机械设计课程设计B.pptx
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1、第一章第一章 绪论绪论1.1 课程设计的目的和内容课程设计的目的和内容一、目的一、目的1.培培养养综综合合运运用用所所学学机机械械设设计计基基础础课课程程及及其其它它有有关关先先修修课课程程的的基基本本理理论论和和基基础础知知识识,从从整整体体出出发发全全面面考考虑虑机机械械产品的设计,提高分析问题和解决问题的能力。产品的设计,提高分析问题和解决问题的能力。2.学学习习和和掌掌握握机机械械设设计计的的基基本本方方法法和和步步骤骤:产产品品规规划划方方案案设设计计技技术术设设计计制制造造及及试试验验,为为专专业业课课程程设设计计及毕业设计打好基础。及毕业设计打好基础。3.进进行行机机械械设设计计
2、基基本本技技能能的的训训练练,其其中中包包括括:计计算算和和绘绘图图技技能能、运运用用各各种种设设计计资资料料(标标准准、标标准准、手手册册、图图册册等等)、使用经验公式估算及编写设计计算说明书。使用经验公式估算及编写设计计算说明书。二、内容:二、内容:机械设计课程设计一般选择由机械设计课程设计一般选择由机械设计基础机械设计基础课程课程所学过的大局部零件所组成的机械传动系统或简单机械作所学过的大局部零件所组成的机械传动系统或简单机械作为设计课题。目前较多采用的是以齿轮减速器为主体的机为设计课题。目前较多采用的是以齿轮减速器为主体的机械传动系统或典型机械作为设计课题。械传动系统或典型机械作为设计
3、课题。1 1。题目:单级斜齿圆柱齿轮减速器。题目:单级斜齿圆柱齿轮减速器题号123运 输 带 工 作 拉 力F(N)9001000800运输带速度v(m/s)2.52.32.7卷筒直径D(mm)250200230题目:单级斜齿圆柱齿轮减速器题目:单级斜齿圆柱齿轮减速器组别组别123456789运输带工作拉力运输带工作拉力F(N)900100080011001050120011001000750运输带速度运输带速度v(m/s)2.52.32.722.22.52.82.92.7卷筒直径卷筒直径D(mm)250200230210220210210220280组别组别10111213141516171
4、8运输带工作拉力运输带工作拉力F(N)450051004500465046004800520050004000运输带速度运输带速度v(m/s)2.52.32.722.22.52.82.92.7卷筒直径卷筒直径D(mm)2502002302102202102102202802。内内容容机械设计课程设计要求学生独立完成以下工作:机械设计课程设计要求学生独立完成以下工作:v传动装置的方案设计,进行传动参数的计算,传动零件、传动装置的方案设计,进行传动参数的计算,传动零件、轴和轴承的设计计算。轴和轴承的设计计算。v减速器装配图一张(主视图、俯视图)减速器装配图一张(主视图、俯视图)A1A1;v零件工作
5、图一张(低速轴)零件工作图一张(低速轴)A2A2;v设计计算说明书一份(设计计算说明书一份(15152020页,约页,约6000600080008000字)字)v机械设计课程设计结束时进行课程设计总结和辩论。机械设计课程设计结束时进行课程设计总结和辩论。三三、要要求求n按时在教室内设计;按时在教室内设计;n设计教室桌椅整齐,按学号排座;设计教室桌椅整齐,按学号排座;n保持教室安静;保持教室安静;n每天清扫卫生;每天清扫卫生;n独立按时完成各个阶段的设计任务独立按时完成各个阶段的设计任务1.2 课程设计的方法和步骤课程设计的方法和步骤一、方法一、方法:v全面考虑机械零件的强度、刚度、工艺、经济和
