《机械设计》课程设计

机械设计课程设计1 机械设计课程设计指导书（第二版）龚桂义主编高等教育出版社1990年4 月第2版。2 机械设计课程设计图册（第三版）龚桂义主编高等教育出版社1989年5 月第3版。3 机械零件手册（第五版）周开勤主编 高教出版社 2001年7月4 机械设计（第八版）濮良贵主编2006年5月。第一讲一概述：1目的： 课程设计是机械设计课程的最后一个环节，目的有三：1）巩固、加深机械设计及相关先修课e.g.制图、公差、材料与热处理等）的 理论知识。2）训练机械设计的能力，了解并掌握常用零件的设计方法。3）培养计算、绘画及运用技术资料e.g.手册、图册等）的基本技能。2任务：每个同学必须独立完成：1） 减速器装配图1 张 （1 号图纸）2）零 件 图 3 张 （1 号图一张，2号图二张）3）设计计算说明书 1 份3设计过程：传动参数计算装配图设计零件图设计编写说明书答辩。 注意：每人必须准备一本专用草稿本，所有设计参数、计算公式、计算过程及计算结果等，都应清楚地写在专用草稿本上，数据及公式等应注明来源，这样也 方便于编写说明书。二传动装置的总体设计： 1拟定传动方案：已在设计任务书中给定。2选择电动机1）选择电机类型： 电机类型很多，因本课程设计对电机无特别要求，所以一般选3. P.273.)用Y系列三相异步电动机2）选择电机容量：（1）工作机所需的工作功率P :Wa. 对带式运输机给定工作拉力F,带速v(m/s)P = Fv/1000 kwwb. 对卷扬机 给定：起吊重量Q （N）,起吊速度v（m/s）Pw = Qv/1000kw（2）电动机所需的功率Pd：比=p /nd w ana 传动装置的总效率。1 1Ill川1FTTzl1Q丿na =n 卷nna W2Fni 每个传动副（齿轮、蜗杆、链及带），每对轴承，每个联轴 器及卷筒的效率。可查：1. P.7表 1.及 P.12. 如对上图：n =n nn4 n2 n弹性联轴器a 卷 滑块联轴器 轴承 齿轮（3）电机的额定功率Ped： 应略大于卩日，即应：Pd Pdded d3）确定电机转速nm （nm 电机的满载转速）： 同类型、同容量的电机有几种同步转速（3000， 1500， 1000， 750 r/min） 同步转速J f电机尺寸、重量、价格b选择时应综合考虑。（1）传动装置总传动比的合理范围ia：i =a 1 2 3i.各级传动副传动比的合理范围1. P7.表1.ii = 24 带i = 26 链i= 8 40（一级圆柱，i= 36）与1 不同）最好i815i= 60 120i= 1025V带传动 链传动 二级圆柱 蜗杆 一 圆柱 圆锥 一 圆柱(2) 工作机转速n：在本课程设计中，可按下式确定：n = 60xl000V/nDV 带速或起吊速度，m/sD 卷筒或滚筒直径，mm(3) 电机转速的可选范围nd：nd = ianr/min(4) 确定电机转速nma.在nd中，选定电机的同步转速(一般应选:1000或1500 rmp) b按珥、Ped.P291r选定电机型号。女如Y100L2 - 4Y异步电机100 中心高100mmL长机座2功率序号4 极数c记下电机的外形尺寸，轴伸尺寸，键接尺寸，满转递口。 注： 设计可参照 1 P.14. 例 2-1.3. 传动比分配：1) 传动装置的总传动比i：a由电机满载转速nm及工作转速n确定:i = n /n = i 丄ia m 1 2nii 各级传动装置的传动比。2) 传动比的分配1. P.15-19.传动比的分配就是根据总传动比i,合理确定各级传动比i.,其原则为: ai(1) 带传动(2) 链传动(3) 减速器i= 24最好取i = 23带带i= 26链最好取i = 24链记：i ,ij2 减速器的总传动比，高速级及低速级的传动比。