機械設計課程設計

1、 機械設計課程設計機械設計課程設計 長春理工大學機電工程學院一、設計目的 機械設計課程設計是高等工科院校機械類機械設計課程設計是高等工科院校機械類本科學生第一次較全面的機械設計訓練，也是本科學生第一次較全面的機械設計訓練，也是機械設計課程的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。機械設計課程的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是：其目的是：1、綜合運用先修課理論，培養(yǎng)分析和解決工、綜合運用先修課理論，培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的能力。程實際問題的能力。2、學習簡單機械傳動裝置的設計原理和過程。、學習簡單機械傳動裝置的設計原理和過程。3、進行機械設計基本技能訓練。（計算、繪、進行機械設計基本技能訓練。（計算、繪

2、圖、使用技術資料）圖、使用技術資料）二、課程設計任務書設計題目1. 設計單級蝸桿減速器2. 設計展開式兩級圓柱齒輪減速器3. 設計同軸式兩級圓柱齒輪減速器4. 設計圓錐圓柱齒輪減速器三、參考資料課程設計指導書課程設計指導書課程設計圖冊課程設計圖冊機械零件設計手冊（含齒輪、帶、軸、軸承、鍵的內(nèi)容）機械零件設計手冊（含齒輪、帶、軸、軸承、鍵的內(nèi)容）機械設計（教材）機械設計（教材）序號設計階段設 計 內(nèi) 容設計時間（天）1準備工作準備工作布置設計任務，說明設計題目和設計內(nèi)容布置設計任務，說明設計題目和設計內(nèi)容0.52運動參數(shù)計算運動參數(shù)計算1）確定傳動方案）確定傳動方案2）計算傳動機構所需總功率）計

3、算傳動機構所需總功率3）選擇電動機）選擇電動機4）確定總傳動比，分配各級傳動比）確定總傳動比，分配各級傳動比5）計算各軸轉速功率及轉矩）計算各軸轉速功率及轉矩1.53傳動機構設計傳動機構設計設計齒輪傳動，確定主要參數(shù)設計齒輪傳動，確定主要參數(shù)z,m,B,d等等1.04減速器裝配草圖減速器裝配草圖1）進行減速器裝配草圖設計）進行減速器裝配草圖設計2）對裝置草圖進行檢查）對裝置草圖進行檢查4.05繪制裝配圖繪制裝配圖1）繪制裝配圖）繪制裝配圖2）編排零件號，標注各種尺寸（外形、定）編排零件號，標注各種尺寸（外形、定位、配合等）位、配合等）4.06繪制零件圖繪制零件圖輸出軸工作圖一張輸出軸工作圖一張

4、1.07編制設計說明書編制設計說明書1）按規(guī)定格式編寫設計說明書）按規(guī)定格式編寫設計說明書2）編寫參考資料目錄）編寫參考資料目錄2.08答辯答辯進行課程設計答辯進行課程設計答辯 1.0四、設計的進度計劃五、設計步驟1、選擇電動機、選擇電動機2、傳動比分配、傳動比分配3、計算各軸的轉速、計算各軸的轉速4、齒輪傳動設計、齒輪傳動設計5、軸類零件設計、軸類零件設計6、繪制裝配圖和零件圖、繪制裝配圖和零件圖 1 1、選擇電動機（a）類型和結構選擇 （選擇依據(jù)參見課程設計 P20第五節(jié)） 建議選用Y系列三相異步電動機，技術數(shù)據(jù)及結構見（課程設計 P8688表10-2、10-3）（b）電動機功率的確定 工

