理工机械设计步骤讲义.pptx

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1、 机械设计课程设计(第一次布置 第一次布置)一、设计目的 机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练，也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。目的：1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（设计计算、绘图、使用技术资料）二、课程设计任务书名称：带式输送机传动装置要求：见任务书传动系统简图原始数据三、设计任务量1、画A0 号草图、装配图各一张，A3 号零件图一张。2、设计论文（说明书）一份，不少于25 页。三、设计任务量 n n 1、画A0号草图、装配图各一张，A3号零件图一

2、张。2、设计论文（说明书）一份，不少于25页。四、参考资料nn课程设计指导书；n课程设计图册；n机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）；n机械设计基础（教材）。五、设计步骤1、选择电动机2、传动比分配3、计算各轴的转速、功率、扭矩4、V带传动设计计算5、齿轮传动设计计算6、验算系统误差7、轴的设计计算8、轴承寿命的校核计算9、键的校核计算10、联轴器的选择计算11、润滑方式的选择计算12、绘制装配图和零件图 1、选择电动机n n 选择电动机依据：功率 选择电动机依据：功率P P，转速，转速n n n n 1）电动机功率计算P工作机功率 工作机功率：P P w w=FV/1000=F

3、V/1000（kw kw）其 其 中 中 已 已 知：知：F F输送带拉力 输送带拉力（N N）V_ V_输送带速度 输送带速度（m/s m/s）电动机需要功率：电动机需要功率：P Pd d=P=P w w/(kw)/(kw)总 总 效 效 率 率：=1 1.2 2.3 3 n n 1_ 1_卷筒轴承效率 卷筒轴承效率 2_ 2_ 卷筒效率 卷筒效率 3_ 3_低速级联轴器效率 低速级联轴器效率 4_ 4_ III III轴轴承效率 轴轴承效率 5_ 5_低速级齿轮啮合效率 低速级齿轮啮合效率 6_ 6_ II II轴轴承效率 轴轴承效率 7_ 7_高速级齿轮啮合效率 高速级齿轮啮合效率 8_

4、 8_ I I轴轴承效率 轴轴承效率 9_ 9_带传动效率 带传动效率(效率值查设计手册 效率值查设计手册)2)电动机转速计算nn n工作机转速工作机转速nnww：n n 因：因：V=(V=(Dn)/60*1000(m/s)Dn)/60*1000(m/s)n n 故：故：nnww=(V*60*1000)/=(V*60*1000)/D(rpm)D(rpm)n n其中：其中：VV输送机带速输送机带速(m/s)(m/s)DD卷筒直径卷筒直径(mm)(mm)n n电动机转速电动机转速:nndd=n=nwwii总总=(18144)n=(18144)nww（rpmrpm）n n 其中：其中：ii总总=n=

5、ndd/n/nww=i=i带带ii减减=(18144)=(18144)n n i i总总总传动比总传动比n n i i带带VV带传动的传动比带传动的传动比(24)(24)n n i i减减减速器传动比减速器传动比(双级双级9 36)9 36)3）选定电动机n n根据求出的根据求出的PPdd、n nd d查手册。查手册。n n同步转速同步转速n n：建议选用同步转速为：建议选用同步转速为15001500（rpmrpm）n n额定功率额定功率PP额额：为使传动可靠，额定功率应大于计：为使传动可靠，额定功率应大于计算功率即算功率即 P P额额PPdd=P=PWW/总总n n选定电动机：型号（选定电动

6、机：型号（YY系列）、系列）、n n 同步转速同步转速nn、满载转速、满载转速nnmm、n n 额定功率额定功率PP额额、轴的中心高、轴的中心高、n n 电动机轴径、电动机轴径、n n 起动转矩起动转矩/额定转矩的比值。额定转矩的比值。n n 记下备用记下备用2、传动比分配n n分配原则：各级传动尺分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以两个大齿轮直径接近以便润滑。（浸油深度）便润滑。（浸油深度）ii总总=ii带带*ii减减=ii带带*ii高高*i*i低低=n=nmm/n/nwwii带带VV带传动的传动比带传动的传动比(24),(24),取取ii带带

