机械课程设计剖析课件

2024/7/11课程设计：课程设计：说明书：说明书：A4纸手写，侧面装订纸手写，侧面装订第一页：封皮（打印）第一页：封皮（打印）第二页：任务书（打印）按学号分配并填写题目（表第二页：任务书（打印）按学号分配并填写题目（表16-2）第三页起：设计说明书（共十一项）第三页起：设计说明书（共十一项）最后一页：最后一页：A4轴零件图轴零件图大图：大图：A1装配图手绘装配图手绘题号题号1234567890输送功率输送功率P（kW）33.544.54.855.35.566.5输出轴转速输出轴转速n（r/min）245252 259266273240246 252 255 255每日工作小时数每日工作小时数（h）24242424242424242424使用年限使用年限（年）（年）8888888888一、传动方案论证一、传动方案论证 采用单级采用单级直齿直齿/斜齿斜齿 圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动 查参考文献查参考文献1表表2-1，i=35。pdIII1232024/7/13二、电动机的选择二、电动机的选择步骤计算内容计算公式及参数结果1电机类型Y型三相异步电机Y型三相异步电机2电机计算功率Pd=P/(P为输出功率，题目已知)=1223查参考文献1表2-3 1=0.99；2=0.99；3=0.97Pd=Pd=3.19kW3电机转速考虑nII=245r/min单级圆柱齿轮传动i=35选择n=1000r/min同步转速n=1000r/min4电机型号查参考文献1表14-1根据Pd和n选Y132M1-6Y132M1-6,额定功率Pd=4kW满载转速nm=960r/min5电机尺寸查参考文献1表14-3机座中心高132mm伸出轴直径D=38mm轴长E=80mm2024/7/14三、运动参数计算三、运动参数计算步骤计算内容计算公式及参数结果1各轴输入功率PI=Pd1=PII=PI23=PI=PII=2各轴转速及传动比nI=nm=960r/minnII=245r/mini=nI/nII=nI=960r/minnII=245r/min理论传动比i=3各轴转矩Td=TI=TII=2024/7/15四、四、直齿（斜齿）直齿（斜齿）圆柱齿轮的设计（按说明书格式书写）圆柱齿轮的设计（按说明书格式书写）可设计直齿轮或斜齿轮传动，参考课本第十一章例题可设计直齿轮或斜齿轮传动，参考课本第十一章例题11-1（直（直齿轮）例题齿轮）例题11-2（斜齿轮）。（斜齿轮）。要求包括选材，根据选材情况（软要求包括选材，根据选材情况（软/硬齿面）确定合理的设计硬齿面）确定合理的设计及校核准则，完成设计及校核过程，最终得出齿轮的模数、齿数、及校核准则，完成设计及校核过程，最终得出齿轮的模数、齿数、（螺旋角、）齿宽及标准中心距等。（螺旋角、）齿宽及标准中心距等。五、箱体主要尺寸设计五、箱体主要尺寸设计 参考课程设计指导书参考课程设计指导书P25，4.1.4箱体结构尺寸。箱体结构尺寸。表表4-1 4-2，a为齿轮中心距。为齿轮中心距。有些尺寸计算不出暂放置，在待第九项中完成。有些尺寸计算不出暂放置，在待第九项中完成。六、装配草图的设计六、装配草图的设计 完成草图前先根据齿轮计算圆周速度选择润滑方式完成草图前先根据齿轮计算圆周速度选择润滑方式P39。采用润滑脂或浸油润滑时，要设计挡油环。飞溅润滑上下箱采用润滑脂或浸油润滑时，要设计挡油环。飞溅润滑上下箱体结合面处开油沟。体结合面处开油沟。参考课程设计指导书参考课程设计指导书P42，6.1.2装配草图的设计步骤画出装装配草图的设计步骤画出装配草图。配草图。2024/7/17装装配配草草图图示示例例（此图无挡油环无油沟）装配草图不需要按比例画，只需反应出零件安装位置关系。轴段上要标，并计算出零件相互位置尺寸1 等。