机械原理课程设计综合版

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。33h1h2h3设计数据表1题号12345678910连杆机构的设计及运动分析h1(mm)50607052504847464945h2(mm)14017020080856872768266h3(mm)220200310110112115118120122125=60°，=120°，=0.5，=0.25H(mm)150180210190160165170175180185n1(r/min)1009012095110115105125120110力分析及飞轮转动惯量的确定工作阻力Frmax(N)40007000110005000550060006500700075008000BC杆质量m2(kg)60608270728476787682DE杆质量m3(kg)40404240424446484642滑块质量m5(kg)30558030506045556550曲柄AB转动惯量Js1(kg·m2)0.820.641.350.80.71.00.90.780.750.85BC杆的转动惯量Js2(kg·m2)0.180.200.300.250.350.180.200.300.250.35不均匀系数0.10.110.120.10.110.120.10.110.120.09凸轮机构设计从动件行程h17181916151718191615许用压力角30°32°34°35°30°32°34°35°30°32°推程运动角55°60°65°60°55°60°65°60°70°60°远休止角25°30°35°25°30°35°25°30°35°30°回程运动角85°80°75°85°80°75°85°80°75°74°推程运动规律余弦等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦正弦回程运动规律正弦余弦等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦余弦等加速等减速正弦分组33内容设计天数一、执行机构的设计1.平面连杆机构的设计、运动分析、力分析2.执行机构的其他运动方案设计及分析3.飞轮的设计，确定电动机的功率4.凸轮机构的设计8天二、选择电动机型号，分配传动比三、传动装置的设计1.带传动的设计计算2.齿轮传动的设计计算2天四、减速器的设计1.轴的结构设计，轴、轴承、键的验算2.减速器装配图0#一张3.箱体或箱盖零件图1#一张轴、齿轮或皮带轮零件图任选两张2天5天3天五、编写设计说明书1.5天六、答辩0.5天三、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：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3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？/CECDll/EFDEll3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：081J04六杆机构.swf四、飞轮设计已知：机器运转的许用速度不均匀系数［δ］，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max2[]FemWJJ求驱动力矩，并画在图上求飞轮转动惯量MdMb（Mr）五、凸轮机构设计0s0已知：从动件行程h，偏距e，许用压力角［α］，推程运动角，远休止角，回程运动角要求：1）按许用压力角［α］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。220ddtanserse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Ped应等于或稍大于电动机的实际输出功率PddedPP即电动机的实际输出功率awdPP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。95.0w工作机的输入功率取工作机的效率wwMP1000d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nniininad)40~8()4~2(减速器带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，联轴承齿轮带传动装置的总效率32a，各效率查表12-8确定七、传动比的分配总传动比减速器带满总iinni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i1≤3。两级同轴式圆柱齿轮减速器，两级传动比可取为121)5.1~3.1(ii，iii减速器减速器减速器iii215）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小。八、运动和动力参数的计算1.计算各轴转速1innⅠⅡ2innⅡⅢ带innmⅠ2.计算各轴输入功率带dⅠPP齿轮轴承ⅠⅡPP齿轮轴承ⅡⅢPP3.计算各轴输入转矩ⅢⅡⅠiii，T，TTnPT得各轴的输入转矩据,1055.96将上述参数列成表2-3ⅠⅡⅢ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。带实际总齿轮齿轮带实际进而修正此时ii，iiddidd,)1(12取系列值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，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a——0或5结尾的整数对于直齿轮，a应严格等于)(2121zzm对于斜齿轮，a应严格等于)(cos2121zzmn十、最小轴径的估算3nPCd用，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。作成齿轮轴时圆柱齿轮，5.2mx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Tc＝KAT[T]maxnn联轴器的极限转速工作转速且保证(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8~12mm，此时要设有封油盘。当齿轮的圆周速度v2m/s时，轴承采用油润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为2~3mm。2v3m/s时，在结合面上开设油沟v3m/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8~12mm5.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，112)1.0~07.0(2ddd结尾或须50),3~1(23dd334)1.0~07.0(2ddd)3~1(35dd轴段长度：mmL2~15比齿轮的轮毂短轴径确定后，初定轴承型号，从而查得轴承宽度B)8~5(21CC轴承座的宽度轴承盖的厚度e轴承盖上螺钉有关小和与伸出端安装零件的大BL2421直径查表按轴承旁联接螺栓壁厚、CC由联轴器孔的长度确定1L一级减速器1.按中心距先画轴线、齿轮、内壁、轴承的端面、轴