00机械设计课程设计.pptx
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1、第一章 概述一、课程设计的目的 1.了解机械设计的基本方法,熟悉并初步掌握简单机械的设计方法、步骤。2.综合运用已学过的先修课的有关理论和知识进行工程设计,培养设计能力、理论联系实际的能力以及独立工作的能力。3.进行机械设计基本技能的训练,熟悉与机械设计有关的标准、规范、资料、手册等。第1页/共123页二、课程设计的内容传动系统图传动系统图传动方案图传动方案图第2页/共123页一般的传动装置设计内容有:一般的传动装置设计内容有:1.1.传动方案的拟订;2.2.电动机的选择及运动学参数的计算;3.3.传动件的设计;4.4.轴的设计;5.5.轴承的选择计算;6.6.键、联轴器的选择和校核;7.7.
2、装配图设计;8.8.零件图设计;9.9.编写设计说明书。第3页/共123页三、课程设计的任务三、课程设计的任务1、设计工作量 (1)减速器装配图1张(1号图纸),计算机绘图;(2)零件工作图2张(3号图纸),要求齿轮类零件和轴类零件图各1张;(3)设计计算说明书1份(A4纸,20页以上)。第4页/共123页2 2、课程设计题目 带式输送机传动系统1电动机;2、4联轴器;3两级圆柱齿轮减速器;5滚筒;6输送带第5页/共123页减速器装配图参考图例第6页/共123页1.传动装置总体设计(3天)2.装配草图设计(5天)3.装配工作图设计(3天)4.零件工作图设计(2天)5.编写设计计算说明书(2天)
3、四、课程设计计划(3周)第7页/共123页五、成绩评定五、成绩评定 根据设计过程的表现、图纸质量、说明书及答辩四方面综合情况评定成绩,按优秀、良好、中等、及格、不及格评分,独立实践环节课程记载成绩。第8页/共123页六、任务分配六、任务分配1 详见任务书表详见任务书表1、表、表22 学号对应题号学号对应题号第9页/共123页七、主要参考书七、主要参考书 包括包括机械设计机械设计主教材、主教材、机械设计课程上机与设计机械设计课程上机与设计指导书、机械指导书、机械(零件)设计手册和图册等。(零件)设计手册和图册等。1.1.吴相宪吴相宪,王正为王正为,黄玉堂主编黄玉堂主编.实用机械设计手册实用机械设
4、计手册.徐州徐州:中国矿业大学出中国矿业大学出版社版社,1995,1995 2.2.哈尔滨工业大学主编哈尔滨工业大学主编.机械设计课程设计图册机械设计课程设计图册.北京北京:高等教育出版社高等教育出版社,1991 1991 3.3.哈尔滨工业大学主编哈尔滨工业大学主编 .机械零件课程设计指导书机械零件课程设计指导书.北京北京:高等教育出版社高等教育出版社,1987,1987 4.4.陈淑连陈淑连,张爱淑张爱淑,徐桂云主编徐桂云主编.机械设计基础课程设计指导书机械设计基础课程设计指导书.徐州徐州:中国中国矿业大学出版社矿业大学出版社,1995,1995第10页/共123页八、课程设计的要求 1.
