《機械設計》課程設計

1、 龔桂義主編課程設計講義機械設計課程設計1 機械設計課程設計指導書（第二版） 龔桂義主編高等教育出版社 1990年4月第2版。2 機械設計課程設計圖冊（第三版） 龔桂義主編高等教育出版社 1989年5 月第3版。3 機械零件手冊（第五版）周開勤主編 高教出版社2001年7月2006年5月。4 機械設計（第八版）濮良貴主編第一講一概述：目的：課程設計是機械設計課程的最后一個環(huán)節(jié)，目的有三：）鞏固、加深機械設計及相關先修課（e.g. 制圖、公差、材料與熱處理等）的理論知識。）訓練機械設計的能力，了解并掌握常用零件的設計方法。）培養(yǎng)計算、繪畫及運用技術資料（e.g. 手冊、圖冊等）的基本技能。任務：

2、每個同學必須獨立完成：1張 1號圖紙）減速器裝配圖）零 件 圖3張 1號圖一張，2號圖二張）設計計算說明書 1份設計過程：傳動參數(shù)計算 裝配圖設計 零件圖設計 編寫說明書 答辯。注意：每人必須準備一本專用草稿本，所有設計參數(shù)、計算公式、計算過程及計算結果等，都應清楚地寫在專用草稿本上，數(shù)據(jù)及公式等應注明來源，這樣也方便于編寫說明書。二傳動裝置的總體設計：擬定傳動方案：選擇電動機已在設計任務書中給定。）選擇電機類型： 電機類型很多，因本課程設計對電機無特別要求，所以一般選127 龔桂義主編課程設計講義用Y系列三相異步電動機 3. ）選擇電機容量：P ：vwa. 對帶式運輸機F給定： 工作拉力，帶

3、速v(m/s)P = Fv/1000 kwwb. 對卷揚機給定： 起吊重量v(m/s)vQP = Qv/1000 kww）電動機所需的功率P :dP = P /dwa 傳動裝置的總效率。a = a1 2 3 每個傳動副（齒輪、蝸桿、鏈i器及卷筒的效率。Q可查：1. P.7.表1. 及 如對上圖： = 卷 42a滑塊聯(lián)軸器軸承齒輪彈性聯(lián)軸器電機的額定功率P :ed應略大于P ，即應：P dedd）確定電機轉(zhuǎn)速n n mm同類型、同容量的電機有幾種同步轉(zhuǎn)速（750 r/min）同步轉(zhuǎn)速 電機尺寸、重量、價格，選擇時應綜合考慮。i ：ai = i i i a1 2 3i 各級傳動副傳動比的合理范圍

4、1. 表1.iV帶傳動i = 4帶鏈傳動i = 6鏈二級圓柱i= 40（一級圓柱，i= ）蝸桿 一 圓柱圓錐 一 圓柱i= 60120 （與1 不同）i= 1025最好 i= 15128 龔桂義主編課程設計講義工作機轉(zhuǎn)速：在本課程設計中，可按下式確定：n = 601000V/DV 帶速或起吊速度，m/sD 卷筒或滾筒直徑，mm電機轉(zhuǎn)速的可選范圍n ：n = inr/mindda確定電機轉(zhuǎn)速m在n 中，選定電機的同步轉(zhuǎn)速（一般應選：1000或1500 rmp）d按n P3. Y100L2 - 4選定電機型號。d如：edY 異步電機L 長機座4 極數(shù)100 中心高100mm2 功率序號記下電機的外

5、形尺寸，軸伸尺寸，鍵接尺寸，滿轉(zhuǎn)速n 。m注： 設計可參照 1 P.14. 例2-1.傳動比分配：i ：a由電機滿載轉(zhuǎn)速n 及工作轉(zhuǎn)速n確定：mi = n /n = i iam1 2ni 各級傳動裝置的傳動比。i）傳動比的分配1. P.1519.傳動比的分配就是根據(jù)總傳動比i i，其原則為：a最好取i帶傳動：鏈傳動：減速器：i = 4帶i = 6鏈i = 3帶i = 4鏈最好取i ,i ,i 減速器的總傳動比，高速級及低速級的傳動比。減1 2展開式兩級圓柱齒輪減速器：宜： i 1減i = i /i減21蝸桿 一 齒輪減速器：129 龔桂義主編課程設計講義宜：i = (0.030.06)i2減i

