机械设计课程设计指导.ppt

1、机械设计基础课程设计,天津职业大学机电学院,机械设计基础课程设计第一部分 概述,一、设计的目的 1、综合利用所学的知识，培养解决生产实际问题的能力。 2、掌握一般机械的设计方法。,常用机构的运动形式、特点和尺寸计算， 常用机构的设计计算、校核、安装及维护， 机械零部件的公差、配合，机械加工、制造方面的知识， 机械制图知识,二、机械设计的内容,1、设计前的准备 2、分析传动装置的设计方案 3、计算传动装置的运动和动力参数 4、传动零件的设计计算 5、减速器结构设计（装配草图设计） 6、装配图设计 7、编写设计说明书和使用说明书 8、答辩,设计题目一 带式输送机传动装置,工作条件 输送机连续工作，

2、单向运转，载荷平稳，输送带速度允许误差5%。,原始数据,三、课程设计题目,工作条件 输送机连续工作，单向运转，载荷平稳，输送带速度允许误差5%。,原始数据,电机,联轴器,链传动,输送带,滚筒,圆柱齿轮减速箱,设计题目二 带式输送机传动装置,设计题目三 带式输送机传动装置,工作条件 输送机连续工作，单向运转，载荷平稳，输送带速度允许误差5%。,原始数据,设计已知条件： F：运输带拉力（kN） V：运输带速度（m/s） D：卷筒直径（mm),设计已知条件,四、设计任务量,1、画出草图一张（ 1号或0号图纸）、装配图一张（ 1号或0号图纸） ， 2、 零件图一张，3号图。 3、设计说明书一份，不少于

3、20页。,五、参考资料,课程设计指导书，每人一本 教材，每人一本 其余自选,六、设计的安排,七、成绩评定,综合设计表现、图纸质量、说明书及答辩情况，按优、良、中等、及格、不及格等级评分。,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 6.设计时发现问题，首先应自己考虑，查找资料，提出自己的看法和意见，与指导教师磋商，不应向指导教师寻求答案。 7.贯彻三边的设计方法，即边计算、边绘图、边修改的方法。 8.设计时学生必须在规定的教室进行设计，未经批准不得缺 席，经常

4、迟到或旷课者，除按考勤记录外，视情节轻重，影响设计成绩。 9.不及格者只能跟下一届重修,第二部分设计的基本步骤, , , , , ,1、选择电动机,2、传动比分配,2、传动比分配,3、计算各轴的转速,3、计算各轴的转速,1、选择电动机,4、计算各轴的转矩,4、计算各轴的转矩,5、带传动设计,5、带传动设计,6、齿轮传动设计,6、齿轮传动设计,7、轴及轴系零件的设计与选择,7、轴及轴系零件的设计与选择,8、绘制装配图和零件图,8、绘制装配图和零件图,Ok!,祝大家设计成功！,1、选择电动机,（1）确定工作机功率,(2) 原动机功率,(3) 确定电动机转速,1、选择电动机,根据求出的P、n查手册，

5、选择电机适宜的同步转速。 转速n：建议Y型选用同步转速为1500（rpm）和1000（rpm） 功率P：为使传动可靠，额定功率应大于计算功率 即 P额Pd=PW/总 电机功率不要取太大，够用就行，越大越贵。 选定电动机：型号（Y系列）、 同步转速n、满载转速nm、 额定功率P额、轴的中心高、 电动机轴径、 起动转矩/额定转矩的比值。 记下备用,根据同步转速n和额定功率Pm选择电机、查型号,2、传动比分配,原则： 各级传动比应在合理的范围内： 各级传动尺寸协调，传动比应满足：,(设选定电机满载转速为960r/min),各级平均传动比：,根据上述原则分配传动比：,4、计算各轴的转矩,3、计算各轴的

6、转速,计算公式：,各轴功率：,注意： III轴设计输出转速与所要求的转速不符，但误差在以内即可满足工程要求。,I,II,III,注意： 1.按工作机所需电动机功率Pd计算，而不按电动机额定功率计算。 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,设计内容： 确定普通V带的型号、基准长度Ld和根数z； 确定带轮的材料； 基准直径dd1、dd2及结构尺寸； 确定传动的中心距a； 计算初拉力F0及作用在轴上的压力FQ； 选择张紧装置。,5、带传动设计,设计步骤和方法：,（1）确定计算功率,Pc计算功率(kW)； KA 工作情况系数，查表； P 传递的额定功率(kW)。,5、

