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機械設計課程設計,布置老師：呂洪玉,目錄,1、目的2、設計題目與任務3、準備工作4、設計注意事項5、設計步驟6、編寫整理設計說明書7、準備答辯,1.目的,綜合運用機械設計基礎及其他先修課程的理論和實際知識，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力；學會從機器的功能要求出發(fā)，掌握一般機械的設計方法，進行機械設計的基本技能訓練；學習運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱科技文獻資料。為畢業(yè)設計打基礎。,2.設計題目與任務,2.1題目：（1）圖中：1、電動機2、帶傳動3、減速器4、聯(lián)軸器5、輸送帶6、滾筒設計使用年限10年工作條件可用于：查帶傳動的工況系數(shù)KA,查齒輪傳動的載荷系數(shù)K，查聯(lián)軸器的工況系數(shù)KA,求軸承的預期壽命Lh,圖1蝸桿傳動傳動裝置,帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動。,2.1題目：（2）圖中：1、電動機2、帶傳動3、減速器4、滾筒5、輸送帶6、聯(lián)軸器設計使用年限10年工作條件可用于：查帶傳動的工況系數(shù)KA,查齒輪傳動的載荷系數(shù)K，查聯(lián)軸器的工況系數(shù)KA,求軸承的預期壽命Lh,帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動。,圖2斜齒輪傳動裝置,2.2課程設計的內容通常包括：,1、確定傳動裝置的總體設計方案；,2、選擇電動機；,3、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；,4、傳動零件、軸的設計計算；,5、軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計算；,6、箱體結構及其附件的設計；,7、繪制裝配工作圖及零件工作圖；,8、編寫設計計算說明書。,2.3設計任務：,1、減速器裝配圖1張（A0圖紙）；2、零件工作圖2張2號圖紙按1：2比例（傳動零件、軸由教師指定）；3、設計計算說明書1份（約50頁）。,2.4原始數(shù)據,1、帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動,2、帶式輸送機的齒輪減速器，單班制，單向工作，輕微震動,2.5準備工作,2.5.1機械設計課程設計手冊，機械設計課本，工程制圖課本2.5.2買說明書用紙（50頁左右），繪圖用紙A0一張，準備一個計算用草稿本（50頁左右）。2.5.3借繪圖儀器和繪圖教室2.5.4認真讀懂課程設計指導書2.5.5在老師指導下進行，提倡獨立思考、嚴肅認真，精益求精，堅決反對照抄照搬或知錯不改；2.5.6計算和畫圖要交叉進行，邊化圖，邊繪圖，邊修改，反復修改完善設計；2.5.7嚴格按照設計進度進行15周（周1-周3）完成計算；15周（周4）-16周（周日）繪圖；17周（周1-周2）說明書17周（周3）-17周（周5）答辯,3.設計計算步驟,1．選擇電動機,式中：ηV帶、η齒、η滾??????依次為電動機至工作機構的各級傳動機械的效率，效率范圍一般取中偏下值。此時，依P電計并根據載荷性質，工作條件，參照電動機目錄，選定電動機的型號。,電動機的轉速與減速器級數(shù)和類型有關，若希望傳動機構不至過于龐大，應選用較低速的電動機。應滿足條件：,功率選擇對電機工作和經濟性有較大影響帶式運輸機工作機構的輸出功率P工作，且有關系式：,考慮傳動系統(tǒng)中各級傳動機構總的效率損失η總，求出電動機所需的功率P電機，其關系式為,效率的選擇：,V帶傳動效率：ηV帶=0.967級精度圓柱齒輪傳動：η齒=0.97滾動軸承：η滾=0.99滑動軸承：η滑=0.98彈性套柱銷聯(lián)軸器：η聯(lián)=0.99傳動滾筒效率：η桶=0.96,轉速選擇電動機的轉速與減速器級數(shù)和類型有關，若希望傳動機構不至過于龐大，應選用較低速的電動機。