安徽科技学院机械设计课程设计

机械设计 课程设计,安徽科技学院 机械设计基础课程组2010年11月,§1 课程设计的目的和内容,机械设计课程设计是机械设计基础课程最后一个重要的实践性教学环节，也是高等工科院校机械类专业学生第一次全面的机械设计训练。课程设计的基本目的为：1、培养正确的设计思想，训练综合运用所学的理论知识解决工程实际问题的能力； 2、学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置的设计过程和进行方式。3、设计基本技能的训练。如计算、绘图、熟悉和运用设计资料、手册、图册、标准和规范等。,一、目的,二、主要内容,目前较多采用的是以齿轮减速器为主体的机械传动系统作为设计课题。,1、设计题目,分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮三种类型的减速器。,2、设计的工作量,1）装配图1张(A1号图纸 )； 2）零件工作图2张(A3号图纸，轴一张、齿轮一张)； 3）计算说明书一份，5000字以上,3、设计结束后上交材料清单,1）装配图1张(A1号图纸 )； 2）零件工作图2张(A3号图纸)； 3）计算说明书一份，5000字以上；4）课程设计任务书、课程设计实习总结；,4、其他事宜,1）设计地点：求知楼B501-504,505为备用教室。2）设计时间：15-16周，无双休日。16周周末上交材料。 3）请同学们自觉保持好教室卫生，门可以上锁。4）设计应由同学们独立完成，杜绝抄袭，否则以零分计。,§2 课程设计的步骤,1、总体设计,2、传动件的设计计算,分析和拟定传动方案,电动机的选择,运动和动力参数计算,V带传动,齿轮传动等,4、零件工作图设计,5、撰写整理设计计算说明书,6、设计总结,3、装配图的设计,绘制装配草图，进行轴和传动件的结构设计,进行键、轴承的校核，轴的强度验算,进行机体结构及其附件的设计,标注尺寸，填写减速器特性、技术要求、标题栏和明细表， 检查、修改、线条加深,一、选择电动机,为各级传动副、轴承、联轴器及卷筒的效率，其值可以从表1（P12）查到，也可以直接参照P12页的数值。,2、电动机所需工作功率Pd,1、选择电动机类型,根据工作要求和条件来选择。常用：Y系列三相异步电动机。,§3 减速器的具体设计过程, 由电动机到工作机的总效率,3、确定电动机转速nd,普通V带：,二级齿轮减速器：,卷筒转速：,总传动比：,4、由Pd、nd查表选择电动机型号,额定功率应大于计算功率，即：P额>Pd,总传动比：,常用同步转速有：3000、1500、1000、750r/min,根据功率和转速范围，从手册查出适用的电动机型号。并记录下电动机的额定功率，满载转速，外形尺寸，中心高，伸出端直径等主要参数和安装尺寸。,二、传动装置总传动比的确定和分配,1、确定总传动比ia,2、分配各级传动比,满载转速,一般要求：i带<i减速器,传动比分配原则:,(1) 各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。,目的：（1）尺寸协调、互不干涉,（2）尺寸紧凑、便于润滑,(3)圆锥-圆柱齿轮减速器,三、传动装置运动、动力参数计算,1、各轴转速n,注意： III轴设计输出转速与所要求的转速不符时，允许误差在±5%以内即可满足工程要求。,轴：n= n,（计算各轴的转速n、功率P、和转矩T）,2、各轴输入功率,PI=,PII=,PIII=,3、各轴输入转矩,电动机轴输出转矩：,Td=9550*Pd/nm（N·m）,I轴： TI= Td·i0·带,II轴：TII= TI·i1·轴承·齿轮,轴：T= T·i2·轴承·齿轮,卷筒轴：T= T·轴承·联轴器,运动和动力参数计算结果整理成表格：见课程设计指导书P22,四、传动件的设计计算,1. 