东北大学机械设计基础课程设计
东北大学机械设计电子教案第一章机械设计基础

fP—激振频率; f0—固有频率
第14页,共59页。
§1.4 静应力下零件的零件的强度计算
(Strength calculation of machine parts under static stress )
一、载荷与应力 (Load and stress)
F
1、载荷分类
(1)载荷性质
静载荷:
t F 周期
③敏感性: 对材料、几何形状敏感
④突发性: 突然断裂
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§ 1 . 5 对称循环变应力下零件强度计算
一、疲劳曲线与疲劳极限
( Strengthcalculation of machinepartsundervariablestressin an alternatingsymmetricalcycle )
一、极限应力线图(Curve of fatigue limit)
1、材料的极限应力线图
同种材料、 r不同时,σr在σm– σa 坐标系下的关系曲线
A: σm=0, r=-1
a
A
-1 0/2
C: σm=σa , r=0
CE
σr =σm+ σa
(-1≤ r ≤+1)
O
ACB —实验线图 ACED—简化线图
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§1.1 绪论(Introduction)
二、机械的组成
抽象: 原动机
二、机械的组成
传动装置 控制系统
工作机
工作机
原动机
传动装置
皮带运输机传动简图
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§ 1.1 绪论(Introduction)
二、机械的组成
运动分析 具体:
制造分析
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查图5-19
由式5-32
取
由式5-31
查图5-14
查图5-15
由式5-47计算 ,因 ,取
由式5-48
由式5-44
4.1.5 齿轮主要几何参数
4.2 减速器低速级齿轮的设计计算
4.2.1 材料选择
小齿轮: 40Cr ,调质处理,齿面硬度241--286HBS
大齿轮:45#锻钢,调质处理,齿面硬度217--235HBS
2.2 滚筒转动所需要的有效功率
传动装置总效率
查表17-9得
所以
2.3 确定电动机的转速
滚筒轴转速
所需电动机的功率
查表27-1,可选Y系列三相异步电动机
电动机
型号
额定功率/kW
同步转速
/(r总传动比
Y132S-4
5.5
.22
Y132M2-6
5.5
1000
960
83.48
2.2滚筒转动所需要的有效功率ﻩ4
2.3确定电动机的转速5
3传动装置的运动及动力参数计算5
3.1分配传动比5
3.1.1总传动比ﻩ5
3.1.2各级传动比的分配5
3.2各轴功率、转速和转矩的计算6
3.2.1Ⅰ轴(高速轴)ﻩ6
3.2.2Ⅱ轴(中间轴)ﻩ6
3.2.4Ⅳ轴(传动轴)6
3.2.5Ⅴ轴(卷筒轴)ﻩ6
由式5-32
取 ,
计算许用弯曲应力
由式5-31
查图5-14
查图5-15
则
取
初选综合系数 ,查表5-8
由式5-26
考虑开式齿轮工作特点m加大10%-15%,取m=12
3.3.3 齿轮强度校核
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小齿轮齿数: mn=2mm
大齿轮齿数:z2=uz1=91.655
取z1=20,z2=92z1=20,z2=92
实际传动比
传动比误差:
,
在允许范围内。
修正螺旋角:
与初选β=130相近,ZH`Zβ可不修正.
齿轮分度圆直径:
Ⅲ
4.616
64.169
686.980
联轴器
1.0
0.99
Ⅳ
4.478
64.169
666.442
开式齿轮传动
6
0.95
Ⅴ
4.169
10.695
3722.669
五
(一)高速级齿轮的设计:
1.
