机械设计课程设计

1、会计学1机械设计课程设计机械设计课程设计第1页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置原始数据原始数据：工作拉力工作拉力F=带速带速V=滚筒直径滚筒直径D=工作条件工作条件:单班制单班制,连续工作连续工作使用期限使用期限:十年十年,大修期大修期5年年.生产批量生产批量:50台台生产条件生产条件:中等规模中等规模,可加工可加工7-8级级齿轮和蜗杆齿轮和蜗杆允许带速相对误差允许带速相对误差=5%工作机总效率工作机总效率0.95(含滚筒含滚筒,轴承）轴承）工作量工作量:装配图装配图A0; 零件图零件图3张张; 说明书说明书(8000字左右字左右)一一题目题目：带式运输机的减速器带式运输机的减速器第2

2、页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第3页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第4页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第5页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第6页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第7页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第8页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第9页/共75页第10页/共75页第11页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置 传动装置的总体方案设计传动装置的总体方案设计;选择电动机选择电动机;计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数;传动零件传动零件,轴的轴的设计计算设计计算;轴承、联接件轴承、联接件,润

3、滑密封和联轴器的选择及检验计算润滑密封和联轴器的选择及检验计算;箱体结构及附件设计箱体结构及附件设计,绘制绘制装配图及零件图装配图及零件图,编写计算说明书编写计算说明书,最后答辩最后答辩.1.设计准备设计准备： 阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件，了解设计对象；阅读有关资料，拟定阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件，了解设计对象；阅读有关资料，拟定计划。计划。二二主要工作：主要工作：三三设计步骤设计步骤:1. 1. 课本课本2. 2. 吴宗泽等主编，机械设计课程设计手册，高等教育出版社，吴宗泽等主编，机械设计课程设计手册，高等教育出版社，201220123. 3. 龚溎义等主编，机械零件

4、课程设计图册，高等教育出版社，龚溎义等主编，机械零件课程设计图册，高等教育出版社，19801980 以后以后 资料推荐：资料推荐：第12页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置3. 传动件的设计计算：传动件的设计计算： 设计计算各级传动件的参数和主要尺寸，例如：齿轮的几何尺寸计算。设计计算各级传动件的参数和主要尺寸，例如：齿轮的几何尺寸计算。4. 装配图设计装配图设计： 确定箱体结构和有关尺寸；绘制装配图草图；设计轴，计算轴毂联接强度；选择确定箱体结构和有关尺寸；绘制装配图草图；设计轴，计算轴毂联接强度；选择计算轴承和支撑结构设计；完成装配图的其它要求。计算轴承和支撑结构设计；完成装配图的其

5、它要求。5.零件工作图设计：零件工作图设计：6. 说明书。说明书。7. 答辩。答辩。2.传动装置的总体设计：传动装置的总体设计： 决定传动装置的方案；选择电动机类型和型号，确定总传动比和各级传动比，计决定传动装置的方案；选择电动机类型和型号，确定总传动比和各级传动比，计算各轴转速和转矩。算各轴转速和转矩。第13页/共75页第14页/共75页第15页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第16页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置 确定传动方案，选定电动机型号、计算总传动比和合理分配各级传动比，计算确定传动方案，选定电动机型号、计算总传动比和合理分配各级传动比，计算传动装置的运动和动力参数

6、，为设计各级传动件和装配图设计提供条件。传动装置的运动和动力参数，为设计各级传动件和装配图设计提供条件。1、确定传动方案：确定传动方案：双级斜齿轮双级斜齿轮圆锥圆锥圆柱齿轮圆柱齿轮带带蜗杆传动蜗杆传动 传动件的布置顺序：传动件的布置顺序：1）带传动的承载能力小，应在高速级，且有过载保护作用）带传动的承载能力小，应在高速级，且有过载保护作用2）蜗杆传动：放在低速级，以减小）蜗杆传动：放在低速级，以减小VS，防止胶合失效。，防止胶合失效。3）圆锥齿轮：大直径、大模数时，较难加工，放在高速级。）圆锥齿轮：大直径、大模数时，较难加工，放在高速级。四四传动装置的总体设计传动装置的总体设计第17页/共75

7、页第一讲第一讲 总体布置总体布置 确定传动件的布置形式：确定传动件的布置形式：常见的布置形式有：展开式、分流式、同轴式。常见的布置形式有：展开式、分流式、同轴式。蜗杆传动有：上置式和下置式。蜗杆传动有：上置式和下置式。第18页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置2 2、选择电动机、选择电动机包括：确定类型，结构，容量（功率）和转速。包括：确定类型，结构，容量（功率）和转速。确定类型和结构型式确定类型和结构型式电动机电动机：直流电动机：直流电动机：交流电动机：交流电动机：同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机笼型：笼型：Y系列系列绕线型绕线型 选择选择电动机电动机的容量的容量PcddcdP

