东北大学机械设计基础课程设计

机械设计基础课程设计指导第一讲概述第二讲传动装置的总体设计第三讲传动零件设计计算第四讲减速器构造第五讲减速器装配草图设计第六讲减速器装配工作图设计第七讲零件工作图设计第八讲编写设计计算说明书第九讲总结与答辩第一讲概述（1）培养综合运用机械系统课程知识解决机械工程问题的能力；（2）学习机械设计的一般方法；（3）掌握简单机械传动装置的设计步骤；（4）机械设计基本技能的训练——计算、绘图、设计使用的标准、规范、手册等。1.课程设计的目的第一讲概述2.课程设计的内容和份量2.1题目——选择通用机械的传动装置胶带运输机第一讲概述2.课程设计的内容和份量2.2内容总体设计；主要零件的设计计算—齿轮、轴承、轴等；绘制减速器装配图；绘制零件工作图；编写设计计算说明书。2.3工作量装配图1张—A0号图纸或A1号图纸输出轴和从动齿轮零件图各1张—A3号图纸或A4号图纸设计说明书1份第一讲概述3.课程设计的步骤设计准备传动装置的总体设计传动零件的总体设计减速器装配草图设计工作图设计编写设计计算说明书答辩第一讲概述4.课程设计的方法和要求4.1方法方案设计——必要的计算和结构设计——设计结果用图纸表达——设计依据为设计计算说明书。“三边”设计法——边画图、边计算、边修改。第一讲概述4.课程设计的方法和要求4.2设计要求(1)设计工作要认真、仔细、独立完成。(2)正确使用设计规范和标准。(3)正确处理设计计算和结构设计的关系。如：严格的等式关系:不等式关系:（由强度、刚度、磨损）经验公式:自行设计尺寸:——定位轴套、档油盘(4)作图正确，表达清晰；计算准确，书写工整。βzzmancos2)(213nPAd5.课程设计进度序号设计内容占总设计工作量的百分比/%完成阶段设计的参考时间1传动装置的总体设计7第一天（第一周周一）2传动零件的设计计算7第二天（第一周周二）3减速器装配草图设计40第六天（第二周周一）4装配工作图设计20第七天（第二周周二）5零件工作图设计10第八天（第二周周三）6整理编写设计计算说明书10第九天（第二周周四）7答辩6第十天（第二周周五）第一讲概述6.课程设计参考书及设计题目第一讲概述6.1参考教材孙德志，王春华，董美云，李庆忠《机械设计基础课程设计》东北大学出版社，2000年6.课程设计参考书及设计题目第一讲概述6.2设计题目工作条件ABC工作年限81015工作班制221工作环境清洁多灰尘灰尘极少载荷性质平稳稍有波动轻微冲击生产批量小批小批单件单级圆柱齿轮减速器的一级链传动——ZDL型6.课程设计参考书及设计题目第一讲概述题号滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)滚筒直径D/mm滚筒长度L/mmZDL-115001.5280400ZDL-215001.6300500ZDL-316001.6320400ZDL-418001.5300500ZDL-518001.8300400ZDL-620001.8320500ZDL-720002.0300400ZDL-822001.5280500ZDL-922001.8300400ZDL-1024001.8320500技术数据6.课程设计参考书及设计题目第一讲概述工作条件ABC工作年限81015工作班制221工作环境清洁多灰尘灰尘极少载荷性质平稳稍有波动轻微冲击生产批量小批小批单件单级圆柱齿轮减速器的一级普通V传动——ZDD型6.课程设计参考书及设计题目第一讲概述题号滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)滚筒直径D/mm滚筒长度L/mmZDD-19002.3400500ZDD-29002.5400600ZDD-310002.0500500ZDD-410002.2500600ZDD-511002.2320500ZDD-611002.0320600ZDD-712002.0400500ZDD-812002.1400600ZDD-914001.8320500ZDD-1015001.6250600技术数据第二讲传动装置的总体设计1.电动机的选择选择依据:工作机的特性、工作环境、工作载荷的大小和性质。所需选定:电动机的种类、类型和结构形式、功率、转速。1.1种类、类型和结构形式的选择Y系列三相异步电动机第二讲传动装置的总体设计1.