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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十分重要的实践性环节。其基本目的是：1.综合运用机械基础课程的理论和实际知识，开展实践训练。巩固、加深所学知识，培养分析和解决实际问题的能力；2.通过对通用机械零件和机械传动装置的设计训练，学习、掌握机械设计的一般方法与步骤，培养学生工程设计的能力；3.通过选材、计算、绘图、公差确定、运用资料、熟悉规范等实践，培养机械设计的基本技能。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使用方面的要求1)满足机器预定的功能要求。包括运动性能、动
2、力性能、基本技术指标及外形结构等方面。2)具有足够的寿命。在规定的工作期限内保持精度，可靠地工作而不发生各种损坏和失效。3)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。2经济性要求在满足使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维修简便等。二、机械设计的一般程序二、机械设计的一般程序机械设计是根据人们的某种需要，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。机械设计是一个创造过程，设计中要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
3、计借鉴现有酌设计方案和成功的经验通过少量的试验研究，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经验可以借鉴，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研究、理论探索和科学实验。(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。机械设计是一项复杂、细致和科学的工作。要想提供功能好、质量高、成本低、竞争力强、市场广的新机械，就应逐步深化机械设计方法的综合研究。机械设计的基本程序见图所示。第二节第二节 典型机械传动装置设计实例典型机械传动装置设计实例
4、下面通过对图所示带式运输机传动装置的设计介绍，说明简单机械传动装置设计的主要内容、步骤及基本过程。原始条件和数据原始条件和数据运输机为两班制连续单向运转，空载起动，载荷变化不大；室内工作，有粉尘，环境温度300C左右；使用期限8年，4年一次大修；动力来源为三相交流电；传动装置由中等规模机械厂小批量生产。工作拉力F=3000N，输送带速度v=1.4m/s，滚筒直径D=400mm。运输机效率w=0.94，输送带速度容许误差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
5、和分析和拟拟定定传动传动方案方案 本例传动装置可以有多种传动方案。由于工作载荷不大，室内环境，布局尺寸没有严格限制，所以采用图所示的V带传动与一级减速器的组合传动方案。将带传动放在高速级，既可缓冲吸震又能减小传动的尺寸。2.2.选择电动机选择电动机 （1）确定电动机类型。按照工作要求和条件，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、
6、油润滑）效率g=0.97，一对滚动轴承效率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 按推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=9
7、60r/min。此外，电动机的安装和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分配各级传动比计算传动装置总传动比并分配各级传动比（1）传动装置总传动比（2）分配各级传动比由式，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
8、为了便于下一阶段的设计计算，将以上结果列表如下：二、二、传动传动件的件的设计计设计计算算包括设计计算各级传动件的参数和主要尺寸，以及选择联轴器的类型和型号等。1.1.带传动带传动的的设计计设计计算算 为了使减速器设计的原始条件比较准确，首先进行减速器箱体外传动零件的设计。根据前面设计获得的数据：Po、no、ioI，参照V带传动设计方法，可得如下设计结果（设计具体过程略）传动带：B型V带，Z=3，基准长度Ld=2800mm（B-2800 GB11544-89）；带轮：小带轮采用实心式结构dd1=140mm，大带轮轮腹式结构dd2=400mm，两轮材料均用铸铁HT200，轮槽尺寸按GB/T1357
9、5.1-92确定。两轮中心距a985mm，轴上压力Q=1516N。2.2.减速器减速器齿轮传动设计计齿轮传动设计计算算 由于该传动载荷不大，结构尺寸没有特殊要求，为了便加工，采用软齿面齿轮传动。根据已有设计数据，参照直齿圆柱齿轮传动的设计方法，获得设计结果如下（设计具体过程略）小轮：45钢调质220HBS，Z1=27，m=2.5mm，b1=85mm,采用齿轮轴结构，其余几何尺寸略；大轮：45钢正火190HBS，Z2=133，m=2.5，b2=80mm，采用腹板式结构，其余几何尺寸略；齿轮传动精度等级取为8级，采用浸油润滑。3.3.输输出出轴联轴轴联轴器器选择选择 由于输出轴转速较低，为便于安装
10、，选择滑块联轴器。根据轴上计算载荷的大小，由设计手册确定选用KL7型号，额定转矩900N.m，轴孔直径为40-55mm。三、装配三、装配图设计图设计 包括绘制装配草图（轴系零部件设计、支承结构设计）；轴系承载能力计算(轴的强度计算、轴承寿命计算、键联校核等)；进行箱体及其附件的设计；完成装配图的其他要求(标注尺寸、配合，技术要求，零件明细表和标题栏等)。本例该阶段获得的减速器装配图如图14-4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 设计说明书是设计计算的整理和总结，是图样设计的理论依据，也是审核设计
11、的重要技术文件。设计说明书应围绕力学计算、材料选择、机械设计、公差选择等内容展开，包括设计课题说明、有关分析、计算、结构确定的说明、小结、参考资料等内容。第二节第二节 机械基础综合训练课题机械基础综合训练课题根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械传动装置作为训练题目，采用一级减速器与其它传动相组合的传动方案进行设计训练。也可根据实际需要，选择其它传动方案作为训练作业。下面是图14-1带式运输机的设计题目，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
12、.56 65.55.55 54.54.54 43 3输输送送带带速度速度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)工作情况：两班制工作(每班按8h计算)，连续单向运转，载荷变化不大，空载起动；输送带速度容许误差土5%；运输机工作效率0.96。2)工作环境：室内，灰尘较大，环境温度300C左右。3)使用期限：折旧期8年，4年一次大修。4)制造条件及批量：普通中、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。