机械设计课程设计.ppt

课件内容,第一部分 课程设计概述,第二部分 减速器的结构,第三部分 减速器设计计算的相关问题,第一部分 课程设计概述,1、培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高。,2、学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序，树立正确的工程设计思想，培养独立设计能力，为后续课的学习和实际工作打基础。,3、进行机械设计基本技能的训练，包括设计计算、绘图、查阅和使用标准规范、手册、图册等相关技术资料等。,二、设计题目,常规题目为减速器，因为它包含齿轮、轴、箱体、螺栓、键、带、联轴器、轴承等多种零部件，且参考资料全面。,减速器是用于原动机和工作机之间用来起减速作用的独立部件，它由刚性箱体、齿轮等传动副及若干附件组成，属系列产品。,一、设计目的,工作条件：单班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限10年，大修期3年；每年按330天计 ；室内工作，有粉尘；运输带允许误差为5%；在中小型机械厂批量生产。,设计题目-带式输送机传动装置设计,功能：主要完成由输送带运送机器零、部件的工作,三、设计工作量,以二级展开式圆柱齿轮减速器为例。,工作量：1、减速器装配图0#一张（手绘及电子版必须一致）,2、轴零件图1张（3#或2#）,3、齿轮零件图任选1张（3#或2#）,4、设计说明书一份,四、设计主要步骤,2、总体设计（约占总学时5%）,分析和拟定传动方案,电动机的选择,运动和动力参数计算,1、设计准备（约占总学时5%）,研究设计任务书，分析设计题目，明确设计内容、条件和要求；通过看实物、图像、查阅资料等方式了解设计对象；拟定设计计划；准备设计用具等。,5、零件工作图设计（约占总学时10%）,6、撰写整理设计计算说明书（约占总学时10%）,7、设计总结及答辩(2012年1月4日开始） （约占总学时5%）,3、装配图的设计（约占总学时50%）,绘制装配草图，进行轴和传动件的结构设计，选择键和轴承,进行键、轴承的校核，轴的强度验算,进行机体结构及其附件的设计,标注尺寸，填写减速器特性、技术要求、标题栏和明细表，检查、修改、线条加深,3、传动件的设计计算（约占总学时5%）,V带传动,齿轮传动 等,五、设计注意事项及成绩评定,设计成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格,成绩评定主要依据：图纸、答辩、平时、说明书,注意事项：,正确利用现有设计资料，勤于思考，敢于创新,正确使用标准和规范,设计是边计算、边画图、边修改的交叉过程，要养成有错必改，精益求精的科学态度。,第二部分 减速器的结构,油标尺,箱座,视孔盖,通气器,箱盖,放油塞,轴承盖,定位销,低速轴系,高速轴系,中间轴系,一、总体设计，拟定设计方案,二、选择电动机,类型选择,电动机容量的确定,无特殊需要，选用Y系列三相交流异步电动机,所选电动机的额定功率Ped应等于或稍大于电动机的实际输出功率Pd,即,电动机的实际输出功率,若容量过小，不能保证工作机正常工作，电机过早损坏；若容量过大，成本增加，造成浪费,第三部分 减速器设计的有关问题,转速的选择,电动机的型号确定,常用同步转速有：3000、1500、1000、750r/min,电动机的可选转速范围,同步转速低的电动机，级对数多，尺寸大，重量大，成本高，但总传动比小；同步转速高则正好相反。,根据容量和转速范围，从手册中查出适用的电动机型号。并记录下电动机的额定功率Ped，满载转速nm，外形尺寸，中心高，伸出端直径等主要参数和安装尺寸。,n工作机转速，由已知条件求得,各效率查表确定,三、传动比的分配,总传动比,分配传动比时应注意以下几点： 1）各级传动比都应在合理范围内 2）应注意使各传动件尺寸协调，结构匀称，避免发生相互干涉。,3）对于多级减速传动，可按照“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。,大带轮碰地面,高速级 大齿轮 碰低速轴,4）在采用浸油润滑时，分配传动比时要考虑传动件的浸油条件。 