機械原理設計綜合課程設計

課件內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、圖冊等相關技術資料等。

一、設計目的題目一壓床的設計與分析題目二插床的設計與分析二、設計題目電動機經帶傳動，帶動二級圓柱齒輪減速器，然后帶動曲柄1轉動，再經六桿機構（執(zhí)行機構）使滑塊5上下往復運動，實現(xiàn)沖壓。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，驅動油泵向連桿機構的各運動副供油。設計數(shù)據表1題號12345678910連桿機構的設計及運動分析h1(mm)50607052504847464945h2(mm)14017020080856872768266h3(mm)220200310110112115118120122125

=60°，

=120°，

=0.5，

=0.25H(mm)150180210190160165170175180185n1

(r/min)1009012095110115105125120110力分析及飛輪轉動慣量的確定工作阻力

(N)40007000110005000550060006500700075008000BC桿質量

(kg)60608270728476787682DE桿質量

(kg)40404240424446484642滑塊質量

(kg)30558030506045556550曲柄AB轉動慣量

(kg·m2)0.820.641.350.80.71.00.90.780.750.85BC桿的轉動慣量

(kg·m2)0.180.200.300.250.350.180.200.300.250.35不均勻系數(shù)

0.10.110.120.10.110.120.10.110.120.09凸輪機構設計從動件行程

17181916151718191615許用壓力角

30°32°34°35°30°32°34°35°30°32°推程運動角

55°60°65°60°55°60°65°60°70°60°遠休止角

25°30°35°25°30°35°25°30°35°30°回程運動角

85°80°75°85°80°75°85°80°75°74°推程運動規(guī)律余弦等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦正弦回程運動規(guī)律正弦余弦等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦余弦等加速等減速正弦分組題目的分配序號為單號，做題目一；雙號，做題目二三人一組，做前4組數(shù)據,1、3、5、7,9、11、13、1517、19、21、2325、27、29、31內容設計天數(shù)一、執(zhí)行機構的設計1.平面連桿機構的設計;2.平面連桿機構的運動分析、力分析3.執(zhí)行機構的其他運動方案設計及分析4.飛輪的設計，確定電動機的功率5.凸輪機構的設計8天二、選擇電動機型號，分配傳動比三、傳動裝置的設計1.帶傳動的設計計算2.齒輪傳動的設計計算2天四、減速器的設計1.軸的結構設計，軸、軸承、鍵的驗算2.減速器裝配圖0#一張3.箱體或箱蓋零件圖1#一張軸、齒輪或皮帶輪零件圖任選兩張2天5天3天五、編寫設計說明書1.5天六、答辯0.5天三、設計內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：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。

第二部分執(zhí)行機構及總體參數(shù)確定設計講解一、平面連桿機構的設計已知：滑塊行程H，構件3的上、下極限角ψ3″、ψ3′，比值

、

，尺寸h1、h3

，

min,曲柄轉速n1

。要求：設計各構件的運動尺寸為了精確，尺寸最好解析法求得

min用來確定D點到滑塊導路的垂直距離二、平面連桿機構的運動分析及力分析要求：按給定位置作機構的速度分析、加速度分析和力分析給定位置？分點時注意：每個人的三四個點要差開一定角度，不要給相鄰的點，有的部位沒有力對應每組數(shù)據，在曲柄轉動一周時，對應一個工作循環(huán)，需要計算15個左右點的s、v、a、M。為了減少重復作圖的工作量，每個同學畫幾個位置的然后將同組內其他同學的數(shù)據匯總，繪制阻力矩圖，才能設計飛輪，所以每個同學都不能拖進度。

=60時的速度多邊形

=60時的加速度多邊形

=60時的力多邊形建議：繪制在一張A3/B4紙上。矢量式另寫在其他紙上。力分析時，從滑塊開始，逐漸推算到曲柄上B處的受力，從而求得平衡力矩。如：同一構件兩點間的運動關系繪制滑塊的運動線圖（s—