5、作機所需功率PW （參見課程設計P22） WW1000FvPF輸送拉力輸送拉力 （N）V_輸送速度輸送速度 （m/s）1) 1) 選擇依據(jù)選擇電動機依據(jù)：功率選擇電動機依據(jù)：功率P P，轉速，轉速n n 1）電動機功率計算電動機功率計算P電動機需要功率：電動機需要功率： P Pd d= P = P w w / / (kw) (kw) 總總 效效 率率 ： =1 1. . 2 2. . 3 3 n n 1_1_卷筒軸承效率卷筒軸承效率 2_ 2_ 卷筒效率卷筒效率 3_3_低速級聯(lián)軸器效率低速級聯(lián)軸器效率 4_ 4_ IIIIII軸軸承效率軸軸承效率 5_5_低速級齒輪嚙合效率低速級齒輪嚙合效率

6、 6_ 6_ IIII軸軸承效率軸軸承效率 7_7_高速級齒輪嚙合效率高速級齒輪嚙合效率 8_ 8_ I I軸軸承效率軸軸承效率 9_9_高速級聯(lián)軸器效率高速級聯(lián)軸器效率 ，效率初估，效率初估 P85P85確定電動機功率Ped。P22PedPd并應符合電動機功率系列 課程設計P86表10-2 ( (效率值查設效率值查設計手冊計手冊) )2)2)電動機轉速計算n n工作機轉速工作機轉速n nw w ： 因：因：V = (V = (D D n nw w)/60)/60* *1000 (m/s)1000 (m/s) 故：故：n nw w= (V= (V* *6060* *1000)/ 1000)/

7、D (rpm)D (rpm)其中：其中： VV輸送機帶速輸送機帶速 (m/s)(m/s) D D卷筒直徑卷筒直徑 (mm) (mm) 電動機轉速電動機轉速: : n nd d= n= nw wi i總總=(840) n=(840) nw w（rpmrpm） 其中：其中：i i總總=840=840 i i總總減速器傳動比減速器傳動比( (總傳總傳動比動比) )3 3）選定電動機根據(jù)求出的根據(jù)求出的P P、n n查手冊。查手冊。建議選用同步轉速為1000r/min,滿載轉速為960 r/min的電動機由Pn-nd，按課程設計P86表10-2選出電動機后，應按課程設計P23表格的格式列出，并填入相應

8、數(shù)據(jù)作為設計的一項結果。選定選定電動機：型號（電動機：型號（Y Y系列）、系列）、 同步轉速同步轉速n n、滿載轉、滿載轉速速n nm m、 額定功率額定功率P P額額、軸的中、軸的中心高、心高、 電動機軸徑、電動機軸徑、 起動轉矩起動轉矩/ /額定轉矩額定轉矩的比值。的比值。 記下備用記下備用2 2、傳動比分配分配原則：各級傳動尺分配原則：各級傳動尺寸協(xié)調(diào)，承載能力接近，寸協(xié)調(diào)，承載能力接近，兩個大齒輪直徑接近以兩個大齒輪直徑接近以便潤滑。（浸油深度）便潤滑。（浸油深度）i i總總=i=i外外* *i i減減= i= i外外* * i i高高* *i i低低=n=nm m/n/nw wi i

9、外外電動機到減速器的傳動比電動機到減速器的傳動比i i減減減速器傳動比減速器傳動比i i高高減速器內(nèi)高速級傳動比減速器內(nèi)高速級傳動比i i低低減速器內(nèi)低速級傳動比減速器內(nèi)低速級傳動比n nmm電動機滿載轉速電動機滿載轉速n nww工作機轉速工作機轉速i i高高= =（1.21.3)i1.21.3)i低低i i減減= = （1.21.3) i1.21.3) i低低2 23 3、計算各軸的n n，P P，T T1 1）各軸轉速）各軸轉速電動機軸電動機軸:n:nm m（滿載轉速）（滿載轉速）I I軸軸: n: nI I =n=nm mIIII軸軸: n : n IIII =n =nI I/i/i高高