零件相互位置尺寸设计见课程设计参考书P43123LL1e1+c1+c2Bm1=2=3=L=L1=B=m=e=2024/7/18七、高速轴的设计（按说明书格式写）七、高速轴的设计（按说明书格式写）包括轴的结构设计（装配草图中已设计出）、尺寸设计及校包括轴的结构设计（装配草图中已设计出）、尺寸设计及校核，联轴器、轴承、键的选择及轴承、键的校核。核，联轴器、轴承、键的选择及轴承、键的校核。轴设计校核参考轴的设计示例轴设计校核参考轴的设计示例PPT。直齿轮可用深沟球轴承支撑，斜齿轮可选角接触球轴承支撑，直齿轮可用深沟球轴承支撑，斜齿轮可选角接触球轴承支撑，并对轴承进行校核。并对轴承进行校核。键的校核。（如果设计的是齿轮轴则键的校核。（如果设计的是齿轮轴则 段轴上无键，段轴上无键，校核校核第第段轴上的键）段轴上的键）画轴画轴A4零件图，参考课程设计指导书零件图，参考课程设计指导书P69、70图例，注意标图例，注意标注、公差、技术要求及标题栏（标题栏按零件图标题栏写法填写）注、公差、技术要求及标题栏（标题栏按零件图标题栏写法填写）若小齿轮尺寸较小，齿轮齿根圆到轮毂键槽底部距离若小齿轮尺寸较小，齿轮齿根圆到轮毂键槽底部距离e2mtmt=mn/cos=5/cos(9.37)=5.07故不是齿轮轴。故不是齿轮轴。若是齿轮轴，则若是齿轮轴，则 上无键，上无键，上无键，上无键，d d=d=d四、校核四、校核四、校核四、校核第第第第 段轴段轴段轴段轴d d=58mm=58mm选择选择选择选择“键键键键A161090 GB1096-2003”A161090 GB1096-2003”1 1、第、第、第、第 段轴上键的校核段轴上键的校核段轴上键的校核段轴上键的校核A A型双圆头普通平键有效工作长度型双圆头普通平键有效工作长度型双圆头普通平键有效工作长度型双圆头普通平键有效工作长度l=L-b=90-16=74mml=L-b=90-16=74mm计算挤压应力计算挤压应力计算挤压应力计算挤压应力Llbhbd=58;h=10;l=74mmd=58;h=10;l=74mm键的材料选碳素钢，在轻度冲击载荷情况下，查课键的材料选碳素钢，在轻度冲击载荷情况下，查课键的材料选碳素钢，在轻度冲击载荷情况下，查课键的材料选碳素钢，在轻度冲击载荷情况下，查课本表本表本表本表10-1210-12得许用挤压应力得许用挤压应力得许用挤压应力得许用挤压应力 p p=100-120MPa=100-120MPa故故故故第第第第 段轴上段轴上段轴上段轴上键连接强度足够。键连接强度足够。键连接强度足够。键连接强度足够。第第第第 段轴上键的校核同理，略。段轴上键的校核同理，略。段轴上键的校核同理，略。段轴上键的校核同理，略。2024/7/13482828080160160140140确定轴上受力点位置（画示意图即可）确定轴上受力点位置（画示意图即可）确定轴上受力点位置（画示意图即可）确定轴上受力点位置（画示意图即可）8080160160140140示意图示意图2 2、轴及轴承的校核、轴及轴承的校核、轴及轴承的校核、轴及轴承的校核2024/7/1351 1 1 1）计算齿轮受力）计算齿轮受力）计算齿轮受力）计算齿轮受力 轴传递的扭矩轴传递的扭矩轴传递的扭矩轴传递的扭矩:齿轮的圆周力齿轮的圆周力齿轮的圆周力齿轮的圆周力:齿轮的径向力：齿轮的径向力：齿轮的径向力：齿轮的径向力：齿轮的轴向力齿轮的轴向力齿轮的轴向力齿轮的轴向力:为为了了与与轴轴承承上上的的力力区区分分，下下标标采采用用大大写写直齿直齿轮无轮无FA，其余其余见课见课本公本公式式2024/7/136122 2 2 2）画受力简图并计算支反力（直）画受力简图并计算支反力（直）画受力简图并计算支反力（直）画受力简图并计算支反力（直齿轮无齿轮无齿轮无齿轮无F F F FA A A A，进而无进而无进而无进而无F F F Fa1a1a1a1F F F Fa2a2a2a2）高速轴：高速轴：高速轴：高速轴：低速轴：低速轴：低速轴：低速轴：T2=T1iFAFRFTFV1FH1Fa1FV2FH2Fa2齿轮上作用力：齿轮上作用力：主动轮：主动轮：FT与转动方向相反；与转动方向相反；FR指向轴压轴方向，指向轴压轴方向，FA左旋用左手右左旋用左手右旋用右手，四指握转动方向，拇指方向为旋用右手，四指握转动方向，拇指方向为FA。