7、=3=3ii减减减速器传动比减速器传动比ii高高减速器内高速级传动比减速器内高速级传动比ii低低减速器内低速级传动比减速器内低速级传动比nnww工作机转速工作机转速nnmm电动机满载转速电动机满载转速ii高高=（1.11.5)i1.11.5)i低低 取取ii高高=1.3i=1.3i低低ii减减=1.3 i=1.3 i低低22传动比精确到小数点后两位传动比精确到小数点后两位;由此初步分配完传动比，但实际传动比确实定必须在各级零件的参数（如齿轮的齿数）确定下来之后才能最后确定。一般，实际确定的传动比与设计要求的传动比有3%5%的误差是允许的。3、计算各轴的n，P，T1）电机轴（0轴）输入功率:P0

8、=Pw/总=Pd（计算值）转速:n0=nm（电机满载转速）输入扭矩:T0=9550*P0/n0（Nm）2）高速轴（I轴）输入功率:P I 入=P0 带（带V带传动效率）输出功率:P I 出=P I 入 轴承转速:n1=n0/i带输入扭矩:T I 入=9550*P I 入/n1（Nm）输出扭矩:T I 出=T I 入 轴承（Nm）3）中间轴（II轴）输入功率:P I I 入=P I 出 齿轮（齿轮齿轮传动效率）输出功率:P I I 出=P I I 入 轴承转速:n2=n1/i高输入扭矩:T I I 入=9550*P I I 入/n2（Nm）输出扭矩:T I I 出=T I I 入 轴承（Nm）3

9、）低速轴（III轴）输入功率:P I I I 入=P I I 出 齿轮输出功率:P I I I 出=P I I I 入 轴承转速:n3=n2/ii低低输入扭矩:T I I I 入=9550*P I I I 入/n3（Nm）输出扭矩:T I I I 出=T I I I 入 轴承（Nm）4）滚筒轴（IV轴）输入功率:P I V 入=P I I I 出 联轴器输出功率:P I V 出=P I V 入 轴承转速:n4=n3输入扭矩:T I V 入=9550*P I V 入/n4（Nm）输出扭矩:T I V 出=T I V 入 轴承（Nm）计算出参数列表备用:轴轴 号号功率功率 P P扭矩扭矩 T T转

10、速转速 nn传动比传动比ii电动机轴电动机轴 P P00 T T00 n n00 i=3 i=3 ii12 12=ii23 23=ii34 34=1=1 I I 轴轴PPII入入PPII出出TTII入入TTII出出 n n 11 II II 轴轴PPIIII入入PPIIII出出TTIIII入入TTIIII出出 n n 22II I II I 轴轴PPIIIIII入入PPIIIIII出出TTIIIIII入入TTIIIIII出出 n n 33I V I V 轴轴PPIVIV入入PPIVIV出出TTIVIV入入TTIVIV出出 n n 44 4、v带传动的设计计算已知：主动轮的转速n0=nm，从动轮

11、的转速 n1=，传递的功率Pd=（计算值），工作条件（任务书中给出）；求：d1=,d2=,带的型号，根数Z=,中心距a=，对轴的压力FQ=。5、齿轮传动设计n n11）采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；）采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；n n22）选用中碳钢，传动用模数）选用中碳钢，传动用模数mm1.5-2mm1.5-2mm；n n3)3)强度计算中的功率用输出功率；强度计算中的功率用输出功率；n n4)4)角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；n n55）初选）初选=15=15，ZZ11=20-40=20-40，ZZ22=iZ=iZ11求出后圆整；求出后圆

12、整；n n66）因圆整）因圆整ZZ22时时ii变化了故须验算传动比误差：变化了故须验算传动比误差：n n i=i=（i-Zi-Z22/Z/Z11）/i100%5%/i100%5%n n77）为使图面匀称，中心距：）为使图面匀称，中心距：aa高高约约120-140120-140左右，左右，n n a a低低约约 140-160140-160左右，左右，n n88）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油11个齿高个齿高 时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一，以降低搅油功耗。分之一到三分之一，以降低搅油功

