机械设计课程设计-(2).ppt

*,*,机械设计课程设计,机械设计课程设计,带式运输机传动设计,目 录,目的,准备工作,注意事项,进度计划,题目、任务与零件图方案分配,设计步骤,编写整理设计说明书,准备答辩,目 的,综合运用机械设计基础及其他先修课程的理论和实际知识，培养分析和解决实际问题的能力；,2.,学会从机器的功能要求出发，掌握一般机械的设计方法，进行机械设计的基本技能训练；,3.,学习运用标准、规范、手册、图册和查阅科技文献资料。,4.,为毕业设计打基础。,准备工作,机械设计课程设计手册，机械设计课本，机械制图课本。,2.,说明书用纸，绘图用纸,A0,一张，,A3,两张，计算用草稿本，统一购买说明书封面和文件袋（每人一份）；,3.,借绘图仪器（图板，丁字尺）和绘图教室；,注意事项,1.,在老师指导下进行，提倡独立思考、严肃认真，精益求精，坚决反对照抄照搬或知错不改；,2.,计算和画图要交叉进行，边计算，边绘图，边修改，反复修改完善设计；,3.,严格按照设计进度进行。,进度计划,第一周一：完善所有设计计算，布置草图；,第一周周四：检查草图完成情况；布置装配图，开始装配图绘制。,第二周周一：检查装配图,第二周三：完成装配图；,第二周周四,五：完成零件图；,第三周周二：完成说明书；,第三周周三,周五：答辩。,题目：带式输送机传动设计,载荷变动小，单向连续运转、单班制，,检修期,5,年，使用年限,10,年,查带传动的工况系数,K,A,查齿轮传动的载荷系数,K,查联轴器的工况系数,K,A,求轴承的预期寿命,L,h,工作条件,原始数据,1,、蜗杆减速器,方案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,F(kN),5.5,4.6,7,6.5,6,5.5,5.2,5,4.8,4.5,4.2,V(m/s),0.6,0.8,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.9,2.1,D(mm),350,400,400,400,400,450,400,500,450,350,400,方案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,F(kN),5.5,4.6,7,6.5,6,5.5,5.2,5,4.8,4.5,5.2,V(m/s,),0.6,0.8,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,0.9,1.0,D(mm),350,400,400,400,400,450,400,500,450,500,450,2,、齿轮减速器,设计任务（齿轮减速器）,设计计算,1,）选择电动机,2,）分配传动比,3,）,V,带传动设计计算,4,）齿轮传动设计计算,5,）设计减速器中的轴并校核强度,6,）选择减速器中的滚动轴承并进行轴承寿命计算,7,）选择减速器中的键并校核强度,8,）选择联轴器,2.,设计绘图,减速器装配工作图,A0,一张,典型零件工作图,A3,两张,3.,编写设计说明书,将整个设计计算过程详细整理，要求层次清晰，书写整洁，插图规范。,设计任务（蜗杆减速器）,设计计算,1,）选择电动机,2,）分配传动比,3,）蜗杆传动设计计算,4,）,V,带传动设计计算,5,）设计减速器中的轴并校核强度,6,）选择减速器中的滚动轴承并进行轴承寿命计算,7,）选择减速器中的键并校核强度,8,）选择联轴器,2.,设计绘图,减速器装配工作图,A0,一张,典型零件工作图,A3,两张,3.,编写设计说明书,将整个设计计算过程详细整理，要求层次清晰，书写整洁，插图规范。,分配方案,1,方案，软齿面齿轮减速器，零件图为：,大带轮,+,高速轴,2,方案，硬齿面齿轮减速器，零件图为：,大齿轮,+,低速轴,3,方案，蜗杆减速器，零件图为：,大带轮,+,蜗杆轴,设计步骤,选择电动机,分配传动比,V,带传动设计计算,齿轮传动设计计算（蜗杆传动设计计算）,设计减速器中的轴并校核强度,选择减速器中的滚动轴承并进行轴承寿命计算,选择减速器中的键并校核强度,选择联轴器,1,、电机选择,类型选择,由电动机的类型、功率和转速选择电动机,类型选择,参见,第四版手册,173,页,第十二章,一般选,Y,系列三相异步电动机。