,卷筒轉速,D為卷筒直徑；?為皮帶的線速度。,電機同步轉速有3000，1500，1000和750。,例如,電動機選用。根據工作條件和工作要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，它為臥式封閉結構。電動機功率選擇：傳動裝置的總功率：,電機所需的工作功率：,電動機的額定功率,電動機的轉速,計算滾筒工作轉速：∵,∴,=71r/min,按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動二級減速器傳動比范圍,取V帶傳動比,則總傳動比范圍為,故電動機轉速的可選范圍為,符合這一范圍的同步轉速有3000和1500r/min。,=1278~10224r/min,根據容量和轉速，由有關手冊查出有二種適用的電動機型號：因此有二種傳動比方案如下表：,例如,根據容量和轉速，由有關手冊查出有二種適用的電動機型號：因此有二種傳動比方案如下表：,綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1500r/min。,例如,4.傳動比計算和分配,傳動比的分配，為避免從動帶輪尺寸過大，造成結構設計的困難，推薦V帶傳動i=2.5~3，單級圓柱齒輪減速器i=4~5左右為宜。,取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比,5.運動參數(shù)及動力參數(shù)計算,5.1運動和動力參數(shù)計算,0軸（電動機軸）：P0=P電計n0=n滿載T0=9.55X106×(),1軸（高速軸）：P1=P0η1,n1=,T1=9.55X106×(,),2軸（中間軸）：,P2=P1η2η3,n2=,T2=9.55X106×(,),,,3軸（低速軸）：,P3=P2η2η3,n3=,T3=9.55X106×(,),5.2運動和動力參數(shù)計算,各軸轉速,各軸轉矩,各軸功率,各軸運動及動力參數(shù)表如下：,,設計I軸用,,,設計II軸用,,設計齒1用,,選聯(lián)軸器用,,設計齒2用,,設計III軸用,注：待帶輪設計后，修正有關數(shù)據，再在說明書上列表。,第六部分傳動零件的設計計算,6.1V帶傳動設計計算,已知條件：P=P電計設計步驟：教材例題要求：①條理清楚②公式—代數(shù)據—結果—參數(shù)選擇依據（先編寫參考文獻）③思考大帶輪的零件工作圖，答辯用。畫草圖（草稿紙）,注意問題：①計算功率Pc=KAP電機②d1≥d1mind2=id1（d1、d2均取標準值）d1/2≤H1（電機中心高）d2/2≤H2（減速器中心高）③求壓軸力Q和帶輪寬度B,設計軸頸長度用（根數(shù)Z≤5）④帶輪直徑確定以后，應驗算帶傳動實際傳動比iV帶和大帶輪轉速n1，并以此修正減速器傳動比和輸入轉矩。,6.2齒輪傳動設計計算,已知條件：設計步驟：建議按課本例題步驟設計要求：①條理清楚②公式—代數(shù)據—結果—參數(shù)選擇依據（先編寫參考文獻）③思考大齒輪的零件工作圖，答辯用。畫草圖（草稿紙）,,,,6.2.1高速級斜齒圓柱齒輪設計,注意問題：1.選材、熱處理（45鋼）HBS（差值）=20—502.設計準則：按設計，保留直徑按設計，保留模數(shù)。圓整后，調整螺旋角大小。3.動力機械要求（最好不取2）i在內為合理誤差按照接觸強度設計時，許用接觸應力,,,,,4.結構設計：參考課本和手冊要有所有的參數(shù)和具體尺寸（標準化、圓整、精確計算）m、a、B、d、da、df（保留小數(shù)點后三位）公差以微米計算da≤500時，用鍛造齒輪（手冊P163）x≤2.5m時，用齒輪軸（手冊P163圖1）齒寬b1-b2=5-10mm5.計算小齒輪圓周速度，驗算齒輪精度確定軸承潤滑情況,,7.