精密机械设计课程设计

1、精密机械设计课 程 设 计,南京理工大学机械工程学院 指导教师： 梁 医 范元勋,第一章 概述,第二章 传动装置的总体设计,第六章 传动装置装配草图设计,第三章 传动零件的设计计算,第五章 传动装置的精度计算,第四章 轴的结构的初步设计,第八章 零件工作图设计,第九章 编写设计计算说明书,第七章 装配图的完成,一、课程设计的目的 1.系统全面地综合地掌握和巩固课程所学的理论知识。 设计减速器：齿轮、轴、轴承、联轴器、螺纹联接、键、传动链精度。 2.学习机械设计的一般方法，了解和掌握精密机械设计的设计原则和设计步骤。 拟定传动方案传动装置总体设计部件设计 3.进行设计基本技能的训练。 学会用手册

2、、标准、规范等资料，边查资料、边计算、边综合、边绘图、边修改的设计技能。 4.培养严肃认真的科学态度和工作作风。,第一章 概述,二、课程设计的内容与任务,1、题目： 二级精密齿轮传动装置,2、技术要求,1）功率要求,小功率，低速传动，载荷稳定，工作寿命10年，单班制，已知提供给工作机的扭矩T(N.m)和转速n(r/min)（见每个人的数据）,2）传动精度要求,要求传动装置输出轴的误差： 单向传动误差小于2 空回误差小于8,联轴器,3）结构要求,要求输出轴平行布置，从传动装置两侧伸出，便于安装和测试，结构尽量简单可行,总中心距范围：,总传动比范围：,齿轮模数：,3、设计任务,1）装配图1张 1#

3、图纸 2）零件工作图2张 中间轴，及其上的大齿轮 3图纸 3）设计任务书一份 20页左右,联轴器,总中心距,二级展开式圆柱齿轮减速器,三、一般步骤及时间安排,1.设计准备 2.传动装置的总体设计 3.传动零件的设计计算 4.轴的初步设计 5.传动精度的估算 6.传动装置的结构设计（装配草图设计） 7.轴的强度校核与轴承寿命计算 8.加深完成装配图 9.设计绘制零件工作图 10.编写设计计算说明书,0.5天,2天,4天,1.5天,2天,10天,四、参考书籍,1.精密机械设计课程设计指导书，机械设计教研组，南京理工大学 2.精密机械设计庞振基，机械工业出版社 3.精密机械零件手册，天津大学，高等教

4、育出版社，或者一般机械零件手册 4.小模数渐开线圆柱齿轮精度国标，pdf电子文件或复印。,五、成绩评定 课程设计作为独立的一门课程，成绩单独记分。 综合图面质量、说明书准确程度和能力态度三个方面按五级记分制（优、良、中、及格、不及格）评定。,第一章,六、其它注意事项,1.教室 课程设计期间个班级有专用教室，班长持学生证去二教值班室拿钥匙，在课程设计期间，自行保管；注意保持教室卫生。 2. 考勤时间 8:30-11:30，14:30-18:00 3. 计算机绘图 需要使用Autocad绘图的同学向指导教师申请，经批准后方可进行；在课程设计期间至少让老师检查三次，否则最后直接上交的图纸不予评分。

5、4.图板和图纸 图纸四教B201购买，提前联系指导教师 图板文具劳保库租借，84315284,第二章 传动装置的总体设计,一、选电机，确定总传动比,已知：T工作机的输出扭矩（Nm）（牛米） n工作机的转速 (r/min)（转/分）,计算功率：,所需电动机功率,选电动机型号,二、传动型式和各级传动比分配,两级圆柱齿轮（要求用直齿轮）传动,按照最高精度和最小转动惯量原则，具体见教材,齿轮2和4相差太远 不利于浸油润滑,若不满足，加一带油轮,三、计算传动装置的运动与动力参数,计算出各轴的转速、各轴的输入功率和输入扭矩,（1）各轴的转速,（2）各轴的输入功率,P=P电机1 1联轴器效率 P=P123