,1,、电机选择,功率选择,(,齿轮,),F,运输带有效拉力，,N,；,v,运输带速度,m/s,。,选定电动机应满足条件：,一般取中偏下值，手册,P4,。,1,、电机选择,功率选择,(,蜗杆,),F,运输带有效拉力，,N,；,v,运输带速度,m/s,。,选定电动机应满足条件：,一般取中偏下值，手册,P4,。,1,、电机选择,转速选择,(,齿轮,),D,卷筒直径；,皮带的线速度。,确定电动机型号,电机同步转速有,3000,，,1500,，,1000,和,750,。无特殊情况，一般不选,750,1,、电机选择,转速选择（蜗杆）,D,卷筒直径；,皮带的线速度。,确定电动机型号,电机同步转速有,3000,，,1500,，,1000,和,750,。无特殊情况，一般不选,750,1,、电机选择,选定电动机型号,注意：,在后面计算中，用的功率为,P,电机,，转速为,n,满载,。,2,、传动比分配（齿轮）,选定带传动比,进行带传动设计，确定准确的带传动传动比,2,、传动比分配（蜗杆）,初选带传动比,进行蜗杆传动设计，从蜗杆传动标准中查出确定的传动比,3,、参数计算（齿轮转速）,1,2,3,3,、参数计算（齿轮功率）,1,2,3,3,、参数计算（齿轮转矩）,1,2,3,轴名,功率,P(kW),转矩,T(N,m),转速,n(r/min),传动比,i,效率,输入,输出,输入,输出,电动机轴,P,电机,T,电机,n,满载,iV,带,V,带,I,轴,PI,入,PI,出,TI,入,TI,出,n,1,i,齿轮,齿,1,II,轴,PII,入,PII,出,TII,入,TII,出,n,2,i,齿轮,齿,2,III,轴,PIII,入,PIII,出,TIII,入,TIII,出,n,3,设计,I,轴用,设计,II,轴用,设计齿,1,用,选联轴器用,设计齿,2,用,设计,III,轴用,齿轮减速器各轴参数表,3,、参数计算（蜗杆转速）,1,2,3,、参数计算（蜗杆功率）,1,2,3,、参数计算（蜗杆转矩）,1,2,轴名,功率,P(kW),转矩,T(N,m),转速,n(r/min),传动比,i,效率,输入,输出,输入,输出,电动机轴,P,电机,T,电机,n,满载,iV,带,V,带,I,轴,PI,入,PI,出,TI,入,TI,出,n,1,i,齿轮,齿,1,II,轴,PII,入,PII,出,TII,入,TII,出,n,2,设计,I,轴用,设计,II,轴用,设计轮,1,用,选联轴器用,3,、蜗杆减速器参数计算表,3,、参数计算注意事项,带轮设计后，由于,V,带传动比发生变化，所以要返回来重新修正功率,P,和转矩,T,的数据，修正后的数据列表作为齿轮计算的依据。,蜗杆设计后，由于,V,带传动比发生变化，所以要返回来重新修正功率,P,和转矩,T,的数据，修正后的数据列表作为齿轮计算的依据。,传动装置的实际传动比要由选定的齿数或蜗杆传动准确计算，因而与要求的传动比可能有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差在（,3%5%,）之间。,4,、,V,带传动设计计算,已知条件：,设计步骤：教材例题,要求：,条理清楚,公式,代数据,结果,参数选择依据,思考大带轮的零件工作图，画草图（草稿纸）,4,、,V,带传动设计计算,1,）计算功率,Pc=K,A,P,电机,2,）大小带轮直径：,d,1,d,1min,d,2,=id,1,（,d,1,、,d,2,均取标准值）,d,1,/2H,1,（电机中心高）,d,2,/2H,2,（减速器中心高）,3,）求压轴力,Q,和带轮宽度,B,（带轮轮毂宽,L,），设计轴颈长度用，带的根数,Z,5,4,）带轮直径确定后，应计算带传动实际传动比和大带轮转速，并修正减速器传动比和输入转矩。,不是,P,额定,5,、齿轮传动设计计算（高速级）,已知条件,设计步骤：教材例题,要求,条理清楚,公式,代数据,结果,参数选择依据,思考大齿轮的零件工作图，画草图（草稿纸）,注意问题,动力机械要求,中心距,a,圆整后，调整螺旋角大小。