推薦裝置的設計

① 我想請教一下，設計一種裝置，當人靠近時立即切斷電路，應該怎麼設計

用光電接近開旦枝高關，電容式接近開光，熱感接近開關，超聲接模尺近開關都可以，主要看你用的搭攔場合，成本要求，精度要求等等。

② 機械設計課程設計帶式運輸機傳動裝置的設計

給你做個參考
一、前言
(一)
設計目的：
通過本課程設計將學過的基礎理論知識進行綜合應用，培養結構設計，計算能力，熟悉一般的機械裝置設計過程。
(二)
傳動方案的分析
機器一般是由原動機、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結構簡單、製造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。
本設計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案採用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。
帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉矩時，結構尺寸較其他形式大，但有過載保護的優點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉矩，減小帶傳動的結構尺寸。
齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現代機器中應用最為廣泛的機構之一。本設計採用的是單級直齒輪傳動。
減速器的箱體採用水平剖分式結構，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。
二、傳動系統的參數設計
原始數據：運輸帶的工作拉力F=0.2 KN；帶速V=2.0m/s；滾筒直徑D=400mm（滾筒效率為0.96）。
工作條件：預定使用壽命8年，工作為二班工作制，載荷輕。
工作環境：室內灰塵較大，環境最高溫度35°。
動力來源：電力，三相交流380/220伏。
1
、電動機選擇
（1）、電動機類型的選擇： Y系列三相非同步電動機
（2）、電動機功率選擇：
①傳動裝置的總效率：
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作機所需的輸入功率：
因為 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③電動機的輸出功率：
=3.975/0.87=4.488KW
使電動機的額定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得電動機的額定功率P ＝ 5.5KW 。
⑶、確定電動機轉速：
計算滾筒工作轉速：
=（60×v）/（2π×D/2）
=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
由推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I』 =3~6。取V帶傳動比I』 =2~4，則總傳動比理時范圍為I』 =6~24。故電動機轉速的可選范圍為n』 =（6~24）×96=576~2304r/min
⑷、確定電動機型號
根據以上計算在這個范圍內電動機的同步轉速有1000r/min和1500r/min，綜合考慮電動機和傳動裝置的情況，同時也要降低電動機的重量和成本，最終可確定同步轉速為1500r/min ，根據所需的額定功率及同步轉速確定電動機的型號為Y132S-4 ，滿載轉速 1440r/min 。
其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉速1440r/min，額定轉矩2.2，質量68kg。
2 、計算總傳動比及分配各級的傳動比
（1）、總傳動比：i =1440/96=15
（2）、分配各級傳動比：
根據指導書，取齒輪i =5（單級減速器i=3~6合理）
=15/5=3
3 、運動參數及動力參數計算
⑴、計算各軸轉速（r/min）
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵計算各軸的功率（KW）
電動機的額定功率Pm=5.5KW
所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶計算各軸扭矩（N•mm）
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、傳動零件的設計計算
（一）齒輪傳動的設計計算
（1）選擇齒輪材料及精度等級
考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪採用軟齒面。小齒輪選用40Cr調質，齒面硬度為240~260HBS。大齒輪選用45#鋼，調質，齒面硬度220HBS；根據指導書選7級精度。齒面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）確定有關參數和系數如下：
傳動比i
取小齒輪齒數Z =20。則大齒輪齒數：
=5×20=100 ，所以取Z
實際傳動比
i =101/20=5.05
傳動比誤差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齒數比： u=i
取模數：m=3 ；齒頂高系數h =1；徑向間隙系數c =0.25；壓力角 =20°；
則 h *m=3，h ）m=3.75
h=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圓直徑：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指導書取 φ
齒寬： b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
b
齒頂圓直徑：d ）=66，
d
齒根圓直徑：d ）=52.5，
d ）=295.5
基圓直徑：
d cos =56.38，
d cos =284.73
(3)計算齒輪傳動的中心矩a：
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液壓絞車≈182mm
（二）軸的設計計算
1 、輸入軸的設計計算
⑴、按扭矩初算軸徑
選用45#調質，硬度217~255HBS
根據指導書並查表，取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴選d=25mm
⑵、軸的結構設計
①軸上零件的定位，固定和裝配
單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則採用過渡配合固定
②確定軸各段直徑和長度
Ⅰ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以長度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，並考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：
L =（2+20+55）=77mm
III段直徑：
初選用30207型角接觸球軸承，其內徑d為35mm,外徑D為72mm，寬度T為18.25mm.
=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
Ⅳ段直徑：
由手冊得：c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應便於軸承的拆卸，應按標准查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應取：d =（35+3×2）=41mm
因此將Ⅳ段設計成階梯形，左段直徑為41mm
+2h=35+2×3=41mm
長度與右面的套筒相同，即L
Ⅴ段直徑：d =50mm. ，長度L =60mm
取L
由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=80mm
Ⅵ段直徑：d =41mm， L
Ⅶ段直徑：d =35mm， L ＜L3，取L
2 、輸出軸的設計計算
⑴、按扭矩初算軸徑
選用45#調質鋼，硬度（217~255HBS）
根據課本P235頁式（10-2），表（10-2）取c=110
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、軸的結構設計
①軸的零件定位，固定和裝配
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位採用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。
②確定軸的各段直徑和長度
初選30211型角接球軸承，其內徑d為55mm，外徑D=100mm，寬度T為22.755mm。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長42.755mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。
則 d =42mm L = 50mm
L = 55mm
L = 60mm
L = 68mm
L =55mm
L
四、滾動軸承的選擇
1 、計算輸入軸承
選用30207型角接觸球軸承，其內徑d為35mm,外徑D為72mm，寬度T為18.25mm.
2 、計算輸出軸承
選30211型角接球軸承，其內徑d為55mm，外徑D=100mm，寬度T為22.755mm
五、鍵聯接的選擇
1 、輸出軸與帶輪聯接採用平鍵聯接
鍵的類型及其尺寸選擇：
帶輪傳動要求帶輪與軸的對中性好，故選擇C型平鍵聯接。
根據軸徑d =42mm ，L =65mm
查手冊得，選用C型平鍵，得： 卷揚機
裝配圖中22號零件選用GB1096-79系列的鍵12×56
則查得：鍵寬b=12，鍵高h=8，因軸長L ＝65，故取鍵長L=56
2 、輸出軸與齒輪聯接用平鍵聯接
=60mm,L
查手冊得，選用C型平鍵，得：
裝配圖中 赫格隆36號零件選用GB1096-79系列的鍵18×45
則查得：鍵寬b=18，鍵高h=11，因軸長L ＝53，故取鍵長L=45
3 、輸入軸與帶輪聯接採用平鍵聯接 =25mm L
查手冊
選A型平鍵，得：
裝配圖中29號零件選用GB1096-79系列的鍵8×50
則查得：鍵寬b=8，鍵高h=7，因軸長L ＝62，故取鍵長L=50
4 、輸出軸與齒輪聯接用平鍵聯接
=50mm
L
查手冊
選A型平鍵，得：
裝配圖中26號零件選用GB1096-79系列的鍵14×49
則查得：鍵寬b=14，鍵高h=9，因軸長L ＝60，故取鍵長L=49
六、箱體、箱蓋主要尺寸計算
箱體採用水平剖分式結構，採用HT200灰鑄鐵鑄造而成。箱體主要尺寸計算如下：
七、軸承端蓋
主要尺寸計算
軸承端蓋：HT150 d3=8
n=6 b=10
八、減速器的
減速器的附件的設計
1
、擋圈 ：GB886-86
查得：內徑d=55，外徑D=65，擋圈厚H=5，右肩軸直徑D1≥58
2
、油標 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
3
、角螺塞
M18
×
1.5 ：JB/ZQ4450-86
九、
設計參考資料目錄
1、吳宗澤、羅聖國主編.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社，1999.6
2、解蘭昌等編著.緊密儀器儀表機構設計.杭州：浙江大學出版社，1997.11