展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传动比i1和低速级传动比i2的关系通常取 分配圆锥圆柱齿轮减速器的传动比时，通常取锥齿轮传动比i13。 两级同轴式圆柱齿轮减速器，两级传动比可取为,5）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小 。,四、运动和动力参数的计算,1. 计算各轴转速,2. 计算各轴输入功率,3. 计算各轴输入转矩,将上述参数列成表2-3,五、传动件的设计计算,1. 带传动,由前面的计算，已知：带传动的输入功率，小带轮的转速，传动比i带,需要设计：带的型号、根数Z、基准长度Ld，带轮基准直径dd，压轴力FQ，带传动的中心距a等。,检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如装在电机轴上的小带轮直径与电机中心高是否适宜，其轴孔直径与电机轴径是否一致，大带轮是否过大与底板相碰等 。,根据情况，选择直齿轮或斜齿轮传动，软齿面或硬齿面。,要设计：模数m，中心距a，齿数z，分度圆直径d，齿顶圆直径da，齿根圆直径df ,齿宽b，精度等级，螺旋角，齿轮的结构形式等。,2. 齿轮传动,（1）软齿面与硬齿面齿轮传动的设计程序不同,注意：,对闭式软齿面齿轮传动 (配对齿轮之一的硬度350HBS), 最常出现：齿面疲劳点蚀 先按齿面接触强度进行设计，然后校核齿根弯曲强度,对闭式硬齿面齿轮传动（配对齿轮的硬度均350HBS）， 最常出现：轮齿折断 先按齿根弯曲强度进行设计，然后校核齿面接触强度,齿宽b取整，b1 = b2 + (5 10) mm；,直径d 、 da 、 df ，螺旋角应为精确值,（2）数据处理,模数m标准系列值，不小于 1.5mm ；,中心距a0或5结尾的整数,对于直齿轮， a应严格等于,对于斜齿轮， a应严格等于,六、最小轴径的估算,，估计各轴受扭段的最小轴径,2）当此轴段上有键槽时，将d 按单、双键分别加大4%或7%后，取整数。,1）C为由轴的许用扭切应力所确定的系数，与材料有关，查表确定。 注意：若为齿轮轴（上图)，轴的材料即为齿轮的材料。,说明：,若最小轴径处装联轴器，最小轴径应与联轴器的孔径匹配。,固定式联轴器,可移式联轴器,（要求被联接两轴轴线严格对中）,（可补偿被联接两轴的相对位移）,刚性可移式联轴器,弹性可移式联轴器,（无弹性元件）,（有弹性元件）,齿式联轴器,凸缘联轴器,套筒联轴器,十字滑块联轴器,万向联轴器,弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,轮胎式联轴器,.,七、联轴器的选择,联轴器的选择包括联轴器类型和型号的合理选择。,（一）、联轴器的类型,对中小型减速器，输入轴、输出轴均可采用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器,按计算转矩并兼顾所联接两轴的尺寸选定。要求所选联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩，联轴器轴孔直径应与被联接两轴的直径匹配。,即 TcKAT T,且保证,(二)、联轴器型号的确定,式中：Tc联轴器传递的名义转矩；,KA工作情况系数，查表；,T联轴器许用转矩，查标准。,1.确定箱体的结构,整体式或剖分式,铸造或焊接,2.确定轴承的润滑方式,当齿轮的圆周速度v 2m/s时，轴承采用脂润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为812mm，此时要设有封油盘。,当齿轮的圆周速度v 2m /s时，轴承采用油润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为23mm 。,2v 3m/s 时，在结合面上开设油沟,v 3m/s 时，不必开设油沟,3.确定轴承端盖的形式,凸缘式或嵌入式,除了原始数据和上述的计算数据外，轴的结构设计前还必须确定以下内容：,八、 轴的结构设计,图例,4.减速器结构尺寸的确定,绘制减速器装配图前，必须确定减速器的基本机体结构尺寸，计算出表4-1的所有尺寸，并理解其含义。