机械原理设计综合课程设计题目二

课件内容第一部分课程设计概述第三部分设计讲解二（减速器的设计）第二部分设计讲解一（执行机构及总体参数）机械原理、机械设计综合课程设计第一部分课程设计概述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。

一、设计目的题目一压床的设计与分析题目二插床的设计与分析二、设计题目

执行机构运动简图如图所示。电动机经过减速传动装置带动曲柄2转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块6沿导路y-y作往复运动，以实现刀具的切削运动。在曲柄轴所在的轴上装有凸轮用于驱动从动件8进行其他协同运动。在高速轴上装有飞轮，用于调节整个机械系统的速度波动。设计数据表1分组题号12345678910导杆机构运动分析插削次数/min50495052504847464945插刀行程H(mm)100115120125130135140136128112力臂d(mm)100105108110112115118120122125曲柄lO(mm)65707580856872768266行程速比系数K1.61.71.81.92.02.01.71.81.91.8导杆机构动态静力分析最大切削力Fmax(N)850096001080090001010092008200980088009200滑块6质量m6(kg)40506060506045556550导杆质量m4(kg)20202220222426282622导杆4质心转动惯量Js4(kg·m2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2凸轮机构设计从动件最大摆角

max20°20°20°20°20°20°20°20°20°20°从动件杆长lO8D(mm)125135130122123124126128130132许用压力角40°38°42°45°43°44°41°40°42°45°推程运动角60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°远休止角10°10°10°10°10°10°10°10°10°10°回程运动角60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°内容设计天数一、执行机构的设计1.平面连杆机构的设计、运动分析、力分析2.执行机构的其他运动方案设计及分析3.飞轮的设计，确定电动机的功率4.凸轮机构的设计8天二、选择电动机型号，分配传动比三、传动装置的设计1.带传动的设计计算2.齿轮传动的设计计算2天四、减速器的设计1.轴的结构设计，轴、轴承、键的验算2.减速器装配图0#一张3.箱体或箱盖零件图1#一张轴、齿轮或皮带轮零件图任选两张2天5天3天五、编写设计说明书1.5天六、答辩0.5天三、设计内容及大概时间安排四、设计注意事项及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：图纸、答辩、平时、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

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。

要求：每天工作时间为8：00-11：30；2：00-5：30，指导教师会不定时抽查纳入平时出勤成绩

第二部分执行机构及总体参数确定部分设计讲解一、平面连杆机构的设计已知：根据给定的数据确定机构的运动尺寸,lBC=(0.5～0.6)lBO1。电动机轴与曲柄轴O2平行，导杆机构的最小传动角不得小于60°。要求：设计各构件的运动尺寸二、平面连杆机构的运动分析及力分析要求：按给定位置作机构的速度和加速度多边形给定位置？绘制滑块的运动线图（s—

，v—

，a—

画在一个坐标系中）=60时的速度多边形=60时的加速度多边形=60时的力多边形确定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩Mb数据汇总绘制阻力图Mr—

(坐标纸上）运动分析、力分析格式范例：三、执行机构其他运动方案的设计

根据执行机构具有急回运动、原动为转动、执行构件为往复移动等要求，另外至少设计两种其他运动方案，并分析比较。如：双曲柄机构与曲柄滑块的组合机构四、飞轮设计已知：机器运转的许用速度不均匀系数［δ］，力分析所得平衡力Mb，驱动力矩Md为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。要求：确定飞轮的转动惯量JF

求盈亏功画能量指示图求驱动力矩，并画在图上求飞轮转动惯量五、凸轮机构设计已知：从动件行程h，偏距e，许用压力角［α］，推程运动角，远休止角，回程运动角要求：1）按许用压力角［α］确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径rr；2）绘制凸轮廓线。，从动件运动规律见表1，凸轮与曲柄共轴。提示：根据来计算基圆半径。用计算机算比较方便，也可借助诺模图确定。或是经验公式r0大于等于0.8~1.0ds六、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。总效率0.95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，从表19-1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—曲柄转速，已知各效率查表12-8确定七、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i1≤3。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。八、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成表2-3ⅠⅡⅢ九、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。取系列值

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+(5～10)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a——0或5结尾的整数对于直齿轮，a应严格等于对于斜齿轮，a应严格等于十、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…….…………十一、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(TL)或弹性柱销联轴器(HL)

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

Tc＝KAT

[T]联轴器的极限转速工作转速且保证(二)、联轴器型号的确定式中：T—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，查标准第三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级减速器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8~12mm，此时要设有封油盘。

当齿轮的圆周速度v>2m/s时，轴承采用油润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为2~3mm。2<v3m/s时，在结合面上开设油沟v>3m/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（P39-40）

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：一、轴的结构设计（草图的设计）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4-1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8~12mm5.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二级画图过程轴段直径：

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一级减速器1.按中心距先画轴线、齿轮、内壁、轴承的端面、轴承的位置2.先画箱内，后画箱外3.先粗画，后细画4.一般先画俯视图，再画主视图，最后画侧视图。5.布图上下左右要适当匀称。注意事项齿轮轮毂的长度应满足l=（1.2~1.5)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。

注意：定位轴肩高和非定位轴肩高的取法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,满足二、校核计算一般以大修期计算

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。

每个同学只验算一根轴及该轴上的键和轴承