③ 帶式輸送機傳動裝置的設計

一、傳動方案擬定
第二組第三個數據：設計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器
（1） 工作條件：使用年限10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷平穩。
（2） 原始數據：滾筒圓周力F=1.7KN；帶速V=1.4m/s；
滾筒直徑D=220mm。
運動簡圖
二、電動機的選擇
1、電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相非同步電動機。
2、確定電動機的功率：
（1）傳動裝置的總效率：
η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
(2)電機所需的工作功率：
Pd=FV/1000η總
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
3、確定電動機轉速：
滾筒軸的工作轉速：
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min

根據【2】表2.2中推薦的合理傳動比范圍，取V帶傳動比Iv=2~4，單級圓柱齒輪傳動比范圍Ic=3~5，則合理總傳動比i的范圍為i=6~20，故電動機轉速的可選范圍為nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min
符合這一范圍的同步轉速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三種適用的電動機型號、如下表
方案 電動機型號 額定功率 電動機轉速（r/min） 傳動裝置的傳動比
KW 同轉 滿轉 總傳動比 帶 齒輪
1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63
2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89

綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，比較兩種方案可知：方案1因電動機轉速低，傳動裝置尺寸較大，價格較高。方案2適中。故選擇電動機型號Y100l2-4。
4、確定電動機型號
根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為
Y100l2-4。
其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉速1420r/min，額定轉矩2.2。
三、計算總傳動比及分配各級的傳動比
1、總傳動比：i總=n電動/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各級傳動比
（1） 取i帶=3
（2） ∵i總=i齒×i 帶π
∴i齒=i總/i帶=11.68/3=3.89
四、運動參數及動力參數計算
1、計算各軸轉速（r/min）
nI=nm/i帶=1420/3=473.33(r/min)
nII=nI/i齒=473.33/3.89=121.67(r/min)
滾筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)
2、 計算各軸的功率（KW）
PI=Pd×η帶=2.76×0.96=2.64KW
PII=PI×η軸承×η齒輪=2.64×0.99×0.97=2.53KW

3、 計算各軸轉矩
Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N•m
TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N•m

TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N•m

五、傳動零件的設計計算
1、 皮帶輪傳動的設計計算
（1） 選擇普通V帶截型
由課本[1]P189表10-8得：kA=1.2 P=2.76KW
PC=KAP=1.2×2.76=3.3KW
據PC=3.3KW和n1=473.33r/min
由課本[1]P189圖10-12得：選用A型V帶
（2） 確定帶輪基準直徑，並驗算帶速
由[1]課本P190表10-9，取dd1=95mm>dmin=75
dd2=i帶dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30 mm
由課本[1]P190表10-9，取dd2=280
帶速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×95×1420/60×1000
=7.06m/s
在5~25m/s范圍內，帶速合適。
（3） 確定帶長和中心距
初定中心距a0=500mm
Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450
=1605.8mm
根據課本[1]表（10-6）選取相近的Ld=1600mm
確定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2
=497mm
(4) 驗算小帶輪包角
α1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a
=1800-57.30×(280-95)/497
=158.670>1200（適用）
（5） 確定帶的根數
單根V帶傳遞的額定功率.據dd1和n1，查課本圖10-9得 P1=1.4KW
i≠1時單根V帶的額定功率增量.據帶型及i查[1]表10-2得 △P1=0.17KW
查[1]表10-3，得Kα=0.94；查[1]表10-4得 KL=0.99
Z= PC/[(P1+△P1)KαKL]
=3.3/[(1.4+0.17) ×0.94×0.99]
=2.26 (取3根)
(6) 計算軸上壓力
由課本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由課本式（10-20）單根V帶的初拉力：
F0=500PC/ZV[（2.5/Kα）-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062 =134.3kN
則作用在軸承的壓力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67o/2)
=791.9N

