機械原理課程設計綜合版

課件內(nèi)容第一部分課程設計概述第三部分設計講解二（減速器的設計）第二部分設計講解一（執(zhí)行機構(gòu)及總體參數(shù)）機械原理、機械設計綜合課程設計第一部分課程設計概述1、培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決工程實際問題的能力，并通過實際設計訓練使所學理論知識得以鞏固和提高。2、學習和掌握一般機械設計的基本方法和程序，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立設計能力，為后續(xù)課的學習和實際工作打基礎。3、進行機械設計基本技能的訓練，包括設計計算、繪圖、查閱和使用標準規(guī)范、手冊、圖冊等相關(guān)技術(shù)資料等。

一、設計目的題目一壓床的設計與分析二、設計題目

電動機通過V帶傳動和二級圓柱齒輪減速器，帶動曲柄1轉(zhuǎn)動。由六桿機構(gòu)（執(zhí)行機構(gòu)）驅(qū)使滑塊5上下往復運動，完成沖壓工作。在曲柄軸A上裝有飛輪（未畫出）。在曲柄軸的另一端裝有油泵凸輪，驅(qū)動油泵向連桿機構(gòu)的各運動副供油。h1h2h3設計數(shù)據(jù)表1分組三、設計內(nèi)容及大概時間安排四、設計注意事項及成績評定設計成績分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格成績評定主要依據(jù)：圖紙、答辯、平時、說明書注意事項：

正確利用現(xiàn)有設計資料，勤于思考，敢于創(chuàng)新

正確使用標準和規(guī)范

設計是邊計算、邊畫圖、邊修改的交叉過程，要養(yǎng)成有錯必改，精益求精的科學態(tài)度。

已知：滑塊行程H，構(gòu)件3的上、下極限角、，比值

、

，尺寸h1、h2、h3

，曲柄轉(zhuǎn)速n1

。要求：設計各構(gòu)件的運動尺寸第二部分執(zhí)行機構(gòu)及總體參數(shù)確定一、平面連桿機構(gòu)的設計二、平面連桿機構(gòu)的運動分析及力分析要求：按給定位置作機構(gòu)的速度和加速度多邊形給定位置？繪制滑塊的運動線圖（s—，v—，a—

畫在一個坐標系中）=60時的速度多邊形=60時的加速度多邊形=60時的力多邊形確定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩Mb數(shù)據(jù)匯總繪制阻力圖Mr—(坐標紙上）運動分析、力分析格式范例：三、執(zhí)行機構(gòu)其他運動方案的設計

根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)具有急回運動、原動為轉(zhuǎn)動、執(zhí)行構(gòu)件為往復移動等要求，另外至少設計一種其他運動方案，并分析比較。例如：四、飛輪設計已知：機器運轉(zhuǎn)的許用速度不均勻系數(shù)［δ］，力分析所得平衡力Mb

，驅(qū)動力矩Md為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。要求：確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF

求盈虧功畫能量指示圖求驅(qū)動力矩，并畫在圖上求飛輪轉(zhuǎn)動慣量MdMb（Mr）五、凸輪機構(gòu)設計已知：從動件行程h，偏距e，許用壓力角［α］，推程運動角，遠休止角，回程運動角要求：1）按許用壓力角［α］確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑rr；2）繪制凸輪廓線。，從動件運動規(guī)律見表1。凸輪與曲柄共軸。提示：根據(jù)來計算基圓半徑。用計算機算比較方便，也可借助諾模圖確定。六、選擇電動機類型選擇

