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1、机械设计课程设计,主讲人： 陈洪军 机电与车辆工程学院 2013年5月,机械设计课程设计,提纲： 第一节 减速器简介 第二节 课程设计的目的和内容 第三节 课程设计的步骤 第四节 机械传动装置的总体设计 第五节 装配图绘制 第六节 绘制零件图 第七节 撰写设计说明书,一、减速器简介,除了部分旋转类机械如鼓风机、水泵等直接由原动机驱动之外、绝大多数的工作机械其工作部分的转速与原动机的转速不一致，因此，需要协调原动机与工作机之间的速度。,功用：在机器中用来减速，也可以用来增速。,组成：由齿轮传动和蜗杆传动组成。,齿轮减速器,蜗杆减速器,蜗杆齿轮减速器,行星齿轮减速器,摆线针轮减速器,谐波齿轮减速器
2、,类型,第一节、减速器简介,上述六种减速器已有标准 系列产品，只有在选不到 合适的产品时，才自行 设计制造减速器。,一、减速器简介,1、齿轮减速器,特点：传动效率高、工作可靠、寿命长、维护简便、因而应用很广泛。,类型：,单级圆柱齿轮减速器,展开式双级圆柱 齿轮减速器,展开式三级圆柱 齿轮减速器,单级圆锥齿轮减速器,分流式双级 圆柱齿轮减速器,分流式三级 圆柱齿轮减速器,同轴式双级 圆柱齿轮减速器,分流式双级 圆柱齿轮减速器,两级圆锥齿轮- 圆柱齿轮减速器,1、齿轮减速器（产品实例）,潘存云教授研制,展开式三级圆柱齿轮减速器,2、蜗杆减速器,特点：结构紧凑、传动比大、工作平稳、噪声较小、传动效率
3、低。,类型：,下蜗杆式,上蜗杆式,其中： S-低速级； f 高速级,双极蜗杆减速器,侧蜗杆式,2、蜗杆减速器,潘存云教授研制,3、蜗杆-齿轮减速器,特点：兼有两者的传动特点，通常把蜗杆传动作为高速级，因为在高速时，蜗杆传动的效率较高。,类型：,3、蜗杆-齿轮减速器,潘存云教授研制,带式输送机实例1,4、减速器应用,带式输送机实例2,4、减速器应用,带式输送机实例3,4、减速器应用,第二节、课程设计的目的和内容,机械设计课程设计是机械设计课程最后一个重要的实践性教学环节，也是高等工科院校机械类专业学生第一次全面的机械设计训练。课程设计的基本目的为： 1、培养正确的设计思想，训练综合运用所学的理论
4、知识解决工程实际问题的能力； 2、学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置的设计过程和进行方式。 3、设计基本技能的训练。如计算、绘图、熟悉和运用设计资料、手册、图册、标准和规范等。,一、目的,二、主要内容,目前较多采用的是以齿轮减速器为主体的机械传动系统作为设计课题。,1、设计题目,分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮三种类型的减速器。,2、设计的工作量,1）装配图1张(A1号图纸 )； 2）零件工作图2张(A3号图纸，轴一张、齿轮一张)； 3）计算说明书一份，5000字以上,3、设计结束后上交材料清单,1）装配图1张(A1号图纸 )； 2）零件工作图2张(A3号图纸)； 3）计算说明书
5、一份，5000字以上； 4）课程设计任务书、课程设计实习总结；,4、其他事宜,1）设计地点：求知楼B501-503，504为备用教室。 2）设计时间：16-18周，无双休日，18周周五上交材料。 3）请同学们自觉保持好教室卫生，门可以上锁。 4）设计应由同学们独立完成，杜绝抄袭，否则以零分计。,第三节、课程设计的步骤,1、总体设计,2、传动件的设计计算,1）分析和拟定传动方案,2）电动机的选择,3）运动和动力参数计算,1）V带传动,2）齿轮传动等,3、装配图的设计,绘制装配草图，进行轴和传动件的结构设计；,进行键、轴承的校核，轴的强度验算；,进行机体结构及其附件的设计 ；,标注尺寸，填写减速器
6、特性、技术要求、标题栏和明细表， 检查、修改、线条加深。,4、零件工作图设计,5、撰写整理设计计算说明书,6、设计总结,第四节、机械传动装置的总体设计,一、选择电动机, 为各级传动副、轴承、联轴器及卷筒的效率，其值可以从表1(P7)查到，也可以直接参照P12页的数值。,2、电动机所需工作功率Pd,1、选择电动机类型,根据工作要求和条件来选择。常用：Y系列三相异步电动机。, 由电动机到工作机的总效率,3、确定电动机转速nd,普通V带：,二级齿轮减速器：,卷筒转速：,总传动比：,4、由Pd、nd查表选择电动机型号,额定功率应大于工作功率，即：P额Pd,总传动比：,常用同步转速有：3000、1500
7、、1000、750r/min,根据功率和转速范围，从手册查出适用的电动机型号。 并记录下电动机的额定功率，满载转速，外形尺寸，中心高， 伸出端直径等主要参数和安装尺寸。,二、传动装置总传动比的确定和分配,1、确定总传动比ia,2、分配各级传动比,满载转速, 一般要求：i带i减速器,传动比分配原则:,(1) 各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。,或,(2)展开式二级圆柱齿轮减速器,目的：（1）尺寸协调、互不干涉,（2）尺寸紧凑、便于润滑,（3）圆锥-圆柱齿轮减速器,三、传动装置运动、动力参数计算,1、各轴转速n,注意： III轴设计输出转速与所要求的转速不符时，允许误差在5%以内即可满
8、足工程要求。,轴： n= n,（计算各轴的转速n、功率P、和转矩T）,2、各轴输入功率,PI=,PII=,PIII=,3、各轴输入转矩,电动机轴输出转矩：,Td=9550*Pd/nm（Nm）,I轴： TI= Tdi0带,II轴：TII= TIi1轴承齿轮,轴：T= Ti2轴承齿轮,卷筒轴：T= T轴承联轴器,运动和动力参数计算结果整理成表格：见课程设计指导书P22,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Ped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。,四、传动件的设计计算,1. 带传动,已知带传动的输入功率，小带轮的转速，传动比i