6、维护的全面考虑机械零件的强度、刚度、工艺、经济和维护的要求;要求;v采用边设计、边画图、边修改的采用边设计、边画图、边修改的“三边法三边法”交叉进行;交叉进行;v以学生独立工作为主,教师只对课程设计的原则问题负以学生独立工作为主,教师只对课程设计的原则问题负责指导;责指导;v使用标准和标准。使用标准和标准。二二、步步骤骤1设计准备阶段设计准备阶段2传动装置的设计阶段传动装置的设计阶段3减速器装配草图设计阶段减速器装配草图设计阶段4完成减速器装配工作图阶段完成减速器装配工作图阶段5绘制零件工作图阶段绘制零件工作图阶段6编写设计计算说明书阶段编写设计计算说明书阶段7辩论阶段辩论阶段三、进度三、进度
7、 2周完成(周完成(1月月4日日1月月13日)日)1.传动装置的总体设计与传动零件的设计计算阶段传动装置的总体设计与传动零件的设计计算阶段n时间:时间:1.5天,天,(12月月31日日1月月3日熄灯前)日熄灯前)n单纯计算阶段:计算功率、选电机、传动比分配、单纯计算阶段:计算功率、选电机、传动比分配、设计计算各级传动零件。设计计算各级传动零件。2.减速器草图设计阶段减速器草图设计阶段n时间:时间:3.5天,(天,(1月月4日日1月月7日中饭前)日中饭前)n“三边三边”阶段:初估轴径,联轴器、滚动轴承和阶段:初估轴径,联轴器、滚动轴承和键的选择与计算;轴与滚动轴承的组合设计,轴键的选择与计算;轴
8、与滚动轴承的组合设计,轴的强度计算。的强度计算。三、进度三、进度 2周完成(周完成(12月月27日日1月月7日)日)3.完成减速器装配图阶段完成减速器装配图阶段n时间:时间:3天天,(,(1月月7日日1月月10日)日)n绘制装配图阶段:绘三视图,局部剖等,检查后绘制装配图阶段:绘三视图,局部剖等,检查后加深;标注尺寸、公差、技术要求、明细表等。加深;标注尺寸、公差、技术要求、明细表等。4.绘制零件工作图,及整理编写说明书阶段绘制零件工作图,及整理编写说明书阶段n时间:时间:23天天,(,(1月月10日日1月月12日)日)5.辩论辩论n时间:时间:12天天,(,(1月月12日日1月月13日)日)
9、四、成绩评定四、成绩评定n装配图与平时成绩:装配图与平时成绩:50%;n零件图:零件图:10%;n说明书:说明书:20%;n辩论:辩论:20%;n四种成绩缺一不可!四种成绩缺一不可!n优秀优秀 90;89良好良好 80;79中等中等 70;69及格及格 60;不及格;不及格60。五、评分标准五、评分标准n学习态度;学习态度;n独立工作能力;独立工作能力;n设计质量:设计思路清楚,概念正确。设计质量:设计思路清楚,概念正确。n装配图:结构正确、投影准确、表达清楚、图面装配图:结构正确、投影准确、表达清楚、图面美观整洁;美观整洁;n零件图:制造工艺、检验工程、尺寸及加工符号零件图:制造工艺、检验工
10、程、尺寸及加工符号技术要求齐全、与装配图相符。技术要求齐全、与装配图相符。n说明书:内容完整、计算准确、论述清楚、文字说明书:内容完整、计算准确、论述清楚、文字精炼、书写工整、符合格式。精炼、书写工整、符合格式。n辩论:正确答复以下问题、讲述条理清楚、语言辩论:正确答复以下问题、讲述条理清楚、语言简练。简练。第二章第二章 传动系统的方案设计传动系统的方案设计一、传动系统的方案设计一、传动系统的方案设计n1电动机n2联轴器n3斜齿圆柱齿轮减速器n4卷筒n5运输带拟定传动装置总体方案,绘拟定传动装置总体方案,绘制出传动系统运动简图制出传动系统运动简图(已已知给定方案,则能对方案进知给定方案,则能对
