机械产品创意设计书.docx

机械产品创意设计书一、 题目机械产品创意设计二、 设计要求：1. 机械产品创意设计具体题目由学生自己确定；2. 机械产品创意设计要求独立完成，大型或复杂机构可由1-5人自由组成设计小组，小组成员每人负责不同关键机构的设计。三、 设计内容1.创意方案分析评比；2.主要零部件参数说明或计算；3.主要零部件结构设计或原理图设计。要求至少完成A2图（二维加三维图示）1张、A3或A4图纸2张；4.创意设计说明书； A4纸10页以上(约3000字)a. 说明书封面；b. 目录；c.任务书；d. 创意方案分析；e. 主要零部件参数说明或计算；f. 创意设计总结与心得。g.参考文献四、 创意设计的基本要求：1.要树立正确的设计思想，正确的工程意识，正确的生产观点、经济观点和全局观点。2以严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风完成设计任务书中规定的所有设计内容。3认真阅读和分析设计任务书，清楚设计要求，明确设计内容，注意设计重点。4查阅与本课题有关的中、外文献资料，综合运用机械原理、机械设计等专业基础课所学知识和方法全面分析，合理设计。5要求计算步骤清晰，计算结果正确。6认真做好设计笔记。将每天的设计内容、计算过程、收集资料、拟提出的问题和已得到的解答记入设计笔记中。设计笔记是学生编写设计说明书的重要资料，也是教师检查学生设计进度、了解设计思路、评定平时成绩的依据。7说明书要求文理通顺，论证充分，语言流畅，字迹整齐，简明扼要，图文并茂，数据准确完整。8.严格按照设计任务书中的计划进度进行。9.遵守纪律，点名三次以上不到者，取消答辩资格。10.执行新制图标准。五、 进度安排2014年6月9日 2014年6月 20日， 共计2 周序号主要内容时 间 备 注1方案分析评比及确定总体方案0.5周借阅相关资料2绘制部件和零件图0.8周3编写课程设计说明书0.5周4答 辩0.2周共 计2周说明：若有公益劳动，占用设计时间自行补上。二一四年六月目录1.方案确立。创意特点、可行性说明。2.传动方案拟定3.电动机的选择4.传动零件的设计计算4.1.齿轮的设计计算 4.2.轴的设计计算 4.3.联轴器的选择 4.4.轴承的选择5.箱体及刷子总体方案设计6.其他有关数据7参考资料8.设计心得体会一 方案确立路边随处所见的纸屑类小广告，鉴于其清扫费事费力的特点。所得的灵感设计题目：便携式小广告清除利器之清洁卫士二 创意特点 用微型电动机为传动元件，通过齿轮减速，以及轴的转动为传动组件，带动刷子将喷过水的小广告清除下来，已取得快速不费力不费时的效果。同时该设备总体较小，质量较轻，方便携带，同时可以更换刷子以适应不同墙体情况。并用蓄电池带动，已达到随处可见清扫的目的。三 可行性说明 用牛皮癣来形容街头小广告真再贴切过了牛皮癣算大病却种顽疾容易复发街头小广告也此张贴小广告者认种行只过小事桩城管部门拿们没辙所对自己行根本乎其对错管做宣传都我行我素理采别人刚刚清理干净地方马上贴上张毫尊重人劳动至于玷污市容更下反正影响自己家里环境行了多年来市政部门断治理其结也只时好时坏效大目前我市人流大地段设立了便民张贴板加大了清理力度情况有所好转些人随意张贴小广告行仍继续。（选自百度百科）通过此背景本设备本着实用和便携的方向设计，并同时考虑到设备成本问题，均选用较便宜的零部件，同时在手柄处，运用人体工程学，设计了适合人体携带，适合人手握拿等多种情况。设计出的便携式广告清除利器。主要零部件参数说明或计算 2.传动方案拟定1.传动图1. 减速机构2. 输出端3. 刷子4. 电动机2）已知条件在喷过水后的小广告所需最小摩擦力FN=8N 最小转速为600r/min。最小刷子半径r=25mm。设备工作条件，连续单向运转，轻微振动。设计工作量：1.减速器装配图1张 2.零件工作图2张； 3.设计说明书1份。3.电动机选择1已知条件，在喷过水后的小广告所需最小摩擦力FN=8N,最小转速为600r/min。最小刷子半径r=25mm由M=Fd 再由0rFNr=12r2FNr0 由P=MN/9550将最小值带入，算出最小功率Pmin=15.7W即只要所选电动机功率大于15.7W即可。3.