机械设计课程设计.ppt

洛阳理工学院机械系,机械设计课程设计,机械设计课程设计是机械设计课程培养学生设计能力的一个重要教学环节。其目的是： 1、综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固，加深和扩展。 2、学习和掌握通用机械零部件，机械传动及一般机械设计的基本方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力。 3、提高学生在计算，制图，运用设计资料，进行经验估算，考虑技术决策等机械设计方面的基本技能以及机械cad技术。,一、设计目的,二、课程设计任务,名称：带式输送机传动装置 （二级圆柱齿轮减速器） 要求：轻微冲击，工作经常满 载，原动机为电动机。 齿轮单向传动，单班制 工作，每班8小时。运输 带速度误差为5%。减 速器使用寿命5年，每年 按300天计，小批量生 产，启动载荷为名义载 荷的1.5倍。,1、传动方案的分析和拟定； 2、电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算； 3、传动件(如齿轮或蜗杆传动、带传动)的设计； 4、轴的设计； 5、轴承及其组合部件设计； 6、键联接和联轴器的选择与校核； 7、润滑设计； 8、箱体、机架及附件的设计； 9、装配图和零件的设计与绘制； 10、设计计算说明书的编写。,三、设计任务量,1、画a1号装配图1张， a3号零件图2张。 2、设计论文（说明书）一份，不少于20页。,四、参考资料,课程设计指导书 机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键） 机械制图 机械原理 机械设计（教材） 公差与配合,1、设计准备 阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求；分析设计题目，了解原始数据和工作条件；明确并拟定设计过程和进度计划。 2、传动装置的总体设计 分析和拟定传动装置的运动简图；选择电动机；计算传动装置的总传动比和分配各级传动比；计算各轴的转速、功率和转矩。 3、各级传动的主体设计 计算带传动和齿轮传动主要参数和尺寸。,五、设计步骤,4、装配草图的设计和绘制 装配草图设计准备工作：分析和选择传动装置的结构方案； 初绘装配草图及轴和轴承的计算：作轴、轴上零件和轴承部件的结构设计；校核轴的强度、滚动轴承的寿命和键、联轴器的强度； 完成装配草图，并进行检查和修正。 5.装配工作图的绘制和总成 绘制装配图；标注尺寸、配合及零件序号；编写零件明细栏、标题栏、技术特性及技术要求等。 6.零件工作图的设计和绘制 齿轮类零件的工作图； 轴类零件的工作图；,1、选择电动机,选择电动机依据：功率p，转速n 电动机转速计算 工作机转速nw ： 因v= （dn）/60*1000 （m/s） 故nw=（v*60*1000）/ d（rpm） 其中v为输送机带速 （m/s） d为卷筒直径 （mm） 电动机转速nd: nd= nwi总=(840) nw（rpm） 其中i总=840，为减速器总传动比,第一阶段设计的主要内容,电动机功率计算 工作机功率：p w= fv/1000 （kw） 其中 f为输送带拉力 （n）， v为输送带速（m/s） 电动机需要功率： pd= p w /（kw） 总效率： =1.2.3n 1为卷筒轴承效率，2为卷筒效率 3为低速级联轴器效率，4为 iii轴轴承效率 5为低速级齿轮啮合效率，6为ii轴轴承效率 7为高速级齿轮啮合效率，8为i轴轴承效率 9为高速级联轴器效率（效率值查设计手册）,选定电动机 根据求出的p、n查手册。 转速n：建议选用同步转速为1500（rpm） 功率p：为使传动可靠，额定功率应大于计算功率 即 p额pd=pw/总 选定电动机：型号（y系列） 同步转速n、 满载转速nm 额定功率p额、 轴的中心高、 电动机轴径、 起动转矩/额定转矩的比值。,2、传动比分配,分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近， 两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油 深度）。,i总=i减=i高*i低=nm/nw i减减速器传动比 i高减速器内高速级传动比 i低减速器内低速级传动比 nm电动机满载转速 nw工作机转速 i高=（1.21.3)i低 i减= （1.21.3) i低2,注意问题 1、各级传动的传动比最好在推荐范围内选取。 2、应注意使传动级数少、传动机构数少、传动系统简单， 以提高传动效率和减少精度的降低。 3、应使各传动的结构尺寸协调、匀称及利于安装，外廓尺 寸尽可能紧凑，绝不能造成互相干涉。 4、在卧式齿轮减速器中，常设计各级大齿轮直径相近，可 使其浸油深度大致相等，便于齿轮浸油润滑。 5、总传动比分配还应考虑载荷性质。对平稳载荷，各级传 动比可取简单的整数，对周期性变动载荷，为防止局部 损坏，各级传动比通常取为质数。 6、对传动链较长、传动功率较大的减速传动，一般按前小 后大的原则分配传动比，即自电动机向低速的工作轴各 级传动比依次增大较为有利，这样可使各级中间轴有较 高的转速及较小的转矩，从而可以减小中间级传动机构 及其轴的尺寸和重量。,3、计算各轴的n，p，t,各轴转速 电机轴：nm（满载） i轴：ni =nm ii轴：n ii =ni/i高 输入功率 电动机轴：pd=pw/总 i轴: p i = pd （为联轴器效率） ii轴：p i i= p i * 12（12为i轴至 ii轴效率） 各轴扭矩 电动机轴：td=9550*pd/n（nm） i轴和ii轴公式相同 列表备用：,4、齿轮传动设计,1、采用斜齿或直齿圆柱齿轮闭式软齿面传动； 2、选用中碳钢，传动用模数m1.5-2mm； 3、强度计算中的功率用输入功率； 4、角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消； =8-15，z1=20-40 ，z2=iz1求出后圆整； 因圆整z2时i变化了故须验算传动比误差： i=（i-z2/z1）/i100%5% 5、为使图面匀称，中心距： a高 120 a低 140 6、检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1个齿高时， 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。