,下面以铸造剖分式箱体、脂润滑轴承、凸缘式轴承端盖的二级展开式圆柱齿轮减速器为例，说明输出轴的结构设计过程。,1.先画高速级齿轮,2.两个大齿轮端面相距3，画低速级齿轮,3.画箱体内壁：小齿轮端面与内壁相距2 ，大齿轮顶圆与内壁相距1，左侧暂不画,4.画轴承端面位置：若为脂润滑，轴承端面与箱体内壁的距离为812mm,5.明确轴上主要零件的布置及定位方法，依据初估轴径，考虑定位轴肩和非定位轴肩逐一确定各轴段直径,画图过程,轴段直径： 从联轴器d1处开始，,轴段长度：,轴径确定后，初定轴承型号，从而查得轴承宽度B,注意事项,齿轮轮毂的长度应满足l=（1.21.5)d，至少l=d， d装齿轮处轴的直径,当齿宽系数取值较小时，尤其是硬齿面，会导致齿宽b较小，可能会出现齿轮轮毂长度l小于所在轴直径d，此时应加长轮毂至满足上述要求。 此时，最初根据齿宽b确定的箱体内壁位置必须作相应的调整。,1.键的选择及校核,轴的结构设计完成后，根据键所在的轴径查标准确定键的截面尺寸b、h。兼顾轮毂长度确定标准键长L 。,验算键的挤压强度。若强度不足，可采用相隔180的双键，但按1.5个键计算 。,2.轴承的寿命计算,类型的选择：若轴上的齿轮为斜齿轮，最好选用7类或3类轴承，以便承受较大的轴向载荷；若为直齿轮，优先选用6类轴承。,型号的确定：可从中系列初选。如轴颈直径d=40mm,若选深沟球轴承，则可初选6308。,求得各轴承所受的当量动载荷P，从而计算轴承寿命Lh ,满足,校核计算,轴的结构设计初步完成后，可精确确定：轴的支点位置及轴上所受载荷的大小、方向和作用点。轴的强度校核一般遵循下列步骤：,画出轴的空间受力简图,作出水平面的受力图和弯矩MH图,作出垂直面的受力图和弯矩MV图,作出转矩T 图,确定危险截面，进行校核计算,作出合成弯矩M 图 （ ）,3.轴的强度校核,一般用途的轴，可按当量弯矩法进行强度校核 ；对重要轴，对轴进行疲劳强度安全系数校核。,九、图面布置,绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式如下：,十、装配图完成阶段的工作,装配图底图完成后，应进行尺寸标注，技术要求、减速器特性、零部件编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，完成装配图。,尺寸标注：装配图上只标注以下四类尺寸,技术特性：在装配图上以表格形式列出,技术要求：,（1）输入功率和转速（2）传动效率（3）总传动比及各级传动比等。,（1） 特性尺寸。指减速器的中心距及偏差。,（2） 配合尺寸。如齿轮、带轮、联轴器和轴的配合，轴承和轴、轴承座的配合等。,写明在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方面的技术说明。,（3） 安装尺寸。如底板尺寸、中心高、地脚螺栓孔及位置等。,（4） 外形尺寸。指总长、总宽、总高,零部件编号：,按要求对各个零件正确编号，既不能重复也不能遗漏。各视图中的编号均按顺时针或逆时针方向排列整齐。,零件明细表和标题栏：,零件明细表和标题栏必须符合标准 。明细表中的内容应与零部件编号对应，由下向上填写，,十一、绘制零件工作图,应包括制造和检验零件所需的全部内容。包括：图形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、材料和热处理说明、技术要求、标题栏等。,(一)、主要内容,目录（标题及页次）,设计任务书,传动方案的拟定（简要说明，附传动方案简图）,电动机的选择，传动系统的运动和动力参数计算,传动零件的设计计算,轴的设计计算,键联接的选择和计算,滚动轴承的选择和计算,联轴器的选择,主要参考文献,设计小结,润滑方法和密封形式，润滑油牌号的选择,十二、撰写设计计算说明书,(二)、封面要求,(三)、计算部分的格式要求,二级展开式圆柱齿轮减速器,蜗杆减速器,齿轮蜗杆减速器,返回,圆锥圆柱齿轮减速器,行星齿轮减速器,返回,摆线针轮减速器,油、脂润滑的轴承所处位置,（A）轴承为脂润滑,（B）轴承为油润滑,注意：封油盘的位置与画法,注意：油沟,返回,常见轴承盖的类型,（A）凸缘式轴承盖,（B）嵌入式轴承盖,返回,