机械零件课程设计—tz描述.ppt

2008年6月22日,机械设计课程设计,南京理工大学机械工程学院机械设计及自动化系,一、课程设计的目的,1）培养学生综合运用所学的机械课程的系统知识去解决生产实际问题的能力,2）学习机械设计的一般方法和步骤,3）进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图，运用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验结算和处理数据的能力。,设计题目：两级圆柱齿轮减速器（直齿或斜齿）或一级蜗杆蜗轮减速器或两级圆锥圆柱齿轮减速器,设计技术要求：见具体题目要求,二、设计内容和工作量,二级展开式圆柱齿轮减速器,二级圆锥圆柱齿轮减速器,一级蜗杆蜗轮减速器,具体的应用场合：1.卷扬机传动装置2.碾砂机传动装置3.螺旋运输机传动装置4.皮带运输机传动装置（3种不同的类型）等,工作量：1）减速器装配图1张0#图纸2）零件工作图2张3#图纸中间轴、中间轴上的大齿轮3）设计计算说明书一份20页左右,课程设计所需的设计参考书有：*机械设计教材*机械零件课程设计指导书或其它课程设计指导书*机械设计手册简明机械零件设计手册机械零件课程设计图册或同类型其它图册,准备绘图工具,三、设计的具体步骤和内容,1）设计准备1天,阅读指导书相关内容,2）传动装置的总体设计1.5天确定传动方案，选择电动机，计算传动装置的总传动比和分配各级传动比，计算各轴的功率、转速和转矩。,3）传动件的设计计算1.5天包括箱外传动件，联轴器选型和箱内传动件，两级齿轮几何参数和结构以及轴的结构尺寸的初步确定。,4）减速器装配草图的设计6天包括确定减速器箱体的结构形式，各部分结构尺寸，箱体上各附件位置和尺寸参数的设计。,5）轴、轴承和键的强度和寿命的设计和校核计算1天,6）加深完成减速器的装配图2天标注尺寸，零件明细表，技术要求等,7）绘制零件工作图1天齿轮、轴零部结构、标注尺寸和形位公差、齿轮误差检验项目和表面粗糙度以及加工技术要求等,8）编写整理设计计算说明书1天,9）答辩机动,四、课程设计注意事项和要求,1.培养独立思考的习惯，锻炼独立工作的能力。,2.在进行各个阶段设计以前，一定要首先认真阅读设计指导书，明确要求和注意事项，以避免不必要的修改和错误。,3.图纸：所绘图纸要求作图准确、结构合理、表达清晰、图面整洁、尺寸齐全、内容齐全、符合制图规定。,4.设计任务书要求：计算正确，计算结果在清晰位置说明。设计计算内容步骤齐全，表达清楚，并附必要的示意图和表格形式进行说明，书写工整。,2008年6月22日,机械设计基础（II）课程设计具体内容,一、传动装置的总体设计内容,（一）传动方案的确定设计任务书直接下达,例：螺旋运输机传动装置,运输机轴功率P（kW）,运输机轴转速n(r/m),寿命五年，双班制工作时有轻微振动,（二）选择电机,1类型按工作机载荷，工作条件,通用机械，结构简单、价格低廉、维护方便Y系列封闭式三相交流异步电动机,经常启动、制动和反转的场合，应选用起重及冶金YZR和YZ系列电动机,2确定电机功率,电动机所需的功率,传动装置的总效率,闭式圆柱齿轮传动效率,开式圆锥齿轮传动效率,联轴器效率,要求电动机额定功率由手册选定型号,轴承效率,工作机效率,3.定电机的转速,输送机轴转速nw直接给出,若给出皮带速度和卷筒直径，需要计算工作机的转速nw,2）当工作机转速nw一定时,电机转速越高,使传动系统结构庞大,兼顾1）、2）两点来选择同步转速,其中1500rpm、1000rpm两种电机供应较多，设计时应优先采用.,图中，电机转速经过减速器和开式圆锥齿轮减速。,1）同一额定功率的电机，一般有多种同步转速，,同步转速,电机尺寸重量,价格,注意：,可定出电机应在转速范围,制表列出电机主要参数：,最后列出电机参数表（参考指导书）,（三）定总传动比和分配各级传动比,（1）由电机至工作机之间总传动比ia,额定转速,（2）传动装置的总传动比,i传动装置外的其它传动零件的传动比，必须先选定,（3）分配传动装置的两级传动比,不同的传动比分配对外廓尺寸的影响(总传动比为20.5),要求：,1）单级传动比按要求在合理范围内选择,2）各传动件间尺寸要协调、结构要匀称，要保证两级大齿轮浸油深度合理,i高=（1.21.4）i低,但高速级传动比又不能过大，否则高速级大齿轮直径过大，会与低速级从动轴相碰。