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机械设计课程设计 1 机械基础工程训练的目的 综合运用机械设计课程和其它相关先修课程的理论及生产实践的知识 分析 解决机械设计问题 学习机械设计的一般方法 掌握机械零部件 机械传动装置的设计过程 培养总体设计和零部件设计的能力 通过计算和计算机绘图 学习使用标准 规范 手册 图册等技术资料 培养机械设计的基本技能 2 参考资料 唐增宝 常建娥 机械设计课程设计 武汉 华中科技大学出版社 2006 第三版张卫国 饶芳 机械设计 基础篇 武汉 华中科技大学出版社 2006 第一版 3 设计内容 机械传动系统总体方案设计传动零件的设计计算装配图设计 1张A1 包括主视图 俯视图和左视图 零件明细表 技术特性表 技术要求 零件图设计 2张轴齿轮编写设计计算说明书 4 1 1确定传动方案 方案1 双级圆柱斜齿轮减速器 开式齿轮方案2 双级圆柱斜齿轮减速器 链传动方案3 带传动 双级圆柱斜齿轮减速器方案4 单级蜗杆减速器 链传动 或开式齿轮 注 根据总传动比和箱内外传动比的分配情况而定 减速器是一种重要的通用性机械传动装置 类型多样用途广泛 功能 降低原动机的转速 增大输出转矩 改变运动方向 带式运输机中的双级圆柱齿轮减速器或蜗杆减速器 5 双级圆柱齿轮减速器 开式齿轮 为什么开式齿轮布置在低速级 减速器中 为什么输入 输出轴上的齿轮远离转矩输入 输出端 为什么不把小开式齿轮直接挂在减速器的输出轴上 6 双级圆柱齿轮减速器 链传动 为什么链传动布置在低速级 7 带传动 双级圆柱齿轮减速器 为什么带传动布置在高速级 8 单级蜗杆减速器 链传动 9 传动方案 10 1 2选择电动机 类型 Y系列三相交流异步电动机 P148 转速 1500或1000rpm功率 工作机所需功率电动机所需功率 系统总效率总效率 1 2 n P6表2 2 记录电动机安装及外形尺寸 P149 11 1 3计算总传动比和分配传动比 总传动比 i n电 n工传动比分配原则各种传动的各级传动比应在推荐值范围内 P7表2 3 尺寸协调 结构匀称 不发生干涉现象 P7图2 2 双级圆柱齿轮减速器 高速级和低速级的齿轮强度接近油池浸油润滑 各级大齿轮直径相差不大i1 1 3 1 4 i2总传动比相对误差 i 5 12 1 4计算各轴的转速 功率和转矩 13 2 1传动零件的设计计算 先箱外再箱内 减少传动比累积误差箱外 开式齿轮 齿数互质 大齿轮的材料选择 齿宽系数链传动 链节数取偶数 链轮齿数取奇数 并和链节数互质带传动 计算压轴力 设计大带轮毂孔直径 P181 箱内 闭式齿轮传动软齿面齿轮 按接触疲劳强度设计 校核弯曲疲劳强度硬齿面齿轮 按弯曲疲劳强度设计 校核接触疲劳强度 齿宽系数中心距应圆整为5的倍数 直齿轮需变位 模数应向大取第一系列标准值齿宽应圆整斜齿轮的分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径应精确计算到小数点后三位数斜齿轮的螺旋角应精确计算到 秒 箱内 蜗杆传动模数和分度圆直径应取标准值 且应与直径系数符合标准的匹配关系热平衡验算 14 小齿轮一般为齿轮轴 P29图5 9大齿轮根据齿顶圆直径选择结构型式 P189 190硬齿面大齿轮 为保证键的强度 可选用轮毂宽度l大于轮缘宽度B的结构型式 P189图19 11 2 2齿轮结构设计 15 2 3选择联轴器 