6、2齿轮传动效率 P=P23 3轴承效率,（3）各轴的输入扭矩,上述计算结果列表备用,第三章 传动零件的设计计算,确定传动零件的材料、热处理方式、参数、尺寸和主要结构，并进行必要的强度校核和寿命计算,传动件的设计计算顺序应由高速级向低速级依次进行,一、传动零件的参数设计及强度校核,1、硬齿面齿轮 齿轮的弯曲疲劳强度条件定齿轮的模数m,2、软齿面齿轮,由接触疲劳强度条件确定齿轮参数。 再校核齿轮的弯曲疲劳强度,精密机械设计教材 P175 例题82,二、传动零件的结构设计,1.对齿宽较小的精密机械及仪表齿轮 （b10mm），为保证安装时达到较好的同心度与垂直度要求，使齿轮传动有较高的传动精度，则一般

7、采用带宽轮毂的齿轮,3.当齿轮的齿根圆直径与配合处的轴的直径d相差较小，可将齿轮与轴制成一体成为齿轮轴,2.如果齿轮的齿宽本身已经较大，则一般不采用带加长轮毂的齿轮结构，齿轮与轴的联接方式一般采用键联接。,三、传动零件的精度等级与侧隙类型的选择,选择齿轮零件精度与侧隙,初选，如果精度估算不符要求，则还需对齿轮传动的精度和侧隙进行调整,1.按GB2363-90规定，小模数渐开线圆柱齿轮的精度分为12个等级，精密机械及仪表齿轮常用5，6，7，8四级，其中7级为基本精度等级。,齿轮的精度是决定单向传动误差的因素之一！,2、小模数齿轮侧隙（见GB2363-90第185页）,只规定最小圆周侧隙,新标准（

8、教材）：圆周侧隙种类分h、g、f、e、d 5种，按jtmin值从小到大的顺序 其中g为基本侧隙类型,齿轮的侧隙是决定空回误差的因素之一！,初选时一般低速级选g类侧隙，高速级选f类侧隙,3.一对齿轮应采用相同的齿轮精度等级。,4. 要提高传动装置的传动精度，一般只需对低速级齿轮采用较高的传动精度等级和较小的侧隙类型。而高速级齿轮传动误差对传动装置输出误差影响较小。,齿轮设计好后检查:,a：总中心距检查,b：齿轮与轴的干涉： 中间轴上高速级大齿轮不与低速轴相干涉,b：润滑方式选择：,高速级大齿轮的圆周速度,第四章 轴的结构的初步设计,确定轴的各段径向与轴向尺寸,一、轴径的初估,Pi轴i所传递的功率

9、（KW） ni轴i的转速（r/min） A设计常数。与轴的材料及许用剪应力 及载荷情况有关，详见教材表10-2,d1min， d3min与联轴器相配，选择联轴器型号，一端联电机轴，另一端联输入轴,d2min与滚动轴承的孔径相配（选定滚动轴承的型号）,设计阶梯轴结构尺寸时要确定：,（1）输入轴、输出轴联轴器型号 （2）三对轴承的型号，尺寸，精度等级，游隙类型 （3）轴承内圈与轴的配合为基孔制，外圈与轴承座的配合为基轴制 （4）齿轮与轴的配合,第四章,二、轴的径向尺寸的确定,a) 输入、输出轴的径向尺寸,安装滚动轴承和联轴器处轴直径d3和dmin应取标准值,过渡轴肩h=0.52mm,d3,定位轴肩

10、h=23mm,d2,第四章,b) 中间轴径向尺寸,dmin选中间轴上轴承型号尺寸,三根轴上的轴承的类型一般应相同,轴承的内径，d轴承Id轴承d轴承,三、轴向尺寸,lAB=半联轴器长度（35）mm,L2保证轴承盖螺钉的装拆要求， 嵌入式轴承盖：L2510mm. 凸缘式轴承盖：L21520mm,轴承盖结构尺寸见指导书第70页附录四,L= C1+C2（扳手空间）+机座壁厚+23mm,L,滚动轴承若为脂润滑，加挡油环,四、滚动轴承的类型、尺寸与精度的选择,1、滚动轴承类型的选择 根据载荷大小、方向、性质、轴的转速、安装尺寸、轴的刚度及回转精度等方面综合考虑。 使用:深沟球轴承,同一轴上一般采用一型号的