减12宜：a.展开式两级圆柱齿轮减速器：i = （1.3 一一1.4）i1减i2 = i /i12 减 1b. 蜗杆一齿轮减速器:宜：； i2 = (0.03 0.06)i 减i1 = i /i21 减 2宜：c. 圆锥一圆柱齿轮减速器：i严(0.200.25)i并尽量使i131 减1i2 = i /i1i小时取大值，反之取小值2 减1减4. 运动和动力参数计算：1) 选定电机，定出总传动比并合理分配后，应算出各轴的转速、输入及输出功率 输入及输出转矩等。 仿 1. P.21. 例 2-3.2) 将求得的数据列成下表：表1轴名功率(kW)转矩(Nm)转速n(r/min)传动比i效率n输入输出输入输出电机轴实需功率PdT =9550P /ndnm满载转速nion1I轴PI= Pdno1P Pdn1ti= Tdin 1Id o S1t=TInii轴承n t= n /iImoi齿轮n齿轮II轴PI= PIn1Pii = Pnn 轴承T 产T nIII 齿轮齿轮Tf= Tnniiii轴承nn=n i/iII齿轮II轴由卷筒轴3) 注：电机的输出功率是实需功率而非电机的额定功率。 i 电机轴至减速器输入轴啲传动比，以联轴器相联时，i = 1oo以带传动相联时： io = io 带 no1 电机轴至I轴的效率，以联轴器相联，no1=n联以带传动相联，n 1 =no1 带 I轴的输出功率PI及输出转矩T：/ I轴由一对轴承支承，应考虑轴承效率n轴承p /= pnt = t nI I 轴承x x 轴承 其它轴的计算同此。第二讲 传动零件的设计计算减速器外传动零件的设计一）带传动：1设计的原始数据：1） 电机的实需功率Pd（非Ped）、转速nm，传动比i带（见表1）2）工作条件等 （见任务书）2设计过程：参见 4 P.163. 例题3. 检查小带轮直径与电机中心高是否相称等P.30.1）小带轮半径大于电机中心高时， 地基上要定制凹孔，不好，应D/2VH（电机中心高）2）带轮宽度（取决于带数）与电机轴装配长度是否相称4. 照表1格式再划一表，记为表2,将Pd，Td，n及带传动的实际传动比i等填入，并以此修正减速器的设计数据。 d d m带二）链传动：1. 设计的已知数据1）减速器输出轴的功率P 及转速n，工作机（滚筒）的转速nIIIIII2）工作条件等 见任务书2设计过程：参见4P.178.（四）滚子链传动的设计计算3. 注意：单排链节距过大时，可采用多排链，以减小节距。三）选择联轴器1. 类型选择：1） 高速轴（电机轴与I轴的）联轴器：弹性套柱销联轴器3 P.146.2） 低速轴（II轴与卷筒轴的）联轴器：凸缘联轴器3 P.142.（ 中无十字滑块联轴器，只能用凸缘联轴器）2. 尺寸选择：1）估算I、II轴的轴径d，d :II 轴材料：一般用45号钢 估算公式：d A 3：丽4 P.370.2） 按以下条件选择联轴器Tca ST联n I。2确定机体内壁及轴承座端面的位置：本工作应分以下二步做：1）画草图，初定减速器的大概外形尺寸：长宽x高。 画出传动零件的中心线及轮廓线。 定出轴承及轴承座端面的位置。 由草图定出减速器的大概外形尺寸：长:宽x高。注： 草图无需严格按比例画，画法以蜗杆一 齿轮为例如左图。齿轮宽度Bi，各预留间隙4等见1. P26.表1.2）在1#图纸上，根据上述外形尺寸，选择适当的比例尺，按1. P.39.图28. 合理布置好三个视图，重复上述步。3轴的结构设计1） 设计过程：4. P.377. 例题2） 轴的外伸端长度：确定方法见： 1. P.46. P.47. 图 45. 应为联轴器的装拆留有足够的空间。 1. P.47. 图 45. 应在不拆下联轴器的情况下，能拆下端盖螺钉，以便可开启箱盖。3）各段轴的直径最好以0， 5， 2， 8结尾。4. 