5、明确学习目的,端正学习态度 2.在教师的指导下,由学生独立完成 3.正确处理理论计算与结构设计的关系 4.正确处理继承与创新的关系 5.正确使用标准和规范第11页/共123页第2章 传动装置总体设计一、选择电动机 1.选择电动机类型 常用:Y系列三相异步电动机 同步转速:3000 1500 1000 750 级数:2 4 6 8 电动机安装型式和尺寸第12页/共123页第13页/共123页第14页/共123页2.确定电动机的功率kW(1)工作机所需电动机功率或工作机的功率第15页/共123页传动装置总效率1-带传动;2-轴承;3-齿轮啮合;4-联轴器;5-工作机12345电动机电动机皮皮带带滚
6、滚筒筒减速器减速器第16页/共123页9 1第17页/共123页第18页/共123页9 2第19页/共123页表 5 1 常用减速器的类型及特点第20页/共123页(2)确定电动机型号 例:Pd=3.6 kWnm=960r/minnm=1440r/min查取电动机轴外伸端尺寸:D-直径 38mm 28mm E-长度 80mm 60mm电机额定功率为:4 kW第21页/共123页第22页/共123页二、传动装置总传动比的确定和分配 1.确定总传动比ia2.分配各级传动比减速器外传动比减速器内传动比电动机满载转速工作机输出转速高速级传动比低速级传动比第23页/共123页(1)各级传动比应在推荐范围
7、内选取,不得超过最大值。(4)圆锥-圆柱齿轮减速器或(2)展开式二级圆柱齿轮减速器分配原则:(3)同轴式二级圆柱齿轮减速器 i1i2=i第24页/共123页注意:(1)尺寸协调、互不干涉第25页/共123页(2)尺寸紧凑、便于润滑 两级及以上的齿轮减速器,应尽可能使各级从动齿轮的浸油深度相近,以使各级齿轮得到良好的润滑,并减小搅油损失。i2=4.1i1=5a第26页/共123页 按工作机所需电动机功率Pd 计算,也可按电动机额定功率Ped 计算。三、传动装置运动、动力参数计算 计算各轴的功率P、转速n和转矩T列汇总表:5-2第27页/共123页555第28页/共123页第29页/共123页第3
8、0页/共123页第31页/共123页第3章 传动件设计计算 一、减速器外传动零件设计1.普通V带传动 已知:P、n、T、i2.链传动 已知:P、n、T、i 设计步骤:见教科书例题3.开式齿轮传动 已知:P、n、T、i第32页/共123页 1.高速级齿轮传动 已知:P、n、T、i 设计步骤:见教科书例题 2.低速级齿轮传动 已知:P、n、T、i 设计步骤:见教科书例题二、减速器内传动零件设计第33页/共123页三、按转矩初步计算轴的最小直径注意:1.键槽单键:加3%5%双键:加7%10%2.圆整为标准直径3.或按联轴器圆整直径第34页/共123页第35页/共123页四、验算工作速度误差五、减速器
9、箱体结构尺寸注意:、8,第36页/共123页 第4章 传动装置的结构设计 传动装置中包含已设计的传动零件传动装置中包含已设计的传动零件(如齿轮、蜗轮如齿轮、蜗轮),将要设,将要设计的轴系和支承零件计的轴系和支承零件(如轴、轴承、如轴、轴承、箱体、箱盖箱体、箱盖)及附件等。本及附件等。本章将介绍其结构设计要求。章将介绍其结构设计要求。结构设计时要考虑整体或局部结构的工作特点与材料的选择;结构设计时要考虑整体或局部结构的工作特点与材料的选择;零部件结构形状与强度;零部件及系统刚度与各零部件的位置零部件结构形状与强度;零部件及系统刚度与各零部件的位置关系及固定方式;系统运转精度和灵活性与各元件的加工