6、 = i /i減12圓錐 一 圓柱齒輪減速器：宜：i (0.200.25)i并盡量使i 311減i = i /i減i 小時取大值，反之取小值減21運動和動力參數(shù)計算：）選定電機，定出總傳動比并合理分配后，應算出各軸的轉(zhuǎn)速、輸入及輸出功率，輸入及輸出轉(zhuǎn)矩等。 仿 1. P.21. 例2-3.）將求得的數(shù)據(jù)列成下表：表1轉(zhuǎn)速n 傳動 效(r/min) 比i 率軸名T =9550P/n 滿載轉(zhuǎn)速電機軸dnmoo1m P = P P P n = n /id o1d o1d o o1m o軸承i齒輪軸承卷筒軸）注：電機的輸出功率是實需功率而非電機的額定功率。i i = 1oo以帶傳動相聯(lián)時：i = io

7、帶 =o1o1聯(lián)以帶傳動相聯(lián)， =o1帶P 及輸出轉(zhuǎn)矩T ： 軸承 P = P T = T xx軸承 其它軸的計算同此。軸承130 龔桂義主編課程設計講義第二講 傳動零件的設計計算一減速器外傳動零件的設計（一）帶傳動：設計的原始數(shù)據(jù)：）電機的實需功率P 非P 、轉(zhuǎn)速n ，傳動比i（見表）dedm帶）工作條件等 （見任務書）設計過程： 參見 4 例題1 P.30.）小帶輪半徑大于電機中心高時，E地基上要定制凹孔，不好，應:電機中心高)）帶輪寬度（取決于帶數(shù)）與電機軸裝配長度是否相稱DBH照表1，將P T n 及帶傳動的實際傳動比i 等填入，并以此修正減速器的設計數(shù)據(jù)。帶ddm（二）鏈傳動：設計的

8、已知數(shù)據(jù)P 及轉(zhuǎn)速n n）工作條件等 見任務書設計過程：注意：參見 4 P.178.（四）滾子鏈傳動的設計計算單排鏈節(jié)距過大時，可采用多排鏈，以減小節(jié)距。（三）選擇聯(lián)軸器類型選擇：3 尺寸選擇：d d ：彈性套柱銷聯(lián)軸器 3 P.146.凸緣聯(lián)軸器 3 P.142. 軸材料：一般用45號鋼 估算公式：d A P/n4 P.370.3o131 龔桂義主編課程設計講義）按以下條件選擇聯(lián)軸器T T 聯(lián)can n 聯(lián)4 第十四章）把d d 圓整到與聯(lián)軸器孔徑一致，軸徑應在聯(lián)軸器孔徑范圍內(nèi)。定型號：同時記下聯(lián)軸器的孔徑長度等。二減速器內(nèi)傳動零件的設計：應先算減速器的第一級、再算第二級。設計第一級的已知條

9、件：）傳遞的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速：）傳動比：表2T 轉(zhuǎn)速n按實際的i 修正i 分配得i1帶減）工作條件：任務書i = z /z 列入表，并注：12 1n 及T T 等。設計第二級的已知條件：）傳遞的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速：）傳動比：表2n 及輸出轉(zhuǎn)矩T 按實際的i 及i 確定： i = i /i減121減）工作條件：任務書注：i = z /z 列入表24 3的轉(zhuǎn)速n 及輸入、輸出轉(zhuǎn)矩T T ，列入表2 對減速器 一 鏈傳動輸送機，按n T 設計鏈傳動。 最后，校核工作機的轉(zhuǎn)速是否滿足速度允許誤差。圓柱斜齒輪傳動的設計：）材料、熱處理、精度： 材 料： 一般用4545鋼最常用。熱處理： 小輪，調(diào)質(zhì)；大輪，正火。精 度