确定轴的支点距离和力的作用点： 轴的结构设计完成后，轴径及轴承等均已确定，故可定出支点距离及力的作用点蜗杆一齿轮减速器草图： 参照 2. P.51.A3 轴承端面到箱体内壁的距离，与轴承润滑有关1. P.43.图34.a2 齿轮端面到箱体内壁的距离。a4 要为箱体内蜗杆轴承座留有足够的空间，一般可a4a5a5 要保证蜗杆轴套杯能安装 b2 蜗轮毂宽，与蜗轮轴直径有关。 可初取：A4+A5+ B2= 2d1d1 蜗杆齿顶圆直径。452 a1a1宽=A?+ B3+A4+ B2+A5+ 21?+ 2t +余量 t轴承盖凸缘厚度。高=da4+A1+1+ b2+（3 5）长=a2+ DW/2 + da4/2 + 2A+ 2%+余量（含蜗杆外伸部分及两侧凸缘）5轴、键、轴承的强度校核：仅校核中间轴及其键和轴承1）轴的校核：仅需校核中间轴。 待圆角半径、粗糙度、加工工艺等完全确定后，方可校核疲强。 校核应在画出轴的零件图后再进行。2） 键：需校核挤压及剪切强度。3） 轴承：进行寿命计算。 6传动零件的结构设计：齿轮：当键槽到齿轮根圆的距离x2.5mn时，齿 轮应与轴分开，否则制成齿轮轴1. P.55. 齿轮的结构：2. P.74. P.75.锥轮：也有齿轮轴与分离齿轮之分，结构见： 2.P.75. P.76.蜗杆：制成蜗杆轴，加工及结构见： 2. P.76.蜗轮：2. P.77. 或 4. P.270.7轴承端盖的结构：1）端盖作用： 固定轴承并承受轴向力。 调整轴承间隙（通常增减垫片）2）端盖结构：2. P.85.8轴承的润滑与密封：1）润滑：油润滑：浸油齿轮分圆周速2m/s 时采用，此时应：a. 箱座接合面开导油槽。1. P.66.图 9091.b. 轴承盖端应小一些，并开进油口。c轴承旁齿轮或蜗杆的直径小于轴承外径时，应加挡油板。.P.57. 脂润滑：浸油轮周速V2m/s时采用，此时，轴承旁应加挡油板。1. P.43.图 34. 2. P.81.2） 密封：1. P.58. 2. P.81. P.82.9减速器的机体设计1）轴承旁凸台高度：按低速级轴承座外径（与轴 承盖凸缘外径相同）确定：1.P.63.P.43. 箱盖、箱座联接螺栓中心线与轴承座外径相切 以上述中心线为基准，留出板手空间C、c2。2） 高速级箱盖圆弧半径R2：按上述方法定出轴承旁凸台高度后: R2最好应包住I轴轴承座凸台（易于铸造） R2与R1的中间过渡平面不得与中间轴大齿轮干涉。3） 机座：机座的高度由以下三个制约因素确定低速级大齿轮到箱底的距离H：应 H = 3050 mm（以免转动时搅起箱底沉渣） 传动件的浸油深度： 1. P.65.a. 二级圆柱齿轮减速器中间轴大齿轮浸油深度h：h = 1个齿高，且NlOmm低速级大齿轮浸油深度h1：h1R/3（R 齿轮半径）b. 下置式蜗杆的蜗杆 一 齿轮减速器油面不超过蜗杆轴承中最下方滚动体的中心c. 圆锥 一 圆柱齿轮减速器大锥轮浸油深度h2：h2 = （0.5l）b（b 锥轮齿宽）注：若由于某个条件制约，中间轴齿轮或蜗杆浸不到油，可装溅油盘或溅油轮。.P.65.图89. 所需油量：单级传动：Vo = 0.350.7 dm3/kwo多级传动：V = （0.350.7） x级数 dm3/kwo10.减速器附件：1）窥视孔：位置：尺寸：应能看到两个啮合区。有标准，但由于无手册查，故自定。 原则：尽量大一些2）通气器：2. P.87.3）放油塞：2. P.86.要求：d孑R20 mm4）油标：2. P.86.1. P.71 72.5）起盖螺钉：d = d2（d2 盖、座凸缘联接螺栓直径6）定位销：两个，d =（0.70.8）d27）吊环：吊耳：2. P.86.2. P.86.注：上述工作完成后，请教师审核。第四讲完成装配图一标注尺寸：1. 