电动机的选择1.2电动机功率的选择rPP0;kW;kW0，工作机所需电动机功率电动机额定功率，rPP选择条件：1.电动机的选择总传动效率。工作机所需有效功率，;k。工作机线速度，工作机圆周力，s/m;NkW1000vFFvPwn4321r/min.mm;m/s1060/3工作机主动轴的转速，径，胶带运输机传动滚筒直nDDnv1.2电动机功率的选择第二讲传动装置的总体设计1.电动机的选择1.3电动机转速的确定三相异步电动机的同步转速有3000，1500，1000，750r/min四种。建议使用同步转速为1000或1500r/min的电机。至少选择两种同步转速的电机进行方案比较，以选择最优方案。具体见参考教材P5例1.2-1。第二讲传动装置的总体设计2.传动比的分配——初步2.1各级传动比的分配根据表2.2-1合理选择推荐值。nwiiiinni3210总传动比注意：分配传动比要做到尺寸协调、结构匀称。一般带传动、链传动的传动比小于齿轮传动比。;min/r60πDvnw滚筒轴转速：第二讲传动装置的总体设计2.传动比的分配——初步2.2传动装置运动和动力参数计算—P,n,T,i,η232312120101ηppηppηpp232312120101inninninn232323331212122201010111559559559ηiTnP.TηiTnP.TηiTnP.T例题见例1.2-3，说明书中要列出表1.2-3的形式。第二讲传动装置的总体设计第三讲传动零件的设计计算1.减速器外传动零件的设计计算1.1普通V带传动带的型号、带轮直径和宽度、带的长度、中心距、带的根数、作用在轴上力的大小和方向。。带速：一般取带的根数：小带轮直径：要求：25m/s~56;~310,;min1vzzdd带轮尺寸确定：考虑设计的尺寸在传动装置中是否合适。带轮直径确定后，验算带传动的实际传动比。确定带轮毂孔直径：根据带轮的安装情况具体考虑。1.减速器外传动零件的设计计算1.2链传动确定链节距、齿数、链轮直径、轮毂宽度、中心距、作用在轴上力的大小和方向。要求：链轮齿数应为奇数或不能整除链节数的数。链节数应为偶数，避免使用过度链节。第三讲传动零件的设计计算1.减速器外传动零件的设计计算1.3选择联轴器根据各种联轴器的应用特点，按标准选择（公称转矩和许用转速）。nnTTnc第三讲传动零件的设计计算2.减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动设计完减速器以外的传动零件后，要验算原始计算的运动和动力参数，如有变动应进行相应的修改，然后，再进行减速器内传动零件的设计计算。2.1齿轮材料及热处理方法的选择。大、小齿轮硬度差；硬度硬齿面；硬度软齿面50HBS~30350HBS350HBS第三讲传动零件的设计计算2.2齿轮的结构2.减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动齿轮轴的结构。离小于两倍齿轮模数，或齿轮齿根距键槽的距齿轮轴当mXdda22第三讲传动零件的设计计算2.3齿轮传动的中心距2.减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动角或采取变位。改变齿数、模数、螺旋斜齿圆柱齿轮变位。改变齿数、模数或采取直齿圆柱齿轮要求中心距为整数。::mm,160130)(2cos121~zzma第三讲传动零件的设计计算2.4齿轮参数2.减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动精确到小数点后三位。、齿顶圆直径分度圆直径；秒精确到螺旋角add第三讲传动零件的设计计算第四讲减速器的构造减速器包括：齿轮传动、轴、轴承、箱体及其附件。