8、P 总工作机PPd1000/vFP工作机工作机传动系统总 n21第19页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置950. 工作机 联轴器轴承齿轮轴承齿轮轴承联轴器传动系统 联轴器轴承蜗杆蜗轮轴承带传动系统 第20页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第21页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置2 2、选择电动机、选择电动机包括：确定类型，结构，容量（功率）和转速。包括：确定类型，结构，容量（功率）和转速。确定类型和结构型式确定类型和结构型式电动机电动机：直流电动机：直流电动机：交流电动机：交流电动机：同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机笼型：笼型：Y系列系列绕线型绕线型 选择选择电

9、动机电动机的容量的容量PcddcdPP 总工作机PPd1000/vFP工作机工作机传动系统总 n21第22页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置确定电动机转速确定电动机转速3000r/min（2极）、极）、 1500r/min（4极）、极）、 1000r/min（6极）、极）、 750r/min（8极）极）低转速电动机极对数多、转矩大、尺寸大、价格高，因此多用低转速电动机极对数多、转矩大、尺寸大、价格高，因此多用1500r/min（4极）、极）、 1000r/min（6极）极）总工作机inndDvn100060工作机初定传动比的范围初定传动比的范围： 双级斜齿轮减速器：双级斜齿轮减速器：8

10、40；圆锥圆锥圆柱减速器：圆柱减速器：1025带带蜗杆减速器：蜗杆减速器：20160第23页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第24页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第25页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置注意：总传动比的范围注意：总传动比的范围 方案一、二：方案一、二：813 方案三：方案三：2035 940.274701.33r/min ，符合这一范围的有1000，1500，3000 r/min KWpd854. 第26页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置5 5、 确定总传动比和分配传动比：确定总传动比和分配传动比：工作机总nnim21iii总双级圆柱斜齿轮：双

11、级圆柱斜齿轮：圆锥圆锥圆柱圆柱：总圆锥ii).(3020 蜗杆传动：蜗杆传动：）（带蜗杆21115. ii215121ii).( 第27页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置6 6、计算传动装置的运动和动力参数、计算传动装置的运动和动力参数 计算各轴的转速计算各轴的转速齿轮减速器齿轮减速器：mnn 1112inn 223inn 蜗杆减速器蜗杆减速器：11innm212inn 计算各轴的输入功率：计算各轴的输入功率：齿轮减速器齿轮减速器：联轴器 dPP1齿轮轴承12PP蜗杆减速器蜗杆减速器：齿轮轴承23PP联轴器轴承工作机3PP带dPP1蜗杆传动轴承12PP联轴器轴承工作机2PP注意：注意：

12、dP第28页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第29页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置 计算各轴的输入转矩：计算各轴的输入转矩：齿轮减速器齿轮减速器：mdnPT61055. 9电动机输出齿轮轴承112iTT蜗杆减速器蜗杆减速器：齿轮轴承223iTT联轴器轴承工作机3TT带带iTTd1蜗杆传动轴承212iTT联轴器轴承工作机2TT联轴器dTT1第30页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第31页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置齿轮传动齿轮传动带传动带传动蜗杆传动蜗杆传动 （按各自教材）（按各自教材）1 1、齿轮传动：、齿轮传动：已知：已知：T、n1、n2；设计：齿轮的设

13、计：齿轮的Z1、Z2、m、a、B、d，以及其它参数，以及其它参数2 2、带传动：、带传动：已知：已知：P、n1、n2；设计：型号、长度、根数、设计：型号、长度、根数、a、F0、d1、d2以及其它参数以及其它参数3 3、蜗杆传动：、蜗杆传动：已知：已知：T、n1、n2；设计：设计：Z1、Z2、m、a、d，以及其它参数，以及其它参数五五传动零件设计计算传动零件设计计算第32页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置553522 da60024 dd第33页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置30miniiinpAdi=1，2，31、初步计算轴径、初步计算轴径 2、联轴器的选择、联轴器的选择 根

14、据电动机的输出轴径、轴的最小轴径、轴传递的转矩选择联根据电动机的输出轴径、轴的最小轴径、轴传递的转矩选择联轴器的型号。用弹性联轴器。轴器的型号。用弹性联轴器。六六轴系零件的初步选择轴系零件的初步选择 有键放大5%10%，无键向上圆整 ；第一根轴最小直径1824mm；第二根轴根据轴承圆整，且轴承内径不得小于第一根轴的轴承内径。第34页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第35页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第36页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置七七为减速器草图设计确定减速器机体机构尺寸的经验值为减速器草图设计确定减速器机体机构尺寸的经验值第37页/共75页第一讲第一讲 总