2、齒輪傳動的設計計算
（1）選擇齒輪材料與熱處理：所設計齒輪傳動屬於閉式傳動，通常
齒輪採用軟齒面。查閱表[1] 表6-8，選用價格便宜便於製造的材料，小齒輪材料為45鋼，調質，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；
精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選8級精度。
(2)按齒面接觸疲勞強度設計
由d1≥ (6712×kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
確定有關參數如下：傳動比i齒=3.89
取小齒輪齒數Z1=20。則大齒輪齒數：Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78
由課本表6-12取φd=1.1
(3)轉矩T1
T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N•mm
(4)載荷系數k : 取k=1.2
(5)許用接觸應力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 由課本[1]圖6-37查得：
σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa
接觸疲勞壽命系數Zn：按一年300個工作日，每天16h計算，由公式N=60njtn 計算
N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109
N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108
查[1]課本圖6-38中曲線1，得 ZN1=1 ZN2=1.05
按一般可靠度要求選取安全系數SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa
故得：
d1≥ (6712×kT1(u+1)/φ[σH]2)1/3
=49.04mm
模數：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取課本[1]P79標准模數第一數列上的值，m=2.5
(6)校核齒根彎曲疲勞強度
σ bb=2KT1YFS/bmd1
確定有關參數和系數
分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×78mm=195mm
齒寬：b=φdd1=1.1×50mm=55mm
取b2=55mm b1=60mm
(7)復合齒形因數YFs 由課本[1]圖6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95
(8)許用彎曲應力[σbb]
根據課本[1]P116：
[σbb]= σbblim YN/SFmin
由課本[1]圖6-41得彎曲疲勞極限σbblim應為： σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa
由課本[1]圖6-42得彎曲疲勞壽命系數YN：YN1=1 YN2=1
彎曲疲勞的最小安全系數SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1
計算得彎曲疲勞許用應力為
[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa
[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa
校核計算
σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]
σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]
故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠
(9)計算齒輪傳動的中心矩a
a=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm
(10)計算齒輪的圓周速度V
計算圓周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s
因為V＜6m/s，故取8級精度合適．

六、軸的設計計算
從動軸設計
1、選擇軸的材料 確定許用應力
選軸的材料為45號鋼，調質處理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭轉強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，
從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：
d≥C
查[2]表13-5可得，45鋼取C=118
則d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm
考慮鍵槽的影響以及聯軸器孔徑系列標准，取d=35mm
3、齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N
齒輪作用力：
圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
徑向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N
4、軸的結構設計
軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。
（1）、聯軸器的選擇
可採用彈性柱銷聯軸器，查[2]表9.4可得聯軸器的型號為HL3聯軸器：35×82 GB5014-85
（2）、確定軸上零件的位置與固定方式
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置
在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯軸器，齒輪靠油環和套筒實現
軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸
承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通
過兩端軸承蓋實現軸向定位，聯軸器靠軸肩平鍵和過盈配合
分別實現軸向定位和周向定位
（3）、確定各段軸的直徑
將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯軸器相配（如圖），
考慮聯軸器用軸肩實現軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm
齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大於d2，取d3=4 5mm，為便於齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大於d3，取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環定位,軸環直徑d5
滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,根據選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm.
(4)選擇軸承型號.由[1]P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環直徑d5=52mm.
(5）確定軸各段直徑和長度
Ⅰ段：d1=35mm 長度取L1=50mm

II段:d2=40mm
初選用6209深溝球軸承，其內徑為45mm,
寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，並考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：
L2=（2+20+19+55）=96mm
III段直徑d3=45mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直徑d4=50mm
長度與右面的套筒相同，即L4=20mm
Ⅴ段直徑d5=52mm. 長度L5=19mm
由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm
(6)按彎矩復合強度計算
①求分度圓直徑：已知d1=195mm
②求轉矩：已知T2=198.58N•m
③求圓周力：Ft
根據課本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N
④求徑向力Fr
根據課本P127（6-35）式得
Fr=Ft•tanα=2.03×tan200=0.741N
⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=48mm

(1)繪制軸受力簡圖（如圖a）
（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N
由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N•m
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N•m
(4)繪制合彎矩圖（如圖d）
MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N•m
(5)繪制扭矩圖（如圖e）
轉矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N•m
(6)繪制當量彎矩圖（如圖f）
轉矩產生的扭剪文治武功力按脈動循環變化，取α=0.2，截面C處的當量彎矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[51.632+(0.2×198.58)2]1/2=65.13N•m
(7)校核危險截面C的強度
由式（6-3）

σe=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1×453
=7.14MPa< [σ-1]b=60MPa
∴該軸強度足夠。

主動軸的設計
1、選擇軸的材料 確定許用應力
選軸的材料為45號鋼，調質處理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭轉強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，
從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：
d≥C
查[2]表13-5可得，45鋼取C=118
則d≥118×(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm
考慮鍵槽的影響以系列標准，取d=22mm
3、齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N
齒輪作用力：
圓周力：Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N
徑向力：Fr=Fttan200=2130×tan200=775N
確定軸上零件的位置與固定方式
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置
在齒輪兩邊。齒輪靠油環和套筒實現 軸向定位和固定
，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸
承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通
過兩端軸承蓋實現軸向定位，
4 確定軸的各段直徑和長度
初選用6206深溝球軸承，其內徑為30mm,
寬度為16mm.。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。
(2)按彎扭復合強度計算
①求分度圓直徑：已知d2=50mm
②求轉矩：已知T=53.26N•m
③求圓周力Ft：根據課本P127（6-34）式得
Ft=2T3/d2=2×53.26/50=2.13N
④求徑向力Fr根據課本P127（6-35）式得
Fr=Ft•tanα=2.13×0.36379=0.76N
⑤∵兩軸承對稱
∴LA=LB=50mm
(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ
FAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N
(2) 截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19N•m
(3)截面C在水平面彎矩為
MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N•m
(4)計算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2
=（192+52.52）1/2
=55.83N•m
(5)計算當量彎矩：根據課本P235得α=0.4
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[55.832+(0.4×53.26)2]1/2
=59.74N•m
(6)校核危險截面C的強度
由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1×303)
=22.12Mpa<[σ-1]b=60Mpa
∴此軸強度足夠

