机械原理、机械设计综合课程设计概述(ppt 54页).ppt

课件内容 第一部分课程设计概述 第三部分设计讲解二 减速器的设计 第二部分设计讲解一 执行机构及总体参数 机械原理 机械设计综合课程设计 第一部分课程设计概述 1 培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力 并通过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高 2 学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序 树立正确的工程设计思想 培养独立设计能力 为后续课的学习和实际工作打基础 3 进行机械设计基本技能的训练 包括设计计算 绘图 查阅和使用标准规范 手册 图册等相关技术资料等 一 设计目的 题目一压床的设计与分析 二 设计题目 电动机通过V带传动和二级圆柱齿轮减速器 带动曲柄1转动 由六杆机构 执行机构 驱使滑块5上下往复运动 完成冲压工作 在曲柄轴A上装有飞轮 未画出 在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮 驱动油泵向连杆机构的各运动副供油 设计数据表1 分组 三 设计内容及大概时间安排 四 设计注意事项及成绩评定 设计成绩分为 优秀 良好 中等 及格 不及格 成绩评定主要依据 图纸 答辩 平时 说明书 注意事项 正确利用现有设计资料 勤于思考 敢于创新 正确使用标准和规范 设计是边计算 边画图 边修改的交叉过程 要养成有错必改 精益求精的科学态度 已知 滑块行程H 构件3的上 下极限角 比值 尺寸h1 h2 h3 曲柄转速n1 要求 设计各构件的运动尺寸 第二部分执行机构及总体参数确定 一 平面连杆机构的设计 二 平面连杆机构的运动分析及力分析 要求 按给定位置作机构的速度和加速度多边形 给定位置 绘制滑块的运动线图 s v a 画在一个坐标系中 60 时的速度多边形 60 时的加速度多边形 60 时的力多边形 确定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩Mb 数据汇总 绘制阻力图Mr 坐标纸上 运动分析 力分析格式范例 三 执行机构其他运动方案的设计 根据执行机构具有急回运动 原动为转动 执行构件为往复移动等要求 另外至少设计一种其他运动方案 并分析比较 例如 四 飞轮设计已知 机器运转的许用速度不均匀系数 力分析所得平衡力Mb 驱动力矩Md为常数 飞轮安装在曲柄轴A上 要求 确定飞轮的转动惯量JF 求盈亏功 画能量指示图 求驱动力矩 并画在图上 求飞轮转动惯量 Md Mb Mr 五 凸轮机构设计 已知 从动件行程h 偏距e 许用压力角 推程运动角 远休止角 回程运动角 要求 1 按许用压力角 确定凸轮机构的基本尺寸 选取滚子半径rr 2 绘制凸轮廓线 从动件运动规律见表1 凸轮与曲柄共轴 提示 根据 来计算基圆半径 用计算机算比较方便 也可借助诺模图确定 六 选择电动机 类型选择 电动机容量的确定 无特殊需要 选用Y系列三相交流异步电动机 所选电动机的额定功率Ped应等于或稍大于电动机的实际输出功率Pd 即 电动机的实际输出功率 若容量过小 不能保证工作机正常工作 电机过早损坏 若容量过大 成本增加 造成浪费 工作机的输入功率 取工作机的效率 转速的选择 电动机的型号确定 常用同步转速有 3000 1500 1000 750r min 电动机的可选转速范围 同步转速低的电动机 级对数多 尺寸大 重量大 成本高 但总传动比小 同步转速高则正好相反 根据容量和转速范围 从表19 1中查出适用的电动机型号 并记录下电动机的额定功率Ped 满载转速nm 外形尺寸 中心高 伸出端直径等主要参数和安装尺寸 n 曲柄转速 各效率查表12 8确定 七 传动比的分配 总传动比 分配传动比时应注意以下几点 1 各级传动比都应在合理范围内2 应注意使各传动件尺寸协调 结构匀称 避免发生相互干涉 3 对于多级减速传动 可按照 前小后大 即由高速级向低速级逐渐增大 的原则分配传动比 且相邻两级差值不要过大 大带轮碰地面 高速级大齿轮碰低速轴 4 在采用浸油润滑时 