由[2]表10-1选择得:
小齿轮 40Cr调质处理齿面硬度280HBS
大齿轮45钢正火处理齿面硬度230HBS
大、小齿轮硬度相差50HBS(考虑经济性)
YFa1=2.82,YFa2=2.23
YSa1=1.57,YSa2=1.78
因
6.
z1=20, z2=92, u=4.494, mn=2 mm,z1=21,z2=94
β= , β=
mt=mn/cosβ=2/cos13.1160=2.053mm,mt=2.053mm
a
齿宽: 取
(二)低速级齿轮的设计:
2.选择电动机功率
滚筒转动所需有效功率
根据表4.2-9确定各部分的效率:
传动滚筒效率η滚筒=0.96
联轴器效率η联=0.99
滚动轴承效率η轴承=0.98(圆锥滚子轴承)
开式齿轮的传动效率η开齿=0.95(0.94—0.96)
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机械设计基础课程设计说明书题目:设计胶带输送机的传动装置。
班级:姓名:学号:指导教师:成绩:2014.7.7一、设计任务书(1) 设计题目 :设计胶带输送机的传动装置 (2) 工作条件(3) 技术数据二、电动机的选择计算(1)选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机, 封闭式结构,电压380伏,Y 系列电动机。
(2)滚筒转动所需要的有效功率kw FV p w 25.210005.29001000=⨯==根据表2-11-1,确定各部分的效率:V 带传动效率 η1 =0.95 一对滚动球轴承效率 η2 =0.99 闭式齿轮的传动效率 η3 =0.97 弹性联轴器效率 η4 =0.99 滑动轴承传动效率 η5 =0.97转速1000r/min 。
Y132S —6型 同时,由表2-19-2查得其主要性能数据列于下表:三、传动装置的运动及动力参数计算(1)分配传动比总传动比04.80==wn n i ;由表2-11-1得,V 带传动的 传动比i 01= 2.5,则齿轮传动的传动比为:i 12=i/i 01=8.04/2.5=3.22此分配的传动比只是初步的,实际传动比的准确值 要在传动零件的参数和尺寸确定后才能确定。
并且允许 有(3-5%)的误差。
(2) 各轴功率、转速和转矩的计算0轴:(电动机轴)P 0=p r =2.70 kw ,n 0=960r/minT 0=9550×p 0/ n 0=9550×2.70/60=26.86 N •m四、传动零件的设计计算电动机型号为Y132S-6,额定功率P=3.0kw,转速为n1=960r/min,减速器高速轴转速n2=384r/min,班制是2年,载荷稍有波动。
(1)减速器以外的传动零件的设计计算1.选择V带的型号由书中表10-3查得工况系数K A=1.2;Pc=K A.P0 =1.2×3.0=3.6 kw查表10-4和课本图10-8,可得选用A型号带,d d1min =75mm;由表10-4,取标准直径,即d d1=100mm;2.验算带速V=3.14×d d1×n1 /(60×1000)=5.03 m/s;满足5 m/s <= V<=25-30 m/s;3.确定大带轮的标准直径d d2=n1/n 2×d d1×(1-ε)=960/384×100×0.99=247.5mm;查表10-5,取其标准值d d2=250mm;验算带的实际传动比:i实=d d2/d d1=250/100 =2.5;4.确定中心距a 和带长LdV带的中心距过长会使结构不紧凑,会低带传动的工作能力;初定中心距a0, a0=(0.7-2.0)( d d1 +d d2)=245~700 mm 取a0=500mm,相应a0的带基准长度Ld0:Ld0=2a0+π/2 ×( d d1 +d d2)+(d d2 –d d1)2/(4×a0)=1561.03mm;查表10-2可得,取Ld=1600mm; 带长Ld=1600mm;由Ld求实际的中心距a, 中心距a= 519.5mma = a0+(Ld –Ld0)/2 =519.5mm5.验算小轮包角α1由式α1=1800-(d d2 –d d1)/a×57.30;α1 =1800 -(250-100)/519.5×57.30 =163027’>1200符合要求;6.计算带的根数z= Pc /[( P0 +ΔP0 )×Kα×K L ]由图10-7查得,P0 =1.0kw, ΔP0 =0.12kw查表10-6可得,Kα=0.955,查表10-2,K L = 0.99,代入得,z =3.6/[(0.13+1.0)×0.955×0.99 ] =3.4;取z =4根。
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机械设计基础课程设计说明书题目:设计用于胶带运输机的机械传动装置班级:姓名:学号:指导教师:成绩:年月日目录1.设计任务书设计题目设计用于胶带运输机的机械传动装置。
工作条件2.传动装置总体设计电动机的选择2.1.1选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷 式结构,电压380V, Y 系列。
