东北大学机械设计课程设计课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

东北大学机械工程与自动化学院东北大学机械工程与自动化学院 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第2页3第3页4第4页5第5页6第6页7第7页8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第9页2 任务：任务：完成任务书中传动系统设计。完成任务书中传动系统设计。包含：包含：选择电机；选择电机；传动装置中运动和动力参数计算；传动装置中运动和动力参数计算；主要零件设计（带、链、齿轮、主要零件设计（带、链、齿轮、）；）；减速器装配图（减速器装配图（0号，号，1：1）；）；部分零件工作图（箱体、齿轮、轴等）；部分零件工作图（箱体、齿轮、轴等）；设计计算说明书。设计计算说明书。10第10页最终上交材料：最终上交材料：手绘装配草图手绘装配草图1张（张（A2坐标纸，坐标纸，1:1画）画）机绘减速器装配图机绘减速器装配图1张张A2号图纸号图纸机绘零件工作图机绘零件工作图3张：张：A3号或号或A4号图纸号图纸减速器箱盖或箱座工作图减速器箱盖或箱座工作图1张张大齿轮零件工作图大齿轮零件工作图1张张减速器低速轴工作图减速器低速轴工作图1张张设计计算说明书一份（手写或打印）设计计算说明书一份（手写或打印）11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，实误解，先将全部计算都作完，再画图，实际这是不可能。际这是不可能。13第13页4.2 设计要求设计要求 (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：尺寸确定几个情况：几何公式确定尺寸几何公式确定尺寸如齿轮传动中心距如齿轮传动中心距不得圆整。设计要求，不得圆整。设计要求，a取取Ra40系列值，不是靠圆整得到，系列值，不是靠圆整得到，而是靠调整参数实现。而是靠调整参数实现。14第14页 由强度公式确定尺寸：由强度公式确定尺寸：按接触强度设计齿轮中心距按接触强度设计齿轮中心距轴最小直径确实定，轴最小直径确实定，,考虑结构需要最终确定。考虑结构需要最终确定。经验公式确定尺寸经验公式确定尺寸如箱体结构尺寸，普通都需要圆整。如箱体结构尺寸，普通都需要圆整。自己设计尺寸：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）。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第16页1.电动机选择1.2 电动机功率选择选择条件：17第17页 工作机功率工作机功率考虑功率损失考虑功率损失 18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。*标准标准各级传动传动比在推荐值范围内各级传动传动比在推荐值范围内=35 =46 圆柱齿轮圆柱齿轮20第20页*确保各级传动不干涉确保各级传动不干涉ex.大带轮太大大带轮太大21第21页*允许实际传动比与理论传动比允许实际传动比与理论传动比 有误差，有误差，要求：要求：22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，防止使用过分链节。25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第30页8151.2+c1+c2+c3+c458油润滑35脂润滑1015初估轴径d1,按联轴器选标准直径、长度需定位,直径比d1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1081531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第32页4.2 箱体第四讲 减速器结构33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第34页4.3 减速器附件（2）通气器第四讲 减速器结构35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第37页4.3 减速器附件（5）定位销第四讲 减速器结构38第38页4.3 减速器附件（6）启箱螺钉第四讲 减速器结构39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第40页4.3 减速器附件第四讲 减速器结构（8）放油螺塞41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第42页第五讲 减速器装配草图设计标准：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：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“三边三边”设计法。43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第46页1.2油润滑35初估轴径d1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定需定位,直径比d1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+c1+c258+c3+c4脂润滑10151015+L1+L247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（参见教材第8章章）。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（参见教材第9章）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（参见教材第3章）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 v3m/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：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，适合用于轴圆周速度v35m/s工作场所。第五讲 减速器装配草图设计57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=(da2/2)+(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：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：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：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：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。为防止与齿轮干涉，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。为防止箱盖装反，两定位销位置应显著不对称。同时要考虑装拆方便，防止与其它零件干涉。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第72页1.2油润滑35初估轴径d1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定需定位,直径比d1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+c1+c258+c3+c4脂润滑101510+L1+L273第73页74第74页端盖端盖闷闷盖盖第75页第76页第77页第78页79第79页