軸和軸承的設計計算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Fr,Ft,,,Fa,I軸與軸承（1）擬定輸入軸軸上零件裝配方案：,1,2,3,4,5,6,FQ,（2）初估軸的最小直徑dmin：（按扭轉）材料建議選45鋼C=（教材P230）取中（偏大）值。齒輪軸需要按齒輪選材料?？紤]鍵槽影響d1增大4-5%，圓整。建議d1≥30mm檢查齒輪是否為齒輪軸。,,（3）軸的徑向尺寸定位軸肩：3-5非定位軸肩：1-3直徑尾數(shù)0，2，5，8裝帶輪Φ1=30裝軸承蓋查手冊P166凸緣式軸承蓋和手冊P90氈圈油封可知Φ2=30+（5或10）裝軸承Φ3=軸承內徑（40mm）裝齒輪Φ4=Φ3+（4-6）查手冊P206（結構，尺寸），查手冊P252（零件工作圖），查手冊P253（齒輪軸）齒輪定位軸肩Φ5=Φ4+（10-16）裝軸承Φ6=Φ3=軸承內徑（40mm）,123456,（4）初選軸承：類型：有軸向力查手冊P73選角接觸球軸承先選直徑系列為中系列壽命不夠增大，壽命過長可減小如：7308?通過一次計算可變?yōu)?208或7408）（5）畫減速器設計草圖：（目的是定軸各段的長度。俯視圖比例1：2）參考手冊P265圖19-16齒輪與軸承非對稱布置。不畫聯(lián)軸器，只畫半聯(lián)軸器孔長。,（6）軸的軸向尺寸：,1,2,3,4,5,6,L1,L2,L3,L4,L5,L6,,,,,,,,,,,,C2,C1,δ,5-10,,L2,a,,,,,,,,>=20,s,,,L7,上圖解釋,1.箱體內壁到凸緣邊緣距離l1=C1+C2+δ(δ為箱體壁厚)2.箱體內壁到凸臺邊緣距離l2=C1+C2+δ+5~103.箱體內壁到軸承內端面距離l3=10~15mm4.箱體內壁到小齒輪端面距離Δ2≥δ5.甩油圈端面露出箱體內壁的距離2~3mm6.右軸承右端面離箱體內壁距離l4=l3+B軸承7.S為螺釘帽厚度,（2）擬定輸出軸軸上零件裝配方案：,L1,L2,L3,L4,L5,L6,,,,,,,,,L7,（3）擬定中間軸軸上零件裝配方案：,減速器在機器中用來減速，也可以用來增速。由齒輪傳動和蝸桿傳動組成的減速器有下述六種：,齒輪減速器,蝸桿減速器,蝸桿－齒輪減速器,行星齒輪減速器,擺線針輪減速器,諧波齒輪減速器,上述六種減速器已有標準系列產品，只有在選不到合適的產品時，才自行設計制造減速器。,,,8.繪圖,1、畫圖要求：應符合國標GB裝配圖：用0號圖紙，比例用1:2畫三面投影，主、俯、左。技術要求，特性表，明細表，標題欄。零件圖：用3號圖紙，比例用1:2.標足尺寸，公差用數(shù)字表示，技術要求，標題欄。,,2、畫裝配圖：1）圖面布置,,,主,俯,左,特性表,技術要求,標題欄,明細欄,25,10,10,10,,2）畫圖順序：先俯視圖后主視圖再左視圖先畫主要零件，后畫次要零件；先從動軸，后主動軸；先畫齒輪，再定內壁線、凸臺、軸與軸承蓋；軸承內端面共線，外端面與軸端結束重合。,,,具體畫圖,,,,,,△2,△2,δ,C1,C2,,,△1,,△3,先不封閉,螺釘帽厚度K，直徑d3兩端蓋相同。,,δ,b,C1,,,,C2,B齒3,B齒1,B齒2,5-10,端蓋邊緣厚度e兩端蓋相同,畫圖順序1,1、箱蓋部分拆除畫，留小部分。2、順序：1中心線2齒輪3減速器內壁線4減速器外壁線5凸臺6軸承蓋，每根軸的軸承蓋兩端相同，螺釘相同，蓋的厚度相同，但是若有軸伸出，中心厚度按照密封圈的要求定。7軸等。,,,,,,δ,C1,C2,,向下投影封閉俯視圖,H2,畫圖順序2,1、畫主視圖。2、順序：中心線齒輪，畫分度圓和齒頂圓。定中心高，H2>rV帶2.。且H2=ramax+30~50凸臺高，軸承旁連接螺栓定位，凸臺長度。凸緣，厚度為b，b1.可取b=b1=1.5δ.底座接地部分凸緣厚度b2=2.5δ箱體蓋，要包裹小齒輪、凸臺左端，與右邊箱蓋輪廓相切。以此確定右邊輪廓邊界，向下投影，封閉俯視圖左側輪廓。Δ1=1.2δ,Δ2=Δ3=10~15,將主視圖、俯視圖投影即可。,蝸桿傳動,,,,,,,,b1,b,C1,C2,C1,C2,H2,D2,Δ1,C2,機座、箱體簡介,概述,正確選擇機座和箱體等零件的材料和正確設計其結構形式及尺寸，是減小機器質量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強機器剛度及耐磨性等的重要途徑。