带传动,已知带传动的输入功率，小带轮的转速，传动比i带,需要设计：带的型号、根数Z、基准长度Ld，带轮基准直径dd，压轴力FQ，带传动的中心距a等。,检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如装在电机轴上的小带轮直径与电机中心高是否适宜，其轴孔直径与电机轴径是否一致，大带轮是否过大与底板相碰等 。,大带轮碰地面,带轮的结构形式主要有带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册，并画出结构草图，表明主要尺寸备用。带轮轮毂长度L一般根据根据轴孔直径d确定。常取L=（1.5-2）d。,带轮的设计方法可参考机械设计教材上相关例题。,根据情况，选择直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动。,要设计：选择材料，确定齿轮传动的主要参数（模数m，中心距a，齿数z，分度圆直径d，齿顶圆直径da，齿根圆直径df ,齿宽b，螺旋角）以及齿轮的结构形式等。,2. 齿轮传动,已知条件主要有：传递功率（或扭矩）、转速、传动比、工作条件等。选择直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动。,注：,（1）直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动的设计方法可参考机械设计教材相关例题。,齿宽b圆整，b1 = b2 + (5 10) mm；,直径d 、 da 、 df ，螺旋角应为精确值。,（2）几何参数的处理,模数m标准系列值，不小于 1.5mm ；,中心距a尽量圆整为0或5结尾的整数,对于直齿轮， a应严格等于,对于斜齿轮， a应严格等于,齿轮几何参数和尺寸有着严格的规定，应分别进行标准化、圆整或者计算其精确值。具体如下：,直齿轮通过调整模数和齿数来圆整中心距，斜齿轮还可以通过调整中心距来圆整。,同学们可参考课程设计指导书上32页和35页的例题。,五、最小轴径的估算,，估计各轴受扭段的最小轴径,2）当轴段上有键槽时，将d 按单、双键分别加大4%或7%后取整。若最小轴径处装联轴器，最小轴径应与联轴器的孔径匹配。,1）C为由轴的许用扭切应力所确定的系数，与材料有关，查表确定。若为齿轮轴（上图)，轴的材料即为齿轮的材料。,说明：,六、减速器的结构,绘制减速器装配图前，必须确定减速器的基本机体结构尺寸，计算出表3（P26）的所有尺寸，并理解其含义。,油标尺,箱座,视孔盖,通气器,箱盖,放油塞,轴承盖,定位销,低速轴系,高速轴系,中间轴系,圆柱齿轮减速器,圆锥-圆柱齿轮减速器,圆锥-圆柱齿轮减速器内部齿轮啮合情况,七、装配图设计第一阶段,在计算好齿轮的几何参数以后，就可以进行装配图第一阶段的设计。,1、图面布置,绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式如右图所示，各部分所占的大小根据前面算出的齿轮的尺寸以及减速器的机构尺寸来估计，具体见下页：,1）先画高速级齿轮,2）两个大齿轮端面相距3，画低速级齿轮,3）画箱体内壁：小齿轮端面与内壁相距2 ，大齿轮顶圆与内壁相距1，左侧暂不画。,4）画轴承端面位置。,画俯视图过程,圆柱齿轮减速器的第一阶段设计图可以参照指导书上41页图30，圆锥-圆柱齿轮减速器的图可以参照指导书42页图31，请同学们一定要把此处的图搞明白，否则很难进行下阶段的画图。同时，当同学们进行此阶段的装配图绘图时，就会估计到将来的图幅范围多大，需要取多大的比例尺来绘图，并且此处的绘图应用浅细的铅笔轻画，以方便后来的修改。,2、轴的设计,第一阶段的主要设计内容就是设计轴的结构尺寸并且选出轴承型号。同时还需要对轴进行强度校核，对轴承进行寿命计算。