電動機容量的確定

無特殊需要，選用Y系列三相交流異步電動機所選電動機的額定功率Ped應等于或稍大于電動機的實際輸出功率Pd即電動機的實際輸出功率

若容量過小，不能保證工作機正常工作，電機過早損壞；若容量過大，成本增加，造成浪費。工作機的輸入功率取工作機的效率轉(zhuǎn)速的選擇

電動機的型號確定

常用同步轉(zhuǎn)速有：3000、1500、1000、750r/min電動機的可選轉(zhuǎn)速范圍同步轉(zhuǎn)速低的電動機，級對數(shù)多，尺寸大，重量大，成本高，但總傳動比?。煌睫D(zhuǎn)速高則正好相反。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速范圍，從表19-1中查出適用的電動機型號。并記錄下電動機的額定功率Ped，滿載轉(zhuǎn)速nm，外形尺寸，中心高，伸出端直徑等主要參數(shù)和安裝尺寸。n—曲柄轉(zhuǎn)速，各效率查表12-8確定七、傳動比的分配總傳動比

分配傳動比時應注意以下幾點：

1）各級傳動比都應在合理范圍內(nèi)

2）應注意使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。3）對于多級減速傳動，可按照“前小后大”（即由高速級向低速級逐漸增大）的原則分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。大帶輪碰地面高速級大齒輪碰低速軸4）在采用浸油潤滑時，分配傳動比時要考慮傳動件的浸油條件。展開式或分流式二級圓柱齒輪減速器，其高速級傳動比i1和低速級傳動比i2

的關(guān)系通常取

分配圓錐－圓柱齒輪減速器的傳動比時，通常取錐齒輪傳動比i1≤3。兩級同軸式圓柱齒輪減速器，兩級傳動比可取為5）盡量使傳動裝置外廓尺寸緊湊，或重量最小。八、運動和動力參數(shù)的計算1.計算各軸轉(zhuǎn)速2.計算各軸輸入功率3.計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩將上述參數(shù)列成表2-3ⅠⅡⅢ九、傳動件的設計計算1.帶傳動由前面的計算，已知：帶傳動的輸入功率，小帶輪的轉(zhuǎn)速，傳動比i帶需要設計：帶的型號、根數(shù)Z、基準長度Ld，帶輪基準直徑dd，壓軸力

FQ，帶傳動的中心距a等。取系列值檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系。如裝在電機軸上的小帶輪直徑與電機中心高是否適宜，其軸孔直徑與電機軸徑是否一致，大帶輪是否過大與底板相碰等。

根據(jù)情況，選擇直齒輪或斜齒輪傳動，軟齒面或硬齒面。

要設計：模數(shù)m，中心距a，齒數(shù)z，分度圓直徑d，齒頂圓直徑da，齒根圓直徑

df,齒寬b，精度等級，螺旋角，齒輪的結(jié)構(gòu)形式等。2.齒輪傳動（1）軟齒面與硬齒面齒輪傳動的設計程序不同

注意：對閉式軟齒面齒輪傳動(配對齒輪之一的硬度≤350HBS),

最常出現(xiàn)：齒面疲勞點蝕

先按齒面接觸強度進行設計，然后校核齒根彎曲強度對閉式硬齒面齒輪傳動（配對齒輪的硬度均>350HBS），最常出現(xiàn)：輪齒折斷

先按齒根彎曲強度進行設計，然后校核齒面接觸強度

齒寬b——取整，b1=b2+(5～10)mm；直徑d、da、df，螺旋角——應為精確值（2）數(shù)據(jù)處理模數(shù)m——標準系列值，不小于1.5mm；

中心距a——0或5結(jié)尾的整數(shù)對于直齒輪，a應嚴格等于對于斜齒輪，a應嚴格等于十、最小軸徑的估算，估計各軸受扭段的最小軸徑2）當此軸段上有鍵槽時，將d按單、雙鍵分別加大4%或7%后，取整數(shù)。1）C為由軸的許用扭切應力所確定的系數(shù)，與材料有關(guān)，查表確定。注意：若為齒輪軸（上圖)，軸的材料即為齒輪的材料。說明：若最小軸徑處裝聯(lián)軸器，最小軸徑應與聯(lián)軸器的孔徑匹配。剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器（要求被聯(lián)接兩軸軸線嚴格對中）（可補償被聯(lián)接兩軸的相對位移）無彈性元件撓性聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(lián)軸器（彈性聯(lián)軸器）齒式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器

彈性套柱銷聯(lián)軸器

彈性柱銷聯(lián)軸器

輪胎式聯(lián)軸器…….…………

十一、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇包括聯(lián)軸器類型和型號的合理選擇。（一）、聯(lián)軸器的類型對中小型減速器，輸入軸、輸出軸均可采用彈性套柱銷聯(lián)軸器(TL)或彈性柱銷聯(lián)軸器(HL)按計算轉(zhuǎn)矩并兼顧所聯(lián)接兩軸的尺寸選定。要求所選聯(lián)軸器允許的最大轉(zhuǎn)矩不小于計算轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器軸孔直徑應與被聯(lián)接兩軸的直徑匹配。

即Tc＝KAT

[T]聯(lián)軸器的極限轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速且保證(二)、聯(lián)軸器型號的確定式中：T—聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩KA—工作情況系數(shù)，查表[T]—聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩，查標準第三部分減速器的結(jié)構(gòu)油標尺箱座視孔蓋通氣器箱蓋放油塞軸承蓋定位銷低速軸系高速軸系中間軸系一級減速器1.確定箱體的結(jié)構(gòu)整體式或剖分式鑄造或焊接2.確定軸承的潤滑方式當齒輪的圓周速度v2m/s時，軸承采用脂潤滑。軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為8~12mm，此時要設有封油盤。當齒輪的圓周速度v>2m/s時，軸承采用油潤滑。軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為2~3mm。2<v3m/s時，在結(jié)合面上開設油溝v>3m/s時，不必開設油溝3.確定軸承端蓋的形式凸緣式或嵌入式（P39-40）除了原始數(shù)據(jù)和上述的計算數(shù)據(jù)外，軸的結(jié)構(gòu)設計前還必須確定以下內(nèi)容：一、軸的結(jié)構(gòu)設計（草圖的設計）圖例4.減速器結(jié)構(gòu)尺寸的確定

繪制減速器裝配圖前，必須確定減速器的基本機體結(jié)構(gòu)尺寸，計算出表4-1的所有尺寸，并理解其含義。

下面以鑄造剖分式箱體、脂潤滑軸承、凸緣式軸承端蓋的二級展開式圓柱齒輪減速器為例，說明輸出軸的結(jié)構(gòu)設計過程。1.先畫高速級齒輪2.兩個大齒輪端面相距3，畫低速級齒輪3.畫箱體內(nèi)壁：小齒輪端面與內(nèi)壁相距2，大齒輪頂圓與內(nèi)壁相距1，左側(cè)暫不畫4.畫軸承端面位置：若為脂潤滑，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為8~12mm5.明確軸上主要零件的布置及定位方法，依據(jù)初估軸徑，考慮定位軸肩和非定位軸肩逐一確定各軸段直徑二級畫圖過程軸段直徑：

從聯(lián)軸器d1處開始，軸段長度：軸徑確定后，初定軸承型號，從而查得軸承寬度B一級減速器1.按中心距先畫軸線、齒輪、內(nèi)壁、軸承的端面、軸承的位置2.先畫箱內(nèi)，后畫箱外3.先粗畫，后細畫4.一般先畫俯視圖，再畫主視圖，最后畫側(cè)視圖。5.布圖上下左右要適當勻稱。注意事項齒輪輪轂的長度應滿足l=（1.2~1.5)d，至少l=d，d—裝齒輪處軸的直徑當齒寬系數(shù)取值較小時，尤其是硬齒面，會導致齒寬b較小，可能會出現(xiàn)齒輪輪轂長度l小于所在軸直徑d，此時應加長輪轂至滿足上述要求。此時，最初根據(jù)齒寬b確定的箱體內(nèi)壁位置必須作相應的調(diào)整。