（7） 滾動軸承的選擇及校核計算
一從動軸上的軸承
根據根據條件，軸承預計壽命
L'h=10×300×16=48000h
(1)由初選的軸承的型號為: 6209,
查[1]表14-19可知:d=55mm,外徑D=85mm,寬度B=19mm,基本額定動載荷C=31.5KN, 基本靜載荷CO=20.5KN,
查[2]表10.1可知極限轉速9000r/min

（1）已知nII=121.67(r/min)

兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N
根據課本P265（11-12）得軸承內部軸向力
FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端
FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N
(3)求系數x、y
FA1/FR1=682N/1038N =0.63
FA2/FR2=682N/1038N =0.63
根據課本P265表（14-14）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)計算當量載荷P1、P2
根據課本P264表（14-12）取f P=1.5
根據課本P264（14-7）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1083+0)=1624N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5×(1×1083+0)=1624N
(5)軸承壽命計算
∵P1=P2 故取P=1624N
∵深溝球軸承ε=3
根據手冊得6209型的Cr=31500N
由課本P264（14-5）式得
LH=106(ftCr/P)ε/60n
=106(1×31500/1624)3/60X121.67=998953h>48000h
∴預期壽命足夠

二.主動軸上的軸承:
(1)由初選的軸承的型號為:6206
查[1]表14-19可知:d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,
基本額定動載荷C=19.5KN,基本靜載荷CO=111.5KN,
查[2]表10.1可知極限轉速13000r/min
根據根據條件，軸承預計壽命
L'h=10×300×16=48000h
（1）已知nI=473.33(r/min)
兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1129N
根據課本P265（11-12）得軸承內部軸向力
FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N
(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端
FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N
(3)求系數x、y
FA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63
FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63
根據課本P265表（14-14）得e=0.68
FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1
y1=0 y2=0
(4)計算當量載荷P1、P2
根據課本P264表（14-12）取f P=1.5
根據課本P264（14-7）式得
P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1129+0)=1693.5N
P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×1129+0)= 1693.5N
(5)軸承壽命計算
∵P1=P2 故取P=1693.5N
∵深溝球軸承ε=3
根據手冊得6206型的Cr=19500N
由課本P264（14-5）式得
LH=106(ftCr/P)ε/60n
=106(1×19500/1693.5)3/60X473.33=53713h>48000h
∴預期壽命足夠

七、鍵聯接的選擇及校核計算
1．根據軸徑的尺寸，由[1]中表12-6
高速軸(主動軸)與V帶輪聯接的鍵為：鍵8×36 GB1096-79
大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 14×45 GB1096-79
軸與聯軸器的鍵為：鍵10×40 GB1096-79
2．鍵的強度校核
大齒輪與軸上的鍵 ：鍵14×45 GB1096-79
b×h=14×9,L=45,則Ls=L-b=31mm
圓周力：Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N
擠壓強度： =56.93<125~150MPa=[σp]
因此擠壓強度足夠
剪切強度： =36.60<120MPa=[ ]
因此剪切強度足夠
鍵8×36 GB1096-79和鍵10×40 GB1096-79根據上面的步驟校核，並且符合要求。

八、減速器箱體、箱蓋及附件的設計計算~
1、減速器附件的選擇
通氣器
由於在室內使用，選通氣器（一次過濾），採用M18×1.5
油麵指示器
選用游標尺M12
起吊裝置
採用箱蓋吊耳、箱座吊耳.

放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M18×1.5
根據《機械設計基礎課程設計》表5.3選擇適當型號：
起蓋螺釘型號：GB/T5780 M18×30,材料Q235
高速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783～86 M8X12,材料Q235
低速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783～86 M8×20,材料Q235
螺栓：GB5782～86 M14×100，材料Q235
箱體的主要尺寸：
：
(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1= 4.0625 取z=8
(2)箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45
取z1=8
(3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5z1=1.5×8=12
(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.5×8=12
(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.5×8=20

(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=
0.036×122.5+12=16.41(取18)
(7)地腳螺釘數目n=4 (因為a<250)
(8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.75×18= 13.5 (取14)
(9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.55× 18=9.9 (取10)
(10)連接螺栓d2的間距L=150-200
(11)軸承端蓋螺釘直d3=(0.4-0.5)df=0.4×18=7.2(取8)
(12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.3×18=5.4 (取6)
(13)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.8×10=8
(14)df.d1.d2至外箱壁距離C1
(15) Df.d2

(16)凸台高度：根據低速級軸承座外徑確定，以便於扳手操作為准。
(17)外箱壁至軸承座端面的距離C1＋C2＋（5～10）
(18)齒輪頂圓與內箱壁間的距離：＞9.6 mm
(19)齒輪端面與內箱壁間的距離：=12 mm
(20)箱蓋，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm
(21)軸承端蓋外徑∶D＋（5～5．5）d3

D～軸承外徑
(22)軸承旁連接螺栓距離：盡可能靠近，以Md1和Md3 互不幹涉為准，一般取S＝D2.

