机械设计课程设计多媒体课件2011

1、机械设计课程设计,2020年7月1日,第一章 概述 第二章 机械系统总体设计 第三章 机械传动件的设计 第四章 机械结构设计 第五章 机械装配图的设计 第六章 零件工作图的设计 第七章 计算机辅助课程设计 第八章 编写算说明书和准备答辩,第一章 概述,一、课程设计的目的 1培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用已学的理论知识结合生产实际知识进行设计的能力。 2掌握机械设计的基本方法和步骤，培养学生全面、科学的工程设计能力。 3使学生了解工程师在机械设计方面所必须具备的基本技能，进行机械设计的基本技能训练。,二、课程设计内容,机械设计课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械。通

2、常以齿轮减速器或蜗杆减速器为主体的机械传动装置作为设计课题。 因为减速器包括了机械设计课程的大部分零件，具有典型的代表性。 教材第20章还提供一些具有创新特点的设计题目。,a) 输送机传动装置 b) 机构简图 图1-1 带式输送机的传动装置及机构简图,课程设计包括以下内容：,1传动方案的分析和拟定。 2电动机的选择。 3传动装置运动和动力参数的计算。 4传动零件的设计。 5轴的设计。 6轴承的设计。 7键联接和联轴器的选择及校核。 8箱体及附件的设计。 9绘制装配图和零件图。 10. 编写设计计算说明书。 11. 进行总结和答辩 。,1装配图1张（A0图纸或A1图纸）。 2零件工作图23张（传

3、动零件、轴、 箱体等）。 3设计计算说明书1份，60008000字。,三、课程设计的任务,按五分制评分。成绩评定依据： 1、图纸 图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合 制图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等； 2、设计计算说明书 设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等； 3、设计表现 是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量，是否迟到早退等； 4、答辩成绩,四、成绩评定,五、设计题目,题目1、用于带式运输机的两级圆柱齿轮减速器设计 1.已知条件 带式输送机传动系统运动简图如图20-1所示，是展开式两级圆柱齿轮减速器。带式输送机连续单向运转，载荷变化不大，空载启动。

4、输送带速度允许误差 ，工作机效率为0.95。带式运输机在室内工作，有粉尘。两班制工作，每班8小时。使用期限10年，大修期3年。在中小型机械厂小批量生产。,图20-1 传动系统运动简图,1-电动机 2-V带传动 3-两级圆柱齿轮减速器 4-联轴器 5-带式运输机,2.设计数据,3.设计任务 1) 设计减速器装配图1张； 2）绘制输出轴、齿轮、箱体的零件图各1张； 3）编写设计说明书1份。,题目2、带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器设计 题目3、用于带式运输机的蜗杆减速器设计 题目4、用于化工车间链板式运输机的传动装置设计 题目5、用于单筒卷扬机的传动装置设计 题目6、用于电动绞车的传动装置设计

5、 题目7、用于螺旋输送机的传动装置设计 题目8、热处理装料机传动装置设计 题目10、高架灯提升装置设计,题目分配,1.传动装置总体设计 第1-2天 2.装配草图设计 第3-10天 3.工作图设计 第11-17天 4.编写设计计算说明书 第18-19天 5.答辩、交材料 第21天,六、课程设计计划,七、参考书 1. 机械设计 2.机械设计课程设计 3.机械设计手册,八、课程设计的要求 1.明确学习目的，端正学习态度 2.在教师的指导下,由学生独立完成 3.正确处理理论计算与结构设计的关系 4.正确处理继承与创新的关系 5.正确使用标准和规范,第二章 机械系统总体设计,机械系统包括原动机、传动装置

6、和执行机构。 一、 执行机构运动方案的拟定 1.执行构件的运动形式与基本机构 参见表2-1 基本机构类型、特点及适用性。 2.机构类型选择的一般要求,二、传动装置传动方案的拟定 1.传动机构类型的比较 在拟定传动方案时，首先应综合考虑各种机构的传动性能和应用范围，然后再根据工作机的具体工作要求合理选择机构类型。 参见表2-2常用传动机构的性能和适用范围。 2.传动形式的合理布置 拟定运动方案时要合理布置其传动顺序 。,三、选择电动机 1.选择电动机类型 常用：Y系列三相异步电动机 同步转速：3000 1500 1000 750 级数： 2 4 6 8 电机安装型式：（P186P187）,2.计

