精密機械設計課程設計.ppt

精密機械設計課程設計,南京理工大學機械工程學院指導教師：梁醫(yī)范元勛,第一章概述,第二章傳動裝置的總體設計,第六章傳動裝置裝配草圖設計,第三章傳動零件的設計計算,第五章傳動裝置的精度計算,第四章軸的結構的初步設計,第八章零件工作圖設計,第九章編寫設計計算說明書,第七章裝配圖的完成,一、課程設計的目的1.系統(tǒng)全面地綜合地掌握和鞏固課程所學的理論知識。設計減速器：齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器、螺紋聯(lián)接、鍵、傳動鏈精度。2.學習機械設計的一般方法，了解和掌握精密機械設計的設計原則和設計步驟。擬定傳動方案傳動裝置總體設計部件設計3.進行設計基本技能的訓練。學會用手冊、標準、規(guī)范等資料，邊查資料、邊計算、邊綜合、邊繪圖、邊修改的設計技能。4.培養(yǎng)嚴肅認真的科學態(tài)度和工作作風。,第一章概述,二、課程設計的內容與任務,1、題目：二級精密齒輪傳動裝置,2、技術要求,1）功率要求,小功率，低速傳動，載荷穩(wěn)定，工作壽命10年，單班制，已知提供給工作機的扭矩T(N.m)和轉速n(r/min)（見每個人的數(shù)據(jù)）,2）傳動精度要求,要求傳動裝置輸出軸的誤差：單向傳動誤差小于2空回誤差小于8,聯(lián)軸器,3）結構要求,要求輸出軸平行布置，從傳動裝置兩側伸出，便于安裝和測試，結構盡量簡單可行,總中心距范圍：,總傳動比范圍：,齒輪模數(shù)：,3、設計任務,1）裝配圖1張1#圖紙2）零件工作圖2張中間軸，及其上的大齒輪3圖紙3）設計任務書一份20頁左右,聯(lián)軸器,總中心距,二級展開式圓柱齒輪減速器,三、一般步驟及時間安排,1.設計準備2.傳動裝置的總體設計3.傳動零件的設計計算4.軸的初步設計5.傳動精度的估算6.傳動裝置的結構設計（裝配草圖設計）7.軸的強度校核與軸承壽命計算8.加深完成裝配圖9.設計繪制零件工作圖10.編寫設計計算說明書,0.5天,2天,4天,1.5天,2天,10天,四、參考書籍,1.精密機械設計課程設計指導書，機械設計教研組，南京理工大學2.精密機械設計龐振基，機械工業(yè)出版社3.精密機械零件手冊，天津大學，高等教育出版社，或者一般機械零件手冊4.小模數(shù)漸開線圓柱齒輪精度國標，pdf電子文件或復印。,五、成績評定課程設計作為獨立的一門課程，成績單獨記分。綜合圖面質量、說明書準確程度和能力態(tài)度三個方面按五級記分制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）評定。,第一章,六、其它注意事項,1.教室課程設計期間個班級有專用教室，班長持學生證去二教值班室拿鑰匙，在課程設計期間，自行保管；注意保持教室衛(wèi)生。2.考勤時間8:30-11:30，14:30-18:003.計算機繪圖需要使用Autocad繪圖的同學向指導教師申請，經批準后方可進行；在課程設計期間至少讓老師檢查三次，否則最后直接上交的圖紙不予評分。4.圖板和圖紙圖紙四教B201購買，提前聯(lián)系指導教師圖板文具勞保庫租借，84315284,第二章傳動裝置的總體設計,一、選電機，確定總傳動比,已知：T工作機的輸出扭矩（Nm）（牛米）n工作機的轉速(r/min)（轉/分）,計算功率：,所需電動機功率,選電動機型號,二、傳動型式和各級傳動比分配,兩級圓柱齒輪（要求用直齒輪）傳動,按照最高精度和最小轉動慣量原則，具體見教材,齒輪2和4相差太遠不利于浸油潤滑,若不滿足，加一帶油輪,三、計算傳動裝置的運動與動力參數(shù),計算出各軸的轉速、各軸的輸入功率和