装置设计的主要内容、步骤及基本过程。步骤及基本过程。原始条件和数据原始条件和数据 运运输机机为两班制两班制连续单向运向运转，空，空载起起动，载荷荷变更更不大；室内工作，有粉不大；室内工作，有粉尘，环境温度境温度300C左右；运用期限左右；运用期限8年，年，4年一次大修；年一次大修；动力来源力来源为三相沟通三相沟通电；传动装置由装置由中等
6、中等规模机械厂小批量生模机械厂小批量生产。工作拉力工作拉力F=3000N，输送送带速度速度v=1.4m/s，滚筒直径筒直径D=400mm。运运输机效率机效率w=0.94，输送送带速度容速度容许误差差5%。一、一、传动传动装置的装置的总总体体设计设计 传动装置总体设计主要包括分析和拟定传动方案、选定电动机类型和型号、确定总传动比和各级传动比、计算各轴转速和转矩等。1.1.分析和分析和拟拟定定传动传动方案方案 本例本例传动传动装置可以有多种装置可以有多种传动传动方方案。由于工作案。由于工作载载荷不大，室内荷不大，室内环环境，布局尺寸没有境，布局尺寸没有严严格限格限制，所以接受制，所以接受图图所示的
7、所示的V V带传动带传动与一与一级级减速器的减速器的组组合合传动传动方案。将方案。将带传动带传动放在高速放在高速级级，既可，既可缓缓冲吸震又能减小冲吸震又能减小传动传动的尺寸。的尺寸。2.2.选择电动机选择电动机 （1）确定电动机类型。依据工作要求和条件，选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）确定电动机功率。工作机所需功率PW（kW）按下式计算 代入设计数据得 电动机的输出功率按下式计算（2 2）确定电动机功率式中，为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，其值按下式计算 查机械设计手册可得：带传动效率b=0.95，一对齿轮传动（8级精度、油润滑）效率g=0.97，一对滚动轴
8、承效率r=0.99，联轴器（滑块）效率c=0.98，因此（2）确定电动机功率因此选取电动机的额定功率，使，并查电动机技术数据表，取电动机额定功率为Pm=5.5kW。（3）确定电动机的转速。滚筒轴的转速为 按举荐的各种传动机构传动比范围，取V带传动比ib=24，单级圆柱齿轮传动比ig=35，则总传动比范围为（3）确定电动机的转速。电动机可选择的转速范围相应的为 电动机同步转速符合这一范围的有750r/min，1000r/min两种。为了降低电动机的重量和价格，由电动机技术数据表选取同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y132M2-6，其满载转速为nm=960r/min。此外，电动机的安装和
9、外形尺寸均可从该技术数据表中查得。3.3.计算传动装置总传动比并支配各级传动比计算传动装置总传动比并支配各级传动比（1）传动装置总传动比（2）支配各级传动比由式，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比，则齿轮传动的传动比为4.计算传动装置的运动参数和动力参数计算传动装置的运动参数和动力参数4.计算传动装置的运动参数和动力参数计算传动装置的运动参数和动力参数4.计算传动装置的运动参数和动力参数计算传动装置的运动参数和动力参数4.计算传动装置的运动参数和动力参数计算传动装置的运动参数和动力参数4.计算传动装置的运动参数和动力参数计算传动装置的运动参数和动力参数为了便于下一阶段的设计计算，将以上结
10、果列表如下：二、二、传动传动件的件的设计计设计计算算包括包括设计计设计计算各算各级传动级传动件的参数和主要尺寸，以及件的参数和主要尺寸，以及选择联轴选择联轴器的器的类类型和型号等。型和型号等。1.1.带传动带传动的的设计计设计计算算 为为了使减速器了使减速器设计设计的原始条的原始条件比件比较较精确，首先精确，首先进进行减速器箱体外行减速器箱体外传动传动零件的零件的设设计计。依据前面依据前面设计获设计获得的数据：得的数据：PoPo、nono、ioIioI，参照，参照V V带带传动设计传动设计方法，可得如下方法，可得如下设计结设计结果（果（设计设计具体具体过过程程略）略）传动带传动带：B B型型V
11、 V带带，Z=3Z=3，基准，基准长长度度Ld=2800mmLd=2800mm（B-2800 B-2800 GB11544-89GB11544-89）；）；带轮带轮：小：小带轮带轮接受接受实实心式心式结结构构dd1=140mmdd1=140mm，大，大带轮轮带轮轮腹式腹式结结构构dd2=400mmdd2=400mm，两，两轮轮材料均用材料均用铸铁铸铁HT200HT200，轮轮槽尺寸按槽尺寸按GB/T13575.1-92GB/T13575.1-92确定。确定。两两轮轮中心距中心距a985mma985mm，轴轴上上压压力力Q=1516NQ=1516N。2.2.减速器减速器齿轮传动设计计齿轮传动设计