11、方案进行评价分析行评价分析)二、电动机选择二、电动机选择1.类型的选择:类型的选择:小型异步电机型号很多,通常选用小型异步电机型号很多,通常选用Y系列三相系列三相异步电动机(因为价廉、性能好、防爆、结构简单、异步电动机(因为价廉、性能好、防爆、结构简单、维修方便)。维修方便)。2.转速的选择:转速的选择:同步转速有:同步转速有:3000、1500、1000、750;从价格看,从价格看,n:300015001000750;:转速转速n 越大,越经济,但传动比越大,越经济,但传动比 i越大,传动装置复越大,传动装置复杂,价格杂,价格一般选同步转速一般选同步转速 1500r.p.m或或1000r.p
12、.m传动比传动比i应在规定范围之内应在规定范围之内(闭式圆柱齿轮闭式圆柱齿轮i=35)3.功率和型号的选择功率和型号的选择工作机所需功率工作机所需功率P wP w=Fv/1000 (kw)电动机工作功率电动机工作功率(实际功率实际功率)PdPd=P w/工工作机到电动机之间的总效率作机到电动机之间的总效率=联联2 轴承轴承 3 齿论齿论 滚筒滚筒 (P6表表2-2 P34表表3-4)电机型号确实定电机型号确实定Pe Pd (P147表表16-1)电机电机 (P148表表16-2)电机的安装电机的安装同步转速同步转速(P209表表9-39)型号型号 (P210表表9-40)及外形尺寸及外形尺寸(
13、填表(填表P10表表2-4)表2-4 电动机的数据及总传动比电动机型号额定功率 kW同步转速r/min满载转速 r/min总传动比轴伸尺寸 DEmmY160L-61110009704.83742110三、传动装置的运动和动力参数的计算三、传动装置的运动和动力参数的计算1.各轴的转速各轴的转速(r/min)n=nmn=n/in=n2.各轴的输入功率各轴的输入功率(kW)P=Pd 联联P=P 齿齿 轴承轴承 P=P 轴承轴承 联联三、传动装置的运动和动力参数的计算三、传动装置的运动和动力参数的计算3.各轴的输入转矩各轴的输入转矩T=9550 P/nT=9550 P/nT=9550 P/n(填表(填
14、表P10表表2-5)注意:注意:1。转速实际值是电机的满载转速。转速实际值是电机的满载转速nm,而不是同步,而不是同步转速转速nt。2。计算功率。计算功率P应是电机的实际工作功率应是电机的实际工作功率Pd,而不是,而不是其额定功率其额定功率Pe表表2-5 各轴的运动及动力参数各轴的运动及动力参数轴号转速n r/min功率P kW转矩T N.m传动比 i97010.649104.8434.837200.5410.123482.072200.549.821467.6901第三章第三章 传动零件的设计计算和传动零件的设计计算和轴系零部件的初步选择轴系零部件的初步选择一、传动零件的设计计算一、传动零件
15、的设计计算(齿轮设计)n齿轮材料与热处理、许用应力齿轮材料与热处理、许用应力n软齿面,按接触强度设计软齿面,按接触强度设计n初选初选Z1,K,d,n计算计算Z2,d1,d2,a,mnn调整调整,重新计算,重新计算d,da,df,b等参数等参数n校核弯曲强度校核弯曲强度齿齿轮轮设设计计注注意意问问题题n软齿面,例如,小齿轮软齿面,例如,小齿轮45钢,调质达钢,调质达220HBS;大齿轮大齿轮da2400mm,ZG310-570钢正火达钢正火达180HBS;n设计过程按齿面接触强度设计,设计过程按齿面接触强度设计,z1=1925,不能不能太大,太大,mn2mm2mm,实际中心距取,实际中心距取5
