X机械设计基础课程设计(3周)课件

1、一、概一、概 述述n目的n任务一次有关机械设计的实战训练一次有关机械设计的实战训练n训练综合运用所学知识解决实际问题的能力n掌握一般机械设计的程序和方法n机械设计基本技能的训练（编程、计算、绘图、使用资料的能力）n耐心、毅力的训练油田用小型注水泵主机构运动、动力分析、油田用小型注水泵主机构运动、动力分析、飞轮设计和传动系统设计飞轮设计和传动系统设计已知条件：已知条件：1.机构尺寸和质量等参数机构尺寸和质量等参数2.活塞受力活塞受力n具体任务具体任务(前一周）前一周）1、图解法任务：、图解法任务：n完成两个机构位置的运动、力分析完成两个机构位置的运动、力分析。求出各位置时连杆。求出各位置时连杆2

2、的角位置、角速度、角加速度，活塞的角位置、角速度、角加速度，活塞3的位移、速度、加的位移、速度、加速度，曲柄上平衡力矩和各运动副反力的大小和方向。速度，曲柄上平衡力矩和各运动副反力的大小和方向。2、解析法任务：、解析法任务：n运动分析：每隔运动分析：每隔10，求出各位置时连杆，求出各位置时连杆2的角位置、角的角位置、角速度、角加速度，活塞速度、角加速度，活塞3的位移、速度、加速度的位移、速度、加速度n动力分析：每隔动力分析：每隔10，求出各位置时曲柄上平衡力矩和，求出各位置时曲柄上平衡力矩和各运动副反力的大小和方向各运动副反力的大小和方向n选曲柄为等效构件，并设等效选曲柄为等效构件，并设等效驱

3、动力矩为常数驱动力矩为常数，许用运动，许用运动不均匀系数不均匀系数 ，求安装在，求安装在曲柄轴上飞轮的转动惯量曲柄轴上飞轮的转动惯量。五天时间内图解法和解析法穿五天时间内图解法和解析法穿插进行，应写出该部分说明书插进行，应写出该部分说明书具体任务具体任务(后后2周）周）传动系统设计传动系统设计n电机的选择（功率、转速）电机的选择（功率、转速）n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n传动零件的设计计算传动零件的设计计算n轴的设计计算轴的设计计算n轴承、联接件、密封、润滑的选择和验算轴承、联接件、密封、润滑的选择和验算n箱体结构和附件的设计箱体结构和附件的设计n装配图和零件图的

4、绘制装配图和零件图的绘制n设计说明书的整理和编写设计说明书的整理和编写每位同学应上交的资料每位同学应上交的资料n机构综合分析程序及计算结果；（打印）机构综合分析程序及计算结果；（打印）n机构运动分析、动力分析图解法（机构运动分析、动力分析图解法（3号方格号方格纸纸2张，每张画一个位置）；张，每张画一个位置）；n减速箱的装配草图（减速箱的装配草图（1号方格纸，比例号方格纸，比例1：2）n减速箱的装配图（减速箱的装配图（AutoCAD图）；图）；n低速齿轮、低速轴零件工作图（低速齿轮、低速轴零件工作图（AutoCAD图）；图）；n设计说明书。设计说明书。二、解析法具体过程二、解析法具体过程（一）运

5、动分析：（一）运动分析：cSLL210)sin()sin()cos()cos(2211c2211llsll0)cos()cos()sin()sin(222111c222111llVll2c,s2c,v0)cos()sin()sin(a)sin()cos()cos(2222222211122222222111llllll2c,a（一）运动分析：（一）运动分析：)()(iyjykiykyixjxkixkxaallaaaallaa（二）动态静力分析：（二）动态静力分析：(1)求惯性力：求惯性力：s2x2I2xamPB1IBamP C3I3amPs2y2I2yamP222JMI(2)动态静力分析动态静

6、力分析从距离平衡力矩最从距离平衡力矩最远的地方开始分析远的地方开始分析 0FX0FY 求43R12R23RXR120BM43RYR120FX0FYXR23YR2341R0FX0FY0MA求求和平衡力矩和平衡力矩Mb112111I1I1XcoslmcosPP112111I1I1YsinlmsinPPXXRR1221YYRR1221XR41YR41Mb推导公式时，各力方向假设与坐标轴正向一致，推导公式时，各力方向假设与坐标轴正向一致，力矩方向为逆时针为正。力矩方向为逆时针为正。解析法求矩参考教材公式解析法求矩参考教材公式运动副总反力的求法运动副总反力的求法(3)解析法动态静力分析注意事项解析法动态

