华科机械设计课程设计.

机械基础工程训练李成刚[e-mail]机械基础工程训练的目的综合运用机械设计课程和其它相关先修课程的理论及生产实践的知识，分析、解决机械设计问题。学习机械设计的一般方法，掌握机械零部件、机械传动装置的设计过程，培养总体设计和零部件设计的能力。通过计算和计算机绘图，学习使用标准、规范、手册、图册等技术资料，培养机械设计的基本技能。参考资料唐增宝，常建娥.机械设计课程设计.武汉：华中科技大学出版社，2006，第三版张卫国，饶芳.机械设计——基础篇.武汉：华中科技大学出版社，2006，第一版答辩时最终提交文件1.装配图1张2.零件图2张（轴和齿轮）3.设计说明书1份以班为单位刻制光碟一张设计过程的主要阶段：1.方案设计和传动零件设计（3天）2.装配草图绘制和零件强度和寿命计算（5天）3.完成装配图设计（3天）4.零件图设计（2天）5.编制设计说明书（1天）6.答辩（1天）方案设计和传动零件设计完成时间：3天指导老师审阅通过后进行下步工作1.1确定传动方案方案1：双级圆柱斜齿轮减速器+开式齿轮方案2：双级圆柱斜齿轮减速器+链传动方案3：带传动+双级圆柱斜齿轮减速器方案4：两级蜗杆+齿轮减速器+链传动(或开式齿轮)（注：根据总传动比和箱内外传动比的分配情况而定）电动机带式运输机传动系统减速器是一种重要的通用性机械传动装置，类型多样用途广泛。功能：降低原动机的转速；增大输出转矩；改变运动方向。带式运输机中的双级圆柱齿轮减速器或蜗杆减速器1.2选择电动机类型：Y系列三相交流异步电动机（P147）转速：1500或1000rpm功率：工作机所需功率电动机所需功率=—————————系统总效率总效率=η1×η2×…×ηn（P6表2-2）记录电动机安装及外形尺寸（P148）1.3计算总传动比和分配传动比总传动比：i=n电/n工传动比分配原则各种传动的各级传动比应在推荐值范围内（P7表2-3）尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象（P7图2-2）双级圆柱齿轮减速器：高速级和低速级的齿轮强度接近油池浸油润滑：各级大齿轮直径相差不大i1=(1.3~1.4)i2总传动比相对误差：△i≤±5％1.4计算各轴的转速、功率和转矩轴号转速n（rpm）功率P（Kw）转矩T（N∙m）传动比iⅠⅡⅢⅣ1.5传动零件的设计计算先箱外再箱内——减少传动比累积误差箱外：开式齿轮：齿数互质；大齿轮的材料选择；齿宽系数链传动：链节数取偶数；链轮齿数取奇数，并和链节数互质带传动：计算压轴力，设计大带轮毂孔直径（P181）箱内：闭式齿轮传动软齿面齿轮：按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度硬齿面齿轮：按弯曲疲劳强度设计，校核接触疲劳强度；齿宽系数中心距应圆整为5的倍数（直齿轮需变位）模数应向大取第一系列标准值齿宽应圆整斜齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径应精确计算到小数点后三位数斜齿轮的螺旋角应精确计算到“秒”箱内：蜗杆传动模数和分度圆直径应取标准值，且应与直径系数符合标准的匹配关系热平衡验算1.6选择联轴器初算轴径方案1、2、4：减速器高速轴外伸端用联轴器与电动机相联，高速轴轴径应与电动机、联轴器相匹配。方案3：减速器高速轴外伸端与大带轮相联，高速轴轴径应与大带轮孔径匹配。减速器低速轴外伸端用联轴器与其他轴相联，低速轴轴径应与联轴器相匹配。