7、算电动机所需功率,kW,(1) 工作机所需电动机功率,或,（2）传动装置总效率 (查表2-4),（3）电动机所需功率,（4）确定电动机的额定功率,3.确定电动机转速 一般最常用、市场上供应最多的是同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机，设计时应该优先选用。,4.确定电动机型号 例：P0 = 5.471 kW,根据电动机功率和同步转速，选定电动机型号为Y132M2-6。查表16-2知其有关参数： 额定功率 电动机满载转速 电动机轴伸出直径 电动机轴伸出长度,四、传动装置总传动比的确定和分配 1.确定总传动比 i,2.分配各级传动比,(1) 各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过

8、最大值。(表2-2),(4)圆锥-圆柱齿轮减速器,(2)展开式二级圆柱齿轮减速器,分配原则:,(3)同轴式二级圆柱齿轮减速器,目的：（1）尺寸协调、互不干涉,图2-3 传动零件相互干涉,图2-2 大带轮尺寸过大导致安装不便的情况,（2）尺寸紧凑、便于润滑,a)方案1 b)方案2 图2-4 两种传动比分配方案的对照,注意： 1.按工作机所需电动机功率 计算，而不按电动机额定功率 计算。（参见第21章设计举例） 2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零件时应按主动轴的输出功率计算,五、传动装置运动、动力参数计算 计算各轴的功率P、转速n和转矩T,1.各轴转速,轴,轴,轴,轴（卷筒轴）,2.各轴输

9、入功率,轴,轴,轴,轴（卷筒轴）,3.各轴输入转矩,减速器各轴功率、转速、转矩列表:,第三章 传动零件设计,一、减速器外传动零件设计,1.普通V带传动,已知条件：传递的功率(或转矩)；传动比；外廓尺寸、传动位置的要求等。 设计内容：确定V带的型号、长度和根数；确定中心距及张紧装置；选择大（小）带轮的直径、材料、结构尺寸和加工要求等。,设计时注意的问题： 1）检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。例如，小带轮外圆半径与电动机的中心高是否相称；小带轮轴孔直径和长度与电动机轴径和长度是否对应；大带轮外圆是否过大而与箱体底座干涉。如有不合理的情况，应该考虑改选带轮直径甚至改选V带型号，并重新设计。

10、,2）设计参数应保证带传动良好的工作性能。例如，带速v满足5 m/sv25 m/s、小带轮包角 1120、一般带的根数Z6等方面的要求。 3）带轮参数确定后，由带轮直径和滑动率，计算实际传动比和从动轮的转速，并以此修正减速器等闭式传动所要求的传动比和输入转矩。 4）在确定大带轮轴孔直径和长度时，应与减速器输入轴的轴伸直径和长度相适应。 可以参考第21章设计举例或者机械设计教科书的例题。,2.链传动 已知条件：传递功率、载荷特性和工作情况；主动链轮和从动链轮的转速(或传动比)；外廓尺寸、布置方式的要求及润滑条件等。 设计内容：选择传动链的类型、链条的型号（链节距）、排数和链节数；确定链传动中心距

11、、链轮齿数、链轮材料和结构尺寸；确定链传动润滑方式、张紧装置和维护要求等。,设计时注意的问题： 1）检查链轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。例如，链轮轴孔直径和长度与减速器或工作机轴径和长度是否协调；为控制链传动的外廓尺寸，大链轮尺寸不宜过大，对速度较低的链传动，齿数不宜取得过多。,2）设计链传动参数时，应尽量保证链传动有较好的工作性能。例如，如果采用单排链传动而计算出的链节距较大时，应改选双排链或多排链；大、小链轮的齿数最好选择奇数；为避免使用过渡链节，链节数最好取偶数等。 3）链轮齿数确定后，应计算实际传动比和从动轮的转速，并考虑是否修正减速器等闭式传动所要求的传动比和输入转矩 。 可以