分配传动比时要考虑传动件的浸油条件 展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器 其高速级传动比i1和低速级传动比i2的关系通常取分配圆锥 圆柱齿轮减速器的传动比时 通常取锥齿轮传动比i1 3 两级同轴式圆柱齿轮减速器 两级传动比可取为 5 尽量使传动装置外廓尺寸紧凑 或重量最小 八 运动和动力参数的计算 1 计算各轴转速 2 计算各轴输入功率 3 计算各轴输入转矩 将上述参数列成表2 3 九 传动件的设计计算 1 带传动 由前面的计算 已知 带传动的输入功率 小带轮的转速 传动比i带 需要设计 带的型号 根数Z 基准长度Ld 带轮基准直径dd 压轴力FQ 带传动的中心距a等 检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系 如装在电机轴上的小带轮直径与电机中心高是否适宜 其轴孔直径与电机轴径是否一致 大带轮是否过大与底板相碰等 根据情况 选择直齿轮或斜齿轮传动 软齿面或硬齿面 要设计 模数m 中心距a 齿数z 分度圆直径d 齿顶圆直径da 齿根圆直径df 齿宽b 精度等级 螺旋角 齿轮的结构形式等 2 齿轮传动 1 软齿面与硬齿面齿轮传动的设计程序不同 注意 对闭式软齿面齿轮传动 配对齿轮之一的硬度 350HBS 最常出现 齿面疲劳点蚀先按齿面接触强度进行设计 然后校核齿根弯曲强度 对闭式硬齿面齿轮传动 配对齿轮的硬度均 350HBS 最常出现 轮齿折断先按齿根弯曲强度进行设计 然后校核齿面接触强度 齿宽b 取整 b1 b2 5 10 mm 直径d da df 螺旋角 应为精确值 2 数据处理 模数m 标准系列值 不小于1 5mm 中心距a 0或5结尾的整数 对于直齿轮 a应严格等于 对于斜齿轮 a应严格等于 十 最小轴径的估算 估计各轴受扭段的最小轴径 2 当此轴段上有键槽时 将d按单 双键分别加大4 或7 后 取整数 1 C为由轴的许用扭切应力所确定的系数 与材料有关 查表确定 注意 若为齿轮轴 上图 轴的材料即为齿轮的材料 说明 若最小轴径处装联轴器 最小轴径应与联轴器的孔径匹配 刚性联轴器 挠性联轴器 要求被联接两轴轴线严格对中 可补偿被联接两轴的相对位移 无弹性元件挠性联轴器 有弹性元件挠性联轴器 弹性联轴器 齿式联轴器 凸缘联轴器 套筒联轴器 十字滑块联轴器 万向联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 轮胎式联轴器 十一 联轴器的选择 联轴器的选择包括联轴器类型和型号的合理选择 一 联轴器的类型 对中小型减速器 输入轴 输出轴均可采用弹性套柱销联轴器 TL 或弹性柱销联轴器 HL 按计算转矩并兼顾所联接两轴的尺寸选定 要求所选联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩 联轴器轴孔直径应与被联接两轴的直径匹配 即Tc KAT T 且保证 二 联轴器型号的确定 式中 T 联轴器传递的名义转矩 KA 工作情况系数 查表 T 联轴器许用转矩 查标准 第三部分减速器的结构 油标尺 箱座 视孔盖 通气器 箱盖 放油塞 轴承盖 定位销 低速轴系 高速轴系 中间轴系 一级减速器 1 确定箱体的结构 整体式或剖分式 铸造或焊接 2 确定轴承的润滑方式 当齿轮的圆周速度v 2m s时 轴承采用脂润滑 轴承端面与箱体内壁的距离为8 12mm 此时要设有封油盘 当齿轮的圆周速度v 2m s时 轴承采用油润滑 轴承端面与箱体内壁的距离为2 3mm 2 v 3m s时 在结合面上开设油沟 v 3m s时 不必开设油沟 3 确定轴承端盖的形式 凸缘式或嵌入式 P39 40 除了原始数据和上述的计算数据外 轴的结构设计前还必须确定以下内容 一 轴的结构设计 草图的设计 图例 4 减速器结构尺寸的确定 绘制减速器装配图前 必须确定减速器的基本机体结构尺寸 计算出表4 1的所有尺寸 并理解其含义 下面以铸造剖分式箱体 脂润滑轴承 凸缘式轴承端盖的二级展开式圆柱齿轮减速器为例 说明输出轴的结构设计过程 1 先画高速级齿轮 2 两个大齿轮端面相距 3 画低速级齿轮 3 画箱体内壁 小齿轮端面与内壁相距 2 大齿轮顶圆与内壁相距 1 