精密机械设计课程设计教学课件-

精密机械设计课程设计课件-n设计准备和计算 2天n装配图和零件图的绘图 1周n编写设计说明书 2天5 5、传动装置、传动装置4 4、时间安排、时间安排6、减速器的立体结构图、减速器的立体结构图7 7、减速器装配体的运动、减速器装配体的运动 动画动画提醒：提醒：n准备一本本子，记录课程设计过程中的所有计算 过程和数据资料。n设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确 定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求。n在设计中贯彻标准化、系列化与通用化。n课程设计要边计算、边绘图，反复修改，设计计算和绘图交替进行。8 8、减速器的整体结构、减速器的整体结构 动画动画1 1、机械传动装置的总体设计、机械传动装置的总体设计1.11.1、拟定传动方案、拟定传动方案1.1.11.1.1、拟定传动方案的任务、拟定传动方案的任务 a）图二、计算二、计算 C）图 d）图 n方案a制造成本低，但宽度尺寸大，带的寿命短，而且不宜在恶劣环境中工作。n方案b结构紧凑，环境适应性好，但传动效率低，不适于连续长期工作，且制造成本高。n方案c工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好，但宽度较大。n方案d具有方案c的优点，而且尺寸较小，但制造成本较高。1.1.21.1.2、选择传动机构类型、选择传动机构类型（也可查书（也可查书4 4页表页表2-12-1和表和表2-2-2 2）建议：建议：由于我们是第一次做机械设计，建议同学们采用方案a），结构较为简单，容易设计。应在设计说明书在分析所选方案的合理性。选择类型的基本原则：选择类型的基本原则：n传递大功率时，应充分考虑提高传动装置的效率，以减少能耗、降低运行费用，应选传动效率高的传动机构，如齿轮传动。小功率的可在满足功能条件下，选用结构简单、制造方便的传动型式，以降低初始费用。n载荷多变和可能发生过载时，应考虑缓冲吸震及过载保护问题。n传动比要去严格、尺寸要求紧凑的，可选用齿轮传动或蜗杆传动。n在多粉尘、潮湿、易燃、易爆场合，宜选用链传动、闭式齿轮传动或蜗杆传动。建议：建议：本次设计我们采用单级圆柱齿轮减速器。1.2.11.2.1、电动机类型和结构型式选择、电动机类型和结构型式选择（也可查书196页表20-1至20-3）1.2、选择电机、选择电机 工业上一般用三相交流电源，无特殊要求一般应选三相交流异步电动机。最常用的是Y系列笼型三相异步交流电机。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低、适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合，由于启动性能较好，也适用于某些要求较高启动转矩的机械。1.2.2、选择电动机容量、选择电动机容量n工作机所需功率PW输送带速度v与卷筒直径D(mm)、卷筒轴转速nw的关系为 对于载荷不变或变化不大，且在常温下长期连续 运转的电动机（课程设计中通常涉及的电动机）,只要其所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会过热，可不进行发热计算。这类电动机按下述步骤确定：当已知工作机主动轴的输出转矩T(N.m)和转速nw(r/min)时，则工作机主动轴所需功率如果给出带式输送机驱动卷筒的圆周力（即卷筒牵引力）F(N)和输送带速度v(m/s)，则卷筒轴所需功率n电动机的输出功率Pd 电动机输出功率为其中，h为从电动机至工作机主动轴之间的总效率，即 传动系统中各传动副、联轴器及各对轴承的效率，其数值见下表（也可查书7页表2-4）1.2.3、选择电动机的转速、选择电动机的转速 电动机转速的可选范围nd为i1、i2、in为各级传动的传动比范围，如下表（也可查书4页表2-1）n确定电动机额定功率Ped Ped等于或稍大于Pd 一般常用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。下表给出了Y系列电动机的参考比价（也可查书197页表2-3）1.2.4、确定电动机型号、确定电动机型号（也可查书（也可查书196页表页表20-1和表和表20-2）由电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速nw可确定传动装置应有的总传动比为传动装置总传动比是各级传动比的乘积，即1.3、传动装置的总传动比及其分配、传动装置的总传动比及其分配1.3.11.3.1、计算总传动比、计算总传动比1.3.2、合理分配各级传动比、合理分配各级传动比（详细内容可见书（详细内容可见书8页）页）n各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内n应使传动的结构尺寸协调、匀称1.4、计算传动装置的运动和动力参数、计算传动装置的运动和动力参数n应使传动装置外廓尺寸紧凑，重量轻n在减速器设计中常使各级大齿轮直径相近，以使大齿轮有相接近的浸油深度n应避免传动零件之间发生干涉碰撞 以下图为例，当已知电动机额定功率Ped、满载转速nm、各级传动比及传动效率后，可计算各轴的转速、功率和转矩。