12、参考机械设计教科书的例题。,3.开式齿轮传动 已知条件：所需传递的功率(或转矩)；主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限制等。 设计内容：选择齿轮的材料及热处理方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验算传动比。,设计时注意的问题： 1）由于开式齿轮传动主要失效形式是磨损，一般只需进行轮齿弯曲强度计算，考虑因齿面磨损而引起的轮齿强度的削弱，应将强度计算求出的模数增大10%20%，用以补偿磨损的作用。 2）开式齿轮传动一般用于低速传动。由于暴露在空中，灰尘大，润滑条件差，故应注意材料配对的选择，使之具有较好的减摩和耐磨性能。选

13、择大齿轮材料时还应考虑其毛坯尺寸和制造方法。,3）开式齿轮传动精度低，一般都在轴的悬臂端，支承刚度小，故齿宽系数应取得小些，以减轻轮齿偏载的程度，一般取0.10.3，常取0.2。选取小齿轮齿数时，应尽量取得少一些，同时适当加大模数，以提高轮齿抗弯曲和耐磨能力。 4）检查齿轮尺寸与工作机是否相称；按大、小齿轮的齿数计算实际传动比和从动轮的转速；考虑是否修正减速器等闭式传动所要求的传动比和输入转矩。 可以参考机械设计教科书的例题。,二、减速器内传动零件设计,1.圆柱齿轮传动 已知条件：所需传递的功率(或转矩)；主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限制等。 设计内容：选择齿轮的材料及热处理方式；确定齿

14、轮传动的参数(中心距、齿数、模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验算传动比。,设计时注意的问题： 1）齿轮材料及热处理方法的选择。 要考虑齿轮毛坯的制造方法，当齿顶圆直径da500mm时，一般采用锻造毛坯；当da500mm时，因受锻造设备能力的限制，多采用铸造毛坯；当小齿轮的齿根圆直径与轴的直径相差不大时，应将齿轮和轴做成一体。 选择材料时要兼顾齿轮及轴的一致性要求；同一减速器内各级大小齿轮的材料最好对应相同，以减少材料牌号和简化工艺要求。 。,2）齿轮传动的几何参数和尺寸是有严格要求的，应分别进行标准化、圆整或计算其精确值。 例如齿轮模数必须标准化，齿轮中

15、心距和齿宽尽量圆整，啮合尺寸(节圆、分度圆、齿顶圆及齿根圆直径、螺旋角、变位系数)必须计算出精确值。计算时要求长度尺寸精确到小数点后23（单位为mm），角度精确到秒()，中心距应尽量圆整成尾数为0或5，对于直齿轮传动可以调整模数m和齿数z，对于斜齿轮传动可调整螺旋角来实现。,3）齿轮的结构尺寸最好为整数，以便于制造和测量。如轮毂直径和长度、轮辐厚度和孔径、轮缘长度和内径等，按设计资料给定的经验公式计算后，都应尽量进行圆整。 4）齿宽b应是一对齿轮的工作宽度，为了易于补偿齿轮轴向位置误差，应使小齿轮宽度大于大齿轮宽度，若大齿轮宽度取b2，则小齿轮齿宽取b1=b2+(510) mm。 可以参考第2

16、1章设计举例或者机械设计教科书的例题。,2.圆锥齿轮传动 已知条件：所需传递的功率(或转矩)；主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限制等。 设计内容：选择齿轮的材料及热处理方式；确定齿轮传动的参数(齿数、模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验算传动比。,设计时注意的问题： 1) 直齿圆锥齿轮传动的锥距R、分度圆直径d等几何尺寸，均应以大端模数来计算，且精确到小数点后3位，不得圆整。 2) 两轴交角为90时，分度圆锥角1和2可以由齿数比u=z2 / z1算出,其中小锥齿轮的齿数z1可取1725。u值的计算应达到小数点后四位，值的计算应精确到秒()。 3）大、小锥

