机械原理机械设计综合课程设计概述.ppt

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1、课件内容,第一部分 课程设计概述,第三部分 设计讲解二(减速器的设计),第二部分 设计讲解一(执行机构及总体参数),机械原理、机械设计综合课程设计,第一部分 课程设计概述,1、培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力,并通过实际设计训 练使所学理论知识得以巩固和提高。,2、学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序,树立正确的工程设计思 想,培养独立设计能力,为后续课的学习和实际工作打基础。,3、进行机械设计基本技能的训练,包括设计计算、绘图、查阅和使用标准 规范、 手册、图册等相关技术资料等。,一、设计目的,题目一 压床的设计与分析,二、设计题目,电动机通过V带传动和二级圆柱齿轮减速器,带

2、动曲柄1转动。由六杆机构(执行机构)驱使滑块5上下往复运动,完成冲压工作。在曲柄轴A上装有飞轮(未画出)。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮,驱动油泵向连杆机构的各运动副供油。,设计数据 表1,分组,三、设计内容及大概时间安排,四、设计注意事项及成绩评定,设计成绩分为:优秀、良好、中等、及格、不及格,成绩评定主要依据:图纸、答辩、平时、说明书,注意事项:,正确利用现有设计资料,勤于思考,敢于创新,正确使用标准和规范,设计是边计算、边画图、边修改的交叉过程,要养成有错必改,精益求精的科学态度。,已知:滑块行程H,构件3的上、下极限角 、 ,比值 、 , 尺寸 h1、h2、h3 ,曲柄转速n1 。 要求

3、:设计各构件的运动尺寸,第二部分 执行机构及总体参数确定,一、平面连杆机构的设计,二、平面连杆机构的运动分析及力分析,要求:按给定位置作机构的速度和加速度 多边形,给定位置?,绘制滑块的运动线图(s,v,a 画在一个坐标系中),=60时的速度多边形,=60时的加速度多边形,=60时的力多边形,确定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩Mb,数据汇总,绘制阻力图Mr (坐标纸上),运动分析、力分析格式范例:,三、执行机构其他运动方案的设计,根据执行机构具有急回运动、原动为转动、执行构件为往复移动等要求,另外至少设计一种其他运动方案,并分析比较。,例如:,四、飞轮设计 已知:机器运转的许用速度不均匀系数,

4、力分析所得平衡力Mb ,驱 动力矩Md为常数,飞轮安装在曲柄轴A上。 要求:确定飞轮的转动惯量JF,求盈亏功,画能量指示图,求驱动力矩,并画在图上,求飞轮转动惯量,Md,Mb (Mr),五、凸轮机构设计,已知:从动件行程h ,偏距e,许用压力角,推程运动角 ,,远休止角,,回程运动角,要求: 1)按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸,选取滚子半径rr ; 2)绘制凸轮廓线。,,从动件运动规律见表1。,凸轮与曲柄共轴。,提示:,根据,来计算基圆半径。用计算机算比较方便,也可借助诺模图确定。,六、选择电动机,类型选择,电动机容量的确定,无特殊需要,选用Y系列三相交流异步电动机,所选电动机的额定功率P

5、ed应等于或稍大于电动机的实际输出功率Pd,即,电动机的实际输出功率,若容量过小,不能保证工作机正常工作,电机过早损坏;若容量过大,成本增加,造成浪费。,工作机的输入功率,取工作机的效率,转速的选择,电动机的型号确定,常用同步转速有:3000、1500、1000、750r/min,电动机的可选转速范围,同步转速低的电动机,级对数多,尺寸大,重量大,成本高,但总传动比小;同步转速高则正好相反。,根据容量和转速范围,从表19-1中查出适用的电动机型号。并记录下电动机的额定功率Ped,满载转速nm,外形尺寸,中心高,伸出端直径等主要参数和安装尺寸。,n曲柄转速,,各效率查表12-8确定,七、传动比的

6、分配,总传动比,分配传动比时应注意以下几点: 1)各级传动比都应在合理范围内 2)应注意使各传动件尺寸协调,结构匀称,避免发生相互干涉。,3)对于多级减速传动,可按照“前小后大”(即由高速级向低速级逐渐增大)的原则分配传动比,且相邻两级差值不要过大。,大带轮碰地面,高速级 大齿轮 碰低速轴,4)在采用浸油润滑时,分配传动比时要考虑传动件的浸油条件。 展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器,其高速级传动比i1和低速级传动比i2 的关系通常取 分配圆锥圆柱齿轮减速器的传动比时,通常取锥齿轮传动比i13。 两级同轴式圆柱齿轮减速器,两级传动比可取为,5)尽量使传动装置外廓尺寸紧凑,或重量最小 。,八、运动

7、和动力参数的计算,1. 计算各轴转速,2. 计算各轴输入功率,3. 计算各轴输入转矩,将上述参数列成表2-3,九、传动件的设计计算,1. 带传动,由前面的计算,已知:带传动的输入功率,小带轮的转速,传动比i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 。,根据情况,选择直齿轮或斜齿轮传动,软齿面或硬齿面。,要设计:模数m,中心距a,齿数z,分度圆直径d,齿顶圆直径da,齿根圆直径 df ,齿宽b