轴的设计计算，在机械设计课程上已详细讲解过，同学们只需按照教材上例题的方法进行即可。,轴段直径： 从联轴器d1处开始，,轴段长度：,轴径确定后，初定轴承型号，从而查得轴承宽度B,轴的结构设计初步完成后，可精确确定：轴的支点位置及轴上所受载荷的大小、方向和作用点。轴的强度校核一般遵循下列步骤：,画出轴的空间受力简图,作出水平面的受力图和弯矩MH图,作出垂直面的受力图和弯矩MV图,作出转矩T 图,确定危险截面，进行校核计算,作出合成弯矩M 图 （ ）,1.轴的强度校核,一般用途的轴，可按当量弯矩法进行强度校核 ；对重要轴，对轴进行疲劳强度安全系数校核。,校核计算,2.键的选择及校核,轴的结构设计完成后，根据键所在的轴径查标准确定键的截面尺寸b、h。兼顾轮毂长度确定标准键长L 。验算键的挤压强度。,3.轴承的寿命计算,类型的选择：若轴上的齿轮为斜齿轮，最好选用7类或3类轴承，以便承受较大的轴向载荷；若为直齿轮，优先选用6类轴承。,求得各轴承所受的当量动载荷P，从而计算轴承寿命Lh ,满足,进过上述的设计和计算，就可以在装配图上画出轴和轴承的主要轮廓线，如指导书上52页上图62和63所示，此时，装配图俯视图工作已初见端倪。,八、装配图设计第二阶段,装配图第二阶段主要是设计传动零件（齿轮）、端盖、润滑和密封等方面的内容。在前面已计算出了齿轮的尺寸参数，但结构却没有完全确定下来。同时密封和润滑并没有考虑，经过此阶段的设计，装配图的俯视图内容更加丰富。如指导书59页图75和图76所示，可以看到俯视图中，齿轮的结构已经确定。,九、装配图设计第三阶段,此阶段主要设计减速器的机体和附件。,九、装配图完成阶段的工作,装配图底图完成后，应进行尺寸标注，技术要求、减速器特性、零部件编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，完成装配图。,尺寸标注：装配图上只标注以下四类尺寸,技术特性：在装配图上以表格形式列出，具体见指导书。,技术要求：,（1） 特性尺寸。指减速器的中心距及偏差。,（2） 配合尺寸。如齿轮、带轮、联轴器和轴的配合，轴承和轴、轴承座的配合等。,（3） 安装尺寸。如底板尺寸、中心高、地脚螺栓孔及位置等。,（4） 外形尺寸。指总长、总宽、总高,零部件编号：,零件明细表和标题栏：,十、零件工作图的设计,应包括制造和检验零件所需的全部内容。包括：图形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、材料和热处理说明、技术要求、标题栏等。绘制轴和齿轮的零件图（各一张），同学们可参考机械设计教材上相关例题画图。,(一)、主要内容,目录（标题及页次）,设计任务书,传动方案的拟定（简要说明，附传动方案简图）,电动机的选择，传动系统的运动和动力参数计算,传动零件的设计计算,轴的设计计算,键联接的选择和计算,滚动轴承的选择和计算,联轴器的选择,主要参考文献,设计小结,润滑方法和密封形式，润滑油牌号的选择,十一、撰写设计计算说明书,(二)、封面要求,(三)、计算部分的格式要求,1）课程设计中，在上午和下午无故不得离开设计教室； 2）在教师指导下由学生独立完成； 3）必须认真研读设计指导书，否则将毫无头绪； 4）正确使用标准和规范，图纸比例尺应适当应符合机械制图规范； 5）每人一题，不得换题，不得随意变动所给设计参数杜绝抄袭！ 一经发现，以0分记。,§4 设计中需要注意的问题及成绩评定,设计成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格,成绩评定主要依据：图纸、答辩、平时、说明书,在同等完成水平下，锥齿轮>斜齿轮>直齿轮,6）设计是边计算、边画图、边修改的交叉过程，要养成有错必改，精益求精的科学态度。,祝大家设计成功！,