机械设计课程设计-1

机械设计课程设计一、设计目的机械类本科学较全面的机械设计训练。目的：1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力；2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程；3、进行机械设计基本技能训练（计算、绘图、使用技术资料）。二、课程设计任务书带式输送机/电动卷扬机传动装置设计。传动系统简图原始数据三、设计任务量1、A1草图一张（手工绘图）；2、A1装配图两张（计算机绘图）；3、A3号零件图一张（计算机绘图）；2、设计说明书一份，不少于20页。四、参考资料1.课程设计指导书2.课程设计图册3.机械设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）4.机械设计（教材）五、设计步骤1、选择电动机2、传动比分配3、计算各轴的转速4、齿轮传动设计计算5、轴类零件设计计算6、绘制装配图和零件图第一阶段设计带传动减速器电机卷筒传送带vF1、选择电动机（功率P，转速n)1）电动机功率计算工作机功率：ηw—工作机效率，带式输送机取ηw＝0.96，电动卷扬机取ηw＝0.97电动机输出功率：Pd=Pw/ηa(kw)ηa—传动装置总效率ηa=η1η2η3……ηnηi—传动各环节效率值(查设计手册)wwwwTnPFvP95501000或传动装置总体设计2)电动机转速计算工作机转速nwv=(πDn)/60·1000(m/s)nw=(v·60·1000)/πD(rpm)»v——输送机带速(m/s)»D——卷筒直径(mm)2)电动机转速计算电动机转速:nd=nwi总i总——传动装置总传动比，查手册推荐各种传动类型常用传动比»V带传动i＝2～4»单级圆柱齿轮传动i＝3～5»二级圆柱齿轮减速器i＝8～40»二级圆锥－圆柱齿轮减速器i＝8～15»单级蜗杆减速器i＝10～403）选定电动机根据求出的P、n查手册。转速n：建议选用同步转速为1500、1000（rpm）功率P：额定功率应大于计算功率P额Pd=PW/ŋa选定电动机，记下备用：型号（Y系列）同步转速n、满载转速nm额定功率P额轴的中心高电动机轴径起动转矩/额定转矩。2、传动比分配分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（保证浸油深度）。i总=i外i减=nm/nwnm——电动机满载转速nw——工作机转速各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。尺寸协调、互不干涉尺寸紧凑、便于润滑vFi减=i高i低二级圆柱展开式i高=（1.2~1.3)i低二级圆柱同轴式减低高iiivFvFi减=i高i低圆锥－圆柱式圆锥齿轮在高速级»便于加工»控制尺寸i高≤3vF3、计算各轴的n、P、T1）各轴转速电动机轴：nm（满载转速）I轴：nI=nmII轴：nII=nI/i高……2）各轴输入功率电动机轴：Pd=Pw/ŋ总I轴：PI=Pdŋ（ŋ联轴器效率）II轴：PII=PIŋ12（ŋ12—I轴至II轴效率）……vF3、计算各轴的n、P、T3)各轴扭矩T电动机轴：Td=9550Pd/nm（N.m）I轴：TI=TdII轴：TII=TIŋ12i高……vF参数列表备用计算各级转矩、功率时按工作机所需电机功率Pd计算，不按电动机额定功率Ped计算。设计轴时按其输入功率、设计传动件时按主动轴输出功率计算。计算各级转速时，不按同步转速，应按满载转速进行计算。轴号功率P扭矩T转速n传动比i效率ŋ电动机轴PdTdnmI轴PI入PI出TI入TI出nIII轴PII入PII出TII入TII出nIIIII轴工作机轴12i23i3212vF传动件设计一、箱外传动件设计带传动设计开式齿轮传动设计vFF1、带传动设计参照课本或设计手册进行，可选择普通V带或窄V带。注意：带轮尺寸与传动装置外廓尺寸协调，由电机轴定小带轮轴孔直径，大带轮轴孔孔径与减速器输入轴协调；选定大、小带轮后，i带可能与分配值不同，应采用实际计算值。带轮的中心距在400~500之间选取。带的根数可以向上圆整，或向下圆整，但不要超过5根；»若差一点，调节带轮的中心距和直径（一定要取基准直径）；»若差很多，要换带型号；带轮结构图不需画出。2、开式齿轮传动设计1.选材，选参数，定许用应力优先考虑45钢选择热处理方法2.按齿根弯曲疲劳强度设计3.考虑磨损量，适当增大模数4.几何尺寸计算5.结构图不需画出二、箱内齿轮传动设计1）考虑前级传动比误差，应先调整传动比，再设计，避免误差累积；2）强度计算中的功率用输出功率；3）中心距圆整为5的倍数，以便于箱体制造、测量；4）注意标准值、一般结构尺寸应圆整、与直径相关尺寸精确至小数点后三位，角度值精确到秒。1、圆柱齿轮传动设计1）采用斜齿圆柱齿轮闭式传动；2）一般选用中碳钢，m≥1.5～2mm；3）β角应使中间轴轴向力有所抵消，且β=8～15°；4）z1=20-40，z2=iz1求出后圆整，z1、z2互质；5）圆整z2后i变化，验算传动比误差：Δi=[（i-z2/z1）/i]100%≤±5%7）为使图面匀称，中心距：a高≤120；a低≤140。8）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一，以降低搅油功耗。2、圆锥齿轮传动设计1）z1=17-25；2）φR＝b/R≤0.3，b应圆整，大小齿轮齿宽相等。3、蜗杆传动设计蜗杆上置、下置取决于蜗杆分度圆圆周速度v1，v1≤4~5m/s时下置。刚度验算、热平衡计算应在确定蜗杆支点位置后计算。4、计算轴类零件1）初估I、II、III轴径I轴是否设计成齿轮轴；II轴进行弯扭合成强度验算。2）轴承的选择同一根轴上的两个轴承型号相同；II轴上的轴承进行寿命计算。3）键的选择II轴上的键进行强度校核。提示：力的结果取整数；齿轮几何参数精确到小数点后两位；传动比精确到小数点后两位；螺旋角精确到秒；设计公式要写明来源出处。