从动轮：与主动轮为作用力反作用力关系。从动轮：与主动轮为作用力反作用力关系。Fa1、Fa2方向未知方向未知（未画方向）（未画方向）FRFAFTFV1FH1Fa1FV2FH2Fa22024/7/137以高速轴为例计算支反力以高速轴为例计算支反力以高速轴为例计算支反力以高速轴为例计算支反力高速轴：高速轴：高速轴：高速轴：FRFAFTFV1FH1Fa1FV2FH2Fa2水平平面水平平面水平平面水平平面H H H H：FH1FH2FAFRr1求出求出FH1=-1362NFH2=-387N竖直平面竖直平面竖直平面竖直平面V V V V：FTFV1FV2求出求出FV1=FV2=2255N由于由于Fa1、Fa2通过轴，通过轴，对轴不产生矩，求支反对轴不产生矩，求支反力时不用画出力时不用画出轴承径向力：轴承径向力：轴承径向力：轴承径向力：2024/7/1383 3 3 3）计算轴承轴向力（直齿）计算轴承轴向力（直齿）计算轴承轴向力（直齿）计算轴承轴向力（直齿轮无此项计算）轮无此项计算）轮无此项计算）轮无此项计算）轴承型号轴承型号7211AC选择正装（面对面）选择正装（面对面）查课本表查课本表16-12，FS=0.68FrFS1=0.68Fr1=1791NFS2=0.68Fr2=1556N此处此处FA+FS2 FS1Fa2=FS2Fa1=FA+FS2被放松的轴承受到的轴向被放松的轴承受到的轴向力即为自身派生轴向力，力即为自身派生轴向力，被压紧的轴承受到的轴向被压紧的轴承受到的轴向力除自身派生轴向力外，力除自身派生轴向力外，其余轴向力代数和。其余轴向力代数和。FA=777NFa2=1556N（方向与（方向与FS2相同）相同）Fa1=2333N（方向与（方向与FS1相同）相同）2024/7/1394 4 4 4）轴承校核（同课本例题）轴承校核（同课本例题）轴承校核（同课本例题）轴承校核（同课本例题16-416-416-416-4）已知：型号已知：型号7211AC，正装，正装，Fr1；Fr2；Fa1；Fa2前面已算出；前面已算出；轴承寿命同题目要求寿命。轴承寿命同题目要求寿命。（1）查表）查表16-9得载荷系数得载荷系数fP=1.1（轻微冲击）（轻微冲击）（2）计算）计算e查表查表16-11得得X、Y Fa1/Fr1=0.89e X1=0.41 Y1=0.87 Fa2/Fr2=0.68=e X2=1 Y2=0（3）求当量动载荷）求当量动载荷P1、P2（4）查）查7211AC许用基本额定动动载荷许用基本额定动动载荷Cr=50.5kN=50500NP1=3421N;P2=2288N2024/7/140（5）计算轴承动载荷）计算轴承动载荷（6）Cr1Cr;Cr2Cr,则所选轴承能用。则所选轴承能用。fT=1；Lh=同题目要求寿命；同题目要求寿命；=球轴承取球轴承取3n1=200r/min;P1=3421N;P2=2288N;求得求得Cr1=;Cr2=MM（a-aa-a）右侧右侧右侧右侧=-F=-FH1H180+F80+FA A r r1 1+F+FR R00 =-108960+78748.95 =-108960+78748.95 =-30211.05 =-30211.052024/7/1415 5 5 5）轴的校核）轴的校核）轴的校核）轴的校核 弯扭合成法弯扭合成法弯扭合成法弯扭合成法1 1）根据）根据）根据）根据HH平面和平面和平面和平面和V V平面受力图，画平面受力图，画平面受力图，画平面受力图，画HH平面和平面和平面和平面和V V平面弯矩图。平面弯矩图。平面弯矩图。平面弯矩图。