初算轴径 方案1 2 4 减速器高速轴外伸端用联轴器与电动机相联 高速轴轴径应与电动机 联轴器相匹配 方案3 减速器高速轴外伸端与大带轮相联 高速轴轴径应与大带轮孔径匹配 减速器低速轴外伸端用联轴器与其他轴相联 低速轴轴径应与联轴器相匹配 选择联轴器的类型 P13 与型号 P124第十三章 16 任务安排 注 18周二9 10减速器拆装实验 分小班进行 D1 204 17 任务安排 18 3减速器装配图设计 轴系部件齿轮轴轴承套筒 挡油环 键 19 3减速器装配图设计 箱体箱盖箱座附件窥视孔和视孔盖通气器轴承端盖定位销联接螺栓箱盖与箱座轴承座起盖螺钉油标与油塞起吊装置 20 21 3 1减速器装配图设计准备 齿轮 蜗杆 传动的主要尺寸 中心距 齿轮 蜗杆 蜗轮 分度圆直径 齿宽轴端直径输入轴 方案1 2 4 电动机输出轴径 联轴器轴孔直径和长度 轴端直径输入轴 方案3 带轮轴孔直径 轴端直径输出轴 转矩 联轴器轴孔直径和长度 轴端直径滚动轴承的类型 22 3 2齿轮传动的润滑方式 根据浸油齿轮的圆周速度确定v 12m s 油池浸油润滑齿轮浸油深度 1 2个齿高 P17 多级齿轮传动 一般低速级大齿轮浸油 当高速级与低速级大齿轮直径相差较大时 高速级大齿轮采用溅油轮来润滑v 4 5m s 上置式蜗杆 蜗轮浸油1 2个齿高v 4 5m s 下置式蜗杆 蜗杆浸油0 75 1个齿高 当油面达到轴承最低的滚动体中心而蜗杆尚未浸入油中时 在蜗杆轴上安装溅油环 齿轮v 12m s或上置式蜗杆v 10m s 压力喷油润滑 23 油池润滑 24 采用溅油轮的油池润滑 25 上置式蜗杆 26 下置式蜗杆 当油面达到轴承最低的滚动体中心而蜗杆尚未浸入油中时 在蜗杆轴上安装溅油环 27 喷油润滑 28 3 3滚动轴承的润滑方式 润滑油润滑浸油齿轮圆周速度v 2 3m s 飞溅润滑刮板润滑 下置式蜗杆传动中蜗轮轴的轴承油池润滑 下置式蜗杆轴的轴承润滑脂润滑浸油齿轮圆周速度v 2 3m s下置式蜗杆传动中蜗轮轴的轴承上置式蜗杆传动中蜗杆轴的轴承 29 飞溅润滑 30 输油沟结构尺寸 P19 31 铸造挡油盘 P20 32 钢板挡油环 P29 滚动轴承采用油润滑时 若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润滑油大量冲入轴承 在轴承靠箱体内壁一侧安装钢板挡油盘 33 3 4减速器装配草图设计内容 轴的结构设计确定轴承型号 轴的支点距离 作用在轴上零件的力的作用点轴的强度计算轴承的寿命计算键的强度计算轴系零件 齿轮 轴承 套筒 挡油环 端盖 密封圈等 的结构设计减速器箱体的结构设计减速器附件设计 34 设计方法 边画图 边计算 边修改 画出齿轮的轮廓和箱体内壁线确定轴承座孔宽度L 画出轴承座的外端线 确定轴承的位置轴的结构设计 由端部开始 逐段确定轴径和宽度定位轴肩 3 5mm 滚动轴承的定位轴肩 查轴承手册 非定位轴肩 0 5 1 5mm安装滚动轴承 传动件 密封件等处的轴段直径应取标准值 滚动轴承端面距箱体内壁的距离 油润滑3 5mm 脂润滑10 15mm外伸长度与轴上零件和轴承盖的结构有关 35 齿轮减速器内壁线 主视图 P24表5 1箱盖内壁到大齿轮齿顶圆的距离 1箱盖壁厚 1大齿轮齿顶圆到油池底面的距离 30 50mm 36 齿轮减速器内壁线 俯视图 大齿轮齿顶圆到箱座内壁的距离 1齿轮端面与箱体内壁的距离 2中间轴两齿轮端面间距8 