注意：定位軸肩高和非定位軸肩高的取法1.鍵的選擇及校核軸的結(jié)構(gòu)設計完成后，根據(jù)鍵所在的軸徑查標準確定鍵的截面尺寸b、h。兼顧輪轂長度確定標準鍵長L。驗算鍵的擠壓強度。若強度不足，可采用相隔180的雙鍵，但按1.5個鍵計算。2.軸承的壽命計算類型的選擇：若軸上的齒輪為斜齒輪，最好選用7類或3類軸承，以便承受較大的軸向載荷；若為直齒輪，優(yōu)先選用6類軸承。型號的確定：可從中系列初選。如軸頸直徑d=40mm,若選深溝球軸承，則可初選6308。求得各軸承所受的當量動載荷P，從而計算軸承壽命Lh,滿足二、校核計算一般以大修期計算軸的結(jié)構(gòu)設計初步完成后，可精確確定：軸的支點位置及軸上所受載荷的大小、方向和作用點。軸的強度校核一般遵循下列步驟：畫出軸的空間受力簡圖作出水平面的受力圖和彎矩MH圖作出垂直面的受力圖和彎矩MV圖作出轉(zhuǎn)矩T圖確定危險截面，進行校核計算作出合成彎矩M

圖（）3.軸的強度校核一般用途的軸，可按當量彎矩法進行強度校核；對重要軸，對軸進行疲勞強度安全系數(shù)校核。

每個同學只驗算一根軸及該軸上的鍵和軸承三、圖面布置

繪制裝配圖時，首先必須考慮圖面布置問題，其布置形式如下：主視圖的高度確定油底油面高度≧30~50，以保證足夠的油量，且避免塵渣泛起減速器附件設計油標尺作用：測量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置設計時要防止拔不出油標或油外溢。放油塞作用：更換潤滑油的出口，設計在箱體底座最低位置處。四、裝配圖完成階段的工作

裝配圖底圖完成后，應進行尺寸標注，技術(shù)要求、減速器特性、零部件編號及零件明細表和標題欄的填寫，檢查無誤后加深，完成裝配圖。尺寸標注：裝配圖上只標注以下四類尺寸（Ｐ68）技術(shù)特性：在裝配圖上以表格形式列出技術(shù)要求：

（1）輸入功率和轉(zhuǎn)速（2）傳動效率（3）總傳動比及各級傳動比等。

（1）特性尺寸。指減速器的中心距及偏差。

（2）配合尺寸。如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器和軸的配合，軸承和軸、軸承座的配合等。寫明在視圖上無法表示的關(guān)于裝配、調(diào)整、檢驗、維護等方面的技術(shù)說明。

（3）安裝尺寸。如底板尺寸、中心高、地腳螺栓孔及位置等。

（4）外形尺寸。指總長、總寬、總高零部件編號：零件明細表和標題欄：五、繪制零件工作圖按要求對各個零件正確編號，既不能重復也不能遺漏。各視圖中的編號均按順時針或逆時針方向排列整齊。零件明細表和標題欄必須符合標準。明細表中的內(nèi)容應與零部件編號對應，由下向上填寫，應包括制造和檢驗零件所需的全部內(nèi)容。包括：圖形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、材料和熱處理說明、技術(shù)要求、標題欄等。軸的零件圖齒輪的零件圖(一)、主要內(nèi)容（P83）目錄（標題及頁次）設計任務書傳動方案的擬定（簡要說明，附傳動方案簡圖）電動機的選擇，傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算傳動零件的設計計算軸的設計計算（軸的彎扭矩圖畫在同一張紙上）鍵聯(lián)接的選擇和計算滾動軸承的選擇和計算聯(lián)軸器的選擇主要參考文獻設計小結(jié)潤滑方法和密封形式，潤滑油牌號的選擇六、撰寫設