传动中心距a及其偏差f:a按齿轮的工作平稳性精度等级（即第公差组精度等级）78级，查得土fj1） 圆柱齿轮副：3. P.226. 表 16-20.2） 蜗杆传动：3. P.263. 表 16-67.2. 配合尺寸：齿轮、轴承等主要零件的配合处都应标出尺寸、配合性质及精度等级。 主要零件的荐用配合见 1. P.81. 表 8.3. 安装尺寸：1 ）机体底面尺寸： 长、宽2）地脚螺栓孔的孔径及其中心的定位尺寸3）减速器的中心高4）主、从动轴外伸部分的长度及直径4. 外形尺寸：减速器的总长、总宽、总高等。二. 标技术特性：1. P.81.三. 标技术要求：技术要求主要应包括在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方 面的要求。参见：1. P.81 85.或.P.7.（圆柱）P.29.（圆锥）P.36.（蜗杆）四.零件编号：1. 每种不同的零件都应有编号，各相同零件应只有一个编号。2. 编号线应互不相交，且不与剖面线平行。3. 编号应按顺时针或逆时针方向整齐排列。4. 编号数字字高应比尺寸数字大。五零件明细表及标题栏格式及尺寸见： 1. P.86.第五讲 零件图设计一零件设计任务1箱盖。2低速轴大齿轮3中间轴。（定出粗糙度及圆角半径后，再进行强度校核截面变化处，过盈配合处）二箱盖：1轴承油润滑时，箱盖凸缘内壁应倒角， 倒角斜面应达箱座接合面上的油沟。2. 箱盖轴承孔中心距偏差Aa：应比齿轮副中心距偏差彳小，一般取：Aa = （0.70.8） faa（只有这样，在制造及安装误差下，才能保证： afa）a3. 轴承孔中心线间的平行度公差：按箱盖两端面间距及平行度公差等级45级查 .P.218.4. 轴承座孔中心线对机体剖分面在垂直方向的位置度公差：1）相对于剖分面的位置度：要求 0.3 mm.一般，中、小型减速器可取：0.6mm 2. P.9.2）相对于垂直面的位置度：一般可取两轴线平行度的二分之一1-m DC!5 .轴承座端面对其中心线的垂直度公差：丄以78级公差等级按箱体宽度查3. P.218.表14-14.6箱盖接合面的平面度：丿以公差等级78,按箱盖宽度查3. P.216.表14-12.7.轴承座孔圆柱度：以公差等级67级，按轴承座孔径查：3. P.217.表14-13.8两轴承座孔中心线的同轴度：以78级，按轴承座孔径查：.P.219.表14-15.9. 圆锥齿轮副两轴线的垂直度：丄78公差等级，按小锥轮套杯座端面到大锥轮轴线的距离查:3.P.218表14-1410. 螺栓孔中心线的位置度：轴承端盖螺钉孔中心线，箱盖、座联接螺栓中心线的位置度公基：A0.5x0.1d d 螺栓大径（即公称直径）螺栓孔孔径dQl.ld, 在螺栓能安装的前提下，栓与孔径的中心线的最大可能位移尺寸为0.1d，而按经验，位置度0.5x最大可能位移。三齿轮：齿轮工作图见： 4. P.221. 图 l0-32. 2. P.8. P.64.尺寸、形位公差、啮合特性、技术要求的标注要求见1. P.9H95.四轴：1轴工作图见：4. P.382. 图 l5-27.2. P.8. P.70.2.尺寸、形位公差、表面粗糙度等的标注方法和要求见：1. P.89-92.3中心孔尺寸3. P.52.4. 键槽尺寸及公差3. P.90.5. 零件图画好后，进行轴的强度及疲强校核 4. P.381. 例五.编写说明书1. P.99-102.1. 内容：1）目录 （标题、页次）2）设计任务书3）运动及动力参数计算4）传动零件的设计计算5）中间轴的强度校核6）键、滚动轴承的选择和计算（中间轴上者）7）参考资料2. 要求：1）计算公式：文字公式-数值代公式-结果2）公式、数据等应注明来源参考资料的编号及页次3） 其它见13. 格式：1. P.100.