輸入扭矩,（1）各軸的轉速,（2）各軸的輸入功率,P=P電機11聯(lián)軸器效率P=P1232齒輪傳動效率P=P233軸承效率,（3）各軸的輸入扭矩,上述計算結果列表備用,第三章傳動零件的設計計算,確定傳動零件的材料、熱處理方式、參數(shù)、尺寸和主要結構，并進行必要的強度校核和壽命計算,傳動件的設計計算順序應由高速級向低速級依次進行,一、傳動零件的參數(shù)設計及強度校核,1、硬齒面齒輪齒輪的彎曲疲勞強度條件定齒輪的模數(shù)m,2、軟齒面齒輪,由接觸疲勞強度條件確定齒輪參數(shù)。再校核齒輪的彎曲疲勞強度,精密機械設計教材P175例題82,二、傳動零件的結構設計,1.對齒寬較小的精密機械及儀表齒輪（b10mm），為保證安裝時達到較好的同心度與垂直度要求，使齒輪傳動有較高的傳動精度，則一般采用帶寬輪轂的齒輪,3.當齒輪的齒根圓直徑與配合處的軸的直徑d相差較小，可將齒輪與軸制成一體成為齒輪軸,2.如果齒輪的齒寬本身已經較大，則一般不采用帶加長輪轂的齒輪結構，齒輪與軸的聯(lián)接方式一般采用鍵聯(lián)接。,三、傳動零件的精度等級與側隙類型的選擇,選擇齒輪零件精度與側隙,初選，如果精度估算不符要求，則還需對齒輪傳動的精度和側隙進行調整,1.按GB2363-90規(guī)定，小模數(shù)漸開線圓柱齒輪的精度分為12個等級，精密機械及儀表齒輪常用5，6，7，8四級，其中7級為基本精度等級。,齒輪的精度是決定單向傳動誤差的因素之一！,2、小模數(shù)齒輪側隙（見GB2363-90第185頁）,只規(guī)定最小圓周側隙,新標準（教材）：圓周側隙種類分h、g、f、e、d5種，按jtmin值從小到大的順序其中g為基本側隙類型,齒輪的側隙是決定空回誤差的因素之一！,初選時一般低速級選g類側隙，高速級選f類側隙,3.一對齒輪應采用相同的齒輪精度等級。,4.要提高傳動裝置的傳動精度，一般只需對低速級齒輪采用較高的傳動精度等級和較小的側隙類型。而高速級齒輪傳動誤差對傳動裝置輸出誤差影響較小。,齒輪設計好后檢查:,a：總中心距檢查,b：齒輪與軸的干涉：中間軸上高速級大齒輪不與低速軸相干涉,b：潤滑方式選擇：,高速級大齒輪的圓周速度,第四章軸的結構的初步設計,確定軸的各段徑向與軸向尺寸,一、軸徑的初估,Pi軸i所傳遞的功率（KW）ni軸i的轉速（r/min）A設計常數(shù)。與軸的材料及許用剪應力及載荷情況有關，詳見教材表10-2,d1min，d3min與聯(lián)軸器相配，選擇聯(lián)軸器型號，一端聯(lián)電機軸，另一端聯(lián)輸入軸,d2min與滾動軸承的孔徑相配（選定滾動軸承的型號）,設計階梯軸結構尺寸時要確定：,（1）輸入軸、輸出軸聯(lián)軸器型號（2）三對軸承的型號，尺寸，精度等級，游隙類型（3）軸承內圈與軸的配合為基孔制，外圈與軸承座的配合為基軸制（4）齒輪與軸的配合,第四章,二、軸的徑向尺寸的確定,a)輸入、輸出軸的徑向尺寸,安裝滾動軸承和聯(lián)軸器處軸直徑d3和dmin應取標準值,過渡軸肩h=0.52mm,d3,定位軸肩h=23mm,d2,第四章,b)中間軸徑向尺寸,dmin選中間軸上軸承型號尺寸,三根軸上的軸承的類型一般應相同,軸承的內徑，d軸承Id軸承d軸承,三、軸向尺寸,lAB=半聯(lián)軸器長度（35）mm,L2保證軸承蓋螺釘?shù)难b拆要求，嵌入式軸承蓋：L2510mm.凸緣式軸承蓋：L21520mm,軸承蓋結構尺寸見指導書第70頁附錄四,L=C1+C2（扳手空間）+機座壁厚+23mm,L,滾動軸承若為脂潤滑，加擋油環(huán),四、滾動軸承的類型、尺寸與精度的選擇,1、滾動軸承類型的選擇根據(jù)載荷大小、方向、性質、軸的轉速、安裝尺寸、軸的剛度及回轉精度等方面綜合考慮。