由最小功率Pmin所得值得出，选择的电动机型号为型号转矩转速功率电压电流允许的顺逆转差55ZYT5192.3MNM3000r/min29W24V2.1A200r/min传动装置效率：1：联轴器的效率：0.97 2：轴承效率：0.99 3: 圆柱齿轮副的效率 ：0.97传动比i=nmnw=3000r/min1500r/min=2输出转速nw=1500r/min各轴功率：轴 轴 各轴转矩：电动机轴 T0=9.55106pn=9.551060.0293000=92.317 Nmm轴 T1=9.55106P1n1=9.551060.02753000=87.542 Nmm轴 T2=9.55106P2n2=9.551060.02621500=166.806Nmm将计算数值列表如下： 轴号功率(KW)转矩T(Nmm)转速n（r/min）电机轴0.02992.317 3000轴0.027587.5423000轴0.0262166.806 15005齿轮的设计5.1选择齿轮类型，精度等级，材料，齿数和螺旋面：选择斜齿圆柱齿轮;8级精度齿轮，软齿面;小齿轮材料为45号钢，调质处理，齿面硬度为200HBS，大齿轮材料为45号钢，调质处理，齿面硬度为180HBS；初选小齿轮轮齿数Z1=22，则大齿轮数Z2=Z1=44；初选螺旋角=10。5.2按齿面接触疲劳强度设计计算：d1tAd32k1T1du+1H二.根据轴承布置方式和载荷冲击情况和冲击情况：取K=1.4取a=0.4,则d=a(u+1)/2=0.6查图得 小齿轮接触疲劳极限为 则 【H】lim1=KHN1Hlim1S=540MPa大齿轮的接触疲劳极限为： 【H】lim2=KHN2Hlim2S=550MPa计算接触疲劳许用力 【H】1=0.96Hlim1=495MPa 【H】2=0.96 Hlim1=486MPa【H】=【H】2=486MPa计算小齿轮分度圆直径d1t7.961mm三，由MnAm3KT1YFSdZ2d查附表得使用系数Am=12.4查附表得YFS1=4.3, YFS2=4.03查附表得小齿轮的弯曲疲劳极限为Flim1=215MPa大齿轮的弯曲疲劳极限为：Flim2=210MPa计算弯曲疲劳许用应力：F1=1.4Flim1=301MPaF2=1.4Flim2=294MPaYFS1/F1=0.01429, YFS2/F2=0.01371小齿轮数值大，代入计算计算得Mn0.218mm,取得Mn=0.5 则Z1 =d1Mncos=30.18取Z1=30，则Z2=uZ1=60四. 计算中心距：a=(Z1+Z2)Mn2cos =22.847 圆整为23mm确定螺旋角为=cos-1(Z1+Z2)Mn2a 螺旋角在8。25。范围内适用计算几何尺寸5.分度圆直径d1 =Mnz1/cos=15.333mm d1 =Mnz2/cos=30.166mm 齿轮齿宽为b=dd1=9.2mm取B2=9.6mm, 取B1=16mm,齿轮齿数中心距分度圆直径齿宽小齿轮3023mm15mm16mm大齿轮6023mm30mm9.6mm4.2轴的设计4.1选择轴的材料： 该轴无特殊要求，因而选用调质钢处理45钢，由机械设计书上表8-2知，b=640MPa。4.2初步估算最小轴： 先按式dC3pn初步估算轴的最小径：由书上表8-4，当选取轴的材料为45钢时，取C=110，于是得 dmin=C3p1n1=11030.02753000=2.3 mm dmin=dmin=C3p2n3=11030.02621500=2.8 mm由于轴连接电动机所以查电动机技术参数孔径取3mm，所以dmin=3mm 所以轴的结构设计如下图所示：4.3轴的各段直径和长度 d-=3mm dl-=12mm 为保证与联轴器轴装配紧靠故l-取为12mm。 ii：装左轴承段- d-=6mm 因为轴承，故取 d-=6mm。 l-=10mm 这段轴长由轴承端盖宽度及其固定螺钉的拆装空间要求决定。这里取l-=10mm。 iv：装齿轮轴段- d-=10mm 考虑到齿轮拆装方便，应使 d-d-=10mm故取 d-=14mm。 l-=15mm 这段轴的长度由齿轮轮毂的宽度B2=16mm决定，为保证套筒紧靠齿轮左端，使齿轮轴向固定，l-应略小于B2，故取l-=15mm。 v：轴环段- d- =14mm 考虑到齿轮右端用轴环进行轴向定位，故取 d- =14mm 故取 l-=4mm轴的结构设计如下图 d-=10mm dl-=10mm l-取为12mm。 ii：装左轴承段- d-=10mm 因为轴承，故取 d-=10mm。 l-=10mm 这段轴长由轴承端盖宽度及其固定螺钉的拆装空间要求决定。这里取l-=10mm。 iv：装齿轮轴段- d-=20mm 考虑到齿轮拆装方便，应使 d-d-=20mm故取 d-=24mm。 l-=8mm 这段轴的长度由齿轮轮毂的宽度B2=9.6mm决定，为保证套筒紧靠齿轮左端，使齿轮轴向固定，l-应略小于B2，故取l-=24mm。 