，v—

，a—

畫在一個坐標系中）確定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩M數(shù)據匯總繪制阻力矩圖Mr—

(建議：用坐標紙，也可用計算機求面積），求得驅動力矩Mb題目二平面連桿機構尺寸的設計已知：滑塊的行程H,行程速比系數(shù)K

，lBC=(0.5～0.6)lBO1,電O1

O2水平，導桿機構的最小傳動角為60°。

為了精確，尺寸最好解析法求得二、平面連桿機構的運動分析及力分析要求：按給定位置作機構的速度分析、（加速度分析）和力分析給定位置？分點時注意：每個人的三四個點要差開一定角度，不要給相鄰的點，有的部位沒有力對應每組數(shù)據，在曲柄轉動一周時，對應一個工作循環(huán)，需要計算15個點左右的s、v、a、M。為了減少重復作圖的工作量，每個同學畫幾個位置的然后將同組內其他同學的數(shù)據匯總，繪制阻力矩圖，才能設計飛輪，所以每個同學都不能拖進度。

=60時的加速度多邊形

=60時的力多邊形建議：繪制在一張A3/B4紙上。矢量式另外寫在其他紙上。力分析時，從滑塊處開始，逐漸推算到曲柄上A處的受力，從而求得平衡力矩。=60時機構的運動分析和力分析

=60時的速度多邊形繪制滑塊的運動線圖（s—

，v—

，a—

畫在一個坐標系中）確定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩M數(shù)據匯總繪制阻力矩圖Mr—

(坐標紙上）），求得驅動力矩Mb運動分析、力分析格式范例：對應每個位置，這些圖畫在一頁A3紙上三、執(zhí)行機構其他運動方案的設計根據執(zhí)行機構具有急回運動、原動件為轉動、執(zhí)行構件為往復移動等要求，另外至少設計兩種其他運動方案，并分析比較。如：雙曲柄機構與曲柄滑塊的組合機構四、飛輪設計已知：機器運轉的許用速度不均勻系數(shù)［δ］，力分析所得平衡力Mb，驅動力矩Md為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。要求：確定飛輪的轉動慣量JF

求盈虧功畫能量指示圖求驅動力矩，并畫在圖上求飛輪轉動慣量為求得阻抗功（曲線下的面積），可將阻力矩曲線畫在坐標紙上數(shù)格，也可用數(shù)值方法直接求曲線下的面積。Md五、凸輪機構設計已知：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：對直動從動件根據來計算基圓半徑。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應等于或稍大于實際需要的電動機功率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。轉速的選擇

電動機的型號確定

常用同步轉速有：3000、1500、1000、750r/min電動機的可選轉速范圍同步轉速低的電動機，級對數(shù)多，尺寸大，重量大，成本高，但總傳動比小；同步轉速高則正好相反。根據容量和轉速范圍，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—曲柄轉速，已知各效率查《機械設計課程設計》，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

2）應注意使各傳動件尺寸協(xié)調，結構勻稱，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.計算各軸轉速

2.計算各軸輸入功率

3.計算各軸輸入轉矩將上述參數(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

，齒輪的結構形式等。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)據處理模數(shù)m——標準系列值，不小于1.5mm；

中心距a——0或5結尾的整數(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，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。固定式聯(lián)軸器可移式聯(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）剛性可移式聯(lián)軸器彈性可移式聯(lián)軸器（無彈性元件）（有彈性元件）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)軸器允許的最大轉矩不小于計算轉矩，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)軸器的極限轉速工作轉速且保證(二)、聯(lián)軸器型號的確定式中：T—聯(lián)軸器傳遞的名義轉矩KA—工作情況系數(shù)，查表[T]—聯(lián)軸器許用轉矩，查標準第三部分減速器的結構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.確定箱體的結構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。軸承端面與箱體內壁的距離為2~3mm。2<v3m/s時，在結合面上開設油溝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)