15、体布置总体布置第38页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第39页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第40页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第41页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第42页/共75页第一讲第一讲 总体布置总体布置第43页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计一一草图设计的基本任务草图设计的基本任务1 1、确定各零件的结构、形状以及它们在机器中的相互位置。、确定各零件的结构、形状以及它们在机器中的相互位置。2 2、取得计算零件的强度、刚度所必须的基本尺寸。、取得计算零件的强度、刚度所必须的基本尺寸。 通过绘制草图画出主要零件（齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承以通

16、过绘制草图画出主要零件（齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承以及轴端零件）的位置，定出阶梯轴各轴段的详细结构尺寸，求及轴端零件）的位置，定出阶梯轴各轴段的详细结构尺寸，求出传动件力的作用点和轴的支撑点跨距。出传动件力的作用点和轴的支撑点跨距。注意：注意：1 1、线条要轻而细、线条要轻而细，以便将来修改，但必须能清晰地看图。同，以便将来修改，但必须能清晰地看图。同时对标准件可用示意画法仅表示其外形轮廓，暂不画详细结时对标准件可用示意画法仅表示其外形轮廓，暂不画详细结构。倒角、圆角及剖面线也不画出。构。倒角、圆角及剖面线也不画出。2 2、所有零件尺寸必须严格按比例画出、所有零件尺寸必须严格按比例画出，以便取得准

17、确的零件结，以便取得准确的零件结构形状。草图并不是草草涂画，因为在它的基础上加深即应可构形状。草图并不是草草涂画，因为在它的基础上加深即应可得到未标注的装配图。得到未标注的装配图。第44页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计二二设计步骤设计步骤1 1、通过运动学、动力学和传动零件计算，取得传动件的基本尺寸。、通过运动学、动力学和传动零件计算，取得传动件的基本尺寸。如齿轮的齿顶圆、分度圆、齿宽、中心距等尺寸。如齿轮的齿顶圆、分度圆、齿宽、中心距等尺寸。2 2、估算减速器的外形尺寸，选定合适的比例尺，将传动件的中心线适当地布、估算减速器的外形尺寸，选定合适的比例尺，将传动件的中心线适当地布置在

18、图面上，即布置图面。置在图面上，即布置图面。3 3、画出传动件的外形尺寸。、画出传动件的外形尺寸。4 4、根据零件的位置尺寸要求确定传动件的相互位置及箱体内壁线和壁厚。、根据零件的位置尺寸要求确定传动件的相互位置及箱体内壁线和壁厚。5 5、根据扭矩计算获得的最小轴径进行轴的结构设计。、根据扭矩计算获得的最小轴径进行轴的结构设计。 设计时由（箱体）外向里推，根据轴上各零件的位置确定各轴设计时由（箱体）外向里推，根据轴上各零件的位置确定各轴段的直径及长度；根据轴径及工作要求初选轴承型号和密封件。段的直径及长度；根据轴径及工作要求初选轴承型号和密封件。第45页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计

19、6 6、根据初选的轴承完成支撑、根据初选的轴承完成支撑结构的设计结构的设计，同时确定箱体有关部分尺寸。，同时确定箱体有关部分尺寸。7 7、力学计算。、力学计算。 即根据从图面上获得的传动件力作用点和轴的支撑点跨距校核轴即根据从图面上获得的传动件力作用点和轴的支撑点跨距校核轴的强度。具体内容有：分析轴所收的力；画弯矩图；判断危险截面；的强度。具体内容有：分析轴所收的力；画弯矩图；判断危险截面；计算危险截面的工作应力；校核轴的静强度（初步）和疲劳强度（精计算危险截面的工作应力；校核轴的静强度（初步）和疲劳强度（精确校核）；对蜗杆轴还须进行刚度校核。确校核）；对蜗杆轴还须进行刚度校核。 轴满足强度要

20、求后，分别校核轴承的寿命、键强度和联轴器强度轴满足强度要求后，分别校核轴承的寿命、键强度和联轴器强度。8 8、根据前面计算对草图进行必要的修正，然后考虑润滑、密封、拆装、监护及、根据前面计算对草图进行必要的修正，然后考虑润滑、密封、拆装、监护及起吊等要求，完成箱体、箱盖和其它部分的细部结构设计。起吊等要求，完成箱体、箱盖和其它部分的细部结构设计。 至此，草图设计基本完成，自己仔细检查后，交指导老师审核，若指导老至此，草图设计基本完成，自己仔细检查后，交指导老师审核，若指导老师认可，草图设计即算完成。师认可，草图设计即算完成。第46页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计第47页/共75页方案