,以上传动比的分配只是初步的，为理论传动比,而实际传动比只有等传动件参数确定以后才能定,实际传动比：,各轴的(输出)功率,从工作机到电动机（功率偏小）,P=PW,P=PV/34,P=P/13,P=P/13,PI=P/34,（四）计算传动装置的运动和动力参数,计算减速器中各轴的功率、转矩、转速,P=P/23,闭式圆柱齿轮传动效率,开式圆锥齿轮传动效率,联轴器效率,轴承效率,特点:功率偏小，尺寸偏小，结构小巧,从电动机到工作机各轴的输出功率（功率偏大）,PI=Ped,P=PI34,P=P13,P=P13,P=P34,特点：功率偏大，尺寸偏大，偏安全,闭式圆柱齿轮传动效率,开式圆锥齿轮传动效率,联轴器效率,轴承效率,P=P23,计算各轴的转速,nIn电,nnI,nn/i1,nn/i2,nn,nn/i锥齿轮,计算各轴输入的工作扭矩,T=9550PI/nI,T=9550P/n,T=9550P/n,T=9550P/n,T=9550P/n,T=9550P/n,将上述计算的运动和动力参数列表,二、传动件的设计计算,原始数据：传动装置的运动及动力参数设计计算所得的数据及设计任务书所给定的工作条件,1齿轮传动参数的设计计算参考教材,注意事项：1）功率较大时，为使结构紧凑，宜选用硬齿面齿轮或者斜齿轮；功率较小时，可选用软齿面齿轮。2）选择小齿轮齿数时，若为软齿面齿轮，齿数可取多一些z1=20-40;若为硬齿面齿轮，齿数可取少一些z1=17-20。3）软齿面齿轮传动按照齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度；硬齿面齿轮传动按照齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度；4）两对齿轮分别进行设计。5）设计完成后，列出下表。,齿轮结构参数列表,齿轮设计好后检查：,a：齿轮与轴的干涉：中间轴上高速级大齿轮不与低速轴相干涉,b：高、低速级大齿轮尺寸检查,若不满足，加一带油轮,h太大，齿轮2和4相差太远不利于浸油润滑,d：总中心距,最好不要超过300mm，否则0号图纸画不下！,c：润滑方式选择：,高速级大齿轮的圆周速度,2轴径初估和联轴器的选择,a)轴径的初步估算-参考教材,由初估的轴的直径dmin和轴上零件的安装定位要求确定轴的径向和轴向尺寸计算,由联轴器孔径定轴的最小基本尺寸,由标准轴承内径定中间轴的最小尺寸,由联轴器孔径定轴的最大基本尺寸,b)联轴器的选择,输入轴（与电机联接）弹性或刚性联轴器,输出轴（与工作机联接）一般为刚性联轴器,注：同一型号联轴器两端的孔径可以不一致，但连接尺寸必须相同。,三、装配图设计第一阶段（总体结构设计）,1设计准备,比例1：10号图纸,主视图,左视图,俯视图,2确定齿轮的位置,画出传动零件的中心线,3510mm,确定箱体内壁线,小齿轮端面与箱体的内壁间的距离2,大齿轮齿顶圆距内壁11.21,（机座壁厚）、1（机盖壁厚）见指导书,如二级减速器,画出机体对称线,高速级小齿轮一侧内壁涉及箱体结构，暂不画出，其内壁的位置由绘主视图时根据轴承旁联接螺栓用凸台位置而定的箱体外壁位置而定。,确定箱体外壁的位置,箱体底部离低速级大齿轮顶圆的距离主要考虑有足够的油量，便于散热，并防止搅油时沉渣泛起，齿顶到油池底面距离应不小于15mm。,不小于15,3、轴的结构设计,（1）由初估的轴的直径dmin和轴上零件的安装定位要求确定轴的径向和轴向尺寸计算,由联轴器孔径定轴的最小基本尺寸,由标准轴承内径定中间轴的最小尺寸,由联轴器孔径定轴的最小基本尺寸,（2）轴的径向尺寸的确定,a)输入、输出轴的径向尺寸,安装滚动轴承和联轴器处轴直径d3和dmin应取标准值,过渡轴肩h=12mm,d3,定位轴肩h3mm,d2,b)中间轴径向尺寸,dmin选中间轴上轴承型号尺寸,三根轴上的轴承的类型一般应相同,轴承的内径，d轴承Id轴承d轴承,（3）轴向尺寸,lAB=半联轴器长度（35）mm,L2保证轴承盖螺钉的装拆要求嵌入式轴承盖：L2510mm.凸缘式轴承盖:L2大于一个螺钉长度,e值查指导书后的表：轴承盖结构尺寸。,510mm,滚动轴承若为脂润滑，加挡油环,（4）、确定轴上零件力的作用点及轴的支点,力的作用点取在齿轮（联轴器）宽度中点；轴的支点取在轴承宽度中点。