选择联轴器的类型（P13）与型号（第十三章）装配草图绘制和零件强度和寿命计算完成时间：5天指导老师审阅通过后进行下步工作减速器三维造型箱体箱盖箱座附件窥视孔和视孔盖通气器轴承端盖定位销联接螺栓箱盖与箱座轴承座起盖螺钉油标与油塞起吊装置减速器三维造型轴系部件齿轮轴轴承套筒（挡油环）键2.1减速器装配图设计准备齿轮（蜗杆）传动的主要尺寸：中心距，齿轮（蜗杆、蜗轮）分度圆直径，齿宽轴端直径输入轴（方案1、2、4）：电动机输出轴径——联轴器轴孔直径和长度——轴端直径输入轴（方案3）：带轮轴孔直径——轴端直径输出轴：转矩——联轴器轴孔直径和长度——轴端直径滚动轴承的类型确定2.2减速器装配草图设计内容轴的结构设计确定轴承型号、轴的支点距离、作用在轴上零件的力的作用点轴的强度计算轴承的寿命计算键的强度计算轴系零件（齿轮、轴承、套筒、挡油环、端盖、密封圈等）的结构设计减速器箱体的结构设计减速器附件设计2.3滚动轴承的润滑方式润滑油润滑浸油齿轮圆周速度v2~3m/s：飞溅润滑刮板润滑：下置式蜗杆传动中蜗轮轴的轴承油池润滑：下置式蜗杆轴的轴承润滑脂润滑浸油齿轮圆周速度v2~3m/s下置式蜗杆传动中蜗轮轴的轴承上置式蜗杆传动中蜗杆轴的轴承2.4齿轮传动的润滑方式根据浸油齿轮的圆周速度确定v≤12m/s：油池浸油润滑齿轮浸油深度：1~2个齿高（P17）多级齿轮传动：一般低速级大齿轮浸油；当高速级与低速级大齿轮直径相差较大时，高速级大齿轮采用溅油轮来润滑v≥4~5m/s——上置式蜗杆：蜗轮浸油1~2个齿高v＜4~5m/s——下置式蜗杆：蜗杆浸油0.75~1个齿高；当油面达到轴承最低的滚动体中心而蜗杆尚未浸入油中时，在蜗杆轴上安装溅油环。齿轮v12m/s或上置式蜗杆v10m/s：压力喷油润滑完成装配图设计完成时间：3天指导老师审阅通过后进行下步工作3.1完成减速器装配图打剖面线：相邻不同零件剖面线方向应不同；同一零件在各视图上剖面线方向和间距应一致标注主要尺寸与配合特性尺寸：齿轮中心距及其偏差（P167表18-13）外形尺寸：总长、总宽、总高安装尺寸：箱座底面尺寸，地脚螺栓孔中心线的定位尺寸、地脚螺栓的直径和间距，减速器中心高，外伸轴端的配合长度和直径主要零件的配合尺寸（P41表5-2）：传动零件与轴，联轴器与轴，轴承内圈与轴（基孔制），轴承外圈与箱体轴承座孔（基轴制）等填写技术特性表编写技术要求（P41）零件编号，编制零件明细表填写标题栏零件图设计完成时间：2天零件工作图零件工作图是制造、检验零件及制定工艺规程的重要技术资料，应包含制造、检验零件所需的全部内容，包括：必要的视图正确的尺寸标注尺寸公差与形位公差表面粗糙度技术要求先画装配图，再拆画零件图齿轮结构设计小齿轮一般为齿轮轴，P29图5-9大齿轮根据齿顶圆直径选择结构型式，P188-189硬齿面大齿轮，为保证键的强度，可选用轮毂宽度l大于轮缘宽度B的结构型式，P188图19-11轴类零件工作图一个视图断面图局部放大图径向尺寸及公差（有配合要求的轴段，P41）轴向尺寸（P50）形位公差（P52）表面粗糙度（P52）技术要求（P51）齿轮类零件工作图主视图左视图形位公差（第18章）粗糙度（P54）啮合特性表（第18章）技术要求（P54）编制设计说明书完成时间：1天设计计算说明书的内容1.目录2.设计任务书（一定要画传动系统运动简图）3.传动方案的分析与拟定4.电动机的选择计算5.传动装置的运动及动力参数的选择和计算（包括分配各级传动比，计算各轴的转速、功率和转矩）6.传动零件的设计计算7.轴的设计计算8.键联接的选择及计算9.滚动轴承的选择及计算10.联轴器的选择11.润滑和密封方式的选择，润滑油和牌号的确定12.箱体及附件的结构设计和选择13.设计小结（对课程设计的体会，设计的优缺点及改进意见等）14.参考资料（[编号]作者.书名.