2.1.2选择电动机功率 1) 传动滚筒所需有效功率: 2) 传动装置总效率:按表2-11-1确定各部分效率如下 技术数据查表2-19-1,可选Y 系列三相异步电动机 Y112M-4 型,或选Y 系列三相异步电动机 Y132M1-6型,额定功率均为P ) 4.0kW ,均满足 R P r2.1.3确定电动机转速 1) 传动滚筒轴工作转速:现以同步转速为1500r/min 及1000r/min 两种方案进行比 较,查表2-18-1(P158)得电动机数据,计算总传动比列于下表:弹性联轴器的效率 一对滚动轴承的效率 闭式齿轮传动的效率 幵式滚子链传动的效率 一对滑动轴承的效率 传动滚筒的效率传动装总效率 3)所需的电动机功率:1 0.99 20.9930.97 (暂定精度为8级)40.920.97 0.96比较两方案可见,方案1选用的电动机虽然质量和价格较低,但总传动比较大。
为使传动装置结构紧凑,决定选用方案 2电动机型号为 Y132M1-6,同步转速为1000r/min 。
由表2-19-1 和表2-19-2查得主要性能技术数据和安装尺寸:分配传动比传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴功率、转速和转矩的计算0轴:即电动机的主动轴:1轴:即减速器高速轴,与电动机轴采用联轴器链接,传动比i 011,查表2-11-1(P90)弹性联轴器的传动效率总传动比:据表2-11-1(P90)取链传动比: 则齿轮传动的传动比:匹鱼0 10.05n w 95.5i 232.5 i 12ii 238.38 2.53.3520.99,则:2轴:即减速器低速轴,动力从1轴到2轴经历了1轴上的一对滚动轴承和一对齿轮啮合,故发生两次功率损耗,计算效率时都要计入,查表2-11-1(P90) —对滚动轴承的传动效率利率20.99,闭式齿轮传动的效率为30.97 (暂定齿轮精度为8级),则:3轴:即传动滚筒轴,动力从2轴到此轴经历了2轴上的一对滚动轴承和幵式滚子链传动,故发生两次功率损耗,计算效率时都要计入,查表2-11-1(P90) 一对滚动轴承的传动效率为0.99,幵式滚子链传动的效率为0.92,则:3. 传动零件的设计计算减速器以外的传动零件设计计算3.1.1设计链传动1)确定链轮齿数:由传动比取小链轮齿数z, 29 2i 24,因链轮齿数最好为奇数,z, 25;大链轮齿数z2 iz, 2.5 24 60,取,z? 63。
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目录1 设计任务书 (3)1.1 题目名称设计胶带输送机的传动装置 (3)1.2 工作条件 (4)1.3 技术数据 (4)2 电动机的选择计算 (4)2.1 选择电动机系列 (4)2.2 滚筒转动所需要的有效功率 (4)2.3 确定电动机的转速 (5)3 传动装置的运动及动力参数计算 (5)3.1 分配传动比 (5)3.1.1 总传动比 (5)3.1.2 各级传动比的分配 (5)3.2 各轴功率、转速和转矩的计算 (6)3.2.1 Ⅰ轴(高速轴) (6)3.2.2 Ⅱ轴(中间轴) (6)3.2.3 Ⅲ轴(低速轴) (6)3.2.4 Ⅳ轴(传动轴) (6)3.2.5 Ⅴ轴(卷筒轴) (6)3.3 开式齿轮的设计 (6)3.3.1 材料选择 (7)3.3.2 按齿根弯曲疲劳强度确定模数 (7)3.3.3 齿轮强度校核 (8)3.3.4 齿轮主要几何参数 (9)4 闭式齿轮设计 (9)4.1 减速器高速级齿轮的设计计算 (9)4.1.1 材料选择 (9)4.1.2 按齿面接触疲劳强度确定中心距 (10)4.1.3 验算齿面接触疲劳强度 (11)4.1.4 验算齿根弯曲疲劳强度...................................... - 13 -4.1.5 齿轮主要几何参数........................................... - 2 - 4.2 减速器低速级齿轮的设计计算 ................................. - 2 -4.2.1 材料选择................................................... - 2 -4.2.2 按齿面接触疲劳强度确定中心距............................... - 3 -4.2.3 验算齿面接触疲劳强度....................................... - 4 -4.2.4 验算齿根弯曲疲劳强度....................................... - 5 -4.2.5 齿轮主要几何参数........................................... - 6 -5 轴的设计计算 ................................................. - 7 - 5.1 高速轴的设计计算 ........................................... - 7 - 5.2 中间轴的设计计算 ........................................... - 8 - 5.3 低速轴的设计计算 ........................................... - 8 -6 低速轴的强度校核 ............................................. - 9 -6.1 绘制低速轴的力学模型......................................... - 9 -6.2 求支反力..................................................... - 9 -6.3 作弯矩、转矩图.............................................. - 10 -6.1.4 作计算弯矩Mca图.......................................... - 11 -6.1.5 校核该轴的强度............................................ - 11 -6.6 精确校核轴的疲劳强度........................................ - 11 -7 低速轴轴承的选择及其寿命验算 ................................ - 13 -7.1 确定轴承的承载能力.......................................... - 13 -7.2 计算轴承的径向支反力........................................ - 14 -7.3 作弯矩图.................................................... - 14 -7.4 计算派生轴向力S............................................ - 14 -7.5求轴承轴向载荷.............................................. - 14 -7.6 计算轴承的当量动载荷P...................................... - 14 -8 键联接的选择和验算 .......................................... - 15 - 8.1 低速轴上键的选择与验算 .................................... - 15 -8.1.1 齿轮处.................................................... - 15 -8.1.2 联轴器处.................................................. - 15 - 8.2 中间轴上键的选择与验算 .................................... - 15 -8.3 高速轴上键的选择与验算 .................................... - 15 -9 联轴器的选择 ................................................ - 16 - 9.1 低速轴轴端处 .............................................. - 16 -9.2 高速轴轴端处 .............................................. - 16 -10 减速器的润滑及密封形式选择 ................................. - 16 -11 参考文献 ................................................... - 17 - 1 设计任务书1.1 题目名称设计胶带输送机的传动装置1.2 工作条件1.3 技术数据2 电动机的选择计算2.1 选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机,封闭式结构,电压380伏,Y 系列。
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机械设计课程设计计算说明书一、....................................... 传动方案拟定.2二、....................................... 电动机的选择.2三、...................... 计算总传动比及分配各级的传动比4四、.............................. 运动参数及动力参数计算4五、传动零件的设计计算 (4)六、轴的设计计算 (8)1、输出轴的设计计算----- 72、输入轴的设计计算----- 10七、滚动轴承的选择及校核计算 (11)八、键联接的选择及计算 (12)九、联轴器的选择 (13)十.润滑与密封 (13)一. 参考文献13计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计题目:用于胶带输送机的机械传动装置,电动机经一级V带传动结构,带动单级圆柱齿轮减速器。
输送机连续工作,单向运转,载荷平稳,空载启动。
小批量生产,使用期限8年,两班制工作,工作环境清洁。