左侧暂不画 4 画轴承端面位置 若为脂润滑 轴承端面与箱体内壁的距离为8 12mm 5 明确轴上主要零件的布置及定位方法 依据初估轴径 考虑定位轴肩和非定位轴肩逐一确定各轴段直径 二级画图过程 轴段直径 从联轴器d1处开始 轴段长度 轴径确定后 初定轴承型号 从而查得轴承宽度B 一级减速器 1 按中心距先画轴线 齿轮 内壁 轴承的端面 轴承的位置2 先画箱内 后画箱外3 先粗画 后细画4 一般先画俯视图 再画主视图 最后画侧视图 5 布图上下左右要适当匀称 注意事项 齿轮轮毂的长度应满足l 1 2 1 5 d 至少l d d 装齿轮处轴的直径 当齿宽系数取值较小时 尤其是硬齿面 会导致齿宽b较小 可能会出现齿轮轮毂长度l小于所在轴直径d 此时应加长轮毂至满足上述要求 此时 最初根据齿宽b确定的箱体内壁位置必须作相应的调整 注意 定位轴肩高和非定位轴肩高的取法 1 键的选择及校核 轴的结构设计完成后 根据键所在的轴径查标准确定键的截面尺寸b h 兼顾轮毂长度确定标准键长L 验算键的挤压强度 若强度不足 可采用相隔180 的双键 但按1 5个键计算 2 轴承的寿命计算 类型的选择 若轴上的齿轮为斜齿轮 最好选用7类或3类轴承 以便承受较大的轴向载荷 若为直齿轮 优先选用6类轴承 型号的确定 可从中系列初选 如轴颈直径d 40mm 若选深沟球轴承 则可初选6308 求得各轴承所受的当量动载荷P 从而计算轴承寿命Lh 满足 二 校核计算 轴的结构设计初步完成后 可精确确定 轴的支点位置及轴上所受载荷的大小 方向和作用点 轴的强度校核一般遵循下列步骤 画出轴的空间受力简图 作出水平面的受力图和弯矩MH图 作出垂直面的受力图和弯矩MV图 作出转矩T图 确定危险截面 进行校核计算 作出合成弯矩M图 3 轴的强度校核 一般用途的轴 可按当量弯矩法进行强度校核 对重要轴 对轴进行疲劳强度安全系数校核 每个同学只验算一根轴及该轴上的键和轴承 三 图面布置 绘制装配图时 首先必须考虑图面布置问题 其布置形式如下 主视图的高度确定 油底油面高度 30 50 以保证足够的油量 且避免尘渣泛起 减速器附件设计 油标尺作用 测量油面深度 要有最高液面 最低液面刻度 位置设计时要防止拔不出油标或油外溢 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 四 装配图完成阶段的工作 装配图底图完成后 应进行尺寸标注 技术要求 减速器特性 零部件编号及零件明细表和标题栏的填写 检查无误后加深 完成装配图 尺寸标注 装配图上只标注以下四类尺寸 68 技术特性 在装配图上以表格形式列出 技术要求 1 输入功率和转速 2 传动效率 3 总传动比及各级传动比等 1 特性尺寸 指减速器的中心距及偏差 2 配合尺寸 如齿轮 带轮 联轴器和轴的配合 轴承和轴 轴承座的配合等 写明在视图上无法表示的关于装配 调整 检验 维护等方面的技术说明 3 安装尺寸 如底板尺寸 中心高 地脚螺栓孔及位置等 4 外形尺寸 指总长 总宽 总高 零部件编号 零件明细表和标题栏 五 绘制零件工作图 按要求对各个零件正确编号 既不能重复也不能遗漏 各视图中的编号均按顺时针或逆时针方向排列整齐 零件明细表和标题栏必须符合标准 明细表中的内容应与零部件编号对应 由下向上填写 应包括制造和检验零件所需的全部内容 包括 图形 尺寸及其公差 表面粗糙度 形位公差 材料和热处理说明 技术要求 标题栏等 轴的零件图 齿轮的零件图 一 主要内容 P83 目录 标题及页次 设计任务书 传动方案的拟定 简要说明 附传动方案简图 电动机的选择 传动系统的运动和动力参数计算 传动零件的设计计算 轴的设计计算 轴的弯扭矩图画在同一张纸上 键联接的选择和计算 滚动轴承的选择和计算 联轴器的选择 主要参考文献 设计小结 润滑方法和密封形式 润滑油牌号的选择 六 撰写设计计算说明书 二 封面要求 P82 三 计算部分的格式要求 P82 不许涂抹 希望同学们认真设计 留下美好回忆 祝同学们设计愉快 取得好成绩 以上均要求独立完成 如有雷同视为作弊 二级展开式圆柱齿轮减速器 蜗杆减速器 齿轮 蜗杆减速器 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