16、5的倍数;的倍数;要算要算到秒到秒,且且8 80 020200 0 。nd,df,da保存小数点后三位,孔要取标准,齿宽保存小数点后三位,孔要取标准,齿宽b1=b2+(510)圆整。圆整。n传动比计算及分配后出现误差,需操作总传动比传动比计算及分配后出现误差,需操作总传动比的相对误差在的相对误差在2%以内。以内。n齿轮结构尺寸见齿轮结构尺寸见P103104,P5354二二、初初算算轴轴的的直直径径n按扭转强度法估算按扭转强度法估算C=106117,1个键,个键,d1.05n输入轴外伸端用联轴器与电机相联输入轴外伸端用联轴器与电机相联dI=(0.81.2)DD-电机轴直径电机轴直径n输出轴:输出
17、轴:同时考虑同时考虑d轴承轴承d轴承轴承+(510)mm三三、选选择择联联轴轴器器n高速轴:弹性套柱销联轴器(高速轴:弹性套柱销联轴器(P128,P196)或弹性柱销联轴器()或弹性柱销联轴器(P130,P198)n低速轴:凸缘联轴器(低速轴:凸缘联轴器(P125,P195)或鼓)或鼓形齿式联轴器(形齿式联轴器(P126)n其中:轴孔和键槽形式(其中:轴孔和键槽形式(P124)n一般选用长圆柱形轴孔(一般选用长圆柱形轴孔(Y型)型)n型号选择:根据计算扭矩、转速、轴径型号选择:根据计算扭矩、转速、轴径 四四、初初选选滚滚动动轴轴承承n深沟球轴承(深沟球轴承(6类)类)P117,P191、或角、
18、或角接触球轴承(接触球轴承(7类)类)P119,P193、圆锥、圆锥滚子轴承(滚子轴承(3类)类)P113,P182n轻系列以上。全固式轻系列以上。全固式n滚动轴承润滑方式:滚动轴承润滑方式:n当大齿轮圆周速度当大齿轮圆周速度v23m/s时,采用飞溅时,采用飞溅油润滑油润滑n当大齿轮圆周速度当大齿轮圆周速度v2m/s时,采用脂润滑时,采用脂润滑第四章第四章减速器装配减速器装配草图设计草图设计一、设计装配图的准备一、设计装配图的准备n减速器主要由传动零件(齿轮)、轴及轴承,箱体和附件组成。一、设计装配图的准备一、设计装配图的准备n方法:方法:1.边计算边边计算边画图边修改;画图边修改;2.整个设
19、计整个设计要协调,要要协调,要照顾各个局照顾各个局部。部。二、轴的结构设计二、轴的结构设计nD1(0.81.2)d电动机电动机n n确定联轴器确定联轴器确定联轴器确定联轴器(弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器P128)P128)n计算转矩计算转矩Tc=KAT(教材教材P265)nd2=d1+(510)mmnd3=d2+(15)mm-取取5的倍数的倍数n轴承的选择轴承的选择(6类类P117)nd4=根据滚动轴承查根据滚动轴承查dand5=小齿轮小齿轮n假设小齿轮假设小齿轮df d4,则齿轮加大,则齿轮加大mn,z1、z2不变不变重新计算尺寸,强度不用重新计算。重新计
20、算尺寸,强度不用重新计算。nd6=d4nd7=d31.高速轴高速轴取大值取大值取大值取大值二、轴的结构设计二、轴的结构设计1.高速轴高速轴2.低速轴低速轴nd3=d3高速级高速级+510mmnd2=d3-(15)mmnd1=d2-(510)mmnd4=d3+(25)mmnd5=d4+(1012)mmnd6=根据滚动轴承查根据滚动轴承查dand7=d3取大值取大值取大值取大值确定联轴器确定联轴器确定联轴器确定联轴器取取5的倍数的倍数确定滚动轴承确定滚动轴承轴环定位高度轴环定位高度轴环定位高度轴环定位高度h=(0.070.1)dh=(0.070.1)d,轴环宽度轴环宽度轴环宽度轴环宽度b=1.4h