n各轴转速n(r/min)i1、i2为相邻两轴间的传动比n各轴输入功率P(kW)h01为电动机与I轴之间联轴器的效率h12为高速级传动的效率，包括高速级齿轮副和I轴上的一对轴承的效率h23为低速级传动的效率，包括低速级齿轮和II轴上的一对轴承的效率n各轴输入转矩T(N.m)提醒：机械传动装置的总体设计可参考书本11页的示例2、减速器的结构和润滑、减速器的结构和润滑2.12.1、箱体、箱体（也可查看书（也可查看书1414页至页至1717页的图页的图3-13-1至图至图3-33-3和表和表3-13-1）箱体按其结构形状不同分为剖分式和整体式；按制造方式的不同有铸造箱体和 焊接箱体。减速器箱体多采用剖分式结构。2.2.12.2.1、减速器附件的功用、减速器附件的功用（也可见书（也可见书1818页表页表3-23-2）2.2、减速器的附件、减速器的附件n通气器（也可查看书76页的表9-6至表9-8）2.2.2、减速器附件的选用和计算、减速器附件的选用和计算（也可查看书（也可查看书76页至页至81页的表页的表9-6至至9-22）n轴承盖及套环（也可查看书77页的表9-9至表9-11）n油面指示器（也可查看书78页的表9-12至9-15）n油塞（也可查看书79页的表9-16至9-17）n窥视孔及视孔盖（也可查看书80页的表9-18）n起吊装置（也可查看书80页的表9-20至表9-22）n定位销 常采用圆柱销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并应作非对称布置。定位销的直径d0.8d2（d2见表3-1），其长度应大于箱盖、箱座凸缘厚度之和。圆锥销的尺寸见下表（也可见书142页表14-3和表14-4）。n起盖螺钉 起盖螺钉设置在箱盖联接凸缘上，起螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度（图4-21）。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉相同，螺钉端部制成圆柱形并光滑倒角或制成半球形。2.2、减速器的润滑、减速器的润滑2.2.12.2.1、减速器内传动件的润滑、减速器内传动件的润滑（也可查看书（也可查看书1919页的表页的表3-33-3）2.2.2、减速器滚动轴承的润滑、减速器滚动轴承的润滑（也可查看书（也可查看书20页的表页的表3-4）3、传动零件的设计计算、传动零件的设计计算nV带传动（也可查看书64页的表9-1）3.1、减速器外部的传动零件、减速器外部的传动零件n开式齿轮传动n链传动3.2、减速器内部的传动零件、减速器内部的传动零件n齿轮 齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时，应选用铸钢或铸铁材料。（关于工程材料的具体内容可查阅书121页第十二章）齿轮的结构及其尺寸如下图。（也可查看书66页表9-2）4、联轴器的选择、联轴器的选择n蜗杆（可查看书本67页的表9-3）n蜗轮（可查看书本67页的表9-4）减速器常通过联轴器与电动机轴、工作机轴相联接。联轴器的类型应根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器高速轴的联轴器，由于轴的转速较高，一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴（输出轴）与工作机轴联接用的联轴器，由于轴的转速较低，传递的转矩较大，又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移，因此常选用刚性可移式联轴器，例如滚子链联轴器、齿式联轴器。对于中、小型减速器，器输出轴与工作机轴的轴线偏移不是很大时，也可选用弹性柱销联轴器这类弹性可移式联轴器。n联轴器的型号（也可查看书161页表17-2至17-6）n联轴器轴孔的型式和尺寸（也可查看书160页表17-1）三、绘图三、绘图1、减速器装配图、减速器装配图 装配图的设计所涉及的内容较多，设计过程较复杂，往往要边计算、边画图、边修改直至最后完成装配工作图。注意：装配图应用A0或A1图纸绘制，并尽量采用11或12的比例尺绘图。