,5,、齿轮传动设计计算（高速级）,结构设计,（,1,）计算所有的参数和具体尺寸,m,、,a,、,B,、,d,标准化、圆整、精确计算,d,a,、,d,f,（保留小数点后三位）,2,）注意齿轮的构造,x,2.5m,时，用齿轮轴,齿宽,b1-b2=5-10mm,齿轮结构参看手册,163,页,6,）计算小齿轮圆周速度,，验算齿轮精度,确定润滑情况,x,5,、齿轮传动设计计算（低速级）,设计过程同高速级,已知条件,6,、蜗杆传动设计计算,设计步骤：教材例题,(P267,）,模数和蜗杆直径取标准值。中心距圆整成,0,、,5,的尾数，可根据初步选择的传动比和齿数进行设计计算的结果查蜗杆传动标准表格中的推荐中心矩和推荐传动比。变位蜗杆传动只改变蜗轮的几何尺寸，蜗杆几何尺寸不变。,蜗杆传动的强度、刚度验算及热平衡计算，在装配图设计确定蜗杆支点距离和箱体轮廓尺寸后进行。,7,、轴和轴承的设计计算（齿轮）,通过绘制草图，,完成轴的结构设计。,1,）,为箱体壁厚,2,）,螺栓的扳手空间：,K=C1+C2 3,）凸台厚：,35mm,4,）箱体内壁到轴承内端面距离,3,=1015mm,5,）大带轮端面到螺栓头距离,4,20,mm,6,）箱体内壁到小齿轮端面距离,2,，齿轮顶圆到箱体内壁距离,1,1.2,8,、输入轴,拟定轴上零件装配方案,1,2,3,4,5,6,L,1,L,2,L,3,L,4,L,5,L,6,L,7,7,9,、按扭转初估轴的最小直径,d,min,考虑键槽影响,d,1,增大,4-5%,，圆整，,建议,d,1,30mm,材料建议选,45,钢，齿轮轴按齿轮选取材料,C,值取中（偏大）值,10,、轴的径向尺寸,定位轴肩高：,3-5,非定位轴肩高：,1-3,直径尾数非标准件安装轴段：,0,，,2,，,5,，,8,直径尾数标准件安装轴段：按照标准件要求圆整,1,2,3,4,5,6,7,10,、轴的径向尺寸（齿轮轴）,第,1,段轴：装带轮，,d,1,第,2,段轴：装轴承盖,查凸缘式轴承盖和毡圈油封可知,d,2,=d,1,+,（,5,或,10,）,第,3,段轴：装轴承,d,3,=,轴承内径,(0,或,5,结尾,),第,4,段轴：不安装零件，满足定位尺寸，小于齿轮齿根圆,查手册,P163,（结构，尺寸），查手册,P252,（零件工作图），查手册,P253,（齿轮轴）,第,5,段轴：装齿轮,d,5,=d,4,+,（,4-6,）,第,6,段轴：装轴承,d,6,=,d,3,=,轴承内径,第,7,段轴：齿轮定位轴肩（轴环）,d,7,=d,6,+,（,10-16,）,h=(0.07d,4,+3)(0.1d,4,+5),11,、选择轴承,类型：有轴向力,查第四版手册,P77,选角接触球轴承，,先选直径系列为中系列,寿命不够可增大，寿命过长可减小,如：,7308,通过一次计算可变为,7,208,或,7408,目的是定轴各段的长度。,12,、画减速器设计草图,齿轮减速器画俯视图，参考手册,P265,图,19-16,。,齿轮与轴承非对称布置。,蜗杆减速器画主视图和侧视图,1,2,3,4,5,6,L,1,L,2,L,3,L,4,L,5,L,6,L,7,13,、轴的轴向尺寸确定,位置,1,：由,3,+,轴承宽度确定；,位置,2,：由箱体内壁开始，箱体壁厚,+,螺栓安装尺寸,C1+C2)+,凸台（,35mm,）,+,轴承盖厚度,+,螺栓厚,+,大带轮端面到螺栓头距离,4,确定；,位置,3,：,L1,比带轮轮毂宽小,23mm;,1,1,2,3,L1,4,3,C1+C2+,箱体壁厚,凸台厚,35mm,2,箱体壁厚,12mm,14,、轴的强度计算,按弯扭强度计算（参照书上例题的计算过程）,轴承寿命满足检修期或使用期限均可。,15,、轴承的寿命计算,16,、修定轴的结构,若轴承的寿命不合适，需重新选择轴承，从而影响轴的结构，并重新校核轴的强度。,L,1,L,2,L,3,L,4,L,5,L,6,L,7,L1,比联轴器宽小,23mm;,17,、输出轴,与轴承的设计计算,17,、输出轴,与轴承的设计计算,设计过程同,输入,轴,计算最小轴径时，按扭转强度计算；选择联轴器，考虑联轴器的轴孔直径标准,C,取小些,联轴器：凸缘式联轴器或弹性柱销套联轴器,a.,计算转矩,T,c,=k,A,T,3,出,T,b.d,联,=d,1,轴,c,n,3,n,18,、中间轴,与轴承的设计计算,19,、选择键并强度校核,1.,根据轴径选择键的规格,2,.,键强度不够，可改用两个键，校核时按,1.5,个键校核。