17、齿轮的齿宽应相等，按齿宽系数R=bR计算出的数值再圆整。,3.蜗杆传动 已知条件：所需传递的功率(或转矩)；传动比；工作条件和尺寸限制等。 设计内容：选择蜗杆和蜗轮的材料及热处埋方式；确定蜗杆传动的参数（蜗杆分度圆直径、中心距、模数、蜗杆头数、导程角、蜗轮螺旋角、蜗轮齿数和蜗轮齿宽等）；设计蜗杆和蜗轮的结构及其他几何尺寸 。,设计时注意的问题： 1）蜗杆的材料选择与滑动速度有关，一般是在初估滑动速度的基础上选择材料。待蜗杆传动尺寸确定后，校核滑动速度和传动效率，若滑动速度与初估值有较大出入，则应重新修正计算，甚至重新选择蜗杆材料。 2）为便于加工，蜗杆和蜗轮的螺旋线方向应尽量取为右旋。,3）模

18、数m和蜗杆分度圆直径d1要符合标准规定。在确定m、d1、z2后，中心距应尽量圆整成尾数为0或5(mm)。 4）蜗杆分度圆圆周速度v5m/s时,一般将蜗杆下置；v5m/s时,时，则将蜗杆上置。 5）蜗杆强度和刚度验算、蜗杆传动热平衡计算，应在画出装配图、确定蜗杆支点距离和箱体轮廓尺寸后进行。 可以参考机械设计教科书的例题。,第四章 机械结构设计,一、结构设计的主要原则 （1）能够实现总体方案的性能要求； （2）受力状态合理，以利于提高系统刚度、减小变形、实现运动副的理想组合，保证系统性能能最佳； （3）应力分布均匀，避免出现应力集中，以提高零件的疲劳强度； （4）工艺性好，包括制造、安装、调整、

19、维修等方面； （5）结构紧凑，以节约材料和空间； （6）造型美观，以提高市场竞争力。,二、减速器的结构,减速器的基本结构都是由轴系部件、箱体及附件三大部分组成。,1、轴系部件 轴系部件包括：传动件、轴和轴承组合。 轴承组合包括：轴承、轴承盖、密封装置以及调整垫片等。,2、箱体 箱体是用来支承和固定轴系零件，保证传动零件的正确啮合。 箱体可分为：铸造箱体和焊接箱体。 箱体常制成剖分式结构，其剖分面通过齿轮传动的轴线。齿轮、轴、轴承等可在箱体外装配成轴系部件后再装入箱体，使装拆较为方便。,3、减速器附件 为了使减速器具备较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动零件啮合情况和装

20、拆方便等，在减速器箱体上要设计一些附件。主要包括： 1）窥视孔和窥视孔盖 2）通气器 3）油标 4）放油螺塞 5）定位销 6）启盖螺钉 7）吊运装置,三、 减速器的润滑,1、传动零件的润滑 减速器传动零件大多采用油润滑，其润滑方式多为浸油润滑。对高速传动，则为压力喷油润滑。,2、滚动轴承的润滑 对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度v新建菜单，选择国标图纸。 2）选择所需视图并拖动至工程图图纸，并设置比例。 3）选择编辑图纸。编辑图纸标题栏中内容。 4）插入剖面视图。 5）插入模型尺寸。 6）插入粗糙度、基准、形位公差和技术要求。 4.建立装配图纸 装配图的建立和零件图相似，区别在于插入符合标准的明细栏。,第八章 编写说明书和答辩准备,一、 编写设计计算说明书 1 .设计计算说明书的内容 1）目录(标题、页码)。 2）设计任务书（设计题目、设计目标、使用条件、主要设计参数）。 3）传动的方案拟定（传动方案拟定、传动方案简图、简要说明）。 4）电动机选择（电机功率、转速、型号）。,5）传动比的分配（分配各级传动的传动比及说明）。 6）传动系统的运动和动力参数计算（计算各轴的转速、功率、转矩）。 7）传动零件的设计计算(计算确定带传动、齿轮传动、蜗杆传动的结构和参数)。 8）轴的设计计算（轴的结构设计、轴的强度