7、静力分析注意事项2ijY2ijXijRRR方向如何表示？方向如何表示？ijXijYijRRarctg注意：要判断注意：要判断象限象限(3)解析法动态静力分析注意事项解析法动态静力分析注意事项总平衡力矩的求法总平衡力矩的求法单个曲柄滑块机构的平衡力矩结果隔单个曲柄滑块机构的平衡力矩结果隔180度相度相加加 j=i+18; bi=Mb0i+Mb0j;（三）飞轮设计：（三）飞轮设计：已知：驱动力矩为常数，已知：驱动力矩为常数，m= 25rad/s , =0.02.=0.02.求求J JF F244002100WrMed=200eddM2W50-2525-50maxwrdww （三）飞轮设计：（三）飞

8、轮设计：通过动力分析，求得了平衡力矩的变化规律，可以通过动力分析，求得了平衡力矩的变化规律，可以近似认为近似认为曲柄作等效构件的等效阻力矩与平衡力矩曲柄作等效构件的等效阻力矩与平衡力矩大小相等方向相反，即已知了一个周期中等效阻力大小相等方向相反，即已知了一个周期中等效阻力矩的变化规律，现在要来进行飞轮设计，以满足给矩的变化规律，现在要来进行飞轮设计，以满足给定的速度不均匀系数许用值定的速度不均匀系数许用值11MMer2Med1i)1i (1)1i ( rrii1)r(i-MM21WW最后一个阻力功的值即最后一个阻力功的值即为一个周期内所有的阻为一个周期内所有的阻力功之和力功之和Wr。 Wr =

9、 Wd=2Med 求最大盈亏功求最大盈亏功ridiiWWW一个周期中任意一个位置一个周期中任意一个位置i时，机构的能量与周期起时，机构的能量与周期起点之间的能量之差为：点之间的能量之差为：其中其中Wdi、 Wri分别为周期起点至分别为周期起点至i位置间的驱动功和阻位置间的驱动功和阻力功。力功。iminimaxmaxWWA注意：几个循环的应用注意：几个循环的应用maxA三、图解法具体过程三、图解法具体过程注意：影像法的应用注意：影像法的应用注意：力不用分解为注意：力不用分解为X、Y两项两项不同矢量方程对应的力的封闭矢量图画在一起不同矢量方程对应的力的封闭矢量图画在一起四、传动装置的总体设计（四、

10、传动装置的总体设计（1.5-2天）天）n电机的选择n总传动比计算和传动比的分配n运动和动力参数计算n传动零件设计计算n轴的初估计算电机的选择电机的选择n类型：类型： Y系列三相异系列三相异步电机步电机n容量的确定：容量的确定：WadPPWdPP联轴器轴承齿带2dcdKPP 转速的选择：转速的选择： 相同容量电机，同步转速有相同容量电机，同步转速有3000、1500、1000、750四种，一般常四种，一般常选中间两种，选择时兼顾电机价格选中间两种，选择时兼顾电机价格和传动系统的外廓尺寸和重量和传动系统的外廓尺寸和重量传动比的确定传动比的确定n总传动比：齿轮带iinniwd传动比的分配：传动比的分

11、配：n各级传动比应在常用的合理范围之内：n圆柱齿轮：35nV带：24n使各级传动尺寸协调、避免相互干涉碰撞运动和动力参数计算运动和动力参数计算n各轴输入功率的计算n各轴转速的计算n各轴输入扭矩的计算NmnPT9550轴的初估计算轴的初估计算n计算方法：参考课本轴的计算n有外伸端的轴初估为外伸端的直径，无外伸端的轴初估为安装传动零件处的直径n有键槽时应增大3%5%n按标准圆整按标准圆整五、减速器装配草图设计与绘制（五、减速器装配草图设计与绘制（3-5天天,包括周末包括周末)先主后次、先粗后细、先里后先主后次、先粗后细、先里后外、先俯后它外、先俯后它注意：铸造的箱体箱座与其他零件结合处注意：铸造的

12、箱体箱座与其他零件结合处一般都需加工，所以必须设置凸台或沉孔一般都需加工，所以必须设置凸台或沉孔注意注意:草图不草；草图不草；设计不是凭空想象，注意经验数据、标准等设计不是凭空想象，注意经验数据、标准等的应用的应用草图的设计是边画图、边计算、边修改的交草图的设计是边画图、边计算、边修改的交叉过程叉过程发挥主观能动性、充分阅读教材发挥主观能动性、充分阅读教材要求绘图认真、书写标准要求绘图认真、书写标准六、装配工作图、零件工作图的绘制六、装配工作图、零件工作图的绘制n视图：要求各种螺栓连接、销、启盖螺钉、窥视图：要求各种螺栓连接、销、启盖螺钉、窥视孔、通气器、游标、油塞等要剖视一处视孔、通气器、游