九、潤滑與密封
1.齒輪的潤滑
採用浸油潤滑，由於為單級圓柱齒輪減速器，速度ν<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小於10mm，所以浸油高度約為36mm。
2.滾動軸承的潤滑
由於軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。
3.潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用於小型設備，選用GB443-89全損耗系統用油L-AN15潤滑油。
4.密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易於調整，採用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。

十、設計小結
課程設計體會
課程設計都需要刻苦耐勞，努力鑽研的精神。對於每一個事物都會有第一次的吧，而沒一個第一次似乎都必須經歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續幾個小時、十幾個小時不停的工作進行攻關；最後出成果的瞬間是喜悅、是輕松、是舒了口氣！
課程設計過程中出現的問題幾乎都是過去所學的知識不牢固，許多計算方法、公式都忘光了，要不斷的翻資料、看書，和同學們相互探討。雖然過程很辛苦，有時還會有放棄的念頭，但始終堅持下來，完成了設計，而且學到了，應該是補回了許多以前沒學好的知識，同時鞏固了這些知識，提高了運用所學知識的能力。

十一、參考資料目錄
[1]《機械設計基礎課程設計》，高等教育出版社，陳立德主編，2004年7月第2版；
[2] 《機械設計基礎》，機械工業出版社 胡家秀主編 2007年7月第1版

④ 求帶式輸送機傳動裝置設計

課程設計說明書

一.電動機的選擇：
1.選擇電動機的類型：
按工作要求和條件，選用三機籠型電動機，封閉式結構，電壓380V，Y系列斜閉式自扇冷式鼠籠型三相非同步電動機。（手冊P167）
選擇電動機容量 ：
滾筒轉速：
負載功率:
KW
電動機所需的功率為：
（其中： 為電動機功率， 為負載功率， 為總效率。）
2.電動機功率選擇：

折算到電動機的功率為:

3.確定電動機型號：
按指導書 表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍為: .取V帶傳動比 ，則總傳動比理論范圍為 ，故電動機轉速的可選范圍為
符合這一范圍的同步轉速有750,1000和1500
查手冊 表 的：選定電動機類型為：
其主要性能：額定功率： ,滿載轉速: ，額定轉速: ,質量:
二、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
1.減速器的總傳動比為：

2、分配傳動裝置傳動比：
按手冊 表1，取開式圓柱齒輪傳動比
因為 ,所以閉式圓錐齒輪的傳動比 .
三.運動參數及動力參數計算:
1.計算各軸的轉速:
I軸轉速：

2.各軸的輸入功率
電機軸：
I軸上齒輪的輸入功率:
II軸輸入功率：
III軸輸入功率：
3.各軸的轉矩
電動機的輸出轉矩：

四、傳動零件的設計計算
1.皮帶輪傳動的設計計算:
（1）選擇普通V帶
由課本 表5.5查得：工作情況系數：
計算功率:
小帶輪轉速為：
由課本 圖5.14可得：選用A型V帶：小帶輪直徑
（2）確定帶輪基準直徑,並驗算帶速
小帶輪直徑 ,參照課本 表5.6,取 ,

由課本 表5.6,取
實際從動輪轉速:
轉速誤差為:
滿足運輸帶速度允許誤差要求.
驗算帶速
在 范圍內,帶速合適.
(3)確定帶長和中心距
由課本 式5.18得:

查課本 表5.1,得:V帶高度:
得:
初步選取中心距:
由課本 式5.2得:
根據課本 表5.2選取V帶的基準長度:
則實際中心距:
(4)驗算小帶輪包角:
據課本 式5.1得: (適用)
(5)確定帶的根數:
查課本 表5.3,得: .查課本 表5.4,得:
查課本 表5.4,得: .查課本 表5.2,得:
由課本 式5.19得:
取 根.
(6)計算軸上壓力
查課本 表5.1,得:
由課本 式5.20,得:單根V帶合適的張緊力:

由課本 式5.21,得:作用在帶輪軸上的壓力為 :

2、齒輪傳動的設計計算:
(1)選擇齒輪材料及精度等級
初選大小齒輪的材料均為45鋼,經調質處理,硬度為
由課本表取齒輪等級精度為7級,初選
(2)計算高速級齒輪
<1>查課本 表6.2得:
取 ,
由課本 圖6.12取 ,由課本 表6.3,取 ,
齒數教少取 ,取 則 .
<2>接觸疲勞許用應力
由課本 圖6.14查得: .
由課本 表6.5,查得: ,
則應力循環次數:

查課本 圖6.16可得接觸疲勞的壽命系數: ,
.
<3>計算小齒輪最小直徑
計算工作轉矩:
由課本 表6.8,取: ,

<4>確定中心距:
為便於製造和測量,初定: .
<5>選定模數 齒數 和螺旋角
一般: ,初選: 則 .
由 得:
由課本 表6.1取標准模數: ,則:
取 ,則: .
取 , .
齒數比:
與 的要求比較,誤差為1.6%,可用.是:
滿足要求.
<6>計算齒輪分度圓直徑
小齒輪: ;
大齒輪:
<7>齒輪寬度

圓整得大齒輪寬度: ,取小齒輪寬度: .
<8>校核齒輪彎曲疲勞強度
查課本 圖6.15,得 ;
查課本 表6.5,得: ;
查課本 圖6.17得:彎曲強度壽命系數: ;

由課本 表6.4,得: ，
Z較大 ,取 ，
則: ，
所以兩齒輪齒根彎曲疲勞強度滿足要求,此種設計合理.
〈9〉齒輪的基本參數如下表所示:

名稱 符號 公式 齒1 齒2
齒數

19 112
分度圓直徑

58.015 341.985
齒頂高

3 3
齒根高

3.75 3.75
齒頂圓直徑

64.015 347.985
齒根圓直徑

50.515 334.485
中心距

200
孔徑 b
齒寬

80 75

五、軸的設計計算及校核：
1.計算軸的最小直徑
查課本 表11.3,取:
軸:
軸:
軸:
取最大轉矩軸進行計算,校核.
考慮有鍵槽,將直徑增大 ,則: .
2.軸的結構設計
選材45鋼,調質處理.
由課本 表11.1,查得: .
由課本 表11.4查得: , .
由課本 式10.1得:聯軸器的計算轉矩:
由課本 表10.1,查得: ,
按照計算轉矩應小於聯軸器公稱轉矩的條件,查手冊 表8-7,
選擇彈性柱銷聯軸器,型號為: 型聯軸器,其公稱轉矩為:
半聯軸器 的孔徑: ,故取: .
半聯軸器長度 ,半聯軸器與軸配合的轂孔長度為: .
(1)軸上零件的定位,固定和裝配
單級減速器中可以將齒輪安排在箱體中央,相對兩軸承對稱分布.齒輪左面由套筒定位,右面由軸肩定位,聯接以平鍵作為過渡配合固定,兩軸承均以軸肩定位.

