[教育学]《机械设计基础》课程设计讲稿2011-12

机械设计基础课程设计,单级斜齿圆柱齿轮减速器设计,机械设计基础课程设计,一、课程设计的目的 机械设计课程设计是机械设计课程的一个教学实践环节，由此获得全面的机械设计训练。其基本目的：1 综合运用机械设计课程及前修课程所学知识去分析和解决机械设计问题；2 学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置或简单机械的设计过程，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和零部件设计的能力；3 通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册及查阅有关技术资料，培养机械设计的基本技能。,机械设计基础课程设计,二、 课程设计的方法1 独立思考，继承与创新2 综合考虑机械零部件的强度、刚度、工艺性、经济性及维护等要求3 采用“三边”设计方法：边计算、边画图、边修改,三、 课程设计的内容（减速器见课程设计任务书）1 减速器装配图1张（A1）；2大齿轮、低速轴零件图各1张（A2）3. 课程设计说明书1份 （按照规定的格式书写，并要求有必要的简图）,四、成绩评定1 等级：优、良、中、及格、不及格2 评分标准：图纸，设计说明书，答辩成绩。 课设期间平时成绩（出勤及设计进度）综合评定,五、 参考书1唐增宝等主编，机械设计课程设计，华中科技大学出版社，2006年2杨可桢主编，机械设计基础，高等教育出版社，2007年,六. 设计要求1. 按国家标准的规定选择有关设计参数与标准 零部件绘制装配图和零件图2. 设计期间，设计者一律必须在设计室完成任 务，否则不给成绩。,课程设计总体内容及设计流程,第一讲,设计任务选择电动机传动装置的运动和动力参数计算,一、设计任务 设计一台冶金矿山胶带运输机用的标准渐开线斜齿圆柱齿轮减速机，已知预期工作年限为10年，大修期5年，两班制工作（每班8小时），每年按360天计。单向运转，载荷有中等冲击。,传动方案简图,二、选择电动机1、电动机类型的选择 根据工作动力源及工作条件，选用Y型异步电动机。（其结构简单、价格低廉、维护方便。）2、电动机功率的选择 （1）工作机所需有效功率Pw,（2）电动机所需功率Pd,式中，,为传动系统的总效率,由传动方案图得：,式中，,由文献2 查表2-2查得：,=3.708 kW,由文献2 查表16-1选取电动机的额定功率Pe=4 kW。,3、电动机转速的选择,（1）工作的转速nw,=200 r/min,（2）电动机的满载转速nm,由文献2 查表2-1，,故 nm=(36)nw= 6001200 r/min同步转速优先考虑1500或1000rpm的电动机，由nw=600-1200 r/min，选用同步转速为1000rpm的电动机。,（3）电动机型号的选择 由Pe=4KW，同步转速为1000rpm，选取电动机型号为： Y132M1-6。,（4）电动机有关安装尺寸 由文献2 查表16-2查得： 外伸轴轴径,外伸轴长度E=80mm，中心高H=132mm。,（5）传动比的分配,，在3-6之间。,三、传动装置的运动和动力参数计算1、各轴的转速计算,2、各轴的输入功率计算,3、各轴的输入转矩计算,将以上结果列于下表，以备查用。各轴运动和动力参数表,斜齿轮设计步骤 (此处为软齿面齿轮，硬齿面齿轮参见课本上的设计流程):,(1)选材料及确定许用应力H，F(2)按齿面接触疲劳强度设计小齿轮的分度圆直径及主要参数1）求T1=9.55106P1/n1 2）由设计公式： 求d1值,四、斜齿圆柱齿轮传动设计（见例题内容）,3）求mn ，z，b， 齿数取 z1=2040，则z2=iz1并将计算结果圆整。 初取（常用820o ） 则模数 mn=d1cos/z1 ,取标准值;传递动力,mn2mm； 齿宽bdd1b2并将结果圆整, b1b2+(510)mm （齿轮宽度可适当取大些，以免后面键的强度不够。）,调整螺旋角 =arccos (mn(z1+z2)/2a),(3) 校核齿根弯曲疲劳强度,(4) 计算齿轮的圆周速度是否满足初选的精度等级,(6) 齿轮的结构设计（指导书P189页）,(5) 计算齿轮其它几何尺寸： d1，d2，ha，hf ，da，df等,五、轮齿受力分析 画图并计算各力大小,第二讲轴的最小直径dmin的计算和联轴器的选择,1、估算高速轴的最小直径dmin,（见教材P230）,另一方面，用电动机外伸轴径D估算：d=(0.81.2)D最后由初选的联轴器孔径定dmin,（由文献1表14-2查得C=118）另一方面，用电动机外伸轴径D估算： d=(0.81.2)D=(0.81.2)38=30.445.6mm由文献2表13-5，与联轴器的孔径综合考虑，取dmin=32mm由文献2表13-1、表13-5故初选高速级联轴器型号为：TL6,2、估算低速轴的最小直径dmin,（见教材P230）,将计算出的最小轴径515mm，并且根据初选的联轴器孔径定实际的dmin （但必须保证大于高速轴的最小直径）,取dmin=42mm故初选低速级联轴器型号为：TL7,（由文献1表14-2查得C=118）,第三讲 轴的初步结构设计,一、设计程序 1. 