13、耗。1）高速级：已知：T I 出=，工作条件（任务书中给出）n1=,i高=;选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：d=0.8初选=15，选取Z1=,Z2=i高Z1按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定：d1、d2、da1、da2、df1、df2、b1、b2、a、mn、等参数。2）低速级：已知：T II 出=，工作条件（任务书中给出）n2=,i低=；选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：d=0.8初选=15，选取Z3=,Z4=i低Z3按闭式软齿面传动设计计算原则计算。确定：d3、d4、da3、da4、df3、df4、b3、b4

14、a、mn、等参数。6、验算传动系统速度误差输送带速实际输送带速实际VVww在求解过程中与理论在求解过程中与理论VV发生了变发生了变化，故应验算系统误差。化，故应验算系统误差。（V-V V-Vww）/V100%/V100%5%5%假设不满足应重新计算。假设不满足应重新计算。齿轮几何参数精确到小数点后两位，螺旋角精确到秒。7、轴的设计计算1）选材：45钢调质2）初估I、II、III轴径（最小直径）假设有键槽轴径加大假设有键槽轴径加大5%5%，有配合要求的取标准直径。，有配合要求的取标准直径。3）轴的结构设计：（参考指导书）布置轴上零件；确定各轴段的直径和长度；预选轴承和联轴器；提示：轴承的选择，同

15、一根轴上的两个轴承 型号相同；联轴器应满足传递扭矩和孔径要求；高速轴直径中间轴直径低速轴直径4）中间轴的强度计算：根据轴上零件的布置情况和预选轴承型号，确定轴的支点距和齿轮2、齿轮3所受各力：Ft2、Fa2、Fr2、Ft3、Fa3、Fr3、;确定轴的支反力：RV1、RH1、RV2、RH2;计算轴所受弯矩和扭矩，并画出弯矩图、扭矩图、合成弯矩图、当量弯矩图；计算出危险截面的直径，判断轴的强度是否满足强度要求。8、轴承寿命的校核计算中间轴的轴承所受径向力：中间轴的轴承所受轴向力：Fa=Fa2和Fa3的合力计算寿命应大于预期寿命。9、键的校核计算：确定各键的材料、尺寸；并校核其强度。10、联轴器的选

16、择计算：根据联轴器的计算扭矩T c=1.5 T III出和安装轴径选出适宜的弹性联轴器。11、润滑方式的选择计算：轴承的润滑方式根据速度因数dn选择;齿轮的润滑方式根据分度圆周速度v选择.设计要求n n 设计时间：1-14 周，（15 周辩论）0 学时n n 答疑：每周答疑至少一次n n 总成绩=图纸+说明书+平时答疑+辩论n n 标准档案袋内装：设计图、零件图、说明书，说明书A4 纸用塑料抽条夹装好。n n 说明书：封面、名录、任务书、正文、设计感想、参考书目。机械设计课程设计 天津理工大学机械工程学院第二次布置第二阶段设计的主要内容:nn 1、草图设计（仪器图）nn 2、装配图（CAD）n

17、n 3、撰写论文nn草图是装配图设计的规划和准备阶段nn装配图设计是对草图进一步细化和完善nn特点：“算画结合”边画边算草图设计11、准备工作、准备工作（11）A0A0图纸一张，比例图纸一张，比例1:11:1，用仪器画，用仪器画（22）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算）寸、轴径估算）22、要求、要求（11）草图设计正确，迅速，主要结构要表达清草图设计正确，迅速，主要结构要表达清楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。（22）草图不要求线型，同样零件可只画一个，）草图不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画。其它简

18、画。（33）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。查找。n n33、任务（以设计手册为参考资料）、任务（以设计手册为参考资料）n n 1 1）通过草图设计检查传动比分配是否合理，）通过草图设计检查传动比分配是否合理，n n 低速轴与高速大齿轮是否干预，低速轴与高速大齿轮是否干预，n n 两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深11个齿高时个齿高时低速大轮浸油深度低速大轮浸油深度半径的半径的1/31/61/31/6。n n 2 2）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出支点距后