使用:深溝球軸承,同一軸上一般采用一型號的軸承,2、滾動軸承精度和游隙的選擇,滾動軸承的精度等級如下：,可先選P6級精度,第四章,滾動軸承的精度等級如下：,新P0P6P6XP5P4P2（精密機械設計教材）,舊GEDCBA（課程設計指導書）,滾動軸承的游隙代號：,C1C2-C3C4C5,各軸上軸承的類型、尺寸和精度選定后應將參數(shù)列成表格形式,一般先選基本組游隙,五、軸和軸上零件配合的選擇,軸與軸上零件配合的選擇也是影響齒輪傳動精度的因素之一,常用的一些配合類型列舉如下：軸承內圈與軸：js6、k6、m6、n6軸承外圈與孔：K7、J7、H7、G7齒輪孔與軸：H7/n6，H7/m6，H7/k6或H7/p6聯(lián)軸器與軸：H7/p6，H7/r6，H7/m6，H7/n6套筒與軸：H7/js8，F(xiàn)8/k6,第五章傳動裝置的精度計算,一、單向傳動誤差的分析與綜合,影響單向傳動誤差的因素1）齒輪本身的加工誤差，可用切向綜合誤差的公差表示2）影響單向傳動誤差的第二類因素是傳動裝置的三種旋轉偏心，即：（1）齒輪固定在軸上時，其內孔與軸的配合偏心，可用配合間隙公差表示（2）安裝齒輪處理的偏心（3）滾動軸承的偏心誤差,一對齒輪單向傳動誤差的合成,誤差的標準偏差,誤差的均值,誤差的極值,根據(jù)齒輪的尺寸和精度等級查小模數(shù)齒輪精度GB2363-90,查表,根據(jù)安裝齒輪處的配合軸的公差查機械手冊中形狀和位置公差的圓跳動,根據(jù)滾動軸承的精度等級查指導書后附錄第69頁表10-10,根據(jù)齒輪內孔與軸的配合代號查手冊，得到軸孔各自的偏差計算配合（最大）間隙=孔的上偏差軸的下偏差,傳動裝置單向傳動誤差的統(tǒng)計計算,傳動裝置單向傳動誤差的最大、最小值為：,二、空回誤差的分析與綜合,齒輪的側隙可看成由兩部分組成1、齒輪本身的加工誤差（齒輪固有誤差）,2、支承齒輪的軸、軸承、箱體等零、部件的制造安裝誤差（裝置誤差）,雙嚙中心距偏差,傳動中心距偏差,滾動軸承內部的徑向游隙軸承內環(huán)與軸的配合間隙軸承與箱體孔的配合間隙,齒輪副圓周側隙的統(tǒng)計計算式,均值,標準偏差,極值,查表：,根據(jù)齒輪的尺寸和精度等級查小模數(shù)齒輪精度GB2363-90計算平均偏差=（上偏差+下偏差）/2,根據(jù)滾動軸承的尺寸和游隙類型查指導書第67頁附錄三計算平均游隙=（最小游隙+最大游隙）/2,根據(jù)齒輪的尺寸和精度等級查小模數(shù)齒輪精度GB2363-90計算公差=上偏差-下偏差,根據(jù)滾動軸承的精度等級查指導書后附錄第69頁表10-10,根據(jù)滾動軸承的尺寸和游隙類型查指導書第67頁附錄三計算游隙公差=最大游隙-最大游隙,根據(jù)齒輪的尺寸和精度等級查小模數(shù)齒輪精度GB2363-90,齒輪副空回誤差的統(tǒng)計計算,折算到主動軸（齒輪）上的空回誤差角度,均值、標準差和極值,傳動裝置的空回誤差,傳動裝置折算到Z1軸上的空回誤差,均值、標準差和極值,具體的計算例題見指導書第27頁例題,先查手冊制成表格,再帶入公式計算,三、提高傳動裝置精度的方法,萬一估算結果超差，則可作如下調整,1、提高低速級齒輪的精度等級，減小低速級齒輪的最小側隙。,2、提高安裝齒輪處軸段的加工精度，減小徑向跳動。3、齒輪與軸選用較小的配合尺寸和較緊的配合類型，減小配合間隙。4、提高軸承精度等級，選用較小的徑向游隙。5、盡量增大低速級齒輪的傳動比。