机械设计专业课程设计.docx
《机械设计专业课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计专业课程设计.docx(13页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第1页 共13页第 1 页 共 13 页机械设计专业专业课程设计说明书编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第2页 共13页第 2 页 共 13 页设计地点主楼机电学院机房专业机械设计班级学生姓名指导教师温晓南周晓东年月日1.课程设计概述1.1设计任务及内容课程设计的目的是在学生学习基础理论课和专业基础课程的基础上,培养工科学生综合运用所学的知识进行计算机辅助机械设计训练的重要环节,是培养学生独立地分析和解决实际问题的能力
2、的一次较全面的综合设计训练。本次课程设计的核心任务是:通过对二级斜齿圆柱齿轮减速器的齿轮传动机构参数优化设计及计算机辅助绘图设计,使学生能够综合运用已经掌握机械优化设计和计算机辅助设计等专业课程的基本理论和方法的基础上,初步解决简单的工程实际问题。从而,培养和提高学生独立分析、解决工程实际问题能力,为后续的毕业设计及毕业后参加实际工作打下坚实的基础。1.2 课程设计内容本次课程设计的核心内容是以二级斜齿圆柱齿轮减速器为对象,进行减速器传动机构结构参数优化设计和典型零件计算机辅助绘图设计,具体包括以下六个内容:1.熟悉课程设计的相关资料,确定设计方案;2.进行二级斜齿圆柱齿轮减速器传动齿轮机构设
3、计的数学建模;3.进行二级斜齿圆柱齿轮减速器传动机构设计的相关参数计算和编程;材料强度、硬度、热处理方式、运动学等方面的有关参数的计算和数表、图表的计算机编程。4.减速器结构参数优化设计;选用约束优化设计的复合形方法,用 VB 语言编写二级斜齿圆柱齿轮减速器结构参数优化设计的软件。5.绘制典型零件图本次设计以齿轮零件为二级齿轮的典型传动部件,每人用计算机绘制典型零件齿轮编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第3页 共13页第 3 页 共 13 页的零件图。以优化设计的齿轮结构参数为依据,用 VB 语言编写在绘图软件 AutoC
4、AD 环境下的可执行的绘图程序*.SCR 文件。6.编写课程设计说明书要求说明书编写具体内容具体如下:(1)课程设计封面(2)设计题目、目录(3)设计目的、设计内容及步骤包括设计内容、原理及步骤(计算公式、数学模型、程序框图、程序说明及符号、变量说明等)。(4)设计结论(5)设计总结1.3 课程设计时间安排1.课程设计时间课程设计的具体时间 2007/2008 学年的第二学期第十五周至第十八周,2009 年 12 月 7日2010 年 1 月 3 日。2.设计日程安排2009 年 12 月 7 日8:3011:00指导并布置设计任务。组织学生查资料、熟悉设计任务、进行齿轮减速器设计的数学模型、
5、编写设计计划、编写设计程序。2009 年 12 月 8 日2009 年 12 月 13 日进入机房进行齿轮减速器参数优化设计复合形法编程调试、齿轮的材料强度、硬度、热处理方式、运动学等方面的有关参数的计算和数表、图表的计算机编程、撰写课程设计说明书。2009 年 12 月 14 日2009 年 12 月 20 日调试齿轮减速器结构参数优化设计程序,输出齿轮减速器设计参数、进行齿轮零件结构设计、撰写课程设计说明书。2009 年 12 月 21 日2009 年 12 月 27 日编写、调试齿轮零件图绘制程序、撰写课程设计说明书。2009 年 12 月 28 日2009 年 12 月 30 日绘制齿