1.1、了解和熟悉减速器的结构、了解和熟悉减速器的结构 动画动画1.21.2、初步绘制减速器装配草图、初步绘制减速器装配草图1.2.11.2.1、视图选择与布置图画、视图选择与布置图画 图例图例 绘制装配图时，应根据传动装置的运动简图和由计算得到的减速器内部齿轮直径、中心距，参考同类减速器图纸，估计减速器的外型尺寸，合理布置三个主要视图。同时，还要考虑标题栏、明细表、技术要求、尺寸标注等所需的图面位置。1.2.21.2.2、确定齿轮位置和箱体内壁线、确定齿轮位置和箱体内壁线 圆柱齿轮减速器装配图设计时，一般从主视图和俯视图开始。在主视图和俯视图位置画出齿轮的中心线，再根据齿轮直径和齿宽绘出齿轮轮廓位置。为保证全齿轮宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽510mm。表4-11.2.31.2.3、确定箱体轴承座孔端面位置、确定箱体轴承座孔端面位置 根据箱体壁厚s和前面表3-1所确定的轴承旁螺栓的位置C1、C2，按表4-1初步确定轴承座孔的长度L1，可画出箱体轴承座孔外断面线，如下图。（也可见书25页的图4-1）1.2.41.2.4、初算轴的直径、初算轴的直径注意：n对于外伸轴，由上式求出的直径，为外伸轴段的最小直径；对于非外伸轴，计算时应取较大的A值，估算的轴径可作为安装齿轮处的直径。按扭转强度估算轴的直径，即式中：P轴所传递的功率，kW；n轴的转速，r/min；A由材料的许多扭转应力所确定的系数。1.2.51.2.5、轴的结构设计、轴的结构设计n计算轴径处有键槽时，应适当增大轴径以补偿键槽对轴强度的削弱。n外伸轴段装有联轴器时，外伸段的轴径应与联轴器毂孔直径相适应；外伸轴段用联轴器与电动机轴相联时，应注意外伸段的直径与电动机轴的直径不能相差太大。参阅联轴器的选择1）轴的各段直径 （1）轴上装有齿轮、带轮和联轴器处的直径，如下图（即书26页图4-3）中的d3和d应取标准值（参照书117页表11-2）。而装有密封元件和滚动轴承处的直径，如d1、d2、d5，则应与密封元件和轴承的内孔径尺寸一致。轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同型号。图4-3表11-2 （2）相邻轴段的直径不用即形成轴肩。一般的定位轴肩，当配合处轴的直径R画出箱盖圆弧。图图4-14 4）箱体凸缘尺寸 轴承座外端面应向外凸出510mm，以便切削加工。箱体内壁至轴承座孔外端面的距离L1（轴承座孔长度）为 一般减速器箱体凸缘联接螺栓间距不大于150200mm，大型减速器可再大些。5）导油沟的形式和尺寸 导油沟的布置和油沟尺寸见图4-15.导油沟可以铸造（图4-16a），也可以铣制而成。图4-16b所示为用圆柱端铣刀铣制的油沟，图c为用盘铣刀铣制的油沟。图图4-15 图图4-161.4.2、减速器附件设计、减速器附件设计 参照前面内容参照前面内容 1.51.5、完成减速器装配工作图、完成减速器装配工作图装配图上应标注以下四方面的尺寸：n外形尺寸 减速器的总长、总宽和总高。n特性尺寸 如传动零件的中心距及偏差。n安装尺寸 减速器的中心高、轴外伸端配合轴段的长度和直径、地脚螺栓的直径和位置尺寸、箱座底面尺寸等。n配合尺寸 主要零件的配合尺寸、配合性质和精度等级。参考下表，（也可查看书37页表4-2和书152页表15-10、表15-11）。1.5.1、标注尺寸、标注尺寸1.5.21.5.2、注明减速器技术特性、注明减速器技术特性P37 技术特性技术特性n装配前所有零件均应清除铁屑并用煤油或汽油清洗，箱体内不应有任何杂物存在，内壁应涂上防蚀涂料。n注明传动件及轴承所用润滑剂的牌号、用量、补充和交换的时间。n箱体剖分面及外伸段密封处均不允许漏油，箱体剖分面上不允许使用任何垫片，但允许涂刷密封胶或水玻璃。1.5.31.5.3、编写技术要求、编写技术要求n写明对传动侧隙和接触斑点的要求，作为装配时检查的依据。对于多级传动，当各级传动的侧隙和接触版斑点要求不同时，应分别在技术要求中注明。n对安装调整的要求。对可调游隙的轴承（如圆锥滚子轴承和角接触球轴承），应在技术条件中标出轴承游隙数值。对于两端固定支承的轴承，若采用不可调游隙的轴承（如深沟球轴承），则要注明轴承盖与轴承外圈端面之间应保留的轴向间隙（一般为0.250.4mm）。n其它要求，如必要时可对减速器试验、外观、包装、运输等提出要求。1.5.41.5.4、零件编号、零件编号 在装配图上应对所有零件进行编号，不能遗漏，也不能重复，图中完全相同的零件只编一个序号。对零件编号时，可按顺时针或逆时针一次排列引出指引线，各指引线不应相交。对螺栓、螺母和垫圈这样一组紧固件，可用一条公用的指引线分别编号。独立的组件、部件（如滚动轴承、通气器、油标等）可作为一个零件编号。零件编号时，可以不分标准件和非标准件统一编号；也可以将两者分别进行编号。装配图上零件序号的字体应大于标注尺寸的字体。1.5.51.5.5、编写零件明细表、标题栏、编写零件明细表、标题栏 明细表列出了减速器装配图中表达的所有零件。