9、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。,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 。,大带轮碰地面,带轮的结构形式主要有带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册，并画出结构草图，表明主要尺寸备用。带轮轮毂长度L一般根据根据轴孔直径d确定。常取L=（1.5-2）d。,带轮的设计方法可参考机械设计教材上相关例题。,根据情况，选择直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动。,完成任务：选择材料，确定齿轮传动的主要参数（模数m，中心距a，齿数z，分度圆直径
10、d，齿顶圆直径da，齿根圆直径df ,齿宽b，螺旋角）以及齿轮的结构形式等。,2. 齿轮传动,已知条件主要有：传递功率（或扭矩）、转速、传动比、工作条件等。选择直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动。,（1）直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动的设计方法可参考机械设计教材相关例题。,齿宽b圆整，b1 = b2 + (5 10) mm；,直径d 、 da 、 df ，螺旋角，锥距R应为精确值。,（2）几何参数的处理,模数m标准系列值，不小于 1.5mm ；,中心距a尽量圆整为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,齿轮几何参数和尺寸有着严格的规定，应分别进行标准化、圆整或者计算其精确
11、值。具体如下：,直齿轮通过调整模数和齿数来圆整中心距，斜齿轮还可以通过调整中心距来圆整。,同学们可参考课程设计指导书上32页和35页的例题。,五、最小轴径的估算,，估计各轴受扭段的最小轴径,2）当轴段上有键槽时，将d 按单、双键分别加大4%或7%后取整。若最小轴径处装联轴器，最小轴径应与联轴器的孔径匹配。,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。若为齿轮轴（上图)，轴的材料即为齿轮的材料。,说明：,第五节、装配图绘制,一、 减速器的结构,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3（P26）的所有尺寸，并理解其含义。,油标尺,箱座,视孔盖,通气器,箱盖
12、,放油塞,轴承盖,定位销,低速轴系,高速轴系,中间轴系,双级圆柱齿轮减速器,圆锥圆柱齿轮减速器,圆锥-圆柱齿轮减速器内部齿轮啮合情况,二、装配图设计第一阶段,在计算好齿轮的几何参数以后，就可以进行装配图第一阶段的设计。,1、图面布置,绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式如右图所示，各部分所占的大小根据前面算出的齿轮的尺寸以及减速器的机构尺寸来估计，具体见下页：,4,l2= + c1+ c2+ (812),4 = 812,圆柱齿轮画俯视图过程,左侧暂不画，由主视图决定。,草图绘制（主视图）,l2= + c1+ c2+ (812),圆锥-圆柱齿轮画俯视图过程,箱体采用以小锥齿轮的轴线
13、为对称线的对称结构。,圆柱齿轮减速器的第一阶段设计图可以参照指导书上41页图30，圆锥-圆柱齿轮减速器的图可以参照指导书42页图31，请同学们一定要把此处的图搞明白，否则很难进行下阶段的画图。 同时，当同学们进行此阶段的装配图绘图时，就会估计到将来的图幅范围多大，需要取多大的比例尺来绘图，并且此处的绘图应用浅细的铅笔轻画，以方便后来的修改。,2、轴的设计计算,轴的设计计算应与轴上齿轮轮毂孔内径、滚动轴承的选择及校核、键的选择及校核、与轴连接的半联轴器的选择同步进行。因箱体内壁宽度主要由中间轴的结构尺寸确定，故先对中间轴进行设计，然后再对高速轴和低速轴进行设计。轴的设计计算，在机械设计课程上已详
14、细讲解过，同学们只需按照教材上例题的方法进行即可。,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,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 （ ）,1.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。,校核计算,2.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
15、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。,3.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。,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,进过上述的设计和计算，就可以在装配图上画出轴和轴承的主要轮廓线，如指导书上52页上图62和63所示，此时，装配图俯视图工作已初见端倪。,三、装配图设计第二阶段,装配图第二阶段主要是设计传动零件（齿轮）、端盖、润滑和密封等方面的内容。 在前面已计算出了齿轮的尺寸参数，但结构却没有完全确定下来。同时密封和润滑并没有考虑，经过此阶段的设计，装
16、配图的俯视图内容更加丰富。如指导书59页图75和图76所示，可以看到俯视图中，齿轮的结构已经确定。,四、装配图设计第三阶段,此阶段主要设计减速器的机体和附件(指导书P61)。,五、装配图完成阶段的工作,装配图底图完成后，应进行尺寸标注，技术要求、减速器特性、零部件编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，完成装配图。,尺寸标注：装配图上只标注以下四类尺寸,技术特性：在装配图上以表格形式列出，具体见指导书。,技术要求：,（1） 特性尺寸。指减速器的中心距及偏差。,（2） 配合尺寸。如齿轮、带轮、联轴器和轴的配合，轴承和轴、轴承座的配合等。,（3） 安装尺寸。如底板尺寸、中心高、地脚螺栓孔及位置等。,（4） 外形尺寸。指总长、总宽、总高,零部件编号：,零件明细表和标题栏：,五、装配图完成阶段的工作,第六节、零件工作图的设计,应包括制造和检验零件所需的全部内容。包括：图形、尺寸及
