機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[專業(yè)課堂]

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),指導(dǎo)教師:張均富,1,藤蔓課堂,課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練的目的,綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它相關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)，分析、解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題。 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握機(jī)械零部件、機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程，培養(yǎng)總體設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)的能力。 通過(guò)計(jì)算和計(jì)算機(jī)繪圖，學(xué)習(xí)使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等技術(shù)資料，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。,2,藤蔓課堂,設(shè)計(jì)內(nèi)容,總體方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 裝配圖設(shè)計(jì)：1張A0（包括主視圖、俯視圖和左視圖，零件明細(xì)表，技術(shù)特性表，技術(shù)要求） 零件圖設(shè)計(jì)：2張 軸 齒輪 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書,3,藤蔓課堂,一、確定傳動(dòng)方案,分析任務(wù)書: 系統(tǒng)的組成情況：

2、,1-1 確定傳動(dòng)方案,一、總體方案設(shè)計(jì),4,藤蔓課堂,帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)組成情況,原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)部分從動(dòng)機(jī),想想可能的方案：,5,藤蔓課堂,擬定可能的方案 1.電機(jī)聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器帶式運(yùn)輸機(jī) 2.電機(jī)帶傳動(dòng)減速器聯(lián)軸器帶式運(yùn)輸機(jī) 3.電機(jī)帶傳動(dòng)減速器鏈傳動(dòng)帶式運(yùn)輸機(jī) 4.電機(jī)聯(lián)軸器減速器鏈傳動(dòng)帶式運(yùn)輸機(jī) 從減少占地空間，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)考慮，1或2較好；我們選擇的方案是：1/2。,6,藤蔓課堂,帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案,7,藤蔓課堂,常用減速器類型如教材第18章和指導(dǎo)書P7-P9，選擇適合我們?nèi)蝿?wù)書的減速器類型，并在說(shuō)明書中寫明原因。,8,藤蔓課堂,展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器,選定減速器類型為：,9,藤蔓課堂

3、,帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案1,10,藤蔓課堂,帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案2,11,藤蔓課堂,1-2 選擇電動(dòng)機(jī),類型：Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速：1500或1000 rpm 功率：工作機(jī)所需功率 電動(dòng)機(jī)所需功率 = 系統(tǒng)總效率 總效率 = 12n 記錄電動(dòng)機(jī)安裝及外形尺寸,12,藤蔓課堂,傳動(dòng)部分總效率分析 (參見(jiàn)指導(dǎo)書P.12),電動(dòng)機(jī)工作功率為,所選電動(dòng)機(jī)額定功率Ped應(yīng)稍大于所需電動(dòng)機(jī)的工作功率Pd，即Ped Pd 。,1、電動(dòng)機(jī)功率的確定,13,藤蔓課堂,傳動(dòng)系統(tǒng)總效率分析簡(jiǎn)圖,齒輪傳動(dòng),14,藤蔓課堂,2滾動(dòng)軸承效率；3齒輪傳動(dòng)效率；4聯(lián)軸器效率(參見(jiàn)指導(dǎo)書P.12和表1)。,軸承效率都是指一

4、對(duì)軸承的效率,15,藤蔓課堂,2滾動(dòng)軸承效率；3齒輪傳動(dòng)效率；4聯(lián)軸器效率(參見(jiàn)指導(dǎo)書P.12和表1)。,16,藤蔓課堂,2、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 額定功率相同的電動(dòng)機(jī)有不同的轉(zhuǎn)速，指導(dǎo)書P145附錄中，有四種同步轉(zhuǎn)速。注意恰當(dāng)選擇。確定原則：,I軸,III軸,II軸,IV軸,0軸,nI,nII,nIII,nw=nIV,nm,一般選擇同步轉(zhuǎn)速為1500和1000r/min電動(dòng)機(jī)。,17,藤蔓課堂,18,藤蔓課堂,19,藤蔓課堂,最后將所確定的電動(dòng)機(jī)型號(hào)、性能參數(shù)和主要尺寸記錄下來(lái)備用如P15所示。參考：例2-1,20,藤蔓課堂,1-3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比,總傳動(dòng)比：i = n電 / n工 傳