,一、機座和箱體的一般類型,機座和箱體按構造形式可分為：機座類、機架類、基板類和箱殼類等四大類。,二、機座和箱體的材料及制法,固定式機器的機座和箱體通常采用鑄鐵或鑄鋼。,運行式機器的機座和箱體通常采用鋼或輕合金材料。,批量生產且結構復雜的零件以鑄造為宜。,單件或少量生產的零件則以焊件為宜。,詳細對比,,,機座和箱體的截面形狀及肋板布置,一、截面形狀,大多數(shù)機座和箱體的受力情況很復雜，因而要產生拉伸、壓縮彎曲、扭轉等變形。機座和箱體受到彎曲或扭轉載荷時，截面形狀對于它們的強度和剛度有著很大的影響。正確設計機座和箱體的截面形狀，在既不增大截面面積，又不增大零件質量的條件下，來增大截面系數(shù)及截面的慣性距，從而提高它們的剛度和強度。,二、肋板布置,正確地增設肋板可以有效地增大機座和箱體的強度和剛度。如果肋板布置，不僅不能增大機座和箱體的強度與剛度，反而會造成浪費工料及增加制造的難度。,詳細對比,詳細對比,,,,機座和箱體設計概要,機座和箱體等零件工作能力的重要指標是剛度，其次是強度、抗振性能和耐磨性等。,一般機座和箱體的結構尺寸可按經驗公式、經驗數(shù)據或類比法設計，對于重要的機座和箱體應進行精確計算。,設計機座和箱體時，應便于加工、裝拆、吊裝，聯(lián)接可靠，對于沖擊振動大的機器、機架和地基間應加裝隔振板器。,,3.箱體和附件的設計,1）箱體1保證足夠剛度，設計加強筋2保證箱體與箱蓋接合面的緊密性，螺栓靠近軸承孔；3保證良好的鑄造工藝，形狀盡可能簡單，壁厚均勻，以圓角過度，拔模斜度1:20；4保證良好的加工工藝性,1‘各軸承蓋內邊要位于同一平面內；2’加工面與非加工面要區(qū)分開（如蓋、座、底面、軸承孔外端面）,,2）附件1‘觀察孔：觀察嚙合情況，注油。見手冊P161，表11-4視孔蓋。根據中心距查取。2’油塞：放舊油，位置在箱體最低部，p89表7-11外六角油塞；M203‘油標尺：測量油面高度，P89表7-10桿式游標。要便于拆裝，不要和箱體凸緣干涉。M204’通氣器：機內t°C氣壓，對密封不利。設置通氣器。P162表11-5通氣器。,,,,5‘起蓋螺釘：開蓋用，頂起上蓋。M126’定位銷：保證定位精度，保證軸承裝配精度。（鏜孔前加工好定位銷孔，裝好定位銷在鏜孔。）P159圖11-1.7‘吊耳、吊環(huán)螺釘或吊鉤：P161表11-3吊耳和吊鉤吊耳吊起上蓋，吊鉤吊起整機。,4、完成裝配圖,1）標注尺寸：特性尺寸：a±P138表10-15配合尺寸：P103第九章極限與配合P106表9-4優(yōu)先配合舉例，P230表16-2減速器推薦配合。安裝尺寸：地腳螺釘孔直徑；軸伸出端長度、直徑外形尺寸：總長、寬、高。2）編零件序號：順或逆時針。3）填寫明細表、標題欄。圖號為班號+方案號+分類號-00。例如：090111班齒輪減速器第1方案，1）類條件。則為111C0101-00。090181班蝸桿減速器第1方案，3）類條件。則為：181W0103-004）寫技術要求和特性表。P231。,,5、完成零件圖P234第十七章,1、任務見任務書。應標：1）輪廓尺寸；2）公差，用裝配圖上公差符號查?。?）形位公差，見例圖P252、253等4）粗糙度。P236；5）技術要求P2386）填寫標題欄：圖號為在裝配圖上的圖號7）齒輪嚙合參數(shù)表,六、編寫整理設計說明書,1、要求：1）步驟清晰，字體工整，結論明確；2）計算部分：寫公式—帶數(shù)據—的結果；（單位）資料來源編號[1][2]…….3）步驟簡圖齊全。4）統(tǒng)一用紙、統(tǒng)一封面、用統(tǒng)一文件袋封裝。（見下圖）2、內容：目錄一、設計題目與任務二、設計計算；1、選電機；2、分配傳動比；3、運動和動力參數(shù)計算；4、V帶傳動計算；5、齒輪傳動計算；6、軸與軸承設計與選擇；7、鍵的選擇與校核；三、箱體結構設計四、潤滑與密封：齒輪、軸承五、本人對設計評價六、參考資料：[1]書名編者出版社出版日期,,七、準備答辯,1、疊好圖紙；2、裝訂好說明書；3、準備答辯問題。祝大家答辯順利通過！,