机械设计课程设计指导课件

课件内容,第一部分课程设计概述,第二部分减速器的结构,第三部分减速器设计计算的相关问题,一、设计的目的,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。,第一部分课程设计概述,二、机械设计的一般过程,1、设计前的准备2、总体方案设计3、总体结构设计4、零部件设计5、联系厂家，生产样机，现场实验6、根据实验，修改设计7、编写设计说明书和使用说明书8、鉴定,三、课程设计题目,设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%。,1、设计参数,2、设计条件,四、设计任务量,五、参考资料,1、画出装配图一张，1号图纸，零件图二张，3号图纸。2、设计计算说明书1份（60008000字）,1.课程设计指导书2.机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）,六、课程设计计划（2周）,1、设计准备（1天）：熟悉设计任务，明确要求，了解设计对象，预习相关的设计资料（课本、课程设计指导书、机械设计手册、课程设计参考图册、做过的作业等），拟订设计计划（设计与其他事项），购买图纸、借绘图工具。2、总体设计（1天）：确定和修改方案；选电动机；确定传动比（总、各级），计算各轴的转速和转矩。3、传动件的设计与计算及减速器草图绘制（2天）：各传动件的类型、设计参数、尺寸、结构（草图）；标准件类型和规格的选择。4、装配图的设计与绘制（3天）：轴的设计与计算，轴承选择与计算，箱体、箱盖及附件设计；并完成其他内容（标注、配合、技术要求、零件明细表、边框线、标题栏等）。,六、课程设计计划（2周）,5、零件工作图设计（1天）：零件的尺寸、合理结构（从强度、刚度、加工、装配、定位）、尺寸偏差和形位公差、表面状态、热处理方法等。6、整理和编写设计说明书（1天）：注意在设计过程中及时地保存所有的查阅数据记录、分析草图、计算草稿等资料，此时主要做整理、誊清、装订。7、答辩（1天）：上交设计结果，并简答相关的问题。,优秀态度认真，按时完成，小错误不多于三处；良好非原则性错误不多于六处；中非原则性错误多于六处，但原则性错误不多于两处；及格基本完成，原则性错误两处以上；不及格错误过多，不能独立完成。,七、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：出勤率，综合设计表现，图纸、答辩、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，尽量采用标准件，以降低成本。,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。,八、设计的基本步骤,2、选择电动机,3、传动比分配,4、计算各轴的转速,5、计算各轴的转矩,6、带传动设计,6、带传动设计,7、齿轮传动设计,8、轴及轴类零件的设计与选择,9、绘制装配图和零件图,Ok!,1、设计传动方案,第二部分减速器的结构,第二部分减速器的结构,蜗杆蜗轮传动,圆锥圆柱齿轮,第二部分减速器的结构,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、总体设计，拟定设计方案,二、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,第三部分减速器设计的有关问题,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，从附表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工作机转速，由已知条件求得,各效率查表确定,三、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i13。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。,四、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,将上述参数列表,五、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+(510)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a0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,六、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。,固定式联轴器,可移式联轴器,（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）,刚性可移式联轴器,弹性可移式联轴器,（无弹性元件）,（有弹性元件）,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,.,七、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或弹性柱销联轴器,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TcKATT,且保证,(二)、联轴器型号的确定,式中：Tc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。,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v2m/s时，轴承采用脂润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为812mm，此时要设有封油盘。,当齿轮的圆周速度v2m/s时，轴承采用油润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为23mm。,23m/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,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：,八、轴的结构设计,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-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812mm,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,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,注意事项,齿轮轮毂的长度应满足l=（1.21.5)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。,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,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。,九、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：,十、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,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：,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：,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，,十一、绘制零件工作图,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。,(一)、主要内容,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,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,十二、撰写设计计算说明书,优秀