精密机械设计课程设计

精密机械设计课程设计南京理工大学机械工程学院指导教师：梁医范元勋第一章概述第二章传动装置的总体设计第六章传动装置装配草图设计第三章传动零件的设计计算第五章传动装置的精度计算第四章轴的结构的初步设计第八章零件工作图设计第九章编写设计计算说明书第七章装配图的完成一、课程设计的目的1.系统全面地综合地掌握和巩固课程所学的理论知识。设计减速器：齿轮、轴、轴承、联轴器、螺纹联接、键、传动链精度。2.学习机械设计的一般方法，了解和掌握精密机械设计的设计原则和设计步骤。拟定传动方案传动装置总体设计部件设计3.进行设计基本技能的训练。学会用手册、标准、规范等资料，边查资料、边计算、边综合、边绘图、边修改的设计技能。4.培养严肃认真的科学态度和工作作风。第一章概述第一章二、课程设计的内容与任务1、题目：二级精密齿轮传动装置2、技术要求1）功率要求小功率，低速传动，载荷稳定，工作寿命10年，单班制，已知提供给工作机的扭矩T(N.m)和转速n(r/min)（见每个人的数据）2）传动精度要求要求传动装置输出轴的误差：单向传动误差小于±2′空回误差小于8′联轴器第一章3）结构要求要求输出轴平行布置，从传动装置两侧伸出，便于安装和测试，结构尽量简单可行总中心距范围：总传动比范围：齿轮模数：mma170)(34122010iiii1mmm小模数尽量用3、设计任务1）装配图1张1#图纸2）零件工作图2张中间轴，及其上的大齿轮3＃图纸3）设计任务书一份20页左右联轴器总中心距第一章二级展开式圆柱齿轮减速器第一章三、一般步骤及时间安排1.设计准备2.传动装置的总体设计3.传动零件的设计计算4.轴的初步设计5.传动精度的估算6.传动装置的结构设计（装配草图设计）7.轴的强度校核与轴承寿命计算8.加深完成装配图9.设计绘制零件工作图10.编写设计计算说明书0.5天2天4天1.5天2天10天第一章四、参考书籍1.《精密机械设计课程设计指导书》，机械设计教研组，南京理工大学2.《精密机械设计》庞振基，机械工业出版社3.《精密机械零件手册》，天津大学，高等教育出版社，或者一般机械零件手册4.小模数渐开线圆柱齿轮精度国标，pdf电子文件或复印。五、成绩评定课程设计作为独立的一门课程，成绩单独记分。综合图面质量、说明书准确程度和能力态度三个方面按五级记分制（优、良、中、及格、不及格）评定。第一章第一章六、其它注意事项1.教室课程设计期间个班级有专用教室，班长持学生证去二教值班室拿钥匙，在课程设计期间，自行保管；注意保持教室卫生。2.考勤时间8:30-11:30，14:30-18:003.计算机绘图需要使用Autocad绘图的同学向指导教师申请，经批准后方可进行；在课程设计期间至少让老师检查三次，否则最后直接上交的图纸不予评分。4.图板和图纸图纸——四教B201购买，提前联系指导教师图板——文具劳保库租借，84315284第二章传动装置的总体设计一、选电机，确定总传动比已知：T——工作机的输出扭矩（N·m）（牛·米）n——工作机的转速(r/min)（转/分）)(9550KWnTPw计算功率：所需电动机功率322)(轴承齿联总总KWPPwd第二章选电动机型号dPP额定2010nni额总二、传动型式和各级传动比分配两级圆柱齿轮（要求用直齿轮）传动按照最高精度和最小转动惯量原则，具体见教材高低ii)4.1~3.1(齿轮2和4相差太远——不利于浸油润滑若不满足，加一带油轮第二章三、计算传动装置的运动与动力参数计算出各轴的转速、各轴的输入功率和输入扭矩（1）各轴的转速3412134121iininninnnnIIIIIIII电动机第二章（2）各轴的输入功率PⅠ=P电机·η1η1——联轴器效率PⅡ=P1·η2·η3η2——齿轮传动效率PⅢ=PⅢ·η2·η3η3——轴承效率第二章（3）各轴的输入扭矩IIIIIIIIIIIIIIIIIInPTnPTnPT955095509550上述计算结果列表备用Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴n转速r/minP输入功率KWT输入扭矩N·mi传动比第二章第三章传动零件的设计计算确定传动零件的材料、热处理方式、参数、尺寸和主要结构，并进行必要的强度校核和寿命计算传动件的设计计算顺序应由高速级向低速级依次进行一、传动零件的参数设计及强度校核1、硬齿面齿轮齿轮的弯曲疲劳强度条件定齿轮的模数m2、软齿面齿轮由接触疲劳强度条件确定齿轮参数。再校核齿轮的弯曲疲劳强度《精密机械设计》教材P175例题8－2第三章二、传动零件的结构设计1.对齿宽较小的精密机械及仪表齿轮（b≤10mm），为保证安装时达到较好的同心度与垂直度要求，使齿轮传动有较高的传动精度，则一般采用带宽轮毂的齿轮第三章3.当齿轮的齿根圆直径与配合处的轴的直径d相差较小，可将齿轮与轴制成一体成为齿轮轴2.如果齿轮的齿宽本身已经较大，则一般不采用带加长轮毂的齿轮结构，齿轮与轴的联接方式一般采用键联接。第三章三、传动零件的精度等级与侧隙类型的选择选择齿轮零件精度与侧隙初选，如果精度估算不符要求，则还需对齿轮传动的精度和侧隙进行调整1.按GB2363-90规定，小模数渐开线圆柱齿轮的精度分为12个等级，精密机械及仪表齿轮常用5，6，7，8四级，其中7级为基本精度等级。齿轮的精度是决定单向传动误差的因素之一！第三章2、小模数齿轮侧隙（见GB2363-90第185页）只规定最小圆周侧隙新标准（教材）：圆周侧隙种类分h、g、f、e、d5种，按jtmin值从小到大的顺序其中g为基本侧隙类型齿轮的侧隙是决定空回误差的因素之一！初选时一般低速级选g类侧隙，高速级选f类侧隙第三章3.一对齿轮应采用相同的齿轮精度等级。4.要提高传动装置的传动精度，一般只需对低速级齿轮采用较高的传动精度等级和较小的侧隙类型。而高速级齿轮传动误差对传动装置输出误差影响较小。齿轮设计好后检查:a：总中心距检查mma170第三章b：齿轮与轴的干涉：中间轴上高速级大齿轮不与低速轴相干涉mmda2022低b：润滑方式选择：—加挡油板—脂润滑—开油沟—飞溅润滑smvsmv/2/222高速级大齿轮的圆周速度第三章第四章轴的结构的初步设计确定轴的各段径向与轴向尺寸一、轴径的初估)3,2,1()(3immnPAdiiiPi——轴i所传递的功率（KW）ni——轴i的转速（r/min）A——设计常数。与轴的材料及许用剪应力[τ]及载荷情况有关，详见教材表10-2第四章d1min，d3min与联轴器相配，选择联轴器型号，一端联电机轴，另一端联输入轴d2min与滚动轴承的孔径相配（选定滚动轴承的型号）设计阶梯轴结构尺寸时要确定：（1）输入轴、输出轴联轴器型号（2）三对轴承的型号，尺寸，精度等级，游隙类型（3）轴承内圈与轴的配合为基孔制，外圈与轴承座的配合为基轴制（4）齿轮与轴的配合第四章二、轴的径向尺寸的确定a)输入、输出轴的径向尺寸安装滚动轴承和联轴器处轴直径d3和dmin应取标准值过渡轴肩h’=0.5~2mmd3定位轴肩h=2～3mmd2第四章b)中间轴径向尺寸dmin→选中间轴上轴承型号尺寸三根轴上的轴承的类型一般应相同轴承的内径，d轴承I≤d轴承Ⅱ≤d轴承Ⅲ第四章三、轴向尺寸lAB=半联轴器长度－（3～5）mmL2保证轴承盖螺钉的装拆要求，嵌入式轴承盖：L2＝5～10mm.凸缘式轴承盖：L2＝15～20mm轴承盖结构尺寸见指导书第70页附录四第四章L=C1+C2（扳手空间）+机座壁厚+2～3mmL滚动轴承若为脂润滑，加挡油环第四章四、滚动轴承的类型、尺寸与精度的选择1、滚动轴承类型的选择根据载荷大小、方向、性质、轴的转速、安装尺寸、轴的刚度及回转精度等方面综合考虑。