15mm 37 确定轴承座孔宽度L L取决于轴承旁联接螺栓Md1所需的扳手空间尺寸c1和c2 38 39 箱体内壁线 轴承座外端面线 40 41 滚动轴承油润滑 42 滚动轴承脂润滑 43 轴的强度计算 危险截面 Me最大的截面 画出空间受力图 注意中间轴 求水平面和垂直面支反力RH RV 分别作水平面和垂直面受力图 分别作水平面和垂直面弯矩图MH MV 求合成弯矩 求危险截面的当量弯矩 靠近Memax 直径较小的截面 按弯扭合成强度条件校核 若强度不足 应适当增大轴径 44 轴承的寿命计算 求径向载荷R sqrt RH2 RV2 求派生轴向力S求轴向载荷A根据正装或反装 确定派生轴向力的方向根据轴向合力的方向 判断轴的运动趋势根据正装或反装 判断哪端轴承受压 哪端轴承放松压紧端轴承的轴向载荷等于除开本身派生轴向力之外的轴向力的代数和放松端轴承的轴向载荷等于本身的派生轴向力求径向和轴向动载系数X Y求当量动载荷P求轴承寿命Lh 45 4 确定箱座高度H和油面 P30 2 轴承座旁连接螺栓的位置及凸台高度的确定 1 箱体壁厚 8mm P24表5 1 7 箱体的加强肋 P24表5 1 3 箱盖的圆弧以轴心画圆弧求得 减速器箱体结构设计 5 输油沟的结构 P19 注意不要与联接螺栓孔相干涉 6 箱盖 箱座凸缘及联接螺栓的布置 考虑扳手空间 P24表5 1 8 工艺性 铸造圆角 拔模斜度 区分加工面和非加工面 螺栓支承面要加工出沉头座 P32 46 凸台高度的确定应以最大的轴承座孔为准 凸台高度应向大圆整为R20标准数列值 P73表9 7 47 48 49 减速器附件设计 窥视孔和视孔盖 要能够观察到齿轮啮合状况 P133 通气器 根据工作选用 P136 137 起吊装置 P137 138 油标 注意油标的倾斜度放油孔和螺塞 P139 放油孔设置在箱座内底面最低处 箱座内底面常做成1 1 5 的斜面 在油孔附近做成凹坑起盖螺钉 螺钉端部应制成圆柱端 以免损坏螺纹和剖分面定位销 相距尽量远 距对称线距离不等 P109 50 油标尺插入 拔出时不能与箱体干涉 油标尺 51 起盖螺钉 52 3 5完成减速器装配图 打剖面线 相邻不同零件剖面线方向应不同 同一零件在各视图上剖面线方向和间距应一致标注主要尺寸与配合特性尺寸 齿轮中心距及其偏差 P167表18 13 外形尺寸 总长 总宽 总高安装尺寸 箱座底面尺寸 地脚螺栓孔中心线的定位尺寸 地脚螺栓的直径和间距 减速器中心高 外伸轴端的配合长度和直径主要零件的配合尺寸 P41表5 2 传动零件与轴 联轴器与轴 轴承内圈与轴 基孔制 轴承外圈与箱体轴承座孔 基轴制 等填写技术特性表编写技术要求 P41 零件编号 编制零件明细表填写标题栏 53 零件工作图 零件工作图是制造 检验零件及制定工艺规程的重要技术资料 应包含制造 检验零件所需的全部内容 包括 必要的视图正确的尺寸标注尺寸公差与形位公差表面粗糙度技术要求先画装配图 再拆画零件图 54 轴类零件工作图 一个基本视图 断面图 局部放大图 径向尺寸及公差 有配合要求的轴段 P41 轴向尺寸 P50 形位公差 P52 表面粗糙度 P52 技术要求 P51 55 齿轮类零件工作图 主视图 左视图 形位公差 第18章 粗糙度 P54 啮合特性表 第18章 技术要求 P54 56 设计计算说明书的内容 目录设计任务书 一定要画传动系统运动简图 传动方案的分析与拟定电动机的选择计算传动装置的运动及动力参数的选择和