19、对中间轴进行弯扭强度验算。定出支点距后对中间轴进行弯扭强度验算。n n 3 3）轴承的组合设计）轴承的组合设计n n 确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装置，对中间轴上的轴承进行寿命计算。置，对中间轴上的轴承进行寿命计算。n n 4 4）确定箱体的结构及各局部尺寸。）确定箱体的结构及各局部尺寸。n n 5 5）减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺）减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等）等）n n 6 6）确定联接件结构尺寸及位置。）确定联接件结构尺寸及位置。n n 7 7）验算）验算4.4.设计中应注意的问题设计中应注意的问题 1

20、1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。匹配。2 2）润滑剂和润滑方式的选择）润滑剂和润滑方式的选择 减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度VV确定，确定，减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dndn确确定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用密封装置在轴承处采用密封装置“挡油盘挡油盘”。注意，并不是每。

21、注意，并不是每个轴承处都安挡油盘。个轴承处都安挡油盘。3 3）油底油面高度）油底油面高度30503050，以保证足够的油量。，以保证足够的油量。4 4）轴承盖选嵌入式结构。）轴承盖选嵌入式结构。5 5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴别离，也）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴别离，也可以成齿轮轴。可以成齿轮轴。5.草图设计步骤 按中心距先画轴心线，再画轴及轴承，先画箱内，后画箱外，先粗画，后细画，先画俯视图，再画主视图，最后画侧视图。布图上下左右要适当匀称。设计计算中需要验算的内容1、各级齿轮传动的强度验算；2、中间轴的弯扭合成强度验算；3、中间轴键的强度验算（只验算一处）；4、中间轴上的

22、滚动轴承寿命验算；5、两级传动大齿轮浸油深度验算；6、减速器内齿轮润滑方式验算V；7、滚动轴承的润滑剂和润滑方式验算dn。箱体结构设计 机座壁厚 按二级齿轮减速器a选择壁厚 a_低速级中心距 轴承座旁螺栓扳手空间 扳手空间大，操作方便，但h太大螺栓太长，安装不便，且要合于螺栓长度系列 螺栓中心到机座外壁距离 螺栓中心到机座外凸边缘尺寸减速器附件设计起盖螺钉作用：起盖用，两个对角线 布置。定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度 1：50 两个，对角线布置。观察窗作用：注油、观察两对齿轮啮 合情况，以能进手为宜。通气器作用：平衡机体内外压力。nn吊钩作用：起吊整机用，与底座铸出。nn起盖吊耳作用：起吊盖

23、用，与上盖一同铸出。nn油标尺作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。nn位置设计要防止拔不出油标或油外溢。nn放油塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。正式装配图设计 1 1）各视图应能完整表达箱内外结构（到达使他）各视图应能完整表达箱内外结构（到达使他人能拆图的目的）人能拆图的目的）2 2）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明细表，技术要求等应齐全。细表，技术要求等应齐全。3 3）标注尺寸）标注尺寸 a.a.特性尺寸特性尺寸:齿轮中心距及公差值。齿轮中心距及公差值。b.b.外廓尺寸外廓尺寸:长长*宽宽*高高，包括外伸端轴长。，

24、包括外伸端轴长。c.c.安装尺寸安装尺寸:地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔 距、外伸端轴中心高。距、外伸端轴中心高。d.d.配合尺寸配合尺寸:齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。4 4）列出减速器特性）列出减速器特性 功率、转速、传动比。功率、转速、传动比。零件图设计 1、中间轴或齿轮（低速级大齿轮）2、要求：标出全部尺寸、公差值、形位置公差、粗糙度、材料及热处理方法技术要求等。轴的键槽处要有移出剖面，齿轮轴列出参数表。编写设计计算说明书 11、页数、页数25-3025-30页（

25、页（A4A4）包括封面，名录，任务书，正文，附录。包括封面，名录，任务书，正文，附录。2 2、轴的弯扭矩图在同一张纸上。、轴的弯扭矩图在同一张纸上。评分依据 1 1、正式装配图、零件图，草图，及软盘。、正式装配图、零件图，草图，及软盘。2 2、说明书。、说明书。3 3、辩论。、辩论。以上均要求独立完成，如有雷同视为以上均要求独立完成，如有雷同视为。祝同学们设计成功并取得优异成绩!谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH