东北大学机械设计课程设计课件市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/3,#,东北大学机械工程与自动化学院,机械设计课程设计,东北大学机械设计课程设计课件,第1页,第1页,联轴器,滚动轴承,皮带运输机,双级圆柱齿轮减速器,电机,滑动轴承,带,2,东北大学机械设计课程设计课件,第2页,第2页,3,东北大学机械设计课程设计课件,第3页,第3页,4,东北大学机械设计课程设计课件,第4页,第4页,5,东北大学机械设计课程设计课件,第5页,第5页,6,东北大学机械设计课程设计课件,第6页,第6页,7,东北大学机械设计课程设计课件,第7页,第7页,8,东北大学机械设计课程设计课件,第8页,第8页,一、概述,（1）培养综合利用机械系统课程知识处理机械工程问题能力；,（2）学习机械设计普通方法；,（3）掌握简单机械传动装置设计步骤；,（4）机械设计基本技能训练计算、绘图、设计使用标准、规范、手册等。,1.课程设计目标,9,东北大学机械设计课程设计课件,第9页,第9页,2 任务：,完成任务书中传动系统设计。,包含：,选择电机；,传动装置中运动和动力参数计算；,主要零件设计（带、链、齿轮、）；,减速器装配图（0号，1：1）；,部分零件工作图（箱体、齿轮、轴等）；,设计计算说明书。,10,东北大学机械设计课程设计课件,第10页,第10页,最终上交材料：,手绘装配草图1张（A2坐标纸，1:1画）,机绘减速器装配图1张A2号图纸,机绘零件工作图3张：A3号或A4号图纸,减速器箱盖或箱座工作图1张,大齿轮零件工作图1张,减速器低速轴工作图1张,设计计算说明书一份（手写或打印）,11,东北大学机械设计课程设计课件,第11页,第11页,3.课程设计步骤,设,计,准,备,传,动,装,置,总,体,设,计,传,动,零,件,总,体,设,计,减,速,器,装,配,草,图,设,计,工,作,图,设,计,编,写,设,计,计,算,说,明,书,答,辩,12,东北大学机械设计课程设计课件,第12页,第12页,4.课程设计方法和要求,4.1 方法,方案设计必要计算和结构设计,设计结果用图纸表示设计依据为设计,计算说明书。,“三边”,设计法边画图、边计算、边修改。,误解，先将全部计算都作完，再画图，实际这是不可能。,13,东北大学机械设计课程设计课件,第13页,第13页,4.2 设计要求,(1)设计工作要认真、仔细、独立完成。,(2)正确使用设计规范和标准。,(3)正确处理设计计算和结构设计关系。,尺寸确定几个情况：,几何公式确定尺寸,如齿轮传动中心距,不得圆整。设计要求，a取Ra40系列值，不是靠圆整得到，而是靠调整参数实现。,14,东北大学机械设计课程设计课件,第14页,第14页,由强度公式确定尺寸：,按接触强度设计齿轮中心距,轴最小直径确实定，,考虑结构需要最终确定。,经验公式确定尺寸,如箱体结构尺寸，普通都需要圆整。,自己设计尺寸：,强度不是主要问题，又无经验公式，通惯用类比法设计（轴套）。,(4)作图正确，表示清楚；计算准确，书写工整。,15,东北大学机械设计课程设计课件,第15页,第15页,1.电动机选择,选择依据:工作机特征、工作环境、工作载荷,大小和性质。,所需选定:电动机种类、类型和结构形式、功,率、转速。,1.1 种类、类型和结构形式选择,Y系列三相异步电动机,一、设计步骤,16,东北大学机械设计课程设计课件,第16页,第16页,1.电动机选择,1.2 电动机功率选择,选择条件：,17,东北大学机械设计课程设计课件,第17页,第17页,工作机功率,考虑功率损失,18,东北大学机械设计课程设计课件,第18页,第18页,1.电动机选择,1.3 电动机转速确实定,三相异步电动机同时转速有3000，1500，1000，750r/min四种。,提议使用同时转速为1000或1500r/min电机。,最少选择两种同时转速电机进行方案比较，以选择最优方案。,详细见参考教材P11 例2-1,。,19,东北大学机械设计课程设计课件,第19页,第19页,2.传动比分配初步,2.1 各级传动比分配,依据表17-9合理选择推荐值。,*,标准,各级传动传动比在推荐值范围内,=35,=46,圆柱齿轮,20,东北大学机械设计课程设计课件,第20页,第20页,*确保各级传动不干涉,ex.大带轮太大,21,东北大学机械设计课程设计课件,第21页,第21页,*允许实际传动比与理论传动比,有误差，要求：,22,东北大学机械设计课程设计课件,第22页,第22页,0轴,1轴,2轴,3轴,4轴,2.2 传动装置运动和动力参数计算,P,n,T,i,23,东北大学机械设计课程设计课件,第23页,第23页,第三讲 传动零件设计计算,1.减速器外传动零件设计计算,1.1 普通V带传动,带型号、带轮直径和宽度、带长度、中心距、带根数、作用在轴上力大小和方向。,带轮尺寸确定：考虑设计尺寸在传动装置中是否适当。,带轮直径确定后，验算带传动实际传动比。,确定带轮毂孔直径：依据带轮安装情况详细考虑。,24,东北大学机械设计课程设计课件,第24页,第24页,1.减速器外传动零件设计计算,1.2 链传动,确定链节距、齿数、链轮直径、轮毂宽度、中心距、,作用在轴上力大小和方向。,要求：链轮齿数应为奇数或不能整除链节数数。,链节数应为偶数，预防使用过分链节。,25,东北大学机械设计课程设计课件,第25页,第25页,1.3 选择联轴器,依据各种联轴器应用特点，按标准选择（公称转矩,和许用转速）。,26,东北大学机械设计课程设计课件,第26页,第26页,2.减速器内传动零件设计计算齿轮传动,设计完减速器以外传动零件后，要验算原始计算运动和动力参数，如有变动应进行对应修改，然后，再进行减速器内传动零件设计计算。,2.1 齿轮材料及热处理方法选择,第三讲 传动零件设计计算,27,东北大学机械设计课程设计课件,第27页,第27页,2.2 齿轮结构,2.减速器内传动零件设计计算齿轮传动,齿轮轴结构,第三讲 传动零件设计计算,28,东北大学机械设计课程设计课件,第28页,第28页,2.3 齿轮传动中心距,2.减速器内传动零件设计计算齿轮传动,第三讲 传动零件设计计算,29,东北大学机械设计课程设计课件,第29页,第29页,2.4 齿轮参数,2.减速器内传动零件设计计算齿轮传动,第三讲 传动零件设计计算,30,东北大学机械设计课程设计课件,第30页,第30页,815,1.2,+c,1,+c,2,+c,3,+c,4,58,油润滑,35,脂润滑,1015,初估轴径,d,1,按联轴器选标准直径、长度,需定位,直径比,d,1,大310，按密封件取标准值；长度按结构,无定位，直径大13，但须按轴承取标准值,轴承定位轴肩,齿轮定位轴肩,无定位，直径大13；长度比齿轮短23,加轴套定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构定,1、用坐标纸按1:1绘图,2、标注中心矩、各段轴径、图示结构尺寸,3、键联接段轴长、键长,10,815,31,东北大学机械设计课程设计课件,第31页,第31页,第四讲 减速器结构,减速器包含：齿轮传动、轴、轴承、箱体及其附件。,4.1 齿轮、轴及轴承组合,32,东北大学机械设计课程设计课件,第32页,第32页,4.2,箱体,第四讲 减速器结构,33,东北大学机械设计课程设计课件,第33页,第33页,4.3 减速器附件,（1）检验孔,及其盖板,第四讲 减速器结构,34,东北大学机械设计课程设计课件,第34页,第34页,4.3 减速器附件,（2）通气器,第四讲 减速器结构,35,东北大学机械设计课程设计课件,第35页,第35页,4.3 减速器附件,（3）轴承盖,和密封装置,第四讲 减速器结构,36,东北大学机械设计课程设计课件,第36页,第36页,4.3 减速器附件,（4）轴承挡油盘,第四讲 减速器结构,37,东北大学机械设计课程设计课件,第37页,第37页,4.3 减速器附件,（5）定位销,第四讲 减速器结构,38,东北大学机械设计课程设计课件,第38页,第38页,4.3 减速器附件,（6）启箱螺钉,第四讲 减速器结构,39,东北大学机械设计课程设计课件,第39页,第39页,4.3 减速器附件,（7）油面,指示器,第四讲 减速器结构,40,东北大学机械设计课程设计课件,第40页,第40页,4.3 减速器附件,第四讲 减速器结构,（8）放油螺塞,41,东北大学机械设计课程设计课件,第41页,第41页,4.3 减速器附件,（9）油杯,轴承采取脂润滑时，补充润滑脂,（10）起吊装置,当减速器质量超出25kg时，为了搬利用,第四讲 减速器结构,42,东北大学机械设计课程设计课件,第42页,第42页,第五讲,减速器装配草图设计,标准：,普通，设计总是从装配图设计开始。大部分零件结构和尺寸是在装配草图设计阶段决定，在这个阶段过程中，要综合考虑零件强度、刚度、制造工艺、装配、调整和润滑等各个方面。,目标：,是观察最初确定运动参数、各传动件结构和尺寸是否干涉，同时，在绘图工程中定出轴结构、跨距及受力点位置，方便验算轴强度、滚动轴承寿命。,最终，确定出全部零部件结构和尺寸，为工作图设计打下基础。,逐步学会并掌握,“三边”,设计法。,43,东北大学机械设计课程设计课件,第43页,第43页,5.1 初绘减速器装配草图,（1）,准备工作,确定传动齿轮主要尺寸；电动机安装尺寸；,选择联轴器类型；初选滚动轴承类型；确定滚动,轴承润滑和密封方式；确定减速器箱体结构尺,寸（箱体结构复杂，强度和刚度计算比较困难，,按经验公式计算出尺寸后要圆整，详细见表5-1）。,第五讲,减速器装配草图设计,44,东北大学机械设计课程设计课件,第44页,第44页,5.1 初绘减速器装配草图,（2）俯视图草图初绘（步骤）,选择百分比尺普通按1：1，用A0号图纸绘制，布局，画出中心线；齿轮轮廓尺寸绘制；画出箱体内壁线；初定外伸段轴径 ，,高速端与电机联,d,=(0.81.0),d,电机,；,（按公式计算圆整）,；设计轴结构,（径向尺寸确定和轴向尺寸确定）,；确定轴承安装详细位置,见图5-8,；确定轴承座孔宽度和箱缘宽度；轴承盖、螺钉、调整垫片绘制；确定外伸轴段长度；确定轴和轴上零件受力点。,第五讲,减速器装配草图设计,45,东北大学机械设计课程设计课件,第45页,第45页,5.1 初绘减速器装配草图,第五讲,减速器装配草图设计,46,东北大学机械设计课程设计课件,第46页,第46页,1.2,油润滑,35,初估轴径,d,1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定,需定位,直径比,d,1,大59，按密封件取标准值；长度按结构,无定位，直径大13，但须按轴,承取标准值,轴环定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构确定,无定位，直径大13；长度比齿轮短13,轴套定位，标准与轴环相同,+c,1,+c,2,58,+c,3,+c,4,脂润滑,1015,1015,+L,1,+L,2,47,东北大学机械设计课程设计课件,第47页,第47页,5.2,轴强度、轴承寿命、键联接强度校核计算,（1）,轴强度校核计算,依据俯视草图确定轴结构和支点及轴上零件力作用点，进行轴受力分析、绘制弯矩图和当量弯矩图，判定危险截面进行强度校核,（参见教材第8章）,。,要求：只进行输出轴强度校核，假如强度不够可经过加大轴径提升其强度。,第五讲,减速器装配草图设计,48,东北大学机械设计课程设计课件,第48页,第48页,5.2,轴强度、轴承寿命、键联接强度校核计算,（2）滚动,轴承寿命校核计算,滚动轴承寿命最好与减速器寿命相同，或与减速器检修期相符（检修期普通为23年）。,若轴承寿命不够，先考虑选取另一个直径系列轴承，其次考虑改变轴承类型，提升基本额定动载荷,（参见教材第9章）,。,要求：只进行输出轴上一对滚动轴承进行校核计算。,第五讲,减速器装配草图设计,49,东北大学机械设计课程设计课件,第49页,第49页,5.2,轴强度、轴承寿命、键联接强度校核计算,（3）键联接强度,校核计算,键联接强度校核计算主要是验算其挤压应力，许用挤压应力按键、轴、轮毂三者材料最弱选取，普通情况下，轮毂材料最弱,（参见教材第3章）,。,要求：只进行输出轴上键强度校核。若计算应力大于许用应力，可经过改变键长、改用双键、采取花键、加大轴径、改选较大剖面键等来满足强度要求。,第五讲,减速器装配草图设计,50,东北大学机械设计课程设计课件,第50页,第50页,5.3,完成减速器装配草图,主要工作：设计轴系部件（箱内传动零件、轴上其它零件、与轴承组合相关零件）、箱体及减速器详细结构。步骤以下：,（1）轴系部件结构设计,（2）减速器箱体结构设计,（3）减速器附件设计,第五讲,减速器装配草图设计,51,东北大学机械设计课程设计课件,第51页,第51页,5.3,完成减速器装配草图,（1）轴系部件结构设计,箱内齿轮结构设计,若小齿轮做成齿轮轴，俯视图中大齿轮采取全剖，小齿轮依据轴要求画法采取局部剖，表面两齿轮啮合情况。若为斜齿轮，应在小齿轮未剖外形图上用三条细实线画出齿斜方向。,第五讲,减速器装配草图设计,52,东北大学机械设计课程设计课件,第52页,第52页,5.3,完成减速器装配草图,（1）轴系部件结构设计,滚动轴承润滑和密封装置设计,脂润滑：浸于油中齿轮圆周速度,v,=2m/s时采取。,第五讲,减速器装配草图设计,54,东北大学机械设计课程设计课件,第54页,第54页,5.3,完成减速器装配草图,（1）轴系部件结构设计,箱缘输油沟结构形式和尺寸,结构有机械加工油沟和铸造油沟。惯用机械加工油沟。若齿轮为斜齿轮而小齿轮直径又小于轴承孔径，则应在小齿轮轴承滚动轴承面向箱体内一侧安装挡油盘。,当齿轮圆周速度,v,3m/s时，分箱面上能够不开输油沟，转速高，飞溅润滑油雾可直接进入滚动轴承进行润滑。,第五讲,减速器装配草图设计,55,东北大学机械设计课程设计课件,第55页,第55页,5.3,完成减速器装配草图,（1）轴系部件结构设计,轴承透盖和闷盖详细结构,当轴承透盖或闷盖直径较小时，端面可无须降低加工面。,第五讲,减速器装配草图设计,56,东北大学机械设计课程设计课件,第56页,第56页,5.3,完成减速器装配草图,（1）轴系部件结构设计,轴承透盖处轴承密封件结构,目标：,预防外界灰尘、水气、杂质等进入轴承及预防轴承内润滑剂外泄，在外伸轴端轴承孔内设置密封件。,密封件有接触式密封和非接触式密封。,惯用接触式密封：,毡圈油封和橡胶油封。,毡圈油封：,多用于脂润滑且外界灰尘较小处，适适用于轴圆周速度,v,35m/s工作场所。,第五讲,减速器装配草图设计,57,东北大学机械设计课程设计课件,第57页,第57页,5.3,完成减速器装配草图,（1）轴系部件结构设计,轴承透盖处轴承密封件结构,橡胶油封：,内包骨架旋转轴唇型密封圈。可用于润滑脂和润滑油，轴圆周速度,v=(,d,a2,/2)+(3050)+,+(35)mm，并圆整。,圆柱齿轮应浸入油中一个齿高，但不应小于10mm。,第五讲,减速器装配草图设计,65,东北大学机械设计课程设计课件,第65页,第65页,5.3,完成减速器装配草图,（2）减速器箱体结构设计,在左,视图上确定地脚凸缘尺寸,确定地脚螺栓孔径、地脚凸缘尺寸、地脚螺栓底脚厚度。在左视图上画出地脚凸缘和地脚螺栓孔。,第五讲,减速器装配草图设计,66,东北大学机械设计课程设计课件,第66页,第66页,5.3,完成减速器装配草图,（2）减速器箱体结构设计,箱体结构,工艺性,铸造工艺性：,外形简单，壁厚均匀，过分平缓，壁厚不可太薄。HT150及HT200最小允许壁厚为68mm。铸造圆角半径,R,=5mm。沿拔模方向拔模斜度为1：20或1：10。,机械加工工艺性：,同一轴心线上轴承座孔直径、精度及表面粗糙度应一致。轴承座端面尽可能位于同一平面上，箱体两侧轴承座端面应与箱体中心平面对称，方便于加工和检验。加工表面与为加工表面严格分开，不能处于同一表面上，或凸出或凹入箱体表面在轴承座端面和放油螺塞处凸起58mm，检验孔处凸起35mm。,上下箱联接螺栓头部及螺母与箱缘相接处表面也 需机加工，普通采取沉头座方式，用锪刀锪平，深度23mm。,第五讲,减速器装配草图设计,67,东北大学机械设计课程设计课件,第67页,第67页,5.3,完成减速器装配草图,（3）减速器附件设计（强调注意事项）,检验孔及其盖板和密封垫片,检验孔位置：,传动件啮合区上方，大小手伸入检验。,检验孔盖板：,盖板下加防渗漏垫片。箱盖上安放盖板表面需要 刨削或铣削，凸台高度,35mm。,第五讲,减速器装配草图设计,68,东北大学机械设计课程设计课件,第68页,第68页,5.3,完成减速器装配草图,（3）减速器附件设计（强调注意事项）,通气器,惯用通气器有两种：通气螺塞和网式通气器。,通气螺塞用于清洁环境。,网式通气器用于多尘环境。,第五讲,减速器装配草图设计,69,东北大学机械设计课程设计课件,第69页,第69页,5.3,完成减速器装配草图,（3）减速器附件设计（强调注意事项）,油面指示器,惯用油面指示器有：油标尺、圆形油标、长形油标、管状油标。,减速器中惯用结构简单油标尺，上面刻有最高和最低油面标线。,为预防与齿轮干涉，油标尺最好安装在小齿轮一侧。若采取上置式油标尺，其孔是箱盖和箱座合箱后进行加工。,第五讲,减速器装配草图设计,70,东北大学机械设计课程设计课件,第70页,第70页,5.3,完成减速器装配草图,（3）减速器附件设计（强调注意事项）,放油孔及其螺塞和密封垫片,减速器通常设置一个或两个放油孔，并在螺塞下面放置一个封油垫片（石棉橡胶纸、皮革）。,第五讲,减速器装配草图设计,71,东北大学机械设计课程设计课件,第71页,第71页,5.3,完成减速器装配草图,（3）减速器附件设计（强调注意事项）,起吊装置,吊耳和吊钩。,起箱螺钉,起箱螺钉直径与上下箱联接螺栓直径相同，长度大于箱盖凸缘厚度，材料为35优质碳素结构钢，硬度为2838HRC。,定位销,为提升定位精度，两定位销距离应尽可能远。为预防箱盖装反，两定位销位置应显著不对称。同时要考虑装拆方便，预防与其它零件干涉。,螺钉和螺栓,一组螺钉或螺栓只画出其中一个三视图，其余用中心线表示。,油杯,滚动轴承采取脂润滑时，轴承盖或轴承座上装配油杯。,第五讲,减速器装配草图设计,72,东北大学机械设计课程设计课件,第72页,第72页,1.2,油润滑,35,初估轴径,d,1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定,需定位,直径比,d,1,大310，按密封件取标准值；长度按结构,无定位，直径大13，但须按轴,承取标准值,轴环定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构定,无定位，直径大13；长度比齿轮短13,轴套定位，标准与轴环相同,+c,1,+c,2,58,+c,3,+c,4,脂润滑,1015,10,+L,1,+L,2,73,东北大学机械设计课程设计课件,第73页,第73页,74,东北大学机械设计课程设计课件,第74页,第74页,端盖,闷,盖,东北大学机械设计课程设计课件,第75页,第75页,东北大学机械设计课程设计课件,第76页,第76页,东北大学机械设计课程设计课件,第77页,第77页,东北大学机械设计课程设计课件,第78页,第78页,79,东北大学机械设计课程设计课件,第79页,第79页,