(2)確定軸各段直徑和長度
<1> 段:為了滿足半聯軸器的軸向定位要求, 軸段右端需制出一軸肩,故取 段的直徑 ,左端用軸端擋圈定位,查手冊表按軸端去擋圈直徑 ,半聯軸器與軸配合的轂孔長度: ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上,故段的長度應比略短,取: .
<2>初步選擇滾動軸承,因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用 ,故選用蛋列圓錐滾子軸承,參照工作要求並根據: .
由手冊 表 選取 型軸承,尺寸: ，軸肩
故 ，左端滾動軸承採用縐件進行軸向定位,右端滾動軸承採用套筒定位.
<3>取安裝齒輪處軸段 的直徑： ，齒輪右端與右軸承之間採用套筒定位,已知齒輪輪轂的寬度為 ,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短與輪轂寬度,故取： ,齒輪右端採用軸肩定位,軸肩高度 ,取 ,則軸環處的直徑： ，軸環寬度： ,取 ， ，即軸肩處軸徑小於軸承內圈外徑,便於拆卸軸承.
<4>軸承端蓋的總寬度為： ,取： .
<5>取齒輪距箱體內壁距離為: .
, .
至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度.
(3)軸上零件的周向定位
齒輪,半聯軸器與軸的周向定位均採用平鍵聯接
按 查手冊 表4-1,得:平鍵截面 ,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為: .
為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為; ,半聯軸器與軸的聯接,選用平鍵為: ,半聯軸器與軸的配合為: .
滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為: .
(4)確定軸上圓角和倒角尺寸,
參照課本 表11.2,取軸端倒角為: ,各軸肩處圓角半徑: 段左端取 ,其餘取 , 處軸肩定位軸承,軸承圓角半徑應大於過渡圓角半徑,由手冊 ,故取 段為 .
(5)求軸上的載荷
在確定軸承的支點位置時,查手冊 表6-7,軸承 型,取 因此,作為簡支梁的軸的支撐跨距 ,據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖,扭矩圖和計算彎矩圖,可看出截面處計算彎矩最大 ,是軸的危險截面.
(6)按彎扭合成應力校核軸的強度.

<1>作用在齒輪上的力
因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為: ，
得： ， ， .
<2>求作用於軸上的支反力
水平面內支反力:

垂直面內支反力:

<3>作出彎矩圖
分別計算水平面和垂直面內各力產生的彎矩.

計算總彎矩:

<4>作出扭矩圖: .
<5>作出計算彎矩圖: ,
.

<6>校核軸的強度
對軸上承受最大計算彎矩的截面的強度進行校核.
由課本 式11.4,得: ,
由課本 表11.5,得: ,
由手冊 表4-1,取 ,計算得: ,
得: 故安全.
(7)精確校核軸的疲勞強度
校核該軸截面 左右兩側.
<1>截面 右側:由課本 表11.5,得:
抗彎截面模量: ,
抗扭截面模量: ,
截面 右側的彎矩: ,
截面 世上的扭矩為: ,
截面上的彎曲應力: ,
街面上行的扭轉切應力: .
截面上由於軸肩而形成的理論應力集中系數 及 ,
由課本 圖1.15,查得:
得:
由課本 圖1.16,查得:材料的敏性系數為:
故有效應力集中系數為:

由課本 圖1.17,取:尺寸系數 ;扭轉尺寸系數: .
按磨削加工,
由課本 圖1.19,取表面狀態系數: .
軸未經表面強化處理,即: .
計算綜合系數值為:
.
由課本第一章取材料特性系數: .
計算安全系數 :
由課本 式,得: ,
.
由課本 表11.6,取疲勞強度的許用安全系數: .
,故可知其安全.
<2>截面 左側
抗彎截面模量為: .
抗扭截面模量為: .
彎矩及彎曲應力為: ,
扭矩及扭轉切應力為: ,
過盈配合處的 值: ,由 ,得: .
軸按磨削加工,由課本 圖1.19,取表面狀態系數為: .
故得綜合系數為： ,
.
所以在截面 右側的安全系數為： ,
.
.

故該軸在截面右側的強度也是足夠的.
3. 確定輸入軸的各段直徑和長度

六. 軸承的選擇及計算
1.軸承的選擇：
軸承1：單列圓錐滾子軸承30211（GB/T 297-1994）
軸承2：單列圓錐滾子軸承30207（GB/T 297-1994）
2.校核軸承：
圓錐滾子軸承30211，查手冊：
由課本 表8.6，取

由課本 表8.5，查得：單列圓錐滾子軸承 時的 值為： .
由課本 表8.7，得：軸承的派生軸向力： , .
因 ，故1為松邊，
作用在軸承上的總的軸向力為： .
查手冊 表6-7，得:30211型 , .
由課本 表8.5，查得： ,
,得: .
計算當量動載荷： ,
.
計算軸承壽命，由課本 式8.2，得： 取: .
則： .