初步结构设计 2. 强度设计 3. 完善结构二、设计方法 “三边法”：边计算，边画图，边修改三、参考文献 1、教材 第14章轴、第16章轴承、第10章平键相关计算 2、手册：P13-14，P24-29，图4-1、5-8、5-5、5-6、20-1，表5-1,四、初步结构设计1、看图4-1、5-6、20-1，表5-1，图5-62、首先确定轴承的润滑方式： 根据设计指导书19页，当大齿轮的圆周速度v2m/s时，轴承可采用飞溅润滑。否则采用润滑脂润滑。 两种润滑方式不同，会导致后面的箱体结构不同。,注：1）由润滑方式决定的间隙： 如果轴承是油润滑，则间隙为35mm，密封采用挡油环； 如果轴承是脂润滑，则间隙为1015mm，密封采用挡油盘； 2）B高为高速轴轴承的宽度；,四、初步结构设计1、看图4-1、5-6、20-1，表5-1，图5-62、高速轴跨度=A1+B1=2A1=2B1,高速轴跨度=A1+B1=2A1=2B1,B高为高速轴轴承的宽度,注：1）由润滑方式决定的间隙：如果轴承是油润滑，则间隙 为35mm；如果轴承是脂润滑，则间隙为1015mm； 2）B高为高速轴轴承的宽度； 3）B低为低速轴轴承的宽度；,3、低速轴跨度=B2+C2=2B2=2C2,低速轴跨度=B2+C2=2B2=2C2,3、高速轴各轴段的轴径,d1见联轴器结构尺寸d2 = d1+（35） 同时圆整到与密封圈 （见手册P143表15-8）相匹配d3 = 高速轴轴承内径（注意应比d2大35mm）d4=da (da为轴承安装尺寸， 见手册P117120)D5=d4+ (510)齿轮内径 （齿轮是否与轴做成一体， 判断方法见指导书P189）d6= d4d7= d3,4、高速轴各轴段的长度,l1高速轴处的联轴器轴孔长度2,由上两式可解出,.,5、低速轴各轴段的轴径,d1低速轴处联轴器的孔径（由估算低速轴的最小直径dmin，选低速轴处联轴器的孔径） d2= d1+（35） 同时圆整到与密封圈 （见手册P143表15-8）相匹配d3=低速轴轴承内径 （注意应比d2大35mm）d4= d3+5 =大齿轮的安装孔径 (见手册P189)d5= d4+（510） d6da (da为轴承安装尺寸， 见手册P117120)d7= d3,阶梯轴的结构,5、低速轴各轴段的长度,l1低速轴处的联轴器轴孔长度-2,.,由上两式可解出,.,.,绘制减速器装配 图 见1P25图5-5） 1、绘制减速器装配草图（一）,第四讲 装配图及零件图的绘制,2 在草图（一）基础上绘出减速器装配草图（二）如下：（见1P26图5-6）,二)、减速器装配图绘制(见1P28P33 )在图纸上画出减速器装配草图1 轴系零件的结构设计在俯视图（见1P26 图5-6 ）上画出各轴系零件（齿轮、轴承、轴承端盖等）的详细结构齿轮结构见1P188； 轴承端盖见1P132,3. 减速器装配图绘制（见1P2528）,此前，应完成1P27图5-6装配草图，轴承、齿轮、轴承端盖、联轴器、键等已选好，各零件强度已校核合格。,一)、选图样比例和视图布置（见1P23图5-4，P198图20-1）,注：轴系结构常见错误见1P43表5-5,3 减速器附件设计（见1P32）窥视盖、通气器、油面指示器、起盖螺钉、定位销等的作用（见1P16 ）及结构（见1第14章 ） 注：减速器附件常见错误见1表5-10,2 减速器箱体结构设计（见1P29）绘制思路：先箱体后附件；先主体后局部；先轮廓后细节；画图应在三个视图上同时进行,注：箱体结构常见错误见1P46表5-9,4 检查装配底图：检查内容：1P33,三）、完成减速器装配图（1P40）主要内容：尺寸标注，技术要求，技术特性，明细表等见 1P198图20-11。尺寸标注 特性尺寸中心距及其偏差（ 查1表18-4 ）外形尺寸，安装尺寸，配合尺寸2。技术特性 精度等级：齿轮，公差组的精度等级（ 1P160 ） 例：8-8-8GJ GB10095-88：简写： 8GJ GB10095-88,齿厚极限偏差代号（查1表18-6 ）：G-上偏差代号，J -下偏差代号,3. 技术要求 1）齿轮啮合侧隙最小侧隙查1表5-4 2）接触斑点考察啮合区接触面积大小及位置，查1表18-13 3）滚动轴承轴向间隙：可调游隙轴承（例：3，7类）：查表12-8深沟球轴承：0.20.4mm 4)润滑剂：齿轮：油润滑，查表15-3轴承：脂润滑，查表15-4,零件图绘制一、零件图绘制（见手册P50）绘制低速轴和低速级大齿轮零件图各1张（参考1图6-3，图6-4）二、设计说明书编写（见手册P62）内容及书写规范见手册P62和设计任务书要求三、图幅、标题栏（见手册P65、66）,编写课程设计说明书内容：1. 目录2. 设计任务（附上课程设计任务书，注明自己的题号及数据）3. 机械传动装置的总体方案设计 1）传动方案的分析及拟定 2）选择电动机 3）运动参数及动力参数的计算 4）传动方案简图绘制4. 齿轮传动设计计算（画出轮齿受力分析图）5. 联轴器的选择计算6. 轴的设计计算7. 滚动轴承选择计算8. 键的选择及计算9. 润滑与密封设计10. 减速器结构设计11. 设计小结12. 参考文献,其它说明,1，时间安排： 18周一上午：借1号图板、丁字尺（教四楼5楼） 每人