,4、进行轴的强度校核计算参考教材,5、校核滚动轴承的寿命参考教材,直齿轮优先选深沟球轴承；,若为斜齿轮，轴承要用向心推力轴承,6、校核键联接的强度,装配草图的设计,设计原则：,1）先画大轮廓，再画零件结构，再画零件细部结构,2）先画中心线，后画结构,3）先画中间结构，再画向上、下和两边扩展,左视图可由主俯视图投影而得,设计时另外要注意：,1）箱体上轴承孔与孔之间能否安装螺栓，会不会干涉；,2）第一级传动的大齿轮会不会碰到第三根轴，第二根大齿轮齿顶至第三轴孔径间至少有5mm间隙，以免干涉。,四、装配图设计第二阶段,任务：设计传动零件，或其它主要零件的结构、箱体的主要结构，轴承的润滑与密封形式。,1齿轮的结构形式与尺寸,a)齿轮尺寸较小时可与轴做成一体,b)当,时做成实心齿轮，与轴分开制造,c)当齿轮直径较大时可采用辐板式齿轮结构,齿轮具体轮缘，轮毂，辐板部分的结构尺寸见教材,2轴承端盖结构,通盖输入、输出轴外伸处，此处与轴接触处需要装密封圈,闷盖中间轴,端盖形式,嵌入式结构简单、尺寸紧凑，但密封性差，调整间隙不太方便。,凸缘式调整间隙比较方便，密封性能较好，较常用，尺寸稍大,注意：端盖脚顶住轴承外圈，端盖的厚度要小于轴承外圈的厚度，端盖的结构尺寸见手册,轴承的间隙调整通过端盖与机体端面间的调整垫片调整轴承间隙。,3轴承的润滑与密封,润滑方式,脂润滑：当齿轮圆周速度v2m/s时可用机体内油飞溅润滑,如用脂润滑，则在轴承孔靠近箱体内端面时应装挡油板,如用油润滑则机座剖分面上应开油沟，油沟尺寸见指导书，轴承端盖上应开有缺口,密封输入、输出轴外伸处要在端盖轴孔内装密封件，以使得防止灰尘、水汽及其它杂质渗入和油的渗漏。,密封形式的选择，根据接触处的圆周速度v和轴承润滑方式而定,毡圈密封v=37m/s,皮碗密封v8m/s,迷宫密封v10m/s,皮碗密封v8m/s,4.箱体的结构设计：主要结构尺寸见指导书,加强筋,轴承旁联接螺栓凸台结构,箱盖与箱座联接的凸缘应有一定的厚度。,箱体的中心高由浸油深度确定,1525,输油沟设计在箱座的剖分面上,注意箱体结构的工艺性,5.附件设计：吊环，窥视孔（观察窗），油标，起盖螺钉。,为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，如在箱体上铸出吊耳或吊钩等。,为检查传动零件的啮合情况。并方便向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。,油标检查减速器内油池油面的高度,启盖螺钉旋动启箱螺钉便可将上箱顶起。,减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大。保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。,为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。,对称箱体应呈非对称布置，以免错装。,换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部、油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住。,放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。,六、装配图的检查和完成,（一）检查内容：,1）轴的位置，轴上零件的位置是否固定（轴向和周向）是否可以方便地装拆，定位可靠。,2）整体结构是否合理，壁厚、凸缘底座厚度是否合理，螺栓的板手空间是否足够（C1，C2），零件之间是否干涉,运动件与固定件之间是否接触，是否具有足够的间隙,轴承旁的联接，螺栓与端盖螺钉孔之间是否干涉,3）减速器的附件是否缺少，附件位置是否正确附件结构是否正确能否起到作用,4）减速器的整体结构、各零部件的表示方法是否符合制图标准。,联接螺栓，螺钉的结构是否正确，有没有弹簧垫圈和深孔，各视图的投影关系是否正确。,5）加工和制造工艺是否合理，底座加工面是否太大，加工面与非加工面必须区分，各配合面须有凸合。是否具有拨模斜度。,6）减速器的润滑采用脂润滑是否有档油板密封除了输入输出轴的出口处须加密封圈外，放油螺塞处也须放密封圈防止漏油。间隙调整。为了调整轴承的游隙在轴承端盖处须有调整垫圈。,（二）、完成装配图,1）标注尺寸,特性尺寸，传动中心距与偏差,配合尺