10、 2) 2)各軸輸入功率各軸輸入功率 電動機軸電動機軸: P: Pd d=P=Pw w/ /總總 I I軸軸: P: P I I = P= Pd d （聯(lián)軸器聯(lián)軸器效率）效率） IIII軸軸: P: P I I I I= P= P I I * * 1212 1212I I軸至軸至 IIII軸效率軸效率3)3)各軸扭矩T T電動機軸：電動機軸：T Td d=9550=9550* *P Pd d/n/nm m（N.mN.m）I I軸：軸： T TI I= T= Td d II II軸：軸：T TIIII= T= TI I* *1212* *i i高高 計算出參數(shù)列表備用。計算出參數(shù)列表備用。軸 號

11、功率 P扭矩 T轉速 n 傳動比i電動機軸 Pd Td nm i=1 I 軸PI入PI出TI入TI出 n I II 軸PII入PII出TII入TII出 n II4 4、齒輪傳動設計1 1）采用斜齒圓柱齒輪閉式軟齒面?zhèn)鲃?；）采用斜齒圓柱齒輪閉式軟齒面?zhèn)鲃樱? 2）選用中碳鋼，傳動用模數(shù)）選用中碳鋼，傳動用模數(shù)m m1.5-2mm1.5-2mm；3) 3) 強度計算中的功率用輸出功率；強度計算中的功率用輸出功率；4) 4) 角方向確定應使中間軸的軸向力有所抵消；角方向確定應使中間軸的軸向力有所抵消；5 5）=8-15=8-15，Z Z1 1=20-40 =20-40 ，Z Z2 2=iZ=iZ1

12、1求出后圓整；求出后圓整；6 6）因圓整）因圓整Z Z2 2時時i i變化了故須驗算傳動比誤差：變化了故須驗算傳動比誤差： i=i=（i-Zi-Z2 2/Z/Z1 1）/i100%/i100%5%5%7 7）為使圖面勻稱，中心距：）為使圖面勻稱，中心距：a a高速級高速級 120120， a a低速級低速級 140140，8 8）檢查浸油深度，當高速級大齒輪浸油）檢查浸油深度，當高速級大齒輪浸油1 1個齒高個齒高 時，低速級大齒輪浸油深度小于其分度圓半徑的時，低速級大齒輪浸油深度小于其分度圓半徑的六分之一到三分之一，以降低攪油功耗。六分之一到三分之一，以降低攪油功耗。 5 5、驗算傳動系統(tǒng)速度

13、誤差輸送帶速實際輸送帶速實際V Vw w在求解過程中與理論在求解過程中與理論V V發(fā)生發(fā)生了變化，故應驗算系統(tǒng)誤差。了變化，故應驗算系統(tǒng)誤差。 （ V-VV-Vw w）/V 100% /V 100% 5%5%若不滿足應重新計算。若不滿足應重新計算。 6 6、計算軸類零件1 1）初估各軸軸徑，注意輸入軸是否設計成齒）初估各軸軸徑，注意輸入軸是否設計成齒 輪軸，對輪軸，對 輸出軸進行彎扭合成強度驗算。輸出軸進行彎扭合成強度驗算。2 2）軸承的選擇，同一根軸上的兩個軸承型號）軸承的選擇，同一根軸上的兩個軸承型號 相同。對輸出軸上的軸承進行壽命計算。相同。對輸出軸上的軸承進行壽命計算。3 3）鍵的選擇

14、，對）鍵的選擇，對 輸出軸上的鍵進行強度校核。輸出軸上的鍵進行強度校核。提示：提示： 力的結果精確到小數(shù)點后兩位，力的結果精確到小數(shù)點后兩位， 齒輪幾何參數(shù)精確到小數(shù)點齒輪幾何參數(shù)精確到小數(shù)點后兩位，后兩位， 傳動比精確到小數(shù)點后兩位，傳動比精確到小數(shù)點后兩位， 螺旋角精確到秒，螺旋角精確到秒， 設計公式要寫明來源出處設計公式要寫明來源出處。六、第二階段設計的主要內(nèi)容1 1、草圖設計（坐標圖）、草圖設計（坐標圖）2 2、裝配圖、裝配圖3 3、撰寫說明書、撰寫說明書 草圖設計是裝配圖設計的規(guī)劃和準備階段草圖設計是裝配圖設計的規(guī)劃和準備階段 裝配圖設計是對草圖的進一步細化和完善裝配圖設計是對草圖的