11、轴承,2、滚动轴承精度和游隙的选择,滚动轴承的精度等级如下：,可先选P6级精度,第四章,滚动轴承的精度等级如下：,新 P0 P6 P6X P5 P4 P2（精密机械设计教材）,旧 G E D C B A（课程设计指导书）,滚动轴承的游隙代号：,C1 C2 - C3 C4 C5,各轴上轴承的类型、尺寸和精度选定后应将参数列成表格形式,一般先选基本组游隙,五、轴和轴上零件配合的选择,轴与轴上零件配合的选择也是影响齿轮传动精度的因素之一,常用的一些配合类型列举如下： 轴承内圈与轴：js6、k6、m6、n6 轴承外圈与孔：K7、J7、H7、G7 齿轮孔与轴：H7/n6，H7/m6，H7/k6或H7/p

12、6 联轴器与轴：H7/p6，H7/r6，H7/m6，H7/n6 套筒与轴：H7/js8，F8/k6,第五章 传动装置的精度计算,一、单向传动误差的分析与综合,影响单向传动误差的因素 1）齿轮本身的加工误差，可用切向综合误差的公差表示 2）影响单向传动误差的第二类因素是传动装置的三种旋转偏心，即： （1）齿轮固定在轴上时，其内孔与轴的 配合偏心，可用配合间隙公差表示 （2）安装齿轮处理的偏心 （3）滚动轴承的偏心误差,一对齿轮单向传动误差的合成,误差的标准偏差,误差的均值,误差的极值,根据齿轮的尺寸和精度等级 查小模数齿轮精度GB2363-90,查表,根据安装齿轮处的配合轴的公差 查机械手册中形

13、状和位置公差的圆跳动,根据滚动轴承的精度等级 查指导书后附录第69页表10-10,根据齿轮内孔与轴的配合代号 查手册，得到轴孔各自的偏差 计算配合（最大）间隙=孔的上偏差轴的下偏差,传动装置单向传动误差的统计计算,传动装置单向传动误差的最大、最小值为：,二、空回误差的分析与综合,齿轮的侧隙可看成由两部分组成 1、齿轮本身的加工误差（齿轮固有误差）,2、支承齿轮的轴、轴承、箱体等零、部件的制造安装误差（装置误差）,双啮中心距偏差,传动中心距偏差,滚动轴承内部的径向游隙 轴承内环与轴的配合间隙 轴承与箱体孔的配合间隙,齿轮副圆周侧隙的统计计算式,均值,标准偏差,极值,查表：,根据齿轮的尺寸和精度等

14、级 查小模数齿轮精度GB2363-90 计算平均偏差=（上偏差+下偏差）/2,根据滚动轴承的尺寸和游隙类型 查指导书第67页附录三 计算平均游隙=（最小游隙+最大游隙）/2,根据齿轮的尺寸和精度等级 查小模数齿轮精度GB2363-90 计算公差=上偏差-下偏差,根据滚动轴承的精度等级 查指导书后附录第69页表10-10,根据滚动轴承的尺寸和游隙类型 查指导书第67页附录三 计算游隙公差=最大游隙-最大游隙,根据齿轮的尺寸和精度等级 查小模数齿轮精度GB2363-90,齿轮副空回误差的统计计算,折算到主动轴（齿轮）上的空回误差角度,均值、标准差和极值,传动装置的空回误差,传动装置折算到Z1轴上的