12、计算算 由于由于该传动载该传动载荷不大，荷不大，结结构构尺寸没有特殊要求，尺寸没有特殊要求，为为了便加工，接受了便加工，接受软齿软齿面面齿轮传动齿轮传动。依据已有依据已有设计设计数据，参照直数据，参照直齿圆齿圆柱柱齿轮传动齿轮传动的的设计设计方法，方法，获获得得设计结设计结果如下（果如下（设计设计具体具体过过程略）程略）小小轮轮：4545钢调质钢调质220HBS220HBS，Z1=27Z1=27，m=2.5mmm=2.5mm，b1=85mm,b1=85mm,接受接受齿轮轴结齿轮轴结构，其余几何尺寸略；构，其余几何尺寸略；大大轮轮：4545钢钢正火正火190HBS190HBS，Z2=133Z2=
13、133，m=2.5m=2.5，b2=80mmb2=80mm，接受，接受腹板式腹板式结结构，其余几何尺寸略；构，其余几何尺寸略；齿轮传动齿轮传动精度等精度等级级取取为为8 8级级，接受浸油，接受浸油润润滑。滑。3.3.输输出出轴联轴轴联轴器器选择选择 由于由于输输出出轴转轴转速速较较低，低，为为便于安装，便于安装，选择选择滑滑块联轴块联轴器。依据器。依据轴轴上上计计算算载载荷的大小，由荷的大小，由设计设计手册手册确定确定选选用用KL7KL7型号，型号，额额定定转转矩矩900N.m900N.m，轴轴孔直径孔直径为为40-55mm40-55mm。三、装配三、装配图设计图设计 包括包括绘绘制装配草制装
14、配草图图（轴轴系零部件系零部件设计设计、支承、支承结结构构设计设计）；轴轴系承系承载实载实力力计计算算(轴轴的的强强度度计计算、算、轴轴承寿命承寿命计计算、算、键键联联校核等校核等)；进进行箱体及其附件的行箱体及其附件的设计设计；完成装配；完成装配图图的其的其他要求他要求(标标注尺寸、注尺寸、协协作，技作，技术术要求，零件明要求，零件明细细表和表和标题标题栏栏等等)。本例。本例该阶该阶段段获获得的减速器装配得的减速器装配图图如如图图14-414-4所示。所示。四、零件工作四、零件工作图设计图设计 包括传动零件工作图、箱体、轴承盖等非标准零件的工作图。五、五、编编写写设计说设计说明明书书 设计说
15、设计说明明书书是是设计计设计计算的整理和算的整理和总结总结，是，是图样设计图样设计的的理理论论依据，也是依据，也是审审核核设计设计的重要技的重要技术术文件。文件。设计说设计说明明书应书应围绕围绕力学力学计计算、材料算、材料选择选择、机械、机械设计设计、公差、公差选择选择等内容等内容绽绽开，包括开，包括设计课题说设计课题说明、有关分析、明、有关分析、计计算、算、结结构确定的构确定的说说明、小明、小结结、参考、参考资资料等内容。料等内容。其次节其次节 机械基础综合训练课题机械基础综合训练课题 依据机械基础课程的教学内容、教依据机械基础课程的教学内容、教学要求，机械基础综合训练可以选择简易机学要求，
16、机械基础综合训练可以选择简易机械传动装置作为训练题目，接受一级减速器械传动装置作为训练题目，接受一级减速器与其它传动相组合的传动方案进行设计训练。与其它传动相组合的传动方案进行设计训练。也可依据实际须要，选择其它传动方案作为也可依据实际须要，选择其它传动方案作为训练作业。下面是图训练作业。下面是图14-114-1带式运输机的设计带式运输机的设计题目，可供教学选用。题目，可供教学选用。1.1.原始数据原始数据已知条件已知条件题题 号号1 12 23 34 45 56 67 78 8输输送送带带工作拉工作拉力力FkN7 76.56.56 65.55.55 54.54.54 43 3输输送送带带速度
17、速度v(ms-1)1 11.11.11.21.21.31.31.41.4l.8l.82.02.01.51.5卷筒直径卷筒直径Dmm4004004004004004004504504504504004004504504004002.2.工作条件工作条件 1)1)工作状况：两班制工作工作状况：两班制工作(每班按每班按8h8h计计算算)，连续单连续单向向运运转转，载载荷荷变变更不大，空更不大，空载载起起动动；输输送送带带速度容速度容许误许误差土差土5%5%；运；运输输机工作效率机工作效率0.960.96。2)2)工作工作环环境：室内，灰境：室内，灰尘较尘较大，大，环环境温度境温度300C300C左右。左右。3)3)运用期限：折旧期运用期限：折旧期8 8年，年，4 4年一次大修。年一次大修。4)4)制造条件及批量：一般中、小制造厂，小批量。制造条件及批量：一般中、小制造厂，小批量。3.3.参考参考传动传动方案方案4.4.设计设计工作量工作量1)减速器装配图一张；2)减速器主要零件的工作图13张；3)设计说明书一份。