5、動(dòng)比分配原則 各種傳動(dòng)的各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值范圍內(nèi)（P7 表1） 尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象（P7 -8） 雙級(jí)圓柱齒輪減速器：高速級(jí)和低速級(jí)的齒輪強(qiáng)度接近 油池浸油潤(rùn)滑：各級(jí)大齒輪直徑相差不大 i1 = (1.31.4) i2 總傳動(dòng)比相對(duì)誤差：i 5,21,藤蔓課堂,總傳動(dòng)比及分配,1.總傳動(dòng)比： 2.分配 減速器： 故有： 參看指導(dǎo)書P.15P.17頁(yè),22,藤蔓課堂,1-4 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩,23,藤蔓課堂,1.各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算,I軸,III軸,II軸,IV軸,0軸,nI,nII,nIII,nIV,各軸轉(zhuǎn)速如下： I軸： II軸： III軸： IV軸：,nm,24,藤蔓課

6、堂,2.各軸輸入功率計(jì)算,I軸,III軸,II軸,IV軸,0軸,PI,PII,PIII,PIV,功率傳遞過(guò)程中存在的損耗，各軸功率如下： I軸： II軸： III軸： IV軸：,25,藤蔓課堂,3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算,I軸,III軸,II軸,IV軸,0軸,nI,nII,nIII,nIV,各軸輸入轉(zhuǎn)矩如下： 0軸： I軸： II軸： III軸： IV軸：,PI,PII,PIII,PIV,nm,Pd,TI,TII,TIII,TIV,Td,26,藤蔓課堂,最后將計(jì)算結(jié)果列表進(jìn)行說(shuō)明(寫入說(shuō)明書)。參考指導(dǎo)書P.17-19頁(yè)例題1-3。,27,藤蔓課堂,2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算,先箱外再箱內(nèi)減少傳動(dòng)比累積

7、誤差 箱外： 開(kāi)式齒輪：齒數(shù)互質(zhì)；大齒輪的材料選擇；齒寬系數(shù) 鏈傳動(dòng)：鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)；鏈輪齒數(shù)取奇數(shù)，并和鏈節(jié)數(shù)互質(zhì) 帶傳動(dòng)：計(jì)算壓軸力，設(shè)計(jì)大帶輪轂孔直徑 箱內(nèi)：閉式齒輪傳動(dòng) 軟齒面齒輪：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲疲勞強(qiáng)度 硬齒面齒輪：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核接觸疲勞強(qiáng)度；齒寬系數(shù) 中心距應(yīng)圓整為5的倍數(shù)（直齒輪需變位） 模數(shù)應(yīng)向大取第一系列標(biāo)準(zhǔn)值 齒寬應(yīng)圓整 斜齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑應(yīng)精確計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù) 斜齒輪的螺旋角應(yīng)精確計(jì)算到“秒” 箱內(nèi)：蝸桿傳動(dòng) 模數(shù)和分度圓直徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，且應(yīng)與直徑系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)的匹配關(guān)系 熱平衡驗(yàn)算,28,藤蔓課堂,一、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算,1、

8、設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)：按電機(jī)所需的功率 計(jì)算，小帶輪轉(zhuǎn)速為電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速（其值略小于同步轉(zhuǎn)速），傳動(dòng)比為i0。工作條件如設(shè)計(jì)任務(wù)書所述。 2、設(shè)計(jì)方法：其設(shè)計(jì)計(jì)算方法按教材有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行。也可參見(jiàn)指導(dǎo)書P20。 3、需特別注意問(wèn)題：1）檢查大帶輪尺寸與傳動(dòng)裝置外廓尺寸的相互關(guān)系。 2）畫帶輪結(jié)構(gòu)草圖(大帶輪軸孔直徑和寬度)，以便于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3）求大帶輪作用在軸上的軸力，其作為軸上的外力。 4）帶輪的直徑園整后對(duì)傳動(dòng)比有影響，應(yīng)即時(shí)調(diào)整各軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行后面的設(shè)計(jì)計(jì)算。,2-1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì),29,藤蔓課堂,計(jì)算方法和過(guò)程參考教材，注意指導(dǎo)書P.31-32有關(guān)說(shuō)明。 1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 2.