13、标、油塞等要剖视一处n尺寸尺寸n特性尺寸：中心距及其偏差特性尺寸：中心距及其偏差n配合尺寸配合尺寸n安装尺寸安装尺寸n外形尺寸外形尺寸n技术要求和技术特性技术要求和技术特性n零件编号、标题栏、明细表等零件编号、标题栏、明细表等七、编写设计计算说明书七、编写设计计算说明书n目录（标题、页次）目录（标题、页次）n设计任务书设计任务书n机构分析及设计步骤及每步所用的公式（包括解析法机构分析及设计步骤及每步所用的公式（包括解析法公式和图解法所用矢量方程）（解析法公式应有必要公式和图解法所用矢量方程）（解析法公式应有必要的推导过程）的推导过程）n程序中所用的变量名与公式中符号对照表，变量名应程序中所用的

14、变量名与公式中符号对照表，变量名应尽可能与公式中的符号一致，易于辨认尽可能与公式中的符号一致，易于辨认n对计算结果的分析对计算结果的分析内容：内容：n传动方案的拟定（对方案的简要说明及传动装传动方案的拟定（对方案的简要说明及传动装置简图）置简图）n电动机的选择、传动系统的运动和动力参数电动机的选择、传动系统的运动和动力参数（包括电动机功率及转速、电动机型号、总传（包括电动机功率及转速、电动机型号、总传动比及各级分传动比、各轴的转速、功率和转动比及各级分传动比、各轴的转速、功率和转矩等）的选择和计算矩等）的选择和计算n传动零件的设计计算（确定传动件的主要参数传动零件的设计计算（确定传动件的主要参

15、数和尺寸）和尺寸）n轴的设计计算（初估轴径、结构设计及强度校轴的设计计算（初估轴径、结构设计及强度校核）核）n键联接的选择计算键联接的选择计算n滚动轴承的类型、代号选择及寿命计算滚动轴承的类型、代号选择及寿命计算n联轴器的选择联轴器的选择n箱体设计（主要结构尺寸的设计与计算）箱体设计（主要结构尺寸的设计与计算）n润滑密封的选择（润滑方式、润滑剂牌润滑密封的选择（润滑方式、润滑剂牌号及装油量）号及装油量）n设计小结（设计体会，设计的优、缺点设计小结（设计体会，设计的优、缺点及改进意见等）及改进意见等）n参考资料（资料编号、著者、书名、出参考资料（资料编号、著者、书名、出版单位和出版年月）版单位和

16、出版年月）1、打印资料要求：、打印资料要求：包括包括程序清单、计算结果数据表程序清单、计算结果数据表（应有表头）（应有表头）运动分析结果运动分析结果1222scvcac动力分析结果动力分析结果1R43R2323.八、设计资料具体要求八、设计资料具体要求2、图解法图纸要求：、图解法图纸要求： 建议用建议用A3号坐标纸，一个机构位置号坐标纸，一个机构位置对应一张图纸，图纸上对应一张图纸，图纸上不要不要写矢量方程，写矢量方程，只标明必要的字母和比例即可，矢量方只标明必要的字母和比例即可，矢量方程及结果写在说明书上。程及结果写在说明书上。机构运动简图 速度多边形加速度多边形力的分离体受力图及力多边形说

17、明书是设计思想的说明，应简明扼要、条理清楚、说明书是设计思想的说明，应简明扼要、条理清楚、字迹工整、有图有文。字迹工整、有图有文。 计算部分只列出计算公式，代人有关数据，略去计算计算部分只列出计算公式，代人有关数据，略去计算过程，直接得出计算结果。最后，应有对计算结果的简过程，直接得出计算结果。最后，应有对计算结果的简单结论。单结论。 为了清楚地说明计算内容，应附必要的简图（如传动为了清楚地说明计算内容，应附必要的简图（如传动方案简图，轴的结构、受力、弯矩和转矩图等）。方案简图，轴的结构、受力、弯矩和转矩图等）。 全部计算过程中所采用的符号、脚标等应前后一致，全部计算过程中所采用的符号、脚标等应前后一致，且单位要统一。且单位要统一。 计算说明书用计算说明书用16开纸编写，应标出页次编号目录，开纸编写，应标出页次编号目录，最后加封面装订成最后加封面装订成3、说明书要求：、说明书要求：答辩前的准备答辩前的准备n对设计内容心中有数n将说明