轴承轴向力通过轴心轴承轴向力通过轴心,在轴在轴上不产生弯矩上不产生弯矩,弯扭合成校弯扭合成校核轴不需画出轴承轴向力核轴不需画出轴承轴向力Fa1及及Fa2FH1FH2FAFRr1ABa-aF FH1H1=1362N F=1362N FH2H2=387N=387NF FA A=777N F=777N FR R=1740N=1740Nr r1 1=101.35mm=101.35mmMM（A A）=F=FH1H10=0Nmm0=0NmmMM（a-aa-a）左侧左侧左侧左侧=-F=-FH1H180=-10896080=-108960MM（B B）=-F=-FH1H1160+F160+FA A r r1 1+F+FR R80+F80+FH2H200 =0 =0H平面平面FH1FH2FAFRr1ABa-aMM（A A）=0=0MM（a-aa-a）左侧左侧左侧左侧=-108960=-108960MM（a-aa-a）右侧右侧右侧右侧=-30211.05=-30211.05MM（B B）=0=0ABa-a0-108960-30211.050FTFV1FV2FV1=FV2=2255NV平面平面H平面平面MM（A A）=0=0ABa-aMM（a-aa-a）左侧左侧左侧左侧=M=M（a-aa-a）右侧右侧右侧右侧 =F =FV1V18080 =-180400 =-180400MM（B B）=0=0ABa-a0-1804000ABa-a0-108960-30211.050H平面平面0-1804000V平面平面2 2）合成总弯矩图。）合成总弯矩图。）合成总弯矩图。）合成总弯矩图。MM（a-aa-a）左侧左侧左侧左侧 =MM（A A）=MM（a-aa-a）右侧右侧右侧右侧 =MM（B B）=00210752.08182912.193 3）画扭矩图）画扭矩图）画扭矩图）画扭矩图T T。4 4）合成当量弯矩图。）合成当量弯矩图。）合成当量弯矩图。）合成当量弯矩图。ABa-aMMe e（a-aa-a）左侧左侧左侧左侧 =MMe e（A A）=MeMe（a-aa-a）右侧右侧右侧右侧 =MeMe（B B）=CMeMe（C C）=MeMe（B B）2024/7/1455 5）寻找危险截面。）寻找危险截面。）寻找危险截面。）寻找危险截面。a-aa-aa-aa-a截面处最大当量弯矩为：截面处最大当量弯矩为：截面处最大当量弯矩为：截面处最大当量弯矩为：355666.56 355666.56 NmmNmm6 6）强度校核）强度校核）强度校核）强度校核:考虑键槽的影响考虑键槽的影响考虑键槽的影响考虑键槽的影响查表计算查表计算查表计算查表计算a-aa-a，抗弯截面系数，抗弯截面系数，抗弯截面系数，抗弯截面系数 显然显然显然显然 故安全故安全故安全故安全 2024/7/147轴的设计注意事项：轴的设计注意事项：轴的设计注意事项：轴的设计注意事项：1 1 1 1、轴没有统一的、标准的结构形式，不同的装配方案及、轴没有统一的、标准的结构形式，不同的装配方案及、轴没有统一的、标准的结构形式，不同的装配方案及、轴没有统一的、标准的结构形式，不同的装配方案及润滑方式，轴系结构不同。润滑方式，轴系结构不同。润滑方式，轴系结构不同。润滑方式，轴系结构不同。2 2 2 2、安装轴承及联轴器处的直径应取标准直径。滚动轴承、安装轴承及联轴器处的直径应取标准直径。滚动轴承、安装轴承及联轴器处的直径应取标准直径。滚动轴承、安装轴承及联轴器处的直径应取标准直径。滚动轴承定位轴肩的高度需要查轴承手册确定。定位轴肩的高度需要查轴承手册确定。定位轴肩的高度需要查轴承手册确定。定位轴肩的高度需要查轴承手册确定。3 3 3 3、键属于标准件，按照轴颈查取键的标准尺寸及键槽尺、键属于标准件，按照轴颈查取键的标准尺寸及键槽尺、键属于标准件，按照轴颈查取键的标准尺寸及键槽尺、键属于标准件，按照轴颈查取键的标准尺寸及键槽尺寸，长度要取标准长度。寸，长度要取标准长度。寸，长度要取标准长度。寸，长度要取标准长度。