6、轮零件图、撰写课程设计说明书、出图,准备答辩。2009 年 12 月 31 日课程设计的结业考核答辩、上交课程设计材料。1.4 课程设计要求本次课程设计的要求如下:1.设计说明书一份(3000 字);课程设计说明书的详细要求见附录 1。2.程序清单一份;3.绘制齿轮零件图(3 号图 或者 2 号图)一张。参数优化设计的零件尺寸,进行齿轮零件结构设计,同时对齿轮零件图进行部局设计,从而确定齿轮的零件图图纸为 3#或 2#即可。编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第4页 共13页第 4 页 共 13 页1.5 成绩评定完成课程设
7、计规定的任务后,进行结业考核。课程设计结业考核以口试答辩方式为主;以平时出勤、学习态度、掌握基本理论和专业知识情况及独立分析问题解决问题的能力、课程设计程序设计能力、设计图和说明书质量评审为辅的方式进行。答辩分为学生自述和教师提问两个环节。学生首先进行自述(十分钟左右);指导教师根据学生的设计情况进行提问(十分钟左右),并结合学生的课程设计图和说明书质量及平时学习态度、独立分析问题解决问题的能力等,由指导教师综合评定学生的课程设计成绩。成绩评定为分为优、良、中、及格、不及格五个等级。1.6 参考资料机械零件濮良贵主编高等教育出版社1996 年 6 月版机械优化设计基础王永乐编著黑龙江科技出版社
8、1987 年 12 月第 1 版计算机辅助机械设计 卢佐潮、黎桂英编著 华南理工大学出版社 1991 年 12 月第 1 版VB 6.0 程序设计实用教程王栋编著清华大学出版社2000 年 10 月第 1 版AutoCAD 使用手册机械设计手册2.二级斜齿圆柱齿轮减速器传动机构计算机辅助机械设计本课程设计具体设计一个二级斜齿圆柱齿轮减速器系统,在给定的功率、输入转速和总传动比等条件下,要求在满足强度、刚度和寿命等性能要求的条件下,使其重量轻、体积小。2.1二级斜齿圆柱齿轮减速器总体设计课程设计包括总体设计、理论设计、软件设计和绘图等几个阶段,图 1 描述了二级斜齿圆柱齿轮减速器齿轮传动设计的总
9、体结构和步骤。开始初始条件输入齿轮参数计算齿轮结构参数优化设计编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第5页 共13页第 5 页 共 13 页图 1齿轮减速器总体结构设计框图本设计以二级斜齿圆柱齿轮减速器的重量轻为设计目标,进行减速器传动系统设计.在进行齿轮减速器传动系统设计之前,必须根据系统的设计目标、使用条件、工作环境、经济技术水平等要求提出合理、可靠、经济、详实的技术指标。在此基础上,对研究对象进行科学的数学抽象,建立理论上合理、技术上先进、经济上可行的设计模型。从而,运用优化设计原理对减速器传动机构进行参数设计,以确定齿
10、轮减速器的结构参数。最后,对齿轮减速器的典型零件齿轮进行结构设计,并以 CAD 设计理论,用高级计算机语言编写其参数化绘图程序,绘制出其参数化的齿轮零件图。2.2二级斜齿圆柱齿轮减速器传动机构结构参数设计数学建模2.2.1 确定减速器的结构模型为了使所设计的二级斜齿圆柱齿轮减速器达到重量轻、体积小的目标,对减速器进行模型抽象,如图 2 所示:图 2 二级斜齿圆柱齿轮减速器设计的结构模型图 2 中,1#齿轮为高速级传动输入齿轮、2#齿轮为高速级传动输出齿轮、3#齿轮为低速级传动输入齿轮、4#齿轮为低速级传动输出齿轮;A为高速级齿轮的输入轴与中间轴的中心距,A为低速级齿轮的中间轴与输出轴的中心距,
11、总A为二级齿轮减速器的总中心距。写*.SCR 文件绘制齿轮的零件图结束编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第6页 共13页第 6 页 共 13 页2.2.2 目标函数的确定将设计问题中对二级齿轮减速器的重量最轻、体积最小的要求作为设计目标。并将该问题归结为使减速器的总中心距总A为最小。即AA总A(2-1)具体为:总u1zmu1zmcos21A32n11n(2-2)式中1nm为高速级齿轮法面模数;2nm为低速级齿轮法面模数;为斜齿轮的螺旋角1z为高速级齿轮传动的小齿轮齿数;3z为低速级齿轮传动的小齿轮齿数;u为高速级齿轮传动的