21、一方案一第二讲第二讲 草图设计草图设计第48页/共75页方案二方案二第二讲第二讲 草图设计草图设计第49页/共75页方案三方案三第二讲第二讲 草图设计草图设计第50页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计三三两级圆柱齿轮减速器草图设计举例两级圆柱齿轮减速器草图设计举例1 1、选择视图、选择视图三视图三视图 长对正；高平齐；宽相等长对正；高平齐；宽相等2 2、布置图面、布置图面1）确定绘图的有）确定绘图的有效面积。效面积。2）选定比例尺，）选定比例尺，尽量用尽量用1：1。3）确定传动零件）确定传动零件的中心线及对称面的中心线及对称面位置。位置。4）画出传动零件）画出传动零件的外廓尺寸和箱的外廓

22、尺寸和箱体的内壁线。体的内壁线。第51页/共75页注意事项：注意事项：1、绘出一对齿轮（如高速级齿轮）的轮廓尺寸和外形，确定它们的位置、绘出一对齿轮（如高速级齿轮）的轮廓尺寸和外形，确定它们的位置，然后根据旋转零件间的轴向距离大于或等于然后根据旋转零件间的轴向距离大于或等于1015mm的原则的原则确定第二确定第二对齿轮（低速级）的轴向位置。另外为了保证全齿宽啮合，对齿轮（低速级）的轴向位置。另外为了保证全齿宽啮合，大齿轮的齿宽大齿轮的齿宽按计算确定齿宽绘制，小齿轮齿宽增大按计算确定齿宽绘制，小齿轮齿宽增大510mm。2、根据齿轮端、根据齿轮端面与箱体内表面面与箱体内表面间的间隙须大于间的间隙须

23、大于箱体壁厚绘出箱箱体壁厚绘出箱体的内表面体的内表面，根，根据大齿轮的齿顶据大齿轮的齿顶圆距内壁大于或圆距内壁大于或等于等于1.2，绘出，绘出大齿轮端的箱体大齿轮端的箱体内壁，而小齿轮内壁，而小齿轮端由主视图定出端由主视图定出。10151.21.21.21015 1.2第52页/共75页L=+C1+C2+（58）L=+C1+C2+（58）脂润滑脂润滑812油润滑油润滑35e第53页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计3、进行轴的结构初步设计，确定轴的各段直径和长度。、进行轴的结构初步设计，确定轴的各段直径和长度。 根据扭矩，确定轴的最小轴径根据扭矩，确定轴的最小轴径在轴的两头。考虑键槽等影

24、响因素在轴的两头。考虑键槽等影响因素适当放大（对于直径大于适当放大（对于直径大于100mm的轴，单键放大的轴，单键放大3。双键放大。双键放大7，轴径，轴径小于等于小于等于100mm时，单键放大时，单键放大57，双键放大，双键放大1015），然后圆整，），然后圆整，并以此为基础从外向里推，定出轴的各段长及其直径，此时并以此为基础从外向里推，定出轴的各段长及其直径，此时要考虑其它轴要考虑其它轴系零件的尺寸及是否标准件，还要考虑定位、拆装等要求。系零件的尺寸及是否标准件，还要考虑定位、拆装等要求。第54页/共75页15201520联轴器联轴器第55页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计五五初选滚

25、动轴承初选滚动轴承根据载荷的大小、性质、方向、轴的转速及其工作要求选择轴承的类型，用7类、3类、6类轴承类型代号宽度系列代号直径系列代号内径系列代号优先选用0系列优先选用2系列根据轴径尺寸选择注意：尽量不选用0和9系列70206AC第56页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计第57页/共75页第58页/共75页六六 轴承寿命计算轴承寿命计算轴的强度校核轴的强度校核键连接设计和强度计算键连接设计和强度计算第二讲第二讲 草图设计草图设计受力分析受力分析确定受力点确定受力点建立力学模型建立力学模型求支点反力求支点反力第59页/共75页第60页/共75页第61页/共75页第二讲第二讲 草图设计草图设计四四圆锥齿轮减速器设计举例圆锥齿轮减速器设计举例1、2、3步骤同前，分别步骤同前，分别为选择视图（三视图）和为选择视图（三视图）和布置图面（画出传动零件布置图面（画出传动零件的中心线、画上传动零件的中心线、画上传动零件、画出箱体内壁线）、选、画出箱体内壁线）、选定轴承型号并定出轴承位定轴承型号并定出轴承位置（到内机壁）。置（到内机壁）。须注意须注意的是小锥齿轮的中心线是的是小锥齿轮的中心