21、b=1.4h2.低速轴低速轴nl1=l联轴器联轴器-(23)mmnl2=由结构定,要保证由结构定,要保证(1015)mm和和BnL3l7由高速轴定由高速轴定三、其它局部设计三、其它局部设计1.平键平键n键的高度h和宽度b根据轴的轴径d选取(P107,P180)。n键长L根据轴上零件轮毂宽度B决定:nL键=L轴-(510)mmL L键键L L轴轴25mm25mm2.螺栓的选择螺栓的选择n中心距中心距a(P24表表5-1,P58表表4-17)n地脚螺钉直径地脚螺钉直径df(通孔直径、沉头座直径、底座凸缘尺寸通孔直径、沉头座直径、底座凸缘尺寸)n轴承旁联螺栓直径轴承旁联螺栓直径d1=0.75df n
22、箱座、箱盖联接螺栓直径箱座、箱盖联接螺栓直径d2=(0.50.6)df(通孔直径、沉头座直径、凸缘尺寸通孔直径、沉头座直径、凸缘尺寸)n轴承盖螺栓直径轴承盖螺栓直径d3、视孔盖螺栓直径、视孔盖螺栓直径d4、吊环螺栓直径吊环螺栓直径d53.确定轴承座孔宽度确定轴承座孔宽度LnL=1+c1+c2+(58)mmnc1、c2 扳手空扳手空间最小尺寸,间最小尺寸,(P24表表5-1,P58表表4-17)凸凸缘尺寸缘尺寸n1 1箱箱盖壁厚度盖壁厚度n凸台外凸出凸台外凸出58mm4.挡油盘挡油盘n当滚动轴承采用脂润滑时,轴承靠箱体内壁一侧应当滚动轴承采用脂润滑时,轴承靠箱体内壁一侧应装挡油盘。装挡油盘。n当
23、滚动轴承采用油润滑时,假设轴上小斜齿轮直径当滚动轴承采用油润滑时,假设轴上小斜齿轮直径小于轴承座孔直径,为防止齿轮啮合过程中挤出的小于轴承座孔直径,为防止齿轮啮合过程中挤出的润滑油大量冲入轴承,轴承靠箱体内壁一侧也应装润滑油大量冲入轴承,轴承靠箱体内壁一侧也应装挡油盘。挡油盘。n挡油盘有两种形式:一种是用挡油盘有两种形式:一种是用1 12mm2mm钢板冲压而成,钢板冲压而成,另一种是铸造而成的。另一种是铸造而成的。5.轴承盖轴承盖n凸缘式:调整间隙方便,传力大,密封性凸缘式:调整间隙方便,传力大,密封性好,但工艺复杂好,但工艺复杂(P132表表14-1,P199表表9-23)n嵌入式:结构简单
24、,密封性差,调整间隙嵌入式:结构简单,密封性差,调整间隙要翻开箱盖,传力小要翻开箱盖,传力小(P132表表14-2,P200表表9-24)n根据滚滚动轴承外径根据滚滚动轴承外径轴承盖的尺寸轴承盖的尺寸6.密封装置密封装置n根据密封处的轴外表的圆周速度、润滑剂种根据密封处的轴外表的圆周速度、润滑剂种类、密封要求、工作温度、环境条件等来选类、密封要求、工作温度、环境条件等来选择密封件。择密封件。n一般选用接触式密封:毡圈油封一般选用接触式密封:毡圈油封(P143表表15-8,P208表表9-38)四、装配图俯视图草图设计步骤四、装配图俯视图草图设计步骤n坐标纸坐标纸n参考比例:参考比例:a150m
25、m,比例,比例1:1 a150mm,比例,比例1:2n画出传动零件的中心线画出传动零件的中心线n画出齿轮的齿廓画出齿轮的齿廓 n画出箱体内壁线画出箱体内壁线(P24表表5-1,P58表表4-17)b b1 1b b2 2 1 1 2 2 2 2a a四、装配图俯视图草图设计步骤四、装配图俯视图草图设计步骤n确定轴承座孔宽度确定轴承座孔宽度L,画轴承座的外端线,画轴承座的外端线nL=1+c1+c2+(58)mmnL=1+c1+c2L LL L 四、装配图俯视图草图设计步骤四、装配图俯视图草图设计步骤n确定滚动轴承的位置确定滚动轴承的位置n油润滑:滚动轴承距箱体内壁油润滑:滚动轴承距箱体内壁35m
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- 机械设计 课程设计
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