9、低速級(jí)齒輪傳動(dòng) 兩級(jí)傳動(dòng)計(jì)算完成后，將計(jì)算結(jié)果報(bào)老師審查。,2-2 齒輪設(shè)計(jì),30,藤蔓課堂,小齒輪一般為齒輪軸，P55 大齒輪根據(jù)齒頂圓直徑選擇結(jié)構(gòu)型式，P55 硬齒面大齒輪，為保證鍵的強(qiáng)度，可選用輪轂寬度l大于輪緣寬度B的結(jié)構(gòu)型式。,齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),31,藤蔓課堂,2-3 選擇聯(lián)軸器，初算軸徑,方案1：減速器高速軸外伸端用聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，高速軸軸徑應(yīng)與電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器相匹配。 方案2：減速器高速軸外伸端與大帶輪相聯(lián)，高速軸軸徑應(yīng)與大帶輪孔徑匹配。 減速器低速軸外伸端用聯(lián)軸器與其他軸相聯(lián)，低速軸軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器相匹配。,選擇聯(lián)軸器的類型與型號(hào),32,藤蔓課堂,3 減速器裝配圖設(shè)計(jì),軸系部件 齒

10、輪 軸 軸承 套筒（擋油環(huán)） 鍵,33,藤蔓課堂,3 減速器裝配圖設(shè)計(jì),箱體 箱蓋 箱座 附件 窺視孔和視孔蓋 通氣器 軸承端蓋 定位銷 聯(lián)接螺栓 箱蓋與箱座 軸承座 起蓋螺釘 油標(biāo)與油塞 起吊裝置,34,藤蔓課堂,35,藤蔓課堂,3-1 減速器裝配圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)備,齒輪傳動(dòng)的主要尺寸：中心距，齒輪分度圓直徑，齒寬 軸端直徑 輸入軸（方案1）：電動(dòng)機(jī)輸出軸徑聯(lián)軸器軸孔直徑和長(zhǎng)度軸端直徑 輸入軸（方案2）：帶輪軸孔直徑軸端直徑 輸出軸：轉(zhuǎn)矩聯(lián)軸器軸孔直徑和長(zhǎng)度軸端直徑 滾動(dòng)軸承的類型,36,藤蔓課堂,3-2 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式,根據(jù)浸油齒輪的圓周速度確定 v12 m/s：油池浸油潤(rùn)滑 齒輪浸油深度：1

11、2個(gè)齒高 多級(jí)齒輪傳動(dòng)：一般低速級(jí)大齒輪浸油；當(dāng)高速級(jí)與低速級(jí)大齒輪直徑相差較大時(shí)，高速級(jí)大齒輪采用濺油輪來(lái)潤(rùn)滑 v 45 m/s上置式蝸桿：蝸輪浸油12個(gè)齒高 v 45 m/s下置式蝸桿：蝸桿浸油0.751個(gè)齒高；當(dāng)油面達(dá)到軸承最低的滾動(dòng)體中心而蝸桿尚未浸入油中時(shí)，在蝸桿軸上安裝濺油環(huán)。 齒輪v12 m/s或上置式蝸桿v10 m/s ：壓力噴油潤(rùn)滑,37,藤蔓課堂,油池潤(rùn)滑,38,藤蔓課堂,采用濺油輪的油池潤(rùn)滑,39,藤蔓課堂,上置式蝸桿,40,藤蔓課堂,下置式蝸桿,當(dāng)油面達(dá)到軸承最低的滾動(dòng)體中心而蝸桿尚未浸入油中時(shí)，在蝸桿軸上安裝濺油環(huán)。,41,藤蔓課堂,噴油潤(rùn)滑,42,藤蔓課堂,3-3