4.1齿轮、轴及轴承组合4.2箱体第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（1）检查孔及其盖板第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（2）通气器第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（3）轴承盖和密封装置第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（4）轴承挡油盘第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（5）定位销第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（6）启箱螺钉第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（7）油面指示器第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（8）放油螺塞第四讲减速器的构造4.3减速器的附件（9）油杯轴承采用脂润滑时，补充润滑脂（10）起吊装置当减速器的质量超过25kg时，为了搬运用第四讲减速器的构造第五讲减速器装配草图设计原则：一般，设计总是从装配图的设计开始的。大部分零件的结构和尺寸是在装配草图设计阶段决定的，在这个阶段的过程中，要综合考虑零件的强度、刚度、制造工艺、装配、调整和润滑等各个方面。目的：是观察最初确定的运动参数、各传动件的结构和尺寸是否干涉，同时，在绘图工程中定出轴的结构、跨距及受力点的位置，以便验算轴的强度、滚动轴承的寿命。最后，确定出所有零部件的结构和尺寸，为工作图的设计打下基础。逐步学会并掌握“三边”设计法。5.1初绘减速器装配草图（1）准备工作确定传动齿轮的主要尺寸；电动机的安装尺寸；选择联轴器的类型；初选滚动轴承类型；确定滚动轴承的润滑和密封方式；确定减速器箱体的结构尺寸（箱体结构复杂，强度和刚度的计算比较困难，按经验公式计算出尺寸后要圆整，具体见表1.5-1）。第五讲减速器装配草图设计5.1初绘减速器装配草图（2）俯视图草图初绘（步骤）选择比例尺—一般按1：1，用A0号图纸绘制，布局，画出中心线；齿轮轮廓尺寸绘制；画出箱体的内壁线；初定外伸段轴径，高速端与电机联d=(0.8~1.0)d电机；（按公式计算圆整）；设计轴的结构（径向尺寸确定和轴向尺寸确定）；确定轴承安装具体位置见图1.5-4；确定轴承座孔的宽度和箱缘宽度；轴承盖、螺钉、调整垫片的绘制；确定外伸轴段的长度；确定轴和轴上零件的受力点。3nPAd第五讲减速器装配草图设计5.1初绘减速器装配草图第五讲减速器装配草图设计5.1初绘减速器装配草图第五讲减速器装配草图设计≥1.2δ油润滑3~5初估轴径d1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定需定位,直径比d1大5~9，按密封件取标准值；长度按结构无定位，直径大1~3，但须按轴承取标准值轴环定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构确定无定位，直径大1~3；长度比齿轮短1~3轴套定位，原则与轴环相同5~8δ+c3+c4脂润滑10~1510~15δ+L1+L2≥δ5.2轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算（1）轴的强度校核计算根据俯视草图确定的轴的结构和支点及轴上零件力的作用点，进行轴的受力分析、绘制弯矩图和当量弯矩图，判定危险截面进行强度校核（参见教材例13-1）。要求：只进行输出轴的强度校核，如果强度不够可通过加大轴径提高其强度。第五讲减速器装配草图设计5.2轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算（2）滚动轴承寿命的校核计算滚动轴承的寿命最好与减速器的寿命相同，或与减速器的检修期相符（检修期一般为2~3年）。若轴承寿命不够，先考虑选用另一种直径系列的轴承，其次考虑改变轴承的类型，提高基本额定动载荷（参见教材例13-1，14-2）。要求：只进行输出轴上的一对滚动轴承进行校核计算。第五讲减速器装配草图设计5.2轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算（3）键联接强度的校核计算键联接的强度校核计算主要是验算其挤压应力，许用挤压应力按键、轴、轮毂三者材料最弱的选取，一般情况下，轮毂的材料最弱（参见教材例9-3）。要求：只进行输出轴上键的强度校核。若计算应力大于许用应力，可通过改变键长、改用双键、采用花键、加大轴径、改选较大剖面的键邓来满足强度要求。第五讲减速器装配草图设计5.3完成减速器装配草图主要工作：设计轴系部件（箱内传动零件、轴上其他零件、与轴承组合有关的零件）、箱体及减