15、進一步細化和完善 特點：特點：“算畫結合算畫結合”邊畫邊算邊畫邊算草圖設計參閱課程設計P34- P581 1、準備工作、準備工作（1 1）A0A0坐標圖紙一張，比例自定，手繪坐標圖紙一張，比例自定，手繪（2 2）主要傳動件的參數(shù)計算完備（齒輪幾何尺寸、軸）主要傳動件的參數(shù)計算完備（齒輪幾何尺寸、軸徑估算）徑估算）2 2、要求、要求 對齒輪暫不進行結構設計，只需求出主要尺寸，另需求出受力大小用于軸的強度計算及軸承計算。 （1 1） 草圖設計正確，迅速，主要結構要表達清楚。草圖設計正確，迅速，主要結構要表達清楚。各零件尺寸可隨時標注在圖紙上。各零件尺寸可隨時標注在圖紙上。 （2 2）草圖不要求線型

16、，同樣零件可只畫一個，其它簡）草圖不要求線型，同樣零件可只畫一個，其它簡畫。畫。 （3 3）所有零件尺寸隨手畫在草圖上，以免再次查找。）所有零件尺寸隨手畫在草圖上，以免再次查找。3 3、設計任務、設計任務（以設計手冊為參考資料）（以設計手冊為參考資料）1 1）通過草圖設計檢查傳動比分配是否合理，）通過草圖設計檢查傳動比分配是否合理， 低速軸與高速大齒輪是否干涉，兩大齒輪浸油深低速軸與高速大齒輪是否干涉，兩大齒輪浸油深度：高速大齒輪浸油深度：高速大齒輪浸油深1 1個齒高時低速大輪浸油深度個齒高時低速大輪浸油深度 半徑的半徑的1/31/61/31/6。2 2）軸的結構設計和軸系零件設計（補充設計計

17、算）定）軸的結構設計和軸系零件設計（補充設計計算）定出支點距后對中間軸進行彎扭強度驗算。出支點距后對中間軸進行彎扭強度驗算。3 3）軸承的組合設計）軸承的組合設計 確定軸承的型號和工作位置、潤滑方式和密封裝確定軸承的型號和工作位置、潤滑方式和密封裝置，置， 對中間軸上的軸承進行壽命計算。對中間軸上的軸承進行壽命計算。4 4）確定箱體的結構及各部分尺寸。）確定箱體的結構及各部分尺寸。5 5）減速器附件設計（吊鉤、吊耳、觀察窗、油標尺等）減速器附件設計（吊鉤、吊耳、觀察窗、油標尺等）6 6）確定聯(lián)接件結構尺寸及位置。）確定聯(lián)接件結構尺寸及位置。7 7）驗算）驗算4.4.設計計算中需要驗算的內(nèi)容1

18、1）各級齒輪的強度驗算）各級齒輪的強度驗算2 2）輸出軸的彎扭合成強度驗算）輸出軸的彎扭合成強度驗算3 3）輸出軸鍵的強度驗算（只驗算一處）輸出軸鍵的強度驗算（只驗算一處）4 4）輸出軸上的滾動軸承壽命驗算）輸出軸上的滾動軸承壽命驗算5 5）選擇減速器內(nèi)齒輪潤滑方式驗算）選擇減速器內(nèi)齒輪潤滑方式驗算V V 6 6）選擇滾動軸承的潤滑（劑）方式驗算）選擇滾動軸承的潤滑（劑）方式驗算dndn5.5.設計中應注意的問題設計中應注意的問題 1 1）輸入（出）軸外伸端長度、直徑應與聯(lián)軸器孔徑匹配。）輸入（出）軸外伸端長度、直徑應與聯(lián)軸器孔徑匹配。 2 2）潤滑劑和潤滑方式的選擇）潤滑劑和潤滑方式的選擇