10、： 8級。）設計過程： 參見4. P.218.例10-2）說明： 齒寬系數(shù) ：可取 = 1.01.4dd中心距：應調(diào)整成5結尾。螺旋角：用調(diào)整a時，應保證：20齒輪結構：2. P.75.圓錐齒輪傳動的設計：132 龔桂義主編課程設計講義）材料、熱處理、精度： 同斜齒輪。）設計過程：4 仿圓柱齒輪。一般可取z = 1725）說明： 齒數(shù)z ：11齒寬系數(shù) ： 一般可取 = b/R = 0.3RR齒輪結構：蝸桿傳動：）設計過程：）說明：本設計中，蝸桿采用下置式2. P.76.4. 例題 蝸桿強、剛度校核及熱平衡計算要完成裝配草圖后進行 裝配草圖完成前支點距離及散熱面積尚不知道133 龔桂義主編課程

11、設計講義第三講 裝配圖設計一設計準備：已定出各傳動零件的中心距、外徑、寬度。已選定聯(lián)軸器的類型及型號，及兩軸孔的直徑及長度。按1. P.26. 表3. 表4. 算出各項數(shù)據(jù)備用。二設計過程：估算軸徑：d A P/nmm4. P.3703o 軸徑已估算，該估算軸徑應作為軸的最小軸徑。注： 估算軸徑僅是軸結構設計的指導尺寸， 確定機體內(nèi)壁及軸承座端面的位置：本工作應分以下二步做：）畫草圖，初定減速器的大概外形尺寸：長高。 畫出傳動零件的中心線及輪廓線。 定出軸承及軸承座端面的位置。 由草圖定出減速器的大概外形尺寸：長高。注： 草圖無需嚴格按比例畫，畫法以蝸桿一 齒輪為例如左圖。 齒輪寬度B，各預留

12、間隙等見 1. 表1.ii）在1 圖紙上，根據(jù)上述外形尺寸，選擇適當?shù)谋壤?，?. P.39. 圖28.#軸的結構設計）設計過程：4. P.377. 例題）軸的外伸端長度：確定方法見： 1. P.46. P.47. 圖45. 應為聯(lián)軸器的裝拆留有足夠的空間。 1. P.47. 圖45. 應在不拆下聯(lián)軸器的情況下，能拆下端蓋螺釘，以便可開啟箱蓋。8結尾。確定軸的支點距離和力的作用點：軸的結構設計完成后，軸徑及軸承等均已確定，故可定出支點距離及力的作用點。134 龔桂義主編課程設計講義1ca412211t23134252t蝸桿一齒輪減速器草圖：參照 2. 軸承端面到箱體內(nèi)壁的距離，與軸承潤滑有關

13、 1. P.43. 圖34.3 齒輪端面到箱體內(nèi)壁的距離。2 要為箱體內(nèi)蝸桿軸承座留有足夠的空間，一般可取 445 要保證蝸桿軸套杯能安裝 B 蝸輪轂寬，與蝸輪軸直徑有關。52可初?。?+ + B = 2dd 蝸桿齒頂圓直徑。452a1a1寬 = + B + + B + + 2l + 2t + 余量t 軸承蓋凸緣厚度。234252135 龔桂義主編課程設計講義高 = d + + + b ）a4112長 = a + D /2 + d /2 + 2+ 2 + 余量（含蝸桿外伸部分及兩側(cè)凸緣）2Wa411軸、鍵、軸承的強度校核：）軸的校核：僅需校核中間軸。僅校核中間軸及其鍵和軸承 待圓角半徑、粗糙度

14、、加工工藝等完全確定后，方可校核疲強。 校核應在畫出軸的零件圖后再進行。）鍵：需校核擠壓及剪切強度。）軸承：進行壽命計算。x傳動零件的結構設計：齒輪：x2.5m 時，齒n輪應與軸分開，否則制成齒輪軸1. P.55. 齒輪的結構：2. P.75.錐輪： 也有齒輪軸與分離齒輪之分，結構見： 2. P.76.蝸桿： 制成蝸桿軸，加工及結構見： 2. P.76.蝸輪： 2. 或 4. P.270.軸承端蓋的結構：）端蓋作用： 固定軸承并承受軸向力。調(diào)整軸承間隙（通常增減墊片）端蓋結構：2. 軸承的潤滑與密封：）潤滑：油潤滑： 浸油齒輪分圓周速2m/s時采用，此時應：箱座接合面開導油槽。1. 圖91.A