,5、验算传动系统速度误差,输送带速实际vw在求解过程中与理论v发生了变 化，故应验算系统误差。 （ v-vw）/v5%， 若不满足重新计算。,6、计算轴类零件,初估i 、ii、 iii轴径，注意第i 根轴是否设计成齿轮轴，对轴进行弯扭合成强度验算。 轴承的选择，同一根轴上的两个轴承型号相同。对ii轴上的轴承进行寿命计算。 键的选择：对轴上的键进行强度校核。 注意：力的结果取整数； 齿轮几何参数精确到小数点后两位； 传动比精确到小数点后两位； 螺旋角精确到分； 设计公式要写明来源出处。,原始数据,第二阶段设计的主要内容,1、草图设计（装配图的俯视图） 2、装配图 3、零件图 4、撰写论文 草图设计是装配图设计的规划和准备阶段 装配图设计是对草图的进一步细化和完善 特点：“算画结合”边画边算,1、草图设计,准备工作 a1图纸一张，比例最好1:1，用仪器画。 主要传动件的参数计算完备（如：齿轮几何尺寸、轴径估算）。 要求 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。 草图不要求线型，同样零件可只细画一个，其它简画。 所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。,任务（以设计手册为参考资料） 1、通过草图设计检查传动比分配是否合理；低速轴与 高速大齿轮是否干涉；两大齿轮浸油深度是否合理。 2、轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出 支点距后对中间轴进行弯扭强度验算。 3、轴承的组合设计：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。 4、确定箱体的结构及各部分尺寸。 5、减速器附件设计（吊钩吊耳、观察窗、油标尺等）。 6、确定联接件结构尺寸及位置。 7、验算。,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、各个轴的弯扭合成强度验算 3、各个轴键的强度验算 4、各个轴上的滚动轴承寿命验算 5、两级传动大齿轮浸油深度验算 6、选择减速器内齿轮润滑方式验算 7、选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算,设计中应注意的问题,1、轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。 2、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v确定； 轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定。 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，应在轴承处采用 密封装置挡油盘。注意并不是每个轴承处都安挡油盘。 齿轮和轴承同时采用油润滑时，注意开设油槽。 3、油底油面高度3050mm，以保证足够的油量。 4、轴承盖选嵌入式结构。 5、齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也可以 设计成齿轮轴。,箱体结构设计,机座壁厚 按二级齿轮减速器a选择壁厚，a为低速级中心距。 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、到机座外凸边缘尺寸要合适。 起盖螺钉 起盖用 ，两个对角线布置。 定位销 镗轴承孔定位用，锥度 1：50，两个对角线布置。,观察窗 注油、观察两对齿轮啮合情况，以能进手为宜。 通气孔 平衡机体内外压力。 吊钩 起吊整机用，与底座铸出。 起盖吊耳 起吊盖，与上盖一同铸出。 油标尺 测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。 位置设计要防止拔不出油标或油外溢。 放油塞 更换润滑油的出口，在箱体底座最低位置处。,2、正式装配图,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。,1、各视图应能完整表达箱内外结构（达到使他人能 拆图的目的）。 2、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。 3、标注尺寸齐全 特性尺寸：齿轮中心距及公差值。 外廓尺寸：长*宽*高，包括外伸端轴长。 安装尺寸：地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔距、外 伸端轴中心高。 配合尺寸：齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、外伸 端与联轴器；装配图标注公差代号。 4、列出减速器特性：功率、转速、传动比。,3、零件图,1、中间轴或输出轴，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。,4、编写设计计算说明书,1、页数不少于20页（16开），包括封面，目录和 附录。 2、轴的弯扭矩图在同一张纸上。,注意事项,1、学生在设计的过程中必须严肃认真，一丝不苟。 2、机械设计课程设计是在老师的