,1設計準備,比例1：11號圖紙,裝配圖設計第一階段（總體結構設計）,第六章傳動裝置裝配草圖設計,2確定齒輪的位置,畫出傳動零件的中心線,368mm,確定箱體內壁線,小齒輪端面與箱體的內壁間的距離2,大齒輪齒頂圓距內壁11.2,機座壁厚,畫出機體對稱線,高速級小齒輪一側內壁涉及箱體結構，暫不畫出，其內壁的位置由繪主視圖時根據(jù)軸承旁聯(lián)接螺栓用凸臺位置而定的箱體外壁位置而定。,確定箱體外壁的位置,（4）、確定軸上零件力的作用點及軸的支點,力的作用點取在齒輪（聯(lián)軸器）寬度中點；軸的支點取在軸承寬度中點。,4、進行軸的強度校核計算略,5、校核滾動軸承的壽命略,直齒輪優(yōu)先選深溝球軸承；,若為斜齒輪，軸承要用向心推力軸承,裝配草圖的設計,設計原則：,1）先畫大輪廓，再畫零件結構，再畫零件細部結構,2）先畫中心線，后畫結構,3）先畫中間結構，再畫向上、下和兩邊擴展,左視圖可由主俯視圖投影而得,1軸承端蓋結構,通蓋輸入、輸出軸外伸處，此處與軸接觸處需要裝密封圈,悶蓋中間軸,裝配圖設計第二階段,任務：設計傳動零件，或其它主要零件的結構、箱體的主要結構，軸承的潤滑與密封形式,端蓋形式,嵌入式結構簡單、尺寸緊湊，但密封性差，調整間隙不太方便。,凸緣式調整間隙比較方便，密封性能較好，較常用，尺寸稍大,注意：端蓋腳頂住軸承外圈，端蓋的厚度要小于軸承外圈的厚度，端蓋的結構尺寸見手冊,軸承的間隙調整通過端蓋與機體端面間的調整墊片調整軸承間隙。,2軸承的潤滑與密封,潤滑方式,脂潤滑：當齒輪圓周速度v2m/s時可用機體內油飛濺潤滑,如用脂潤滑，則在軸承孔靠近箱體內端面時應裝擋油板,如用油潤滑則機座剖分面上應開油溝，油溝尺寸見指導書，軸承端蓋上應開有缺口,密封輸入、輸出軸外伸處要在端蓋軸孔內裝密封件，以使得防止灰塵、水汽及其它雜質滲入和油的滲漏。,密封形式的選擇，根據(jù)接觸處的圓周速度v和軸承潤滑方式而定,氈圈密封v=37m/s,皮碗密封v8m/s,迷宮密封v10m/s,3、軸承旁聯(lián)接螺栓凸臺結構/,箱蓋與箱座聯(lián)接的凸緣應有一定的厚度。,4.附件設計：吊環(huán)，窺視孔（觀察窗），油標，起蓋螺釘。,為了便于搬運，在箱體設置起吊裝置，如在箱體上鑄出吊耳或吊鉤等。,為檢查傳動零件的嚙合情況。并方便向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。,油標檢查減速器內油池油面的高度,啟蓋螺釘旋動啟箱螺釘便可將上箱頂起。,減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大。保持箱內外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。,為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。,對稱箱體應呈非對稱布置，以免錯裝。,換油時，排放污油和清洗劑，應在箱座底部、油池的最低位置處開設放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住。,放油螺塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈。,第七章裝配圖的完成,一、裝配工作圖加深前的檢查,1、軸的結構，軸上零件的位置是否固定（軸向和周向）是否可以方便地裝拆，定位可靠。,2、減速器的附件是否缺少，附件位置是否正確,附件結構是否正確,能否起到作用,加深之前最好讓老師檢查一次,二、標注尺寸,特性尺寸:傳動中心距與偏差,配合尺寸:軸與軸承、齒輪、軸與聯(lián)軸器，軸承與座孔,安裝尺寸:中心高，底座安裝螺栓孔的相對位置和尺寸,總體尺寸:長寬高,三、技術要求,(1)對零件的要求,(2)對潤滑劑的要求,(3)對密封的要求,(4)對安裝調整的要求,