8、,精度等级,螺旋角,齿轮的结构形式等。,2. 齿轮传动,(1)软齿面与硬齿面齿轮传动的设计程序不同,注意:,对闭式软齿面齿轮传动 (配对齿轮之一的硬度350HBS), 最常出现:齿面疲劳点蚀 先按齿面接触强度进行设计,然后校核齿根弯曲强度,对闭式硬齿面齿轮传动(配对齿轮的硬度均350HBS), 最常出现:轮齿折断 先按齿根弯曲强度进行设计,然后校核齿面接触强度,齿宽b取整,b1 = b2 + (5 10) mm;,直径d 、 da 、 df ,螺旋角应为精确值,(2)数据处理,模数m标准系列值,不小于 1.5mm ;,中心距a0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

9、等于,十、最小轴径的估算,,估计各轴受扭段的最小轴径,2)当此轴段上有键槽时,将d 按单、双键分别加大4%或7%后,取整数。,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。 注意:若为齿轮轴(上图),轴的材料即为齿轮的材料。,说明:,若最小轴径处装联轴器,最小轴径应与联轴器的孔径匹配。,刚性联轴器,挠性联轴器,(要求被联接两轴轴线严格对中),(可补偿被联接两轴的相对位移),无弹性元件挠性联轴器,有弹性元件挠性联轴器,(弹性联轴器),齿式联轴器,凸缘联轴器,套筒联轴器,十字滑块联轴器,万向联轴器,弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,轮胎式联轴器,.,十一、联轴器的选择,联轴器的选择

10、包括联轴器类型和型号的合理选择。,(一)、联轴器的类型,对中小型减速器,输入轴、输出轴均可采用弹性套柱销联轴器(TL)或弹性柱销联轴器(HL),按计算转矩并兼顾所联接两轴的尺寸选定。要求所选联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩,联轴器轴孔直径应与被联接两轴的直径匹配。,即 TcKAT T ,且保证,(二)、联轴器型号的确定,式中: T 联轴器传递的名义转矩,KA工作情况系数,查表, T 联轴器许用转矩,查标准,第三部分 减速器的结构,油标尺,箱座,视孔盖,通气器,箱盖,放油塞,轴承盖,定位销,低速轴系,高速轴系,中间轴系,一级减速器,1.确定箱体的结构,整体式或剖分式,铸造或焊接,2.确定轴承的

11、润滑方式,当齿轮的圆周速度v 2m/s时,轴承采用脂润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为812mm,此时要设有封油盘。,当齿轮的圆周速度v 2m /s时,轴承采用油润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为23mm 。,2v 3m/s 时,在结合面上开设油沟,v 3m/s 时,不必开设油沟,3.确定轴承端盖的形式,凸缘式或嵌入式(P39-40),除了原始数据和上述的计算数据外,轴的结构设计前还必须确定以下内容:,一、 轴的结构设计(草图的设计),图例,4.减速器结构尺寸的确定,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4-1的所有尺寸,并理解其含义。,下面以铸造剖分式箱体、脂润滑轴承、凸

12、缘式轴承端盖的二级展开式圆柱齿轮减速器为例,说明输出轴的结构设计过程。,1.先画高速级齿轮,2.两个大齿轮端面相距3,画低速级齿轮,3.画箱体内壁:小齿轮端面与内壁相距2 ,大齿轮顶圆与内壁相距1,左侧暂不画,4.画轴承端面位置:若为脂润滑,轴承端面与箱体内壁的距离为812mm,5.明确轴上主要零件的布置及定位方法,依据初估轴径,考虑定位轴肩和非定位轴肩逐一确定各轴段直径,二级画图过程,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,一级减速器,1.按中心距先画 轴线、齿轮、内壁、轴承的端面、轴承的位置 2.先画箱内,后画箱外 3. 先粗画,后细画

13、4.一般先画俯视图,再画主视图,最后画侧视图。 5. 布图上下左右要适当匀称。,注意事项,齿轮轮毂的长度应满足l=(1.21.5)d,至少l=d, d装齿轮处轴的直径,当齿宽系数取值较小时,尤其是硬齿面,会导致齿宽b较小,可能会出现齿轮轮毂长度l小于所在轴直径d,此时应加长轮毂至满足上述要求。 此时,最初根据齿宽b确定的箱体内壁位置必须作相应的调整。,注意:定位轴肩高和非定位轴肩高的取法,1.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。若强度不足,可采用相隔180的双键,但按1.5个键计算 。,2.轴承的寿

14、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。,型号的确定:可从中系列初选。如轴颈直径d=40mm,若选深沟球轴承,则可初选6308。,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,二、校核计算,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 ( ),3.轴的强度校核,一般用途的轴,可按当量弯

15、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。,每个同学只验算一根轴及该轴上的键和轴承,三、图面布置,绘制装配图时,首先必须考虑图面布置问题,其布置形式如下:,主视图的高度确定,油底油面高度3050,以保证足够的油量,且避免尘渣泛起,减速器附件设计,油标尺作用:测量油面深度,要有最高液面,最低液面刻度。位置设计时要 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。,四、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

16、尺寸(68),技术特性:在装配图上以表格形式列出,技术要求:,(1)输入功率和转速(2)传动效率(3)总传动比及各级传动比等。,(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。,写明在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方面的技术说明。,(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、绘制零件工作图,按要求对各个零件正确编号,既不能重复也不能遗漏。各视图中的编号均按顺时针或逆时针方向排列整齐。,零件明细表和标题栏必须符合标准 。明细表中的内容应与零部件编号对应,由下向上填写,,应包括制造

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