10、装配关系及固定方式;系统运转精度和灵活性与各元件的加工装配精度和使用寿命;零部件生产周期与加工装配维护工艺性要求;精度和使用寿命;零部件生产周期与加工装配维护工艺性要求;设计结果的合理性与技术表达,包括正确的工程图样表达等。设计结果的合理性与技术表达,包括正确的工程图样表达等。设计、计算和绘制图样一般应交叉进行,注意:设计、计算和绘制图样一般应交叉进行,注意:“边计算,边边计算,边设计,边修改,边完善设计,边修改,边完善”。第一节第一节 常用减速器结构常用减速器结构 分别给出了二级圆柱齿轮减速器、二级圆锥分别给出了二级圆柱齿轮减速器、二级圆锥圆柱齿轮减速圆柱齿轮减速器和各部分结构的推荐尺寸器和
11、各部分结构的推荐尺寸(P197P199)。第37页/共123页减速器装配图参考图例第38页/共123页第39页/共123页第40页/共123页图15-1第41页/共123页图15-2第42页/共123页表15-1第43页/共123页第44页/共123页第二节第二节 传动装置装配草图和零部件结构设计传动装置装配草图和零部件结构设计 一、装配草图设计准备一、装配草图设计准备 装配草图的设计主要包括:初绘装配草图;轴、轴承、键的设计和计装配草图的设计主要包括:初绘装配草图;轴、轴承、键的设计和计算;轴系设计及箱体与附件设计。草图设计准备包括:算;轴系设计及箱体与附件设计。草图设计准备包括:(1)(1
12、)通过参观或装拆实际减速器,观看录相,阅读相关手册、图册和通过参观或装拆实际减速器,观看录相,阅读相关手册、图册和教材上的相关内容,了解各零部件的功用、结构及其相互关系,做到对教材上的相关内容,了解各零部件的功用、结构及其相互关系,做到对设计内容心中有数;设计内容心中有数;(2)(2)根据设计计算确定传动零件的主要尺寸,如齿轮的分度圆和齿顶根据设计计算确定传动零件的主要尺寸,如齿轮的分度圆和齿顶圆直径、宽度、轮毂长度、传动中心距、电动机型号及轴端的相关设计圆直径、宽度、轮毂长度、传动中心距、电动机型号及轴端的相关设计要求;要求;(3)(3)明确各个零部件的工作要求,如键、轴承、传动件、滚动轴承
13、的明确各个零部件的工作要求,如键、轴承、传动件、滚动轴承的润滑、密封方式等;润滑、密封方式等;(4)(4)减速器箱体的结构形式减速器箱体的结构形式(如剖分式或整体式等如剖分式或整体式等),并计算其各部分,并计算其各部分尺寸以及附件设计等。尺寸以及附件设计等。第45页/共123页 二、绘制装配草图的步骤二、绘制装配草图的步骤 减速器中的传动零件、轴、轴承是减速器的主要零件,其他零件减速器中的传动零件、轴、轴承是减速器的主要零件,其他零件如箱体及附件的结构是为了满足主要零件工作条件而设计的,设计步如箱体及附件的结构是为了满足主要零件工作条件而设计的,设计步骤如下:骤如下:(1)(1)确定各级轴及传
14、动零件在装配图中的相对位置和布局;确定各级轴及传动零件在装配图中的相对位置和布局;(2)(2)初步估计轴径尺寸及箱体相关结构尺寸;初步估计轴径尺寸及箱体相关结构尺寸;(3)(3)初步确定轴承型号和润滑方式,轴承盖、联轴器等的类型、初步确定轴承型号和润滑方式,轴承盖、联轴器等的类型、型号等,确定轴系部件的轴向位置;型号等,确定轴系部件的轴向位置;(4)(4)轴的受力分析及设计计算轴的受力分析及设计计算(见教科书例题见教科书例题);(5)(5)轴承的计算和型号的确定轴承的计算和型号的确定(见教科书例题见教科书例题);(6)(6)校核键和其他零件的强度校核键和其他零件的强度(见教科书例题见教科书例题
15、);(7)(7)完成减速器的总体设计。完成减速器的总体设计。第46页/共123页三、初绘装配草图三、初绘装配草图 传动零件、轴和轴承是减速器的主要零件,其他零件的结构尺传动零件、轴和轴承是减速器的主要零件,其他零件的结构尺寸应围绕其进行设计。绘制装配草图时应先绘制主要零件,后绘寸应围绕其进行设计。绘制装配草图时应先绘制主要零件,后绘制次要零件;轴的长度确定由内向外,直径确定由外向内;由粗制次要零件;轴的长度确定由内向外,直径确定由外向内;由粗到细,逐步完成;绘图时,可以先以一个视图为主,兼顾其他视到细,逐步完成;绘图时,可以先以一个视图为主,兼顾其他视图。图。(1)(1)布置图面时,应根据传动
