机械设计课程设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,类型,传动简图,传动比,特点及应用,圆柱齿轮减速器,单,级,图,1,直齿轮：,i,4,斜齿轮：,i,6,应用广泛、结构简单。齿轮可用直齿、斜齿或人字齿。可用于低速轻载，也可用于高速重载,两,级,展,开,式,图,2,i=840,应用广泛、结构简单，高速级常用斜齿。齿轮相对轴承不对称，齿向载荷分布不均，故要求高速级小齿轮远离输入端，轴应有较大刚性,两,级,同,轴,式,图,3,i=840,箱体长度较小，但轴向尺寸较大。输入输出轴同轴线，布置较合理。中间轴较长，刚性差，齿向载荷分布不均，且高速级齿轮承载能力难于充分利用,两,级,分,流,式,图,4,i=840,高速级常用斜齿，一侧左旋，一侧右旋。齿轮对称布置，齿向载荷分布均匀，两轴承受载均匀。结构复杂，常用于大功率变载荷场合,类型,传动简图,传动比,特点及应用,锥齿轮减速器,图,5,直齿：,i3,斜齿、曲线齿：,i5,用于输出轴和输入轴两轴线垂直相交的场合。为保证两齿轮有准确的相对位置，应有进行调整的结构。齿轮难于精加工，仅在传动布置需要时采用,圆锥圆柱齿轮减速器,图,6,i=815,应用场合与单级圆锥齿轮减速器相同。锥齿轮在高速级，可减小锥齿轮尺寸，避免加工困难；小锥齿轮轴常悬臂布置，在高速级可减小其受力,蜗杆减速器,图,7,i=1040,大传动比时结构紧凑，外廓尺寸小，效率较低。下置蜗杆时润滑条件好，应优先采用，但当蜗杆速度太高时（,v,5m/s,），搅油损失大。上置蜗杆式轴承润滑不便,蜗杆,齿轮减速器,图,8,i=6090,有蜗杆传动在高速级和齿轮传动在高速级两种形式。前者效率较高，后者应用较少,类型,传动简图,传动比,特点及应用,行星齿轮减速器,i,=2.812.5,传动型式有多种，,NGW,型体积小，重量轻，承载能力大，效率高（单级可达,0.97,0.99,），工作平稳。比普通圆柱齿轮减速器体积和重量减少,50%,，效率提高,30%,。但制造精度要求高，结构复杂,摆线针轮行星减速器,图,6,直齿：,单级：,i,=1187,传动比大，效率较高（,0.9,0.95,），运转平稳，噪声低，体积小，重量轻。过载和抗冲击能力强，寿命长。加工难度大，工艺复杂,谐波减速器,图,7,单级：,i=50500,传动比大，同时参与啮合齿数多，承载能力高。体积小，重量轻，效率,0.65,0.9,，传动平稳，噪音小。制造工艺复杂,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。,数据编号,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8,F9,F10,运输带工作拉力,F/N,1700,1980,2100,2400,2600,2700,2800,2900,3000,3100,运输带工作速度,v/(ms,-1,),1.30,1.30,1.35,1.38,1.40,1.42,1.45,1.40,1.50,1.55,卷筒直径,D/mm,330,335,340,355,360,380,390,400,410,420,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(,201,2,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,P,ed,应等于或稍大于电动机的实际输出功率,P,d,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,P,ed,，满载转速,n,m,，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,i,1,和低速级传动比,i,2,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,i,1,3,。,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,L,d,，带轮基准直径,d,d,，压轴力,F,Q,，带传动的中心距,a,等。,取系列值,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,d,a,，,齿根圆直径,d,f,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，,b,1,=b,2,+(5,10)mm,；,直径,d,、,d,a,、,d,f,，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,a,0,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,T,c,K,A,T,T,联轴器的极限转速,工作转速,且保证,(,二,),、,联轴器型号的确定,式中：,T,c,联轴器传递的名义转矩；,K,A,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,。,2 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,8,12mm,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,d,1,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