15、空回误差,均值、标准差和极值,具体的计算例题见指导书第27页例题,先查手册 制成表格,再带入公式计算,三、提高传动装置精度的方法,万一估算结果超差，则可作如下调整,1、提高低速级齿轮的精度等级，减小低速级齿轮的最小侧隙。,2、提高安装齿轮处轴段的加工精度，减小径向跳动。 3、齿轮与轴选用较小的配合尺寸和较紧的配合类型，减小配合间隙。 4、提高轴承精度等级，选用较小的径向游隙。 5、尽量增大低速级齿轮的传动比。,1设计准备,比例1：1 1号图纸,装配图设计第一阶段（总体结构设计）,第六章 传动装置装配草图设计,2确定齿轮的位置,画出传动零件的中心线,368mm,确定箱体内壁线,小齿轮端面与箱体的

16、内壁间的距离 2 ,大齿轮齿顶圆距内壁 11.2,机座壁厚,画出机体对称线,高速级小齿轮一侧内壁涉及箱体结构，暂不画出，其内壁的位置由绘主视图时根据轴承旁联接螺栓用凸台位置而定的箱体外壁位置而定。,确定箱体外壁的位置,（4）、确定轴上零件力的作用点及轴的支点,力的作用点取在齿轮（联轴器）宽度中点； 轴的支点取在轴承宽度中点。,4、进行轴的强度校核计算略,5、校核滚动轴承的寿命略,直齿轮优先选深沟球轴承；,若为斜齿轮，轴承要用向心推力轴承,装配草图的设计,设计原则 ：,1）先画大轮廓，再画零件结构，再画零件细部结构,2）先画中心线，后画结构,3）先画中间结构，再画向上、下和两边扩展,左视图可由主

17、俯视图投影而得,1轴承端盖结构,通盖输入、输出轴外伸处，此处与轴接触处需要装密封圈,闷盖中间轴,装配图设计第二阶段,任务：设计传动零件，或其它主要零件的结构、箱体的主要结构，轴承的润滑与密封形式,端盖形式,嵌入式结构简单、尺寸紧凑，但密封性差，调整间隙不太方便。,凸缘式调整间隙比较方便，密封性能较好，较常用，尺寸稍大,注意：端盖脚顶住轴承外圈，端盖的厚度要小于轴承外圈的厚度，端盖的结构尺寸见手册,轴承的间隙调整通过端盖与机体端面间的调整垫片调整轴承间隙。,2轴承的润滑与密封,润滑方式,脂润滑：当齿轮圆周速度 v2m/s时宜用脂润滑,油润滑:当v2m/s时可用机体内油飞溅润滑,如用脂润滑，则在轴

18、承孔靠近箱体内端面时应装挡油板,如用油润滑则机座剖分面上应开油沟，油沟尺寸见指导书，轴承端盖上应开有缺口,密封输入、输出轴外伸处要在端盖轴孔内装密封件，以使得防止灰尘、水汽及其它杂质渗入和油的渗漏。,密封形式的选择，根据接触处的圆周速度v和轴承润滑方式而定,毡圈密封 v=37m/s,皮碗密封 v8m/s,迷宫密封 v10m/s,3、轴承旁联接螺栓凸台结构/,箱盖与箱座联接的凸缘 应有一定的厚度。,4. 附件设计：吊环，窥视孔（观察窗），油标，起盖螺钉。,为了便于搬运，在箱体设置起吊 装置，如在箱体上铸出吊耳或吊钩等。,为检查传动零件的啮合情况。并方便向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查

19、孔。,油标 检查减速器内油池油面的高度,启盖螺钉 旋动启箱螺钉便可将上箱顶起。,减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大。保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。,为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。,对称箱体应呈非对称布置，以免错装。,换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部、油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住。,放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。,第七章 装配图的完成,一、装配工作图加深前的检查,1、轴的结构，轴上零件的位置是否固定（轴向和周向）是否可以方便地装拆，定位可靠。,2、减速器的附件是否缺少，附件位置是否正确, 附件结构是否正确, 能否起到作用,加深之前最好让老师检查一次,二、标注尺寸,特性尺寸:传动中心距与偏差,配合尺寸:轴与轴承、齿轮、轴与联轴器，轴承与座孔,安装尺寸:中心高，底座安装螺栓孔的相对位置和尺寸,总体尺寸:长宽高,三、技术要求,(1)对零件的要求,(2)对润滑剂的要求,(3)对密封的要求,(4)对