16、件的中心距、顶圆直径及轮宽布置图面时,应根据传动件的中心距、顶圆直径及轮宽等主要尺寸,估计出减速器的轮廓尺寸,合理布置图面,选用恰等主要尺寸,估计出减速器的轮廓尺寸,合理布置图面,选用恰当的比例尺。当的比例尺。(2)(2)确定减速器各零件的相互位置时,参考图确定减速器各零件的相互位置时,参考图1-71-7,先在主、,先在主、俯视图上画出箱体内传动零件的中心线、齿顶圆、分度圆、齿宽俯视图上画出箱体内传动零件的中心线、齿顶圆、分度圆、齿宽和轮毂长等轮廓尺寸;和轮毂长等轮廓尺寸;(3)(3)确定轴承和外接零件位置为轴和轴承计算提供依据。确定轴承和外接零件位置为轴和轴承计算提供依据。第47页/共123
17、页第48页/共123页二级圆柱齿轮减速器草图初步第49页/共123页圆锥-圆柱齿轮减速器草图初步第50页/共123页四、轴系结构设计四、轴系结构设计一一)箱体与轴系零件位置箱体与轴系零件位置 传动件、箱体、轴、轴承传动件、箱体、轴、轴承及轴承盖的结构布局和主要及轴承盖的结构布局和主要尺寸,可参考图尺寸,可参考图4-14-44-14-4,然后初步绘出相关零部件的位置。图,然后初步绘出相关零部件的位置。图4-54-74-54-7分别根据二级圆柱齿轮、圆锥分别根据二级圆柱齿轮、圆锥圆柱齿轮传动方案绘制。图中圆柱齿轮传动方案绘制。图中c c1 1、c c2 2、的确定参见表的确定参见表4-14-1。确
18、定轴系零件轴向位置时应注意:。确定轴系零件轴向位置时应注意:(1)(1)不同轴上的旋转零件间,轴上旋转零件与箱体间,均要留有一不同轴上的旋转零件间,轴上旋转零件与箱体间,均要留有一定距离,以免发生碰撞,一般取定距离,以免发生碰撞,一般取8 815mm15mm。(2)(2)滚动轴承间距应使轴系具有较大的刚度,滚动轴承距箱体内机滚动轴承间距应使轴系具有较大的刚度,滚动轴承距箱体内机壁的距离壁的距离3 3,应根据滚动轴承的润滑和密封方式确定,当传动零件边,应根据滚动轴承的润滑和密封方式确定,当传动零件边缘圆周速度缘圆周速度v v大于大于2 23m3ms s时,可采用飞溅润滑方式润滑轴承,这时可时,可
19、采用飞溅润滑方式润滑轴承,这时可取取3 3=3-5mm=3-5mm;当轴承;当轴承dndn值小于值小于2102105 5mmmmr rminmin或或v v小于小于2 23m3ms s时,时,可采用润滑脂润滑,取可采用润滑脂润滑,取3 3=8=812mm12mm,见图,见图4-84-8。第51页/共123页 (3 3)轴的外伸长度取决于外接零件及轴承盖的结构。如轴端装有联轴)轴的外伸长度取决于外接零件及轴承盖的结构。如轴端装有联轴器,则应留有足够的装配距离,例安装弹性套柱销联轴器所要求的安装器,则应留有足够的装配距离,例安装弹性套柱销联轴器所要求的安装尺寸尺寸B B见图见图4-94-9。第52
20、页/共123页 (4)采用不同的轴承盖结构时,箱体宽度不同,轴的外伸长度也不采用不同的轴承盖结构时,箱体宽度不同,轴的外伸长度也不同,当采用凸缘式轴承盖时同,当采用凸缘式轴承盖时(图图4-10)4-10),轴的外伸长度考虑预留拆装轴,轴的外伸长度考虑预留拆装轴承盖螺钉长度承盖螺钉长度L L,则可在不拆下外接零件的情况下,拆装轴承盖螺钉,则可在不拆下外接零件的情况下,拆装轴承盖螺钉,打开箱盖;采用嵌入式轴承盖时,打开箱盖;采用嵌入式轴承盖时,L L可取较小值。可取较小值。第53页/共123页二二)轴系结构轴系结构 根据轴上各零件和支承的位置,通过计算确根据轴上各零件和支承的位置,通过计算确定轴径