七.鍵的選擇和計算
1.輸入軸：鍵 ， ， 型.
2.大齒輪：鍵 ， ， 型.
3.輸出軸：鍵 ， ， 型.
查課本 表3.1， ,式3.1得強度條件: .
校核鍵1： ;
鍵2： ;
鍵3： .
所有鍵均符合要求.
八.聯軸器的選擇
選擇 軸與電動機聯軸器為彈性柱銷聯軸器
型號為： 型聯軸器:
公稱轉矩: 許用轉速: 質量: .
選擇 軸與 軸聯軸器為彈性柱銷聯軸器
型號為： 型聯軸器:
公稱轉矩: 許用轉速: 質量: .
九.減數器的潤滑方式和密封類型的選擇
1、 減數器的潤滑方式：飛濺潤滑方式
2、 選擇潤滑油：工業閉式齒輪油（GB5903-95）中的一種。
3、 密封類型的選擇：密封件：氈圈1 30 JB/ZQ4606-86
氈圈2 40 JB/ZQ4606-86

十.設計小節
對一級減速器的獨立設計計算及作圖，讓我們融會貫通了機械專業的各項知識,更為系統地認識了機械設計的全過程，增強了我們對機械行業的深入了解,同時也讓我們及時了解到自己的不足，在今後的學習中會更努力地探究.
十一.參考資料
1.「課本」：機械設計/楊明忠 朱家誠主編 編號 ISBN 7-5629-1725-6 武漢理工大學出版社 2004年6月第2次印刷.
2.「手冊」：機械設計課程設計手冊/吳宗澤，羅聖國主編 編號ISBN7-04-019303-5 北京高等教育出版社 2006年11月第3次印刷.
3「指導書」：機械設計課程設計指導書/龔桂義，羅聖國主編 編號ISBN 7-04-002728-3 北京高等教育出版社 2006年11月第24次印刷.

⑤ 船舶主機配置及匹配的相關問題

1何為軸線？理論軸線是如何確定的？為什麼有些船舶的軸線具有傾斜角和偏斜角？
答：（1）、軸線是指主機（或齒輪箱）輸出法蘭端面中心至螺旋槳槳轂端面中心間的連線。
（2）、先確定首尾基準，然後用下述方法確定：
拉線法：在規定的位置安裝拉線架，並拉一根直徑0.5—1.0mm的鋼絲調整鋼絲位置使其通過首尾基準點，此時鋼絲就代表理論軸線。
光學法：利用光在均勻介質中直線傳播的原理測定。先將光學儀器按兩個基準光靶調好位置，使光軸同時通過光靶上的十字線中心，此時主光軸就代表理論軸線位置。
（3）、有時為保證螺旋槳浸入水中有一定的深度，而主機位置又不能放低，只能使軸線向尾部有一傾斜角，軸線與基線的夾角α，一般限制在0一5°之間。雙軸線時除α角外，其與船舶縱中垂面偏角β，一般限制在0-3 °。從而保證軸系有較高的推力，不會因α、β角太大而使推力損失過多。
2中間軸軸承跨距的確定受哪些因素的影響？
答：不宜過小：對軸的彎曲變形、柔性和應力影響大（牽制多，附加負荷大）；
不宜過大：（1）、軸系迴旋振動和橫向振動限制，若過大，易共振；
(2)、軸系間距過大，會使相應軸段的撓度因其重量的增加而增大，造成軸承負荷分配的不均勻性；（3）、軸承間距太大，受製造與安裝工藝的限制。
2 賽龍軸承的特點
賽龍軸承具有耐磨性高、低摩擦、抗沖擊性能好、加工性好安裝簡便的優點。
3 簡述冷卻管路的功用和形式。
答: 功用:冷卻管路的功用是對船舶上需要散熱的機械設備供以足夠的液體(淡水、海水、江水和冷卻油)進行冷卻，以保證其正常工作。
形式:a.開式冷卻管路:冷卻液體為舷外水(海水、江水)，舷外水由船外吸進，冷卻機械設備後，仍排出船外，進行開式循環，又叫直接冷卻。
b. 閉式冷卻管路:由淡水泵吸入淡水對主輔機進行冷卻，舷外水則通過淡水冷卻器帶走淡水的熱量，又叫間接冷卻。
c. 集中式冷卻管路:用一個中央冷卻器取代管路中服務於不同冷卻對象的各分冷卻器，進行海水和淡水的熱量交換。
d. 舷外冷卻管路:將淡水冷卻器裝在船舶水線以下船殼的外板上，利用舷外水進行自然冷卻。
6 溫度調節器的作用
答當溫度調節器和淡水冷卻器並連在柴油機的冷卻水出口管路上時，就能夠使柴油機出來的熱水有一部分不經過冷卻器，而直接排到淡水泵的進口。冷卻水在某一溫度時，波紋管內的蒸汽壓力與彈簧壓力平衡，調節閥處於一定位置。當水溫升高時，波紋管內液體汽化蒸汽壓力增高，推動調節閥上升，使流經冷卻器的水量增加，旁通水量相應減少。反之，旁通水量增加。這樣，通過溫度調節器即可控制此旁通水量，從而控製冷卻水在一定的溫度范圍內
8 船舶設計一般分為哪幾階段？畫出其流程圖。
答：報價設計→方案設計→技術設計→施工設計；
初步設計→詳細設計→生產設計→完工文件編制。
7、船用鍋爐的作用。
答：在一般干貨船(散貨船、雜貨船、集裝箱船)的蒸汽用途
寒冷季節的艙室取暖； 2)加熱生活用熱水；3)廚房各種需要；4)粘性油的加熱；5)蒸汽滅火系統；6)製造淡水；7)特殊用途及雜用。
客船的蒸汽用途與干貨船大致相同，只是生活用蒸汽量比重大。
油船的蒸汽用途
貨油加熱；2)蒸汽驅動的貨油泵；3) 洗艙；4)錨機、絞盤等規范規定使用蒸汽動力機；5)貨艙的蒸汽滅火系統
77 終結匹配設計 ：已知主機的功率與轉速、船舶的有效功率曲線、傳動設備與軸系的傳送效率ηs，、槳的收到功率Pd、船身效率ηh等，計算船舶所能達到的航速、螺旋槳的最佳要素(螺旋槳直徑、螺距比及螺旋槳效率)
12.為什麼柴油機要設最低穩定轉速線? 答 a.調速器與柴油機的配合 隨著曲軸轉速的降低，調速器與柴油機在配合中可能出現較大的波動，最終導致柴油機不能穩定運行，或因不均勻度過大而不能正常工作。B．熱力循環的正常運行 曲軸轉速過低時，各缸供油的不均勻度加劇；供油壓力下降，導致柴油霧化不良、混合質量較差；缸內溫度偏低，柴油不能完全燃燒，且各缸燃燒情況差別很大，使轉速波動加劇；缸壁溫度偏低還會加速燃氣對燃燒室組件特別是缸套的銹蝕
C．建立油膜的需要 在軸與軸承及活塞與缸套等有相對運動的機件之間建立保護油膜，相對運動速度是個決定因素。曲軸轉速過低，就不能保證建立連續的油膜。通常，最低穩定轉速nmin=（30%~50%）neb。
20.畫出系泊工況的配合特性圖，並加以說明。
在船舶系泊（不動）的情況下運轉主機和螺旋槳的工況。
船速進速系數均為零，故推進特性較陡，即在同一n時將吸收較大的功率。I是設計狀態下的推進曲線；II為系泊時的，OA為主機額定外部特性；A額定設計工況配合點；B為系泊工況的機槳配合點，在系泊時配合點B處的功率要不額定值Pmc小很多，其轉速也比額定n低，故作系泊實驗時不能把主機n開到額定值，否則將使主機超負荷運行
21.畫簡圖說明船舶減速時的特性。
曲線I 為槳在某一等速航行工況時的推進特性曲線；II、 III 為加、減速時槳的推進曲線，曲線1、2為主機不同供油量時的外特性線；欲使船減速，要求減小槳推力，主機減油，假定以外特性2的b點為起始點，主機供油量減小後，外特性從2變為1，住機遇將的n都減小，而此瞬間，船速由於慣性尚未減小，使得Vp/n增大，故在b點以下的減速線III低於I，平衡點從b轉向b』，在b』點出主機求大於供（供油少了，實際船速高），故使工作點沿曲線1到達a點才穩定下來。（加速情況反過來，從a-a』-b）
22.畫簡圖說明推進裝置附帶負荷的配合特性。
推進裝置附帶負荷是指主機的功率除了用於帶動螺旋槳外，還通過齒輪箱的功率分支軸或傳動軸帶動其它負荷(如發電機、泵等)。
這時主機的供給功率必須等於或大於螺旋槳和附帶負荷的功率之和。
按標定轉速選配時，OA』為主機額定外特性,OB』A為槳推進曲線,n（min）是主機最低運轉轉速。在配合點A』出，主機供給功率=槳吸收功率+附帶負荷所需功率，面積A』ABB』為主機相對槳剩餘功率，按這種方案設計時，在一般常用n內，均可帶動附帶負荷，且仍有剩餘功率（ACB』）;
按常用轉速配合時，n0為常用轉速，Ps為n=n0時主機剩餘功率，好處是剩餘功率應用好，但如果按額定航速運行時，主機功率不能附帶負荷了，需要採取彌補措施。