12、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式,潤(rùn)滑油潤(rùn)滑 浸油齒輪圓周速度v23 m/s：飛濺潤(rùn)滑 刮板潤(rùn)滑：下置式蝸桿傳動(dòng)中蝸輪軸的軸承 油池潤(rùn)滑：下置式蝸桿軸的軸承 潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 浸油齒輪圓周速度v23 m/s 下置式蝸桿傳動(dòng)中蝸輪軸的軸承 上置式蝸桿傳動(dòng)中蝸桿軸的軸承,43,藤蔓課堂,飛濺潤(rùn)滑,44,藤蔓課堂,輸油溝結(jié)構(gòu)尺寸,45,藤蔓課堂,鑄造擋油盤,46,藤蔓課堂,鋼板擋油環(huán),滾動(dòng)軸承采用油潤(rùn)滑時(shí)，若軸上小斜齒輪直徑小于軸承座孔直徑，為防止齒輪嚙合過(guò)程中擠出的潤(rùn)滑油大量沖入軸承，在軸承靠箱體內(nèi)壁一側(cè)安裝鋼板擋油盤。,47,藤蔓課堂,草圖設(shè)計(jì),比例 1 ：1， 0號(hào)圖紙； 合理布置圖畫，估計(jì)減速器輪廓尺寸： 畫法

13、：由里向外，先畫中心線和輪廓線，再畫內(nèi)部結(jié)構(gòu)。畫出傳動(dòng)零件的中心線和輪廓線，機(jī)件內(nèi)壁線和機(jī)體對(duì)稱線，定出軸承和軸承座端面位置。,3-4 裝配草圖布局,48,藤蔓課堂,3-5 減速器裝配草圖設(shè)計(jì)內(nèi)容,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定軸承型號(hào)、軸的支點(diǎn)距離、作用在軸上零件的力的作用點(diǎn) 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸承的壽命計(jì)算 鍵的強(qiáng)度計(jì)算 軸系零件（齒輪、軸承、套筒、擋油環(huán)、端蓋、密封圈等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速器附件設(shè)計(jì),49,藤蔓課堂,設(shè)計(jì)方法：邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改,畫出齒輪的輪廓和箱體內(nèi)壁線 確定軸承座孔寬度L，畫出軸承座的外端線。 確定軸承的位置 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由端部開(kāi)始，逐段確定軸徑和寬度 定位軸

14、肩：35mm；滾動(dòng)軸承的定位軸肩：查軸承手冊(cè)。 非定位軸肩：0.51.5mm 安裝滾動(dòng)軸承、傳動(dòng)件、密封件等處的軸段直徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。 滾動(dòng)軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離：油潤(rùn)滑35mm；脂潤(rùn)滑1015mm 外伸長(zhǎng)度與軸上零件和軸承蓋的結(jié)構(gòu)有關(guān),50,藤蔓課堂,齒輪減速器內(nèi)壁線（主視圖）,P26表3 箱蓋內(nèi)壁到大齒輪齒頂圓的距離1 箱蓋壁厚1 大齒輪齒頂圓到油池底面的距離30-50mm,51,藤蔓課堂,齒輪減速器內(nèi)壁線（俯視圖）,大齒輪齒頂圓到箱座內(nèi)壁的距離1 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離2 中間軸兩齒輪端面間距8-15mm,52,藤蔓課堂,圖中的1,2,3, 及1的含義和具體數(shù)值參見(jiàn)指導(dǎo)書P.26及表3

15、,53,藤蔓課堂,54,藤蔓課堂,確定軸承座孔寬度L,L取決于軸承旁聯(lián)接螺栓Md1所需的扳手空間尺寸c1和c2,55,藤蔓課堂,56,藤蔓課堂,57,藤蔓課堂,58,藤蔓課堂,滾動(dòng)軸承油潤(rùn)滑,59,藤蔓課堂,滾動(dòng)軸承脂潤(rùn)滑,60,藤蔓課堂,軸的強(qiáng)度計(jì)算,危險(xiǎn)截面：Me 最大的截面；,畫出空間受力圖（注意中間軸），求水平面和垂直面支反力RH 、RV ；,分別作水平面和垂直面受力圖；,分別作水平面和垂直面彎矩圖MH 、MV ；,求合成彎矩：,求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩：,靠近Memax ，直徑較小的截面。,按彎扭合成強(qiáng)度條件校核：,若強(qiáng)度不足，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑。,61,藤蔓課堂,軸承的壽命計(jì)算,求徑向載荷