7、带传动设计,（2）选择V带的型号,根据计算功率Pc和小带轮转速n1，按下图选择普通V带的型号。,设计步骤和方法：,5、带传动设计,一般取 ，若过小则带的弯曲应力太大而导致带的寿命降低；反之，则带传动的外廓尺寸增大。普通V带轮的最小基准直径如下：,带轮的基准直径、应符合带轮基准直径尺寸系列。,普通V带轮的基准直径系列 20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 3

8、55 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 900 1000,设计步骤和方法：,（3）确定带轮的基准直径dd1、dd2,大带轮的基准直径由下式计算:,5、带传动设计,（4）验算带速v,m/s,带速一般限制在525m/s之间。,dd1小带轮的基准直径(mm)； n1小带轮的转速(r/min),设计步骤和方法：,5、带传动设计,初步确定中心距a0：设计时如无特殊要求，可按下式,（5）确定中心距a和带的基准长度Ld,实际中心距a:考虑到安装、张紧的调整，将中心距设计成可调式 a min=a-0.015Ld a max=a+0.

9、03Ld,设计步骤和方法：,基准长度计算：由带传动的几何关系可得带的计算公式：,Ld0带的基准长度计算值，查表选定带的基准长度Ld。,5、带传动设计,（6）验算小带轮包角,一般要求 ，若不能满足， 可增大中心距或设置张紧轮。,设计步骤和方法：,5、带传动设计,（7）确定带的根数 z,带的根数应取整数。为使各根带受力均匀，带的根数不能太多，一般25根为宜，最多不多于810根。否则应加大带轮基准直径或选择较大型号的带，重新设计。,设计步骤和方法：,5、带传动设计,（8）确定单根带的初拉力 F0,保持适当的初拉力是带传动正常工作的必要条件。初拉力过小，则传动时摩擦力过小易打滑；过大则降低带的寿命，并

10、增大了轴和轴承的压力。单根V带的初拉力可按下式计算,N,q为每米带长的质量(kg/m),设计步骤和方法：,5、带传动设计,（9）计算作用在带轮轴上的压力FQ,为了设计轴和轴承，必须求出V带作用在轴上的压力。可按下式计算,N,设计步骤和方法：,5、带传动设计,我们在设计过程中，带传动的设计基本上都遵循上面所述的步骤，计算时要注意两点： （1）各几何、物理量的量纲，不一致的要预先进行换算。 （2）注意所给出的条件、计算公式的使用方法。 另外，在利用这个过程设计带传动时，要注意各个修正系数的确定方法。,5、带传动设计,5、带传动设计,应注意的问题： 1、选定大、小带轮后，i 带可能与分配值不同，应采

11、用新值。 2、带轮的中心距在400500之间选取。 3、带的根数可以向上圆整，或向下圆整，但保证误差在5%以内。带的根数不要超过5根；若差一点，调节带轮的中心距和直径（一定要取基准直径）；若差很多，要换带型号；,5.带轮结构图不需画出。,6、齿轮传动设计,已知小齿轮轴的输入功率，小齿轮转速，传动比，设计一对标准直齿圆柱齿轮传动。轻载、工作平稳。 设计确定： 齿轮的精度、Z1 、 Z2 、 a 、m、 d1 、 d1 、 da1 、 da2 、 df 1 、 df 2 、 b1 、 b2 。,1). 选材，选参数，定许用应力关键,按照书上例题的步骤计算，注意已知条件：第一根轴的输入功率PI、第一

12、根轴的输入转速nI、齿轮传动比i齿。,步骤：,45钢，热处理方法不一样，影响齿轮尺寸大小：软齿面尺寸大，硬齿面尺寸相对小一些；,软齿面：保证等强度（小齿轮硬一些，大齿轮软一些）；硬齿面不需硬度差；,6、齿轮传动设计,2). 按接触（弯曲）疲劳强度设计与选材有关,3). 按弯曲（接触）疲劳强度校核,4). 几何尺寸计算（画图用）：a、d、da、df、b,5). 结构设计,6). 作用力：Fr、Ft、,软齿面：z1=2030，m 4；d1100mm,注意：,硬齿面： z1=1720， m=2.53。,6、齿轮传动设计,11-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 -软齿

13、面设计公式,直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度计算 -硬齿面设计公式、开式齿轮设计公式,齿轮传动设计时，按主要失效形式进行强度计算，确定主要尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。,软齿面闭式齿轮传动： 按接触强度进行设计，按弯曲强度校核：,硬齿面闭式齿轮传动： 按弯曲强度进行设计，按接触强度校核:,开式齿轮传动：按弯曲强度设计。,其失效形式为磨损，点蚀形成之前齿面已磨掉。,7、轴及轴类零件的设计与选择,要求设计减速器轴，根据两轴的转矩初估轴径。再根据减速器的结构要求设计轴的结构。 要注意： 轴承的选择：同一根轴上的两个轴承型号相同， 根据轴径选择合适的键，进行强度校核。 键的选择 联轴器的选