出版地：出版社，出版年，版次）答辩完成时间：1天地点：机械学院西楼B509双级圆柱齿轮减速器+开式齿轮双级圆柱齿轮减速器+链传动带传动+双级圆柱齿轮减速器两级蜗杆+齿轮减速器+链传动设计方法：边画图、边计算、边修改画出齿轮的轮廓和箱体内壁线确定轴承座孔宽度L，画出轴承座的外端线。确定轴承的位置轴的结构设计——由端部开始，逐段确定轴径和宽度定位轴肩：3~5mm；滚动轴承的定位轴肩：查轴承手册。非定位轴肩：0.5~1.5mm安装滚动轴承、传动件、密封件等处的轴段直径应取标准值。滚动轴承端面距箱体内壁的距离：油润滑3~5mm；脂润滑10~15mm外伸长度与轴上零件和轴承盖的结构有关（4）确定箱座高度H和油面（P30）；（2）轴承座旁连接螺栓的位置及凸台高度的确定；（1）箱体壁厚≥8mm（P24表5-1）（7）箱体的加强肋（P24表5-1）（3）箱盖的圆弧以轴心画圆弧求得；减速器箱体结构设计（5）输油沟的结构（P19），注意不要与联接螺栓孔相干涉；（6）箱盖、箱座凸缘及联接螺栓的布置（考虑扳手空间）（P24表5-1）（8）工艺性：铸造圆角，拔模斜度，区分加工面和非加工面，螺栓支承面要加工出沉头座（P32）减速器附件设计窥视孔和视孔盖：要能够观察到齿轮啮合状况（P133）通气器：根据工作选用（P136-137）起吊装置（P137-138）油标：注意油标的倾斜度放油孔和螺塞（P139）：放油孔设置在箱座内底面最低处；箱座内底面常做成1°~1.5°的斜面；在油孔附近做成凹坑起盖螺钉：螺钉端部应制成圆柱端，以免损坏螺纹和剖分面定位销：相距尽量远，距对称线距离不等（P109）凸台高度的确定应以最大的轴承座孔为准凸台高度应向大圆整为R20标准数列值（P73表9-7）油标尺插入、拔出时不能与箱体干涉最低油面最高油面油标尺起盖螺钉钢板挡油环（P29）滚动轴承采用油润滑时，若轴上小斜齿轮直径小于轴承座孔直径，为防止齿轮啮合过程中挤出的润滑油大量冲入轴承，在轴承靠箱体内壁一侧安装钢板挡油盘。铸造挡油盘（P20）飞溅润滑输油沟结构尺寸（P19）喷油润滑下置式蜗杆当油面达到轴承最低的滚动体中心而蜗杆尚未浸入油中时，在蜗杆轴上安装溅油环。上置式蜗杆油池润滑采用溅油轮的油池润滑齿轮减速器内壁线（主视图）P24表5-1箱盖内壁到大齿轮齿顶圆的距离Δ1箱盖壁厚δ1大齿轮齿顶圆到油池底面的距离30-50mm滚动轴承脂润滑挡油环的位置P20轴段宽度小于齿轮宽度轴的强度计算方案3高速轴上作用有带轮的压轴力危险截面：Me最大的截面；22VHMMM1.画出空间受力图（注意中间轴），求水平面和垂直面支反力RH、RV；2.分别作水平面和垂直面受力图；3.分别作水平面和垂直面弯矩图MH、MV；4.求合成弯矩：22)(TMMe5.求危险截面的当量弯矩：靠近Memax，直径较小的截面。6.按弯扭合成强度条件校核：beedM131.0若强度不足，应适当增大轴径。轴承的寿命计算求径向载荷R=sqrt(RH2+RV2)求派生轴向力S求轴向载荷A根据正装或反装，确定派生轴向力的方向根据轴向合力的方向，判断轴的运动趋势根据正装或反装，判断哪端轴承受压，哪端轴承放松压紧端轴承的轴向载荷等于除开本身派生轴向力之外的轴向力的代数和放松端轴承的轴向载荷等于本身的派生轴向力求径向和轴向动载系数X、Y求当量动载荷P求轴承寿命Lh定位轴肩，3-5mm根据联轴器或大带轮确定直径与宽度滚动轴承油润滑根据密封圈（P143）确定直径非定位轴肩，0.5-1.5mm安装轴承处轴径必须是5的倍数滚动轴承的定位轴肩按标准确定（第十二章）确定轴承座孔宽度LL取决于轴承旁联接螺栓Md1所需的扳手空间尺寸c1和c2δC15～8C2轴的结构化设计齿轮减速器内壁线（俯视图）大齿轮齿顶圆到箱座内壁的距离Δ1齿轮端面与箱体内壁的距离Δ2中间轴两齿轮端面间距8-15mm△1△2△28~15箱体内壁齿顶圆