15、A軸承蓋端應小一些，并開進油口。軸承旁齒輪或蝸桿的直徑小于軸承外徑時，應加擋油板。1. P.57.脂潤滑： 浸油輪周速2m/s時采用，此時，軸承旁應加擋油板。 1. P.43.圖34. 2. P.81.）密封： 1. P.58.2. P.81. P.82.136 龔桂義主編課程設計講義減速器的機體設計）軸承旁凸臺高度：按低速級軸承座外徑（與軸承蓋凸緣外徑相同）確定：1.P.63. P.43.C222 箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓中心線與軸承座外徑相切 以上述中心線為基準，留出板手空間C C 。12R ：按上述方法定出軸承旁凸臺高度后：2R 2R 與R 的中間過渡平面不得與中間軸大齒輪干涉。21）機座：機

16、座的高度由以下三個制約因素確定 ： 應 H = 3050 mm（以免轉(zhuǎn)動時攪起箱底沉渣） 傳動件的浸油深度：1. P.65.二級圓柱齒輪減速器：h = 1個齒高，且10mmh ： h R/3 R 齒輪半徑）11b. 下置式蝸桿的蝸桿 一 齒輪減速器油面不超過蝸桿軸承中最下方滾動體的中心c. 圓錐 一 圓柱齒輪減速器大錐輪浸油深度h ： h = (0.51)b(b 錐輪齒寬)22注：若由于某個條件制約，中間軸齒輪或蝸桿浸不到油，可裝濺油盤或濺油輪。 所需油量：1. P.65.圖89.單級傳動：多級傳動：V = 0.350.7 dm /kw3oV 級數(shù) dm /kw3o減速器附件：）窺視孔： 位置

17、： 應能看到兩個嚙合區(qū)。尺寸： 有標準，但由于無手冊查，故自定。 原則：盡量大一些）通氣器： 2. P.87.）放油塞： 2. P.86.要求： d 20 mm孔137 龔桂義主編課程設計講義）油標：）起蓋螺釘：）定位銷：）吊環(huán)：吊耳：2. P.86. 1. P.7172.d = 2(d 蓋、座凸緣聯(lián)接螺栓直徑)兩個，d 22. P.86.2. P.86.2注：上述工作完成后，請教師審核。138 龔桂義主編課程設計講義第四講 完成裝配圖一標注尺寸：傳動中心距a及其偏差 :a8級，3 :a）圓柱齒輪副：3. 表16-20.3. 表16-67.）蝸桿傳動：配合尺寸：齒輪、軸承等主要零件的配合處都應

18、標出尺寸、配合性質(zhì)及精度等級。主要零件的薦用配合見 1. P.81. 表8.安裝尺寸：）機體底面尺寸： 長、寬）地腳螺栓孔的孔徑及其中心的定位尺寸）減速器的中心高）主、從動軸外伸部分的長度及直徑外形尺寸：二標技術特性：三標技術要求：減速器的總長、總寬、總高等。1. P.81.技術要求主要應包括在視圖上無法表示的關于裝配、調(diào)整、檢驗、維護等方面的要求。參見： 1. P.8185. 2. P.7.() P.29.( ) P.36.( )四零件編號：每種不同的零件都應有編號，各相同零件應只有一個編號。編號線應互不相交，且不與剖面線平行。編號應按順時針或逆時針方向整齊排列。編號數(shù)字字高應比尺寸數(shù)字大。

19、139 龔桂義主編課程設計講義五零件明細表及標題欄格式及尺寸見： 1. P.86.第五講 零件圖設計一零件設計任務箱蓋。低速軸大齒輪截面變化處，過盈配合處）二箱蓋：軸承油潤滑時，箱蓋凸緣內(nèi)壁應倒角，倒角斜面應達箱座接合面上的油溝。箱蓋軸承孔中心距偏差：應比齒輪副中心距偏差 小，一般?。?a aa ）a軸承孔中心線間的平行度公差： 按箱蓋兩端面間距及平行度公差等級5級查 3. P.218.軸承座孔中心線對機體剖分面在垂直方向的位置度公差：）相對于剖分面的位置度：1 要求 0.3 mm.一般，中、小型減速器可?。?.6mm 2. 140 龔桂義主編課程設計講義）相對于垂直面的位置度：一般可取兩軸線平行度的二分之一2處 DC2處2處 d2處BBCKAB A軸承座端面對其中心線的垂直度公差： 以8級公差等級按箱體寬度查 3. P.218.表14-14.箱蓋接