使用:深沟球轴承同一轴上一般采用一型号的轴承2、滚动轴承精度和游隙的选择滚动轴承的精度等级如下：可先选P6级精度第四章滚动轴承的精度等级如下：新P0P6P6XP5P4P2（精密机械设计教材）旧GEDCBA（课程设计指导书）滚动轴承的游隙代号：C1C2-C3C4C5各轴上轴承的类型、尺寸和精度选定后应将参数列成表格形式轴轴承型号内径d/mm外径D/mm宽度B/mm安装尺寸D1/mm安装尺寸D3/mm精度游隙ⅠⅡⅢ一般先选基本组游隙第四章五、轴和轴上零件配合的选择轴与轴上零件配合的选择也是影响齿轮传动精度的因素之一常用的一些配合类型列举如下：轴承内圈与轴：js6、k6、m6、n6轴承外圈与孔：K7、J7、H7、G7齿轮孔与轴：H7/n6，H7/m6，H7/k6或H7/p6联轴器与轴：H7/p6，H7/r6，H7/m6，H7/n6套筒与轴：H7/js8，F8/k6第四章第五章传动装置的精度计算一、单向传动误差的分析与综合影响单向传动误差的因素1）齿轮本身的加工误差，可用切向综合误差的公差表示2）影响单向传动误差的第二类因素是传动装置的三种旋转偏心，即：（1）齿轮固定在轴上时，其内孔与轴的配合偏心，可用配合间隙公差表示（2）安装齿轮处理的偏心（3）滚动轴承的偏心误差第五章)(c)()()(mmumsmFi隙齿轮内孔与轴的配合间动公差轴承内环外环的径向跳动公差安装齿轮处轴的径向跳切向综合误差的公差一对齿轮单向传动误差的合成][13.1)()(612221222122212222212.121uuccssFFii误差的标准偏差误差的均值0122.12.1maxmin2.13)(误差的极值第五章)(mFi切向综合误差的公差)(ms动公差安装齿轮处轴的径向跳)(mu动公差轴承内环外环的径向跳)(cm隙齿轮内孔与轴的配合间根据齿轮的尺寸和精度等级查小模数齿轮精度GB2363-90查表根据安装齿轮处的配合轴的公差查机械手册中形状和位置公差的圆跳动根据滚动轴承的精度等级查指导书后附录第69页表10-10根据齿轮内孔与轴的配合代号查手册，得到轴孔各自的偏差计算配合（最大）间隙=孔的上偏差－轴的下偏差第五章传动装置单向传动误差的统计计算234241234)(i传动装置单向传动误差的最大、最小值为：23)(4maxmin4第五章二、空回误差的分析与综合齿轮的侧隙可看成由两部分组成1、齿轮本身的加工误差（齿轮固有误差）2、支承齿轮的轴、轴承、箱体等零、部件的制造安装误差（装置误差）①双啮中心距偏差aE②传动中心距偏差af①滚动轴承内部的径向游隙②轴承内环与轴的配合间隙③轴承与箱体孔的配合间隙第五章齿轮副圆周侧隙的统计计算式)(46.173.02121mmamamjtbbEE均值标准偏差])(4)(14.2)()()()[(364.031122221n1i22212221niabibiaajtfBBEEEEjtjttj3)(maxmin极值第五章)(mEEaam的平均偏差双啮中心距偏差查表：)(mbm隙滚动轴承的平均径向游)(mEEaa的公差双啮中心距偏差根据齿轮的尺寸和精度等级查小模数齿轮精度GB2363-90计算平均偏差=（上偏差+下偏差）/2根据滚动轴承的尺寸和游隙类型查指导书第67页附录三计算平均游隙=（最小游隙+最大游隙）/2根据齿轮的尺寸和精度等级查小模数齿轮精度GB2363-90计算公差=上偏差-下偏差第五章)(Bm滚动轴承径向游隙公差)(mfa中心距极限偏差）跳动（同滚动轴承内环外环径向ubiE根据滚动轴承的精度等级查指导书后附录第69页表10-10根据滚动轴承的尺寸和游隙类型查指导书第67页附录三计算游隙公差=最大游隙-最大游隙根据齿轮的尺寸和精度等级查小模数齿轮精度GB2363-90第五章齿轮副空回误差的统计计算折算到主动轴（齿轮）上的空回误差角度均值、标准差和极值)('88.611ZmnjtB)('88.611