机械设计课程设计布题(2011.6.7)

机械设计课程设计机械学院机械基础教研室2012年6月佳木斯大学2第一次布置课程设计的目的、内容及要求传动装置的总体设计计算传动装置的总传动比及分配各级传动比传动装置的运动和动力参数的计算传动零件的设计计算3课程设计的目的、内容及要求“两线”：课程教学→设计实践“三性”：实践性、综合性、创新性一、目的1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；4课程设计的目的、内容及要求3、提高学生在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械CAD技术。二、内容：设计一般机械中的传动装置1、题目：带式运输机的双级斜齿圆柱齿轮减速器（含带设计）5课程设计的目的、内容及要求（6）键的选择及强度校核（高速轴上键的校核）；2、内容：（1）传动方案的分析和拟定；（见设计任务书）（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；（3）传动件的设计（带传动、齿轮传动（双级））；（4）轴的设计（所有轴的结构设计，高速轴的弯、扭组合强度校核及安全系数校核）；（5）轴承的设计（所有轴承的组合设计，高速轴上轴承的寿命计算）；6课程设计的目的、内容及要求（7）联轴器的选择；（8）减速器的润滑与密封；（9）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计等）；（10）零件工作图设计；（11）编写设计计算说明书；（12）答辩。73、工作量：①减速器总装图1张：0#图纸②传动零件工作图1张：2#图纸绘低速级大齿轮③轴的工作图1张：2#图纸绘输出轴图④箱体零件图1张：2#图纸⑤设计计算说明书一份：6000～8000字（≈30P）课程设计的目的、内容及要求8课程设计的目的、内容及要求设计准备（第一次布置、分题号等）三、进度传动装置的总体设计传动件的设计第二次布置：装配草图的设计与绘制，减速器的拆装装配工作图的绘制与总成第三次布置：零件工作图的设计与绘制编写设计说明书、总结和答辩9课程设计的目的、内容及要求1、图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等；2、设计计算说明书：设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等；3、设计表现：是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量，是否迟到早退等；（出勤率）4、答辩成绩。四、成绩评定：百分制10课程设计的目的、内容及要求独立完成，可以相互讨论，但不得抄袭。五、注意事项：11传动装置的总体设计一、分析和拟定传动装置的运动简图传动方案已定（任务书中简图）；2-3人一题（题号分配）。1、电动机类型：均用Y系列电动机二、选择电动机类型及功率2、确定电动机功率：电动机所需输出功率：P0=Pw/ηPw―工作机所需功率（取决于工作阻力及运行速度）η―电动机至工作机之间传动装置的总效率12传动装置的总体设计Pw=Fv(Kw)η―电动机至工作机传动装置的总效率η=η1η2η3…ηn传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率，注：①轴承效率：一般指一对轴承而言②卷筒效率：η卷=0.95－0.96,不计轴承效率13传动装置的总体设计③联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器④电动机额定功率Pm:PmPoPo－电动机所需输出功率Pm－电动机额定功率Pm＝（1～1.3）Po14传动装置的总体设计功率相同的同类电机有不同的转速：电机转速高、转矩小→外廓尺寸小、重量轻、价格便宜，但总传动比大，传动装置传动比大→尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。本设计一般用同步转速为1500及1000r/min两种电动机转速（用满载转速nm计算：1440及960r/min）。三、确定电动机转速15传动装置的总体设计nm/nw=i1i2i3nw―工作机转速i1、i2、i3―各级合理传动比双级圆柱齿轮减速器:优先选用1500r/min四、选定电动机YXXX△xX￣￣￣￣￣￣￣￣￣Y系列三相中心高机座长同一机座和转极数异步电动机度代号速下不同的功率序号16传动装置的总体设计②设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载进行计算。不能按同步转速1000r/min或1500r/min注：①设计计算传动装置各级功率时，按电动机实际功率Po进行计算。Po＜Pm，Pm为额定功率，Po作为设计功率！17计算传动装置的总传动比及分配各级传动比双级圆柱：i=nm/nw=i带i齿1i齿21、各级传动比应在推荐范围内（表2－1）；2、i带不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，造成安装困难；i带＝2～４可取偏小些的值（2～2.5）3、各传动件互不干涉，且有利润滑:双级圆柱齿轮减速器:i高＝（1.3～1.5）i低注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足δi≤±(3～5)%二、分配传动比一、总传动比18传动装置的运动和动力参数的计算mInn11ininnmⅠⅡ212iininnmⅡⅢⅢnnw一、各轴转速19传动装置的运动和动力参数的计算联OIPP啮滚联啮滚Ⅱ＝OIPPP22啮滚联啮滚Ⅱ　Ⅲ＝OPPP’联啮滚联22OwPP二、各轴输入功率20传动装置的运动和动力参数的计算三、各轴输入转矩mOInPnpT联ⅠⅠ661055.91055.91661055.91055.9inPnpTmO啮滚联ⅡⅡⅡ2122661055.91055.9iinPnpTmO啮滚联ⅢⅢⅢ2122661055.91055.9iinPnpTmO’联啮滚联21传动装置的运动和动力参数的计算列表:轴名参数电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴工作轴转速n（r/min）功率p（kw）转扭T（N·mm）传动比i效率η22传动零件的设计计算传动装置包括各种类型的零、部件，其中决定其工作性能、结构布置和尺寸大小的主要是传动零件，如V带传动、链传动和开式齿轮传动等，再进行箱传动零件设计。1、V带传动：要求计算出V带传动的型号、长度、根数、中心距、初拉力、对轴的作用力；确定带轮直径D1、D2，材料、张紧装置、带轮结构尺寸等。