16、R= sqrt(RH2+RV2) 求派生軸向力S 求軸向載荷A 根據(jù)正裝或反裝，確定派生軸向力的方向 根據(jù)軸向合力的方向，判斷軸的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 根據(jù)正裝或反裝，判斷哪端軸承受壓，哪端軸承放松 壓緊端軸承的軸向載荷等于除開(kāi)本身派生軸向力之外的軸向力的代數(shù)和 放松端軸承的軸向載荷等于本身的派生軸向力 求徑向和軸向動(dòng)載系數(shù)X、Y 求當(dāng)量動(dòng)載荷P 求軸承壽命Lh,62,藤蔓課堂,（4）確定箱座高度H和油面（P65）；,（2）軸承座旁連接螺栓的位置及凸臺(tái)高度的確定；,（1）箱體壁厚8mm（P26表3）,（7）箱體的加強(qiáng)肋（P26表3）,（3）箱蓋的圓弧以軸心畫圓弧求得；,減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（5）輸油溝的結(jié)

17、構(gòu)（P66），注意不要與聯(lián)接螺栓孔相干涉；,（6）箱蓋、箱座凸緣及聯(lián)接螺栓的布置（考慮扳手空間）（P26表3）,（8）工藝性：鑄造圓角，拔模斜度，區(qū)分加工面和非加工面，螺栓支承面要加工出沉頭座（P68,P70）,63,藤蔓課堂,凸臺(tái)高度的確定應(yīng)以最大的軸承座孔為準(zhǔn),凸臺(tái)高度應(yīng)向大圓整為R20標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值（P73表9-7）,64,藤蔓課堂,65,藤蔓課堂,66,藤蔓課堂,減速器附件設(shè)計(jì),窺視孔和視孔蓋：要能夠觀察到齒輪嚙合狀況（P71,圖106） 通氣器：根據(jù)工作選用（P73，P135-136） 起吊裝置（P74） 油標(biāo)：注意油標(biāo)的傾斜度 放油孔和螺塞（P72）：放油孔設(shè)置在箱座內(nèi)底面最低處；箱座

18、內(nèi)底面常做成11.5的斜面；在油孔附近做成凹坑 起蓋螺釘：螺釘端部應(yīng)制成圓柱端，以免損壞螺紋和剖分面 定位銷：相距盡量遠(yuǎn)，距對(duì)稱線距離不等（P73）,67,藤蔓課堂,油標(biāo)尺插入、拔出時(shí)不能與箱體干涉,油標(biāo)尺,68,藤蔓課堂,起蓋螺釘,69,藤蔓課堂,3-5 完成減速器裝配圖,打剖面線：相鄰不同零件剖面線方向應(yīng)不同；同一零件在各視圖上剖面線方向和間距應(yīng)一致 標(biāo)注主要尺寸與配合 特性尺寸：齒輪中心距及其偏差（P） 外形尺寸：總長(zhǎng)、總寬、總高 安裝尺寸：箱座底面尺寸，地腳螺栓孔中心線的定位尺寸、地腳螺栓的直徑和間距，減速器中心高，外伸軸端的配合長(zhǎng)度和直徑 主要零件的配合尺寸（P81表8）：傳動(dòng)零件與軸，聯(lián)軸器與軸，軸承內(nèi)圈與軸（基孔制），軸承外圈與箱體軸承座孔（基軸制）等 填寫技術(shù)特性表 編寫技術(shù)要求（P81） 零件編號(hào)，編制零件明細(xì)表 填寫標(biāo)題欄(P86),70,藤蔓課堂,第四部分裝配草圖設(shè)計(jì) 1.確定軸及軸承結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度和壽命計(jì)算 2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)零件、軸上其它零件的具體結(jié)構(gòu) 3.設(shè)計(jì)減速器機(jī)體和附件 第五部分零件圖設(shè)計(jì) 第六部分計(jì)算說(shuō)明書 以后再討論，講課到