F=1100N V=2.0m/s D=320mm L=600mn滚筒二min 原始数据:3、确定电动机转速:计算滚筒工作转速:n 筒=60X 1000V/ nD=60X 1000XX 320二min按手册推荐(P90,表2-11-1 )的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I ' a=3~6。
取V带传动比I ' 1=2~4,则总传动比理时范围为I ' a=6~24。
故电动机转速的可电动机型号Y132S-6i总二据手册得i齿轮=带—n i =960r/min选范围为n' d=I' a X nn d= (6~24)X =~min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min 。
根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:(如下表)根据容量和转速,由有关手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传支比方案。
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机械设计基础课程设计说明书题目:设计用于胶带运输机的机械传动装置专业:材料成型及控制工程班级:成型1104设计者:鞠英男学号:指导教师:陈良玉目录1.设计任务书 (2).设计题目 (2).工作条件 (2).技术数据 (2)2.电动机的选择计算 (2).选择电动机系列 (2).选择电动机的功率及转速 (2).选择电动机的型号 (3)3.传动装置的运动和动力参数计算 (4).分配传动比 (4).各轴功率、转速和转矩的计算 (4)4.传动零件的设计计算 (6).减速器以外的传动零件(链传动)的设计计算 (6).减速器以内的传动零件(齿轮)的设计计算 (7)5.轴的设计计算 (11).减速器高速轴的设计 (11).减速器低速轴的设计 (12)6.滚动轴承的选择及其寿命计算 (15).减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (15).减速器低速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 (16)7.键连接的选择和验算 (19).减速器大齿轮与低速轴的键连接 (19).小链轮与减速器低速轴轴伸的键连接 (19).联轴器与减速器高速轴轴伸的键连接 (19)8.联轴器的选择 (20)9.减速器的其他附件 (20)10.润滑和密封 (21).减速器齿轮传动润滑油的选择 (21).减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择 (21).减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 (21)11.整体装配 (21)12.参考文献 (23)1. 设计任务书1.1. 设计题目设计胶带传输机的传动装置1.2. 工作条件工作年限工作班制工作环境 载荷性质 生产批量102多灰尘稍有波动小批 1.3. 技术数据题号 滚筒圆周力F(N) 带速v (m/s) 滚筒直径D (mm) 滚筒长度L (mm) ZDL2200280 5002. 电动机的选择计算2.1. 选择电动机系列根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380伏,Y 系列电动机2.2. 选择电动机的功率及转速2.2.1. 卷筒所需有效功率kW FVp w 30.310005.122001000=⨯==P W =2.2.2. 传动总效率根据表2-11-1确定各部分的效率:弹性联轴器效率 η1= 一对滚动球轴承效率 η2=闭式圆柱齿轮的传动效率 η3=(暂定8级) 开式链传动效率 η4= 一对滑动轴承的效率 η5= 运输滚筒的效率 η6=7901.096.097.092.097.098.099.026543221=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=ηηηηηηη η= 2.2.3. 所需电动机的功率 kW 18.47901.030.3p p w r ===η Pr= 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V ,Y 系列。
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(4) 作图正确,表达清晰;计算准确,书写工整。
第一讲 概 述
5. 课程设计进度
序号
设计内容
1 传动装置的总体设计
占总设计工作
完成阶段设计的
量的百分比/%
6. 课程设计参考书及设计题目
6.1 参考教材 孙德志,王春华,董美云,李庆忠 《机械设计基础课程设计》 东北大学出版社,2000年
第一讲 概 述
6. 课程设计参考书及设计题目
6.2 设计题目 工作条件
工作年限 工作班制 工作环境 载荷性质 生产批量
A 8 2 清洁 平稳 小批
B 10 2 多灰尘 稍有波动 小批
2.3 工作量 装配图1张—A0号图纸或A1号图纸 输出轴和从动齿轮零件图各1张—A3号图纸或A4 号图纸 设计说明书1份
第一讲 概 述
3. 课程设计的步骤