,20,、设计绘图,画图要求,1.,图纸：装配图,A0,图纸,1,张,零件图,A3,图纸,2,张,2.,装配图：三面投影（主、俯、左视图）,3.,零件图：按给定任务绘制,标足尺寸（不能标出封闭链）,标具体公差,技术要求 标题栏,20,、设计绘图,1.,装配图：,2.,画图顺序：,1),先俯、后主、再左,2),先主要零件，后次要零件,3),先从动轴，后主动轴,4),先画齿轮，再定内壁线、凸台、轴与轴承盖；,5),轴承内端面共线，外端面与轴端结束重合。,主,俯,左,特性表,技术要求,标题栏,明细栏,25,10,10,10,具体画图,2,2,C1,C2,1,先不封闭,螺钉帽厚度,s,，直径,d3,各端盖相同。,b,C1,C2,B,齿,3,B,齿,1,B,齿,2,3-5,端盖边缘厚度,e,各端盖相同,俯视图画图顺序,1,、箱盖部分拆除画，留小部分。,2,、顺序：,1,）中心线,2,）齿轮,3,）减速器内壁线,4,）减速器外壁线,5,）凸台,6,）轴承盖，每根轴的轴承盖两端相同，螺钉相同，盖的厚度相同，但是若有轴伸出，中心厚度按照密封圈的要求定。,7,）轴等。,C1,C2,向下投影封闭俯视图,H2,主视图,主视图画图顺序,1,）中心线,2,）齿轮，画分度圆和齿顶圆。,3,）定减速器中心高，,H2r,V,带,2,。且,H2=r,amax,+3050+b,2,底座高,b,2,=2.5,4,）,凸台高，找,C,1,、,C,2,，螺栓位置按轴承盖切线定。,凸台斜度,1,：,20,。,5,）凸缘，厚度为,b,，,b1,。可取,b=b1=1.5,。底座接地部分凸缘厚度,b2=2.5,。,6,）箱体盖，要包裹小齿轮、凸台左端，与右边箱盖轮廓相切。以此确定左边轮廓边界，向下投影，封闭俯视图左侧轮廓。,7,）窥视孔（观察孔）不要过低，应对着齿轮啮合区。,箱体和附件的设计,1.,箱体 剖分式结构，铸铁，查手册,P220,，,P221,1),保证润滑、密封,轴承：脂润滑,dn,2x10,5,mmr/min,，,d,为轴径，,n,为转速。,齿轮：,v,12 m/s,浸油润滑，,浸油深度,1,个齿高，,1,个齿高，,d/6,，手册,P224,，齿顶到底面,30-50mm,。,主视图,起盖螺钉：手册,P228,圆柱头，方头，圆头,完成装配图,1.,标注尺寸：,特征尺寸：齿轮中心距,，手册,P143,表,10,-,15,配合尺寸：,齿轮与轴、带轮与轴、联轴器与轴、,轴承与轴、轴承与孔座、轴承盖与轴承孔座、键与轴及轮。查指导书,P8,、手册,P238,表,17,-,2,安装尺寸：,地脚螺栓孔中心线的定位尺寸、直径和间距，,轴伸端的配合尺寸与直径，,减速器中心高，底座凸缘厚度，,箱座底面尺寸,总体尺寸：总长、宽、高,考虑安装空间，运输装箱,2.,编零件序号：顺或逆时针,!,3.,填写明细表和标题栏,4.,写技术要求和特征表,完成零件图,1,）轮廓尺寸；,2,）公差，用装配图上公差符号查取；,3,）形位公差，见例图,P252,、,253,等,4,）粗糙度。,P236,；,5,）技术要求,P238,6,）填写标题栏：图号为在装配图上的图号，不是,A2,或,A3,7,）齿轮、蜗杆啮合参数表,20,装订用,15,空白,20,关键数据、参考出处和结论,课程设计用纸（页眉）,页码（页脚）,说明书正文,手写说明书格式,说明书编写,1,、要求：,1,）步骤清晰，字体工整，结论明确；,2,）计算部分：写公式,带数据,的结果；（单位）,资料来源编号,1 2.,3,）步骤简图齐全。,4,）统一用纸、统一封面、用统一文件袋封装。,说明书编写,目录,一、设计题目与任务,二、设计计算；,1,、选电机；,2,、分配传动比；,3,、运动和动力参数计算；,4,、,V,带传动计算；,5,、齿轮传动计算；,6,、轴与轴承设计与选择；,7,、键的选择与校核；,三、箱体结构设计,四、润滑与密封：齿轮、轴承,五、本人对设计评价,六、参考资料：,1,书名 编者 出版社 出版日期,1,、叠好图纸；,2,、装订好说明书；,3,、准备答辩问题。,准备答辩,1,、图纸（,50,分）；,2,、说明书（,20,分）,3,、答辩过程（,20,分）,4,、设计过程（,10,分）,成绩评定,答辩,