第一次布置主要应完成内容一、选电机二、运动动力参数计算三、箱外传动设计计算四、箱内齿轮传动设计计算：斜齿轮锥齿轮蜗杆上述几种传动均可以用CAD计算（需提供源程序）制图主要使用AUTOCAD，也可使用其他三维软件（需提供二维机械图）计算格式计算与说明主要结果第二阶段设计主要内容:1、草图设计（手工绘图）装配图设计的规划和准备阶段特点：“算画结合”边画边算2、装配图及零件图（计算机绘图）对草图的进一步细化和完善3、撰写设计说明书草图设计1、准备（1）A1坐标纸一张；（2）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算……）2、要求（1）设计正确，主要结构表达清楚；（2）不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画；（3）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。草图设计3、任务（以设计手册为参考资料）1）通过草图设计检查传动比分配是否合理：低速轴与高速大齿轮是否干涉，两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深1个齿高时低速大轮浸油深度半径的1/3~1/6。草图设计3、任务（以设计手册为参考资料）2）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出支点位置后对中间轴进行弯扭强度验算。3）轴承的组合设计确定轴承的型号和工作位置；润滑方式和密封装置；对中间轴上的轴承进行寿命计算。草图设计3、任务（以设计手册为参考资料）4）确定箱体的结构及各部分尺寸。5）减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等）设计计算中需要验算的内容1、各级齿轮传动的强度验算；2、中间轴的弯扭合成强度验算；3、键的强度验算；4、滚动轴承寿命验算；5、两级传动大齿轮浸油深度验算；6、减速器内，齿轮润滑方式验算；7、滚动轴承的润滑方式验算，dn；设计中应注意的问题1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。2）润滑剂和润滑方式的选择减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度v确定；减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，此时应在轴承处采用密封装置“封油盘”；轴承采用油润滑时，为减少轴承搅油损失，在小齿轮与轴承间装挡油盘，并不是每个轴承处都安挡油盘；轴承采用油润滑时，润滑方式的确定及油沟的设置。设计中应注意的问题3）油面高度≧30~50，以保证足够的油量；4）轴承盖结构选择；5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也可以成齿轮轴。草图设计步骤按中心距先画轴心线，再画轴及轴承；先画箱内，后画箱外；先粗画，后细画；先画俯视图，再画主视图，最后画侧视图；图面布置，上下左右要适当匀称。箱体结构设计机座壁厚：按二级齿轮减速器中心距a选择壁厚；轴承座旁螺栓扳手空间扳手空间大操作方便，但h太大螺栓太长，安装不便，且要合于螺栓长度系列螺栓中心到机座外壁距离螺栓中心到机座外凸边缘尺寸附件起盖螺钉：起盖用，两个对角线布置。定位销：镗轴承孔定位用，锥度1：50两个，对角线布置。观察窗：注油、观察两对齿轮啮合情况，以能进手为宜。通气器：平衡机体内外压力。附件吊钩：起吊整机用，与底座铸出。起盖吊耳：起吊盖，与上盖一同铸出。油标尺：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置设计要防止拔不出油标或油外溢。放油塞：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。装配图1）各视图应能完整表达箱内外结构（达到使他人能拆图的目的）；2）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明细表，技术要求等应齐全；装配图3）标注尺寸特性尺寸：齿轮中心距及公差值。外廓尺寸：长、宽、高，外伸端轴长。安装尺寸：地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔距、外伸端轴中心高。配合尺寸：齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。4）列出减速器特性功率、转速、传动比。零件图1、中间轴或齿轮（低速级大齿轮）2、要求：标出全部尺寸及公差值、形位置公差、粗糙度、材料及热处理方法、技术要求等；轴的键槽处要有移出剖面；齿轮或齿轮轴列出参数表。设计说明书1、页数不少于20页（16开/B5）（0）封面（1）目录（标题及页次）（2）设计任务书（设计题目）（3）传动系统的方案设计（4）电动机选择（5）传动比的分配（6）传动系统的运动和动力参数计算（7）减速器传动零件的设计计算（8）减速器轴的设计计算设计说明书（9）减速器滚动轴承的选择及其寿命验算（10）键联接的选择（11）联轴器的选择（12）减速器箱体及附件设计（13）减速器润滑方式及密封种类的选择（14）设计小结（简要说明课程设计的体会，分析自己的设计所具有的特点，找出设计中存在的问题）（15）参考文献（文献编号[]编著者姓名·书名·出版单位所在地：出版单位，出版年份）（16）附录。2、轴的弯扭矩图在同一张纸上。评分依据1、手工草图；2、打印装配图、零件图；3、dwg文件；4、设计说明书；5、答辩（根据开学后时间安排另行确定）。要求：独立完成，如有雷同视为作弊！！！通常减速器有上箱体、下箱体、端盖、轴、齿轮以及附件等组成。上箱体下箱体端盖通气器油标定位销定位销挡油环轴承油塞轴承封油盘密封毛毡端盖输入轴轴承套筒平键毛毡油封端盖检查孔盖板检查孔起盖螺钉启盖螺钉作用：顶起箱盖通气器通气器作用：内外气压平衡吊环螺钉装在箱盖上，用于吊运箱盖。吊环螺钉可在箱盖上直接铸造出吊耳来起吊箱盖。吊耳放油螺塞油标吊钩定位销