传传减
编
动动速
写
设 计 准 备
装 置 的 总 体
零 件 的 总 体
器 装 配 草 图
工 作 图 设 计
设 计 计 算 说
答 辩
设设设
明
计计计
书
第一讲 概 述
4. 课程设计的方法和要求
4.1 方法 方案设计——必要的计算和结构设计—— 设计结果用图纸表达——设计依据为设计 计算说明书。
“三边”设计法——边画图、边计算、边修改。
第一讲 概 述
4. 课程设计的方法和要求
4.2 设计要求 (1) 设计工作要认真、仔细、独立完成。 (2) 正确使用设计规范和标准。 (3) 正确处理设计计算和结构设计的关系。
vDn/60103 m/s
D胶带运输机传动 径滚 , m筒 m;直
n工作机主动轴的 r/m转in速 . ,
1234 n
第二讲 传动装置的总体设计
1. 电动机的选择
1.3 电动机转速的确定 三相异步电动机的同步转速有3000,1500,
1000,750r/min四种。 建议使用同步转速为1000或1500r/min的电机。
机械设计基础课程设计指导
第一讲 概述 第二讲 传动装置的总体设计 第三讲 传动零件设计计算 第四讲 减速器构造 第五讲 减速器装配草图设计 第六讲 减速器装配工作图设计 第七讲 零件工作图设计 第八讲 编写设计计算说明书 第九讲 总结与答辩
第一讲 概 述
1. 课程设计的目的
(1)培养综合运用机械系统课程知识解决 机械工程问题的能力;
至少选择两种同步转速的电机进行方案比较, 以选择最优方案。
具体见参考教材P5 例1.2-1。
第二讲 传动装置的总体设计
2. 传动比的分配——初步
2.1 各级传动比的分配 根据表2.2-1合理选择推荐值。
总传 i n 0动 n w i1i比 2i3 in
滚筒轴nw 转 6π速 v0Dr/: m;in
6. 课程设计参考书及设计题目
工作条件
工作年限 工作班制 工作环境 载荷性质 生产批量
A 8 2 清洁 平稳 小批
B 10 2 多灰尘 稍有波动 小批
C 15 1 灰尘极少 轻微冲击 单件
单级圆柱齿轮减速器的一级普通V传动——ZDD型
第一讲 概 述
6. 课程设计参考书及设计题目
技术数据
题号
ZDD-1 ZDD-2 ZDD-3 ZDD-4 ZDD-5 ZDD-6 ZDD-7 ZDD-8 ZDD-9 ZDD-10
参考时间
7
第一天(第一周周一)
2 传动零件的设计计算
7
第二天(第一周周二)
3 减速器装配草图设计 4 装配工作图设计
40第Biblioteka 天(第二周周一)20第七天(第二周周二)
5 零件工作图设计 6 整理编写设计计算说明书
10
第八天(第二周周三)
10
第九天(第二周周四)
7 答辩
6
第十天(第二周周五)
第一讲 概 述
滚筒圆周力 F/N 900 900 1000 1000 1100 1100 1200 1200 1400 1500
带速 v/(m/s)
2.3 2.5 2.0 2.2 2.2 2.0 2.0 2.1 1.8 1.6
滚筒直径 D/mm 400 400 500 500 320 320 400 400 320 250
第二讲 传动装置的总体设计
1. 电动机的选择
1.2 电动机功率的选择
选择条件: P0 Pr
P0 电动机额定功k率 W;, Pr 工作机所需电动机 ,k功W;率
第二讲 传动装置的总体设计
1. 电动机的选择
1.2 电动机功率的选择
Pr Pw
Pw工作机所需有效k功 W; 率,
总传动效率。
PwFv1000kWF工作机圆周 N; 力, v工作机线速 m/s度 。,
C 15 1 灰尘极少 轻微冲击 单件
单级圆柱齿轮减速器的一级链传动——ZDL型
第一讲 概 述
6. 课程设计参考书及设计题目
技术数据
题号
ZDL-1 ZDL-2 ZDL-3 ZDL-4 ZDL-5 ZDL-6 ZDL-7 ZDL-8 ZDL-9 ZDL-10
滚筒圆周力 F/N 1500 1500 1600 1800 1800 2000 2000 2200 2200 2400
带速 v/(m/s)
1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.8 2.0 1.5 1.8 1.8
滚筒直径 D/mm 280 300 320 300 300 320 300 280 300 320
滚筒长度 L/mm 400 500 400 500 400 500 400 500 400 500
第一讲 概 述
(2)学习机械设计的一般方法; (3)掌握简单机械传动装置的设计步骤; (4)机械设计基本技能的训练——计算、
绘图、设计使用的标准、规范、手册等。
第一讲 概 述
2. 课程设计的内容和份量 2.1 题目——选择通用机械的传动装置
胶带运输机
第一讲 概 述
2. 课程设计的内容和份量
2.2 内容 总体设计; 主要零件的设计计算—齿轮、轴承、轴等; 绘制减速器装配图; 绘制零件工作图; 编写设计计算说明书。
滚筒长度 L/mm 500 600 500 600 500 600 500 600 500 600
第二讲 传动装置的总体设计
1. 电动机的选择
选择依据:工作机的特性、工作环境、工作载荷 的大小和性质。
所需选定:电动机的种类、类型和结构形式、功 率、转速。
1.1 种类、类型和结构形式的选择 Y系列三相异步电动机