v：轴环段- d- =24mm 考虑到齿轮右端用轴环进行轴向定位，故取 d- =24mm 故取 l-=4mm轴的校核（1）高速轴的校核L1=16mm L2=12mm 作用在齿轮上的圆周力为：=287.54/30.33=5.7N径向力为=5.70.367=2.0919N Fa=Fttan=5.70.176=1.01N=(162.7)/(16+12)=1.54N=2.0919-1.54=0.554N求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：=0.55412=6.612N.mm=1.5416=24.64N.mm求水平面的支承力：由得=5.712/(16+12)=2.44N=5.7-2.44=3.26N求并绘制水平面弯矩图：=2.4416=39.04N.mm=3.2612=39.12N.m考虑最不利的情况， =39.60N.mm=46.23N.mm求危险截面当量弯矩：最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数）=99.52N.mm计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查机械设计课本表6-4得，许用弯曲应力，则：mm因为=2.55mmd，所以该轴是安全的。3）、弯矩及轴的受力分析图如下：低速轴的校核校核该轴和轴承：L1=12.5mm L2=24.5mm L3=14mm求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力： 2166.81/60=5.56N径向力：=5.560.36=2.01NF=10N求垂直面的支反力：102.01/(12.5+24.5)= 0.74N.mm=2.01-0.74=1.27N.mm计算垂直弯矩：= =1.2724.5=31.115N.mm=1.0512.5=13.125N.mm求水平面的支承力。=24.55.56/(12.5+24.5)= 5.05N=5.56-5.05=0.51N计算、绘制水平面弯矩图。= 5.0512.5=63.06N.mmN.mm求F在支点产生的反力N=5.19+10=15.19N求并绘制F力产生的弯矩图：=1014=140N.mm=5.1912.5=64.81N.mmF在a处产生的弯矩：N.mm求合成弯矩图：=140+ =230.4N.mm求危险截面当量弯矩：最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数）=284.8N.mm计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查机械设计课本表6-4，得，许用弯曲应力，则：mm因为=20mmd，所以该轴是安全的。（6）弯矩及轴的受力分析图如下：4.4滚动轴承的选择经受力分析选择为深沟球轴承轴承代号基本尺寸/mm其他尺寸/mm基本额定载荷/kg重量/kg6000型dDBdaDaraCrCorW619/661557.613.40.21.480.600.0045618021524517220.32.101.300.0054.5 联轴器的选择型号轴径D1 D2DLL1M拧紧力矩（N.m）LS9-163 4 5 616246M30.75.箱体及刷子总体方案设计：总体三维立体图如下箱体总体尺寸如图6.其他有关数据刷子与轴的连接选择销轴与开口销的连接销轴的技术参数d(mm)dk(mm)r(mm)k(mm)d1(mm)L(mm)8120.52.5328开口销技术参数规格型号(公称规格)规格型号(公称规格d最大d最小a最大bc最大商品规l格螺栓使用直径螺栓使用直径U形销使用直径U形销使用直径质量/kg3.22.92.73.26.45.8146311149120.0054剩余连接为M8的螺栓7参考资料1.王为、汪建晓.机械设计.华中科技大学出版社.20112.孙桓、陈作模、葛文杰.机械原理.高等教育出版社.20063.强建国、马晓、郑海霞、傅顶云.机械设计机械设计基础课程设计.西南交通大学出版社.20074.孙宝钧.机械设计课程设计.机械工业出版社，19975.孙宝钧.机械设计基础.机械工业出版社，19978.设计心得体会在这次课程设计作业的过程中由于所设计的设备较小，难免出现许多问题，同时加上理论基础知识把握得不牢固，在设计中难免会出现有些错误，如：在选择计算标准件的时候可能会出现误差，假如是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够正确；其次：在确定设计方案，选择电动机方面就因为实际情况与预算的相差很大，造成一些问