对于每一个编号的零件，在明细表上都要按序号列出其名称、数量、材料及规格。标题栏应布置在图纸的右上角，用来注明减速器的名称、比例、图号、件数、重量、设计人姓名等。标题栏和明细表的格式参照下表（也可见书117页表11-1）。1.5.61.5.6、检查装配图、检查装配图n视图的数量是否足够，减速器的工作原理、结构和装配关系是否表达清楚。n尺寸标注是否正确，各处配合与精度的选择是否适当。n技术要求和技术特性是否正确，有无遗漏。n零件编号是否有遗漏或重复，标题栏及明细表是否符合要求。2 2、零件工作图设计、零件工作图设计 书47页第五章为我们介绍了轴类、齿轮类和减速器箱体等零件工作图的设计内容。本课件只介绍轴类零件工作图的设计。2.12.1、轴类零件工作图、轴类零件工作图2.1.12.1.1、视图、视图 示例（也可见书示例（也可见书106106页图页图10-1310-13）轴类零件一般用一个主要视图表示，在有键槽和孔的部位，应增加必要的剖视图。对于轴上不易表达清楚的砂轮越程槽、退刀槽、中心孔等，必要时应绘制局部放大图。2.1.22.1.2、尺寸标注、尺寸标注 轴的各段直径应全部标注尺寸，凡是配合处都要标注尺寸极限偏差。标注轴的各段长度尺寸时首先应选好基准面，尽可能做到设计基准、工艺基准和测量基准三者一致，并尽量考虑加工过程来标注各段尺寸。基准面常选择在传动零件定位面处或轴的端面处。对于长度尺寸精度要求较高的轴段，应尽量直接标出其尺寸。标注尺寸时应避免出现封闭的尺寸链。轴上键槽的位置尺寸、剖面尺寸及偏差均应标出。2.1.32.1.3、形位公差的标注、形位公差的标注 减速器轴的形位公差标注项目参见下表。（也可见书48页表5-1）2.1.42.1.4、表面粗糙度的标注、表面粗糙度的标注 轴的表面粗糙度参数Ra值可参照下表。（也可见书48页表5-2）2.1.52.1.5、技术要求、技术要求n对材料的化学成分和机械性能的说明。n热处理方法、热处理后的硬度、渗碳深度等要求。n图中未注明的圆角、倒角尺寸。n其它必要的说明，例如图上未画中心孔，则应注明中心孔的类型及标注代号，或在图上用指引线标出。四、编写四、编写n目录。n设计任务书。n传动方案的拟定及说明（如传动方案已给定，则应对其进行分析、论证）。n电动机的选择。n计算传动装置的运动和动力参数。n传动件的设计计算。n轴的设计计算1 1、编写说明书、编写说明书1.11.1、设计计算说明书的内容、设计计算说明书的内容n滚动轴承的选择及计算。n键联接的选择及校核计算。n联轴器的选择。n减速器附件的选择。n润滑与密封（润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择）。n设计小结（本设计的优缺点、改进意见及课程设计的体会）。n参考资料目录。1.21.2、编写说明书的要求、编写说明书的要求n设计计算说明书要求论述清楚，文字精炼，计算正确，书写工整。n说明书采用黑色或蓝色墨水笔按一定格式书写，采用统一格式的封面，装订成册。n说明书中应附有必要的插图。n计算中所引用的公式和数据应有根据，并注明其来源。n说明书中每一自成单元的内容，应有大小标题，使其醒目便于查阅。n计算过程应层次分明。一般可列出计算内容，写出计算公式，然后代入数据，略去具体演算过程，直接得出计算结果，并写上结论性用语。对计算出的数据，需圆整的应予圆整，属于精确计算的不得随意圆整。1.31.3、设计计算说明书书写示例、设计计算说明书书写示例（也可见书（也可见书5353页）页）书53页示例2 2、课程设计总结、课程设计总结课程设计总结的内容：n分析总体设计方案的合理性。n分析零部件结构设计以及设计计算的正确性。n认真检查所设计的装配图、零件图中是否存在问题。对装配图要着重检查分析轴系部件结构设计中是否存在错误或不合理之处。对零件图应着重分析尺寸及公差的标注是否适应。此外，还应检查箱体的结构设计、附件的选择和布置是否合理。n对计算部分，着重分析计算依据，所采用的公式及数据来源是否可靠，计算结果是否正确等。n认真总结一下通过课程设计，自己在哪些方面获得较为明显的提高。还可对自己的设计所具有的特点和不足进行分析与评价。26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。卢梭27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。罗曼罗兰28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。孔子29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。达芬奇30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。叔本华谢谢！谢谢！89