机械设计课程设计(2014.12)

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1、 机械设计课程设计 ,重庆大学 2014年12月,课程设计的目的、内容及要求,一、目的,1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；,2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；,3、提高同学们在计算、制图、运用设计资料（手册、 图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能。,二、内容：设计一般机械中的传动装置,1、题目：,设计带式运输机中的双极圆柱齿轮减速器,2、内容： （1）传动方案的分析和拟定；,（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；,（3

2、）传动件的设计（齿轮传动）；,（4）轴的设计（所有轴的结构设计，中间轴和低速轴的弯、扭组合强度校核及安全系数校核）；,（7）联轴器的选择； （8）减速器的润滑与密封； （9）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计 等）； （10）零件工作图设计； （11）编写设计计算说明书；,（6）键的选择及强度校核（中间轴或低速轴上键的校核）；,（5）轴承的设计（所有轴承的组合设计，低速轴和中间轴轴上轴承的寿命计算）；,3、工作量： 减速器总装图一张：1# 图纸 传动零件工作图一张： 2# 图纸 轴的工作图一张：2# 图纸 设计计算说明书一份：60008000字 （30P）,4、进行方式： 按指定题号每个同

3、学一题，在教师指导下，按 时、保质、按量完成全部设计；,设计准备（设计要求、注意事项、准备绘图用具等）,三、进度,装配草图的设计与绘制,零件工作图的设计与绘制,进度表 2014年12月29日2015年01月16日,1、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；(占70%) 2、设计计算说明书： (占10%) 设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等； 3、设计表现：(占20%) 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；（出勤率）,四、成绩评定：,1、同学们每天上、下午必须在指定的设计教室进行设计，不得迟到和早退（老

4、师不定时检查）； 2、保持设计教室安静、清洁、文明； 3、注意衣着整洁； 4、独立完成，可以相互讨论，但不得抄袭。,五、注意事项：,1 传动装置的总体设计,1.1 分析和拟定传动方案,传动方案已定（任务书中简图）；一人一题（按分配题号）。,1.2.2 确定电动机功率： 电动机所需输出功率：Pd=Pw/a,Pw工作机所需功率（取决于工作阻力及运行速度） a电动机至工作机之间传动装置的总效率,a 电动机至工作机传动装置的总效率 a= 1 2 3 n 传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率 注： 轴承效率：一般指一对轴承而言 卷筒效率：卷=0.950.96, 不计轴承效率, 联轴器可用弹

5、性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器 电动机额定功率Pm: PmPd Pd 电动机所需输出功率; Pm电动机额定功率 Pm（11.3）Pd,功率相同的同类电机有不同的转速： 电机转速高、转矩小外廓尺寸小、重量轻、价格便宜。但在总传动比相同条件下，传动装置传动比大尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。 本设计一般用同步转速为1500及1000r/min两种电动机转速（用满载转速nm计算：1450及960r/min ）。 n m/nw =i1i2i3 nw 工作机转速 i1、i2、i3各级合理传动比,1.3 确定电动机转速, 设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载进行 计算。不能按同步转速1000

6、r/min 或 1500 r/min,注： 设计计算传动装置各级功率时，按所需电动机实际功率Pd进行计算。 Pd Pm ， Pm为额定功率，Pd作为设计功率！,1.4 选定电动机,2 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比,2.1 总传动比,i=nm/nw,2.2 分配传动比,各传动件互不干涉，且有利润滑: 双级圆柱齿轮减速器: i高（1.31.5）i低 注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足 i(3 5)%,3 传动装置的运动和动力参数的计算,3.1 各轴转速,3.2 各轴输入功率,3.3 各轴输入转矩,传动装置的运动和动力参数的计算,列表:,4 传动零件的设计计算,4.1 箱内传

7、动零件设计,4.1.1圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点： 齿轮的材料： 小齿轮用合金钢，40MnB调质（HB240 285）或40Cr（HB240286）；或表面淬火,齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算其精确值 ； 具体结构尺寸可参见相关资料； 几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表 。,大齿轮用45号钢正火,特别提示：边设计边修改，最终装配图、零件图、计算说明书的结果必须一致，尤其对于轴、齿轮等。,5.1.1 了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点； 5.1.2 初绘装配草图及验算轴与轴承； 5.1.3掌握“边绘图，边计算，边修改”的交替工作法，复杂装配（工作

8、）图设计程序。,5 装配草图设计,5.1 主要内容,减速的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆、蜗轮等）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。根据不同要求和类型，减速器有多种结构。,减速器的结构,减 速 器 的 结 构,附图1,附图2,减 速 器 的 结 构,减 速 器 的 结 构,5.2 装配草图设计： 装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。 草图设计（按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略，如：不画剖面线，不标注配合及尺寸等） 教师审阅,装 配 草 图

9、 设 计,装配草图设计草图设计第一阶段,5.2.1 草图设计第一阶段： 5.2.1.1 完成轴的结构设计： dmin： 按扭矩初估而得的轴端直径。 确定轴各段直径（考虑零件定位及轮毂孔直径） 确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离） 轴承型号的确定,可初选3类、7类轴承中(3)窄系列。(中等Cr值),5.2.1.2 确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。,设计过程： 1、绘制前的准备： 电机型号： 查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H； 确定联轴器型号： 两端轴孔直径和轴孔长； 初选轴承类型（径向力和轴向力作用）； 轴承润滑方式： 浸油齿轮V2 m/s时，可采用脂润滑。,装配草图设计草