设计时应注意：一、箱外传动零件设计23传动零件的设计计算（1）带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如：装在电动机轴上的小带轮直径与电动机中心高应相称；大带轮不应过大以免与机架相碰等。一般应由电机轴定小带轮轴孔孔径，在带轮轴孔孔径与减速器输入轴协调；（2）D1、D2应标准化，由此造成实际带传动的传动比与分配的带传动的传动比之间有差异，应予以修正，从而得到减速器实际的传动比和输入转矩；（3）Ｖ带轮的结构形式：主要由带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册，或参见P34表3－5。画出结构草图，标明主要尺寸备用。（图册图号78）24传动零件的设计计算二、箱内传动零件设计1、圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点：（1）齿轮的材料：过去：常常是小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢正火（HB170～210）现在：小齿轮用合金钢，40MnB调质（HB240～285）或40Cr（HB240～286）；或表面淬火双圆柱：mma101401mma101802锥齿轮:8.2~21imma101802mmR510100高:低:25传动零件的设计计算（1）齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算其精确值；（2）具体结构尺寸可参见《图册》；（3）几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表。大齿轮用45号钢正火特别提示：边设计边修改，最终装配图、零件图、计算说明书的结果必须一致，尤其对于轴、齿轮等。261.了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点；2.初绘装配草图及验算轴与轴承；3.在初绘装配草图以及验算轴与轴承的基础上，完成装配图。4.掌握“边绘图，边计算，边修改”的交替工作法，复杂装配（工作）图设计程序。[主要内容]机械设计课程设计第二阶段27减速器的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆、蜗轮等）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。下面的附图1、附图2分别为圆柱齿轮减速器、圆锥－圆柱齿轮减速器(蜗杆减速器)的典型结构。P73表4－6为减速器铸造箱体主要结构尺寸关系。§2－１减速器的结构28减速器的结构29减速器的结构附图130减速器的结构附图231减速器的结构表4－6(P73)32基本程序：§2－2装配图设计方案设计运动（动力）参数计算传动件设计计算装配草图设计装配工作图设计33一、装配草图设计：装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。草图设计（按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略，如：不画剖面线，不标注配合及尺寸等）教师审阅装配工作图设计装配草图设计34★装配草图设计阶段：1、草图第一阶段2、精算（交叉法特点）3、草图第二阶段4、草图第三阶段装配草图设计35装配草图设计——草图设计第一阶段二、草图设计第一阶段：设计内容：1、完成轴的结构设计：dmin：按扭矩初估而得的作为轴端直径。确定轴各段直径确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离）轴承型号的确定3minnpCd可初选中（3）窄系列。(中等Cr值)362、确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。设计过程：1、绘制前的准备：①电机型号：查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H；②确定联轴器型号：两端轴孔直径和轴孔长；③初选轴承类型（径向力和轴向力作用）；④轴承润滑方式：：浸油齿轮V≤2m/s时，可采用脂润滑。装配草图设计——草图设计第一阶段37⑤齿轮润滑：V≤12m/s时可采用浸油润滑。注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但≮10mm；锥齿轮：整齿宽（至少半齿）。齿顶圆至油池底面距离≮30～50mm。⑥确定密封方式：V轴＜5m/s时采用毡圈密封；封油环（齿状）：⑦轴承盖结构：装配草图设计——草图设计第一阶段382、草图设计过程：1)比例；2)合理布置图面；估计减速器轮廓尺寸;3)画法：装配草图设计——草图设计第一阶段由里向外，先画中心线和轮廓线，再画细部结构。画出传动零件的中心线和轮廓线，机件内壁线和机体对称线，定出轴承和轴承座端面位置，设计轴的结构，由dmin→di。39841594150装配草图设计——草图设计第一阶段40装配草图设计——草图设计第一阶段41步骤及要点：①Ｂ１＝Ｂ２＋５～１０②机体内壁与小齿轮端面及大齿轮顶圆应有间隙△２、△１。③防止高速级大齿轮与低速级轴相碰见附表4、附表5、附表6。4)确定轴上力作用点及支点跨距，计算轴承寿命。装配草图设计——草图设计第一阶段42三、精算：轴的安全系数校核，弯扭组合强度计算（★★★高速轴）轴承寿命（★★★高速轴轴承）键（★★★高速轴上键）四、草图第二阶段：任务:轴系结构设计内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构有关零件的具体结构。1.传动件结构设计：装配草图设计——精算阶段43装配草图设计——草图设计第二阶段44装配草图设计——草图设计第二阶段452.轴承组合设计：①轴系轴向固定与调整方法；②轴系结构与画法；③轴系润滑与密封；④轴系盖结构；⑤轴结构细化┏圆角、倒角：┃退刀槽：┗砂轮越程槽等：装配草图设计——草图设计第二阶段46五、装配草图第三阶段：任务：完成装配草图内容：1、设计减速器机体和附件①机体形状、尺寸确定，②轴承旁凸台结构尺寸，③加强筋；④机体工艺结构（沉头座、凸台、铸造圆角等）；⑤联接螺栓、螺钉的尺寸、位置，⑥地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。装配草图设计——草图设计第三阶段作图确定。考虑联接刚度、保证联接可靠并结合扳手空间（C1+C2）472.完成减速器配件：七大配件的结构设计①检查孔,盖P78；②通气器P78；③油标P75；④排油孔