12、传动比;u为低速级齿轮传动的传动比uuu总。2.2.3 变量的确定在二级斜齿圆柱齿轮减速器设计中,mn1、mn2、1z、3z、u、都是相互独立的变量,是设计问题中的设计变量。2.2.4 约束条件的确定:在二级斜齿圆柱齿轮减速器设计中,为保证减速器正常工作,对参数 mn1、mn2、1z、3z、u、的取值有许多限制条件。齿轮正常啮合、运动必须满足齿面接触强度、齿根弯曲强度及中间轴的大齿轮与低速轴不发生干涉等机构性能约束。由此可建立七个性能约束条件如下:1.齿面接触强度约束条件根据齿轮传动中,齿面接触强度公式:HuEHidiHzzzdTK1131(2-3)式中:mmNnPT/105.9551为高速级
13、输入轴扭矩。;1ddb;cos111zmdn为高速级主动齿轮分度圆直径;K 为载荷系数;1d为为高速级主动齿轮的齿宽系数;1为端面重合度;H为许用接触应力;Hz为节点区域系数;Ez为弹性影响系数;uz为齿数比系数。同理,依据式(2-3)可以推得低速级齿轮传动的齿面接触强度条件约束。2.齿根弯曲强度约束条件编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第7页 共13页第 7 页 共 13 页根据齿轮传动齿根弯曲强度公式:nSFtFbmYYYkF(2-4)式中:F为许用弯曲应力;FY为齿形系数;SY为应力集中系数;Y为螺旋角影响系数,其余
14、同接触强度公式。依据式(2-4)可以推得高、低速两级大、小齿轮和齿轮的弯曲强度条件共计四个。3.不干涉约束条件根据运动不干涉原理建立不干涉条件约束条件:022aSdA(2-5)式中:A中间轴与低速轴的距离;2ad中间轴大齿轮的齿顶圆直径;S低速轴轴心线与中间轴大齿轮齿顶间的距离(取 S=35mm)4.设计变量的边界约束条件考虑到传动平稳,轴向力不可太大;满足短时间过载条件;高速级与低速级的大齿轮浸油深度大致相近;轴齿轮的分度圆尺寸不能太小等因素应建立边界约束条件:6265154343n232121n11bababzabmababmaz(2-6)2.2.5 标准模型为便于设计,将上述二级斜齿圆柱
15、齿轮减速器系统的设计的数学模型标准化如下:1 设计变量设计变量记为:X=TnnTuzmzmxxxxxx,32116543212.目标函数二级圆柱齿轮减速器优化设计目标函数:654321,xxxxxxfxf3.约束条件设计应满足的约束条件为:mjxgj,2,10iiibxa(i=1,2,3,4,5,6)从而得到一个具有六个设计变量,十九个约束条件的单目标非线性规划问题。编号:时间:2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第8页 共13页第 8 页 共 13 页2.3二级斜齿圆柱齿轮减速器设计中参数处理设计采用约束优化设计中的直接解法复合形法对
16、二级斜齿圆柱齿轮减速器系统的结构参数进行优化设计。针对齿轮传动的特点分两步进行结构参数设计。2.3.1 齿轮参数计算强度参数有齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、齿轮材料弯曲疲劳极限limF和接触疲劳极限limH;系数有端面重合度系数、轴向重合度、齿间载荷分配系数k、弹性影响系数Ez、齿形系数FY、应力集中系数SY、齿轮弯曲疲劳寿命系数FNk、接触疲劳寿命系数HNk及螺旋角系数Y及标准模数 mn。上述这些参数都是以数表、图线、公式等形式表示的。为了进行齿轮结构参数的参数化设计,则须以数据库的形式描述这些参数,以备齿轮结构参数优化设计寻优时计算。2.3.2 齿轮结构参数设计选用复合形法进行二级斜
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 专业课程 设计
限制150内