10、图设计第一阶段,齿轮润滑： V12 m/s时可采用浸油润滑。 注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但10 mm；齿顶圆至油池底面距离3050 mm。 确定密封方式： V轴5m/s时采用毡圈密封； 封油环或者挡油盘（齿状）： 轴承盖结构：,装配草图设计草图设计第一阶段,2、草图设计过程 选择视图、图纸幅面(1号图)、绘图比例(1:2) 及布置图面位置(估计减速器轮廓尺寸)；,装配草图设计草图设计第一阶段,装配草图设计草图设计第一阶段,由里向外，先画中心线和轮廓线，再画细部结构。, 画传动零件的中心线及轮廓线、箱体内壁线,步骤及要点： b1b2510； 机体内壁与小齿轮端面及大齿轮

11、顶圆应有间隙2、1； 防止高速级大齿轮与低速级轴相碰。,装配草图设计草图设计第一阶段, 初估轴的外伸直径；通过绘图进行轴和轴承部件结构的初步设计；定出轴的支承距离及轴上零件作用力的位置。,5.2.1.3 精算： 5.2.3.1 轴的安全系数校核，弯扭组合强度计算 （中间轴或低速轴） 5.2.3.2 轴承寿命 （中间轴或低速轴轴承） 5.2.3.3 键 （低速轴上键）,装配草图设计精算阶段,装配草图设计草图设计第二阶段,5.2.2 草图第二阶段： 任务:轴系结构设计 内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构有关零件的具体结构。 5.2.2.1 传动件结构设计：见前,齿轮设计时应注意：,1

12、）齿轮传动的参数和几何尺寸有严格的要求： 模数m：取标准值； 中心距a：圆整； 分度圆直径d1、d2：精确到小数点后3位； 螺旋角：精确到秒； 其他结构尺寸尽量取整，以便加工。,2）小齿轮是否采用齿轮轴,装配草图设计草图设计第二阶段,5.2.2.轴承组合设计： 轴系轴向固定与调整方法； 轴系结构与画法； 轴系润滑与密封； 轴承盖结构；,轴结构细化 圆角、倒角： 退刀槽： 砂轮越程槽等：,装配草图设计草图设计第二阶段,5.2.3 装配草图第三阶段： 任务：完成装配草图 内容： 5.2.3.1 设计减速器机体和附件 机体形状、尺寸确定 轴承旁凸台结构尺寸 加强筋； 机体工艺结构（沉头座、凸台、铸造

13、圆角等）； 联接螺栓、螺钉的尺寸、位置 地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。,装配草图设计草图设计第三阶段,5.2.3.2 完成减速器附件：七大附件的结构设计 检查孔,盖 作用：检查啮合、注油,装配草图设计草图设计第三阶段,装配草图设计草图设计第三阶段,排油孔螺塞 ；,油标 ；,作用：测量油面高度,作用：排出油污,装配草图设计草图设计第三阶段,定位销 ；,装配草图设计草图设计第三阶段,作用：确定箱盖箱体的相对位置。,定位销,起吊装置 。,装配草图设计草图设计第三阶段,装配草图设计草图设计第三阶段,完成的草图,图样绘制和编写设计计算说明书,6 完成减速器装配图： 装配图内容包括各个视图、

14、尺寸、技术要求、零件编号、明细表、标题栏等。 6.1 标注尺寸：特性尺寸；配合尺寸；安装尺寸；外形尺寸。 6.2 零件序号、明细表、标题栏： 6.3 技术特性： 6.4 技术要求： 6.5 检查装配图,装 配 工 作 图 设 计,装配图的检查 1、装配图是否与传动方案一致； 2、传动件、轴、轴承及轴上零件结构是否合理； 定位、固定是否可靠；加工、装拆是否方便； 润滑、密封如何考虑的； 3、箱体的结构与工艺性是否合理； 加工面与非加工面； 附件的布置是否恰当、结构是否正确； 4、设计计算的尺寸与实际尺寸是否一致；,5、视图表达是否符合机械制图规定； 三个视图的投影关系是否正确； 啮合轮齿、螺纹及

15、滚动轴承等的画法； 6、尺寸标注是否完整且不多余； 零件序号是否按顺序编制完整，不遗 漏、重复；且与明细表一一对应，注意材料牌号与设计一致； 标出技术特性、撰写技术要求。,1、不合理结构：插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。,常见错误示例。,2、不合理结构：放油孔位置偏高，箱内的油放不干净,4、不合理结构：各轴承座孔外端面不平齐，不利于加工。,正确：各轴承座孔外端面平齐，各轴承内端面对齐。,5、不合理结构：定位销孔位置不当。,齿轮啮合的正确画法：5条线，从动件齿顶圆画虚线。,螺栓联接的正确画法,7 零件工作图设计 零件工作图是零件制造、检验和制订工艺规程的基本技术文件。它既要反映

16、出设计意图，又要考虑到制造的可能性、合理性和经济性。 零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。 零件的基本结构及主要尺寸应与装配图一致，不应随意更改。如必须更改，应对装配图作相应的修改。,零件工作图设计,7.1 设计内容： 7.1.1 低速级低速轴 7.1.2 低速级大齿轮 7.2 零件工作图的要求： 正确选择和合理布置视图 合理标注尺寸 标注公差及表面粗糙度 编写技术要求 画出零件工作图标题栏,零件工作图设计,8 编写设计计算说明书 计算说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论根据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书的内容和设计任务有关。对于本课程设计，其说明书的内容大致包括： 8.1 内容 （1）目录（标题及页次）； （2）设计任务书； （3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）； （4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算； （5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；,