21、尺寸和轴承后,在进行轴系结构的详细定轴径尺寸和轴承后,在进行轴系结构的详细设计时应注意以下问题:设计时应注意以下问题:(1)(1)当外伸轴通过联轴器与其它零件联接时,当外伸轴通过联轴器与其它零件联接时,根据扭矩计算的轴径应与联轴器孔径相匹配。根据扭矩计算的轴径应与联轴器孔径相匹配。轴承拆卸高度 (2)(2)轴和轴上零件要有准确的定位,便于装拆和调整,具有良好的制造轴和轴上零件要有准确的定位,便于装拆和调整,具有良好的制造工艺性,一般把轴做成阶梯形,见图工艺性,一般把轴做成阶梯形,见图4-104-10。当相邻轴段直径变化处的轴肩。当相邻轴段直径变化处的轴肩是为了固定轴上零件或承受轴向力时,其直径
22、变化值要大些,轴肩根部圆是为了固定轴上零件或承受轴向力时,其直径变化值要大些,轴肩根部圆角半径角半径r r应小于轴上零件的倒角应小于轴上零件的倒角C C或圆角半径或圆角半径r r,见图,见图4-94-9中中I I、等处,定等处,定位轴肩的尺寸见表位轴肩的尺寸见表4-24-2。当用定位轴肩固定滚动轴承时,轴肩高度可。当用定位轴肩固定滚动轴承时,轴肩高度可第54页/共123页参见轴承安装标准,以便于轴承拆卸,见图参见轴承安装标准,以便于轴承拆卸,见图4-114-11;仅为装拆方便的轴肩其直径变化值可;仅为装拆方便的轴肩其直径变化值可较小,一般直径变化量可取较小,一般直径变化量可取1 13mm3mm
23、。(3)(3)当轴表面需要磨削加工或切削螺纹时,当轴表面需要磨削加工或切削螺纹时,为便于加工和提高加工效率,轴径变化处应为便于加工和提高加工效率,轴径变化处应留有砂轮越程槽留有砂轮越程槽(图图4-12)4-12)或退刀槽,具体结或退刀槽,具体结构尺寸参见标准。构尺寸参见标准。(4)(4)轴上安装传动零件的轴段长度应根据所装零件的轮毂长度确轴上安装传动零件的轴段长度应根据所装零件的轮毂长度确定,由于存在制造误差,为了保证零件轴向定位可靠,应使轴的端定,由于存在制造误差,为了保证零件轴向定位可靠,应使轴的端面与轮毂端面间留有一定距离,见图面与轮毂端面间留有一定距离,见图4-134-13,一般取,一
24、般取l=1=13mm3mm。第55页/共123页 (5)(5)安装键的轴段,便于装配时使轮毂上的键槽与键对准,键槽布安装键的轴段,便于装配时使轮毂上的键槽与键对准,键槽布置应靠近轴上零件装入端,见图置应靠近轴上零件装入端,见图4-144-14。键的长度可比轴毂配合长度短。键的长度可比轴毂配合长度短5 510mm10mm,并按标准圆整。,并按标准圆整。(6)(6)对悬臂支承结构对悬臂支承结构(如小锥齿轮轴如小锥齿轮轴),为使轴系具有较大的刚度,为使轴系具有较大的刚度,两轴承支点跨距不宜太小,轴上零件尽量靠近支点,图两轴承支点跨距不宜太小,轴上零件尽量靠近支点,图4-154-15给出了支给出了支点
25、跨距与悬臂零件间的推荐距离。点跨距与悬臂零件间的推荐距离。l=13mm 图6-10 图6-9第56页/共123页 (7)(7)装配时需要调整齿轮的轴向位置时装配时需要调整齿轮的轴向位置时(如为保证大小锥齿轮锥如为保证大小锥齿轮锥顶重合顶重合),常将小锥齿轮轴系装在套杯内,构成一个独立组件,并,常将小锥齿轮轴系装在套杯内,构成一个独立组件,并可用调整垫片调整套杯轴向位置,从而使小锥齿轮调整到正确安装可用调整垫片调整套杯轴向位置,从而使小锥齿轮调整到正确安装位置,见图位置,见图4-164-16。套杯用于固定轴承的凸肩高度应按轴承安装尺寸。套杯用于固定轴承的凸肩高度应按轴承安装尺寸要求确定。要求确定
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