14、择,一般选择：45钢（正火或调质），定抗拉强度,已知条件：各轴的输入功率P、转速n、扭矩T。,轴的设计计算：,步骤：,一、 选材料、定许用弯曲应力：,二、 按扭矩估算轴的最小直径：,A查表, 联轴器处轴直径最小,键连接的选择、计算：,2. 根据轴径大小、轮毂宽度选择键的型号：,3. 强度校核：,1. 选择键的材料：钢,如：（A）1280 GB/T 1096-1979,轴承的选择、校核：,1. 选择轴承型号：,6 2 10,内径乘以5,2. 轴承校核计算（第I根轴）：,装配草图设计,草图设计,1、准备工作 主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算） 2、要求 （1） 草图设计正确，迅速，

15、主要结构要表达清楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。 （2）草图不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画。 （3）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。,3、任务（以设计手册为参考资料） 1）通过草图设计检查传动比分配是否合理， 低速轴与高速大齿轮是否干涉， 两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深1个齿高时低速大轮浸油深度半径的1/31/6。 2）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出支点距后对中间轴进行弯扭强度验算。 3）轴承的组合设计 确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装置，对中间轴上的轴承进行寿命计算。,3、任务（以设计手册为参考资料） 4）确定箱体的结构及各部分尺寸。 5）

16、减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等） 6）确定联接件结构尺寸及位置。 7）验算,设计计算中需要验算的内容,1、各级齿轮传动的强度验算 2、中间轴的弯扭合成强度验算 3、中间轴键的强度验算（只验算一处） 4、中间轴上的滚动轴承寿命验算 5、传动大齿轮浸油深度验算 6、选择减速器内齿轮润滑方式验算V 7、选择滚动轴承的润滑（剂）方式验算dn,4.设计中应注意的问题 1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。 2）润滑剂和润滑方式的选择 减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度V确定， 减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此

17、时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用密封装置“挡油盘”。注意，并不是每个轴承处都安挡油盘。 3）油底油面高度3050，以保证足够的油量。 4）轴承盖可选嵌入式结构或螺栓连接结构。 5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也可以成齿轮轴。,5.草图设计步骤,按中心距先画轴心线，再画轴及轴承， 先画箱内，后画箱外， 先粗画，后细画， 先画俯视图，再画主视图， 最后画侧视图。 布图上下左右要适当匀称。,五、减速器箱体结构尺寸,注意：,、,8，,起盖螺钉作用：起盖用 ，两个对角线布置。 定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度 1：50 两个， 对角线布置。 观察窗作用：注油、观察两对齿

18、轮啮合情况，以能进手为宜。 通气器作用：平衡机体内外压力。,吊钩作用：起吊整机用，与底座铸出。 起盖吊耳作用：起吊盖，与上盖一同铸出。 油标尺作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置设计要防止拔不出油标或油外溢。 放油塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。,正式装配图,装配图设计的主要内容有： 按国家机械制图标准规定画法绘制各视图； 标注必要的尺寸及配合； 标注零件的序号； 绘制并填写标题栏及明细表； 编制减速器技术特性表； 编写技术条件。,正式装配图,1）各视图应能完整表达箱内外结构（达到使他人能拆图的目的） 2）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明细表，技术要求

19、等应齐全。 3）标注尺寸 a.特性尺寸:齿轮中心距及公差值。 b.外廓尺寸:长*宽*高 ，包括外伸端轴长。 c.安装尺寸:地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔 距、外伸端轴中心高。 d.配合尺寸:齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。 4）列出减速器特性 功率、转速、传动比。,零件序号、标题栏和明细表,减速器技术特性,减速器技术条件的具体内容可参考如下：,（1）装配前所有零部件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机体内不允许有任何杂物存在。内壁涂上不被机油浸蚀的防锈涂料。 （2）滚动轴承装配后，用手转动时应轻快灵活。轴承的轴向游隙如需要在装配时调整，应调至规定数值（如调整轴承间隙：d1为0.050.1mm，d2为0.080.15mm）。 （3）啮合侧隙用铅丝检验不小于0.16mm，铅丝不得大于最小侧隙的4倍。 （4）用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40，按齿长接触斑点不小于50，必要时可用研磨或刮研以改善接触情况。 （5）箱盖及箱座接合面严禁使用垫片及其它任何填料，必要时允许涂密封胶或水玻璃。各接触面运转过程中不允许有漏油