19、減速器內(nèi)齒輪的潤滑劑和潤滑方式按圓周速度減速器內(nèi)齒輪的潤滑劑和潤滑方式按圓周速度V V確定，確定， 減速器內(nèi)軸承的潤滑劑和潤滑方式按速度因數(shù)減速器內(nèi)軸承的潤滑劑和潤滑方式按速度因數(shù)dndn確定。由于確定。由于齒輪和軸承可能分別采用潤滑油和潤滑脂，此時二者不能相齒輪和軸承可能分別采用潤滑油和潤滑脂，此時二者不能相混，否則軸承潤滑脂被沖走，故應在軸承處采用密封裝置混，否則軸承潤滑脂被沖走，故應在軸承處采用密封裝置“擋油盤擋油盤”。注意，并不是每個軸承處都安擋油盤。注意，并不是每個軸承處都安擋油盤。 3 3）油底油面高度）油底油面高度30503050，以保證足夠的油量。，以保證足夠的油量。 4 4）

20、軸承蓋也可選嵌入式結構。）軸承蓋也可選嵌入式結構。 5 5）齒輪與軸的結合方式可設計成齒輪與軸分離，也可以成齒）齒輪與軸的結合方式可設計成齒輪與軸分離，也可以成齒輪軸。根據(jù)齒輪的具體尺寸確定。輪軸。根據(jù)齒輪的具體尺寸確定。 草圖設計步驟 按中心距先畫軸心線，再畫軸及軸承，按中心距先畫軸心線，再畫軸及軸承， 先畫箱內(nèi)，后畫箱外，先畫箱內(nèi)，后畫箱外， 先粗畫，后細畫，先粗畫，后細畫， 先畫俯視圖，再畫主視圖，先畫俯視圖，再畫主視圖， 最后畫側視圖。最后畫側視圖。 布圖上下左右要適當勻稱。布圖上下左右要適當勻稱。減速器附件起蓋螺釘起蓋螺釘作用：起蓋用作用：起蓋用定位銷定位銷作用：鏜軸承孔定位用，錐度

21、作用：鏜軸承孔定位用，錐度 1 1：50 50 兩個，兩個， 對角線布置。對角線布置。觀察窗觀察窗作用：注油、觀察兩對齒輪嚙合情作用：注油、觀察兩對齒輪嚙合情況，以能進手為宜。況，以能進手為宜。通氣器通氣器作用：平衡機體內(nèi)外壓力。作用：平衡機體內(nèi)外壓力。吊鉤吊鉤作用：起吊整機用，與底座鑄出。作用：起吊整機用，與底座鑄出。起蓋吊耳起蓋吊耳作用：起吊蓋。作用：起吊蓋。油標尺油標尺作用：測量油面深度，要有最高液作用：測量油面深度，要有最高液 面，最低液面刻度。位置設計要防面，最低液面刻度。位置設計要防止拔不出油標或油外溢。止拔不出油標或油外溢。放油塞放油塞作用：更換潤滑油的出口，設計在作用：更換潤滑

22、油的出口，設計在箱體底座最低位置處。箱體底座最低位置處。 所有附件查所有附件查課程設計課程設計第十五章第十五章正式裝配圖參閱課程設計P59第五章1 1）各視圖應能完整表達箱內(nèi)外結構，）各視圖應能完整表達箱內(nèi)外結構，采用三視圖，可配采用三視圖，可配用局部放大或剖視用局部放大或剖視2 2）符合制圖國家標準，零件編號，標題欄，明細表，技）符合制圖國家標準，零件編號，標題欄，明細表，技術要求等應齊全。術要求等應齊全。3 3）標注尺寸）標注尺寸 a.a.特性尺寸特性尺寸: :齒輪中心距及公差值。齒輪中心距及公差值。 b.b.外廓尺寸外廓尺寸: :長長* *寬寬* *高高 ，包括外伸端軸長。，包括外伸端軸長。 c.c.安裝尺寸安裝尺寸: :地腳螺