⑥ 攪拌裝置的設計選型步驟方法有哪些

具體步驟方法如下：
1、按照工藝條件、攪拌目的和要求，選擇攪拌器型式，選擇攪拌器型式時應充分掌握攪拌器的動力特性和攪拌器在攪拌過程中所產生的流動狀態與各種攪拌目的的因果關系。
2、按照所確定的攪拌器型式及攪拌器在攪拌過程中所產生的流動狀態，工藝對攪拌混合時間、沉降速度、分散度的控制要求，通過實驗手段和計算機模擬設計，確定電動機功率、攪拌速度、攪拌器直徑。
3、按照電動機功率、攪拌轉速及工藝條件，從減速機選型表中選擇，確定減速機機型。如果按照實際工作扭矩來選擇減速機，則實際工作扭矩應小於減速機許用扭矩。
4、按照減速機的輸出軸頭d和攪拌軸系支承方式選擇與d相同型號規格的機架、聯軸器
5、按照機架攪拌軸頭do尺寸、安裝容納空間及工作壓力、工作溫度選擇軸封型式
6、按照安裝形式和結構要求，設計選擇攪拌軸結構型式，並校檢其強度、剛度。如按剛性軸設計，在滿足強度條件下n/nk≤0.7。如按柔性軸設計，在滿足強度條件下n/nk>=1.3
7.按照機架的公稱心寸DN、攪拌軸的擱軸型式及壓力等級、選擇安裝底蓋、凸緣底座或凸緣法蘭。
8.按照支承和抗振條件，確定是否配置輔助支承。

⑦ 如何設計一個裝置，可以使水向上流

最簡單的一個辦法是利用潛水泵就可以！

⑧ 想設計個推動裝置，不能是液壓的。模仿人手推動的效果，可以隨時往前推，停止。結構簡單。

可以採用帶位置感測器氣缸推動，也可以採用電動缸，還可以採用電機或伺服電機利用齒輪齒條結構推動物體

⑨ 磁流體推進裝置設計有哪些方法分別是什麼

外面的超導線圈主要是產生強大的磁場的，注鋒察仿意線圈的沒高繞向銀纖，並不是纏在管上的，它的繞向一定要能夠產生向下的磁場的。當然需要電源作為動力（一般是核電）藍色的應該是海水吸入流出的管道。

⑩ 排空氣法的裝置設計

本裝置適用於一切排空氣法收集氣體的實驗（向下排空氣法將圖1倒過來使用即可）。實驗開始前，必須根據氣體的性質找到合適的指示劑，可以是濕潤的試紙或者沾某種指示溶液的棉花團（棉花團必須盡量擰干），將指示劑置於圖1所示的位置，有時氣體自身的顏色也可以作為一種指示劑。實驗時，待收集的氣體通過長導管進入集氣瓶中，空氣會通過短導管進入注射器，指示劑不變色，之後從注射器上的排氣孔排出。當待收集的氣體充滿整個集氣瓶而進入注射器時，指示劑會變色，這時只要把注射器的活塞向下移到小孔以下，整個裝置便變為密封裝置，防止了氣體的泄漏。