機械設計課程設計(PPT)

機械設計課程設計機械設計課程設計第一章概述第二章設計題目第三章傳動裝置的總體設計第四章傳動零件設計第五章減速器的構造與尺寸第六章減速器裝配圖設計第七章減速器潤滑第八章課程設計說明書第一章概述

機械設計課程設計是為機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)的學生在學完機械設計及同類課程以后所設置的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，也是學生第一次較全面、規(guī)范地進行設計訓練，其主要目的是：（1）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展學生有關機械設計方面的知識。（2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使學生掌握一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力。（3）在課程設計的實踐中對學生進行設計基本技能的訓練，培養(yǎng)學生查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖、數據處理等方面的能力。第一節(jié)機械設計課程設計的目的第一章概述

根據設計任務書確定傳動裝置的總體設計方案；選擇電動機；計算傳動裝置的運動和動力參數；傳動零件及軸的設計計算；軸承、連接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇及計算；減速器箱體結構及其附件的設計；繪制裝配圖和零件工作圖；編寫設計計算說明書；進行總結和答辯。

每個學生都應完成以下工作：（1）減速器裝配圖1張(A0圖紙或A1圖紙)

（2）零件工作圖2～3張。（3）設計計算說明書1份。第二節(jié)機械設計課程設計的內容

機械設計課程設計通常從分析或確定傳動方案開始，進行必要的計算和結構設計，最后以圖紙表達設計結果，以設計計算說明書說明設計的依據。由于影響設計結果的因素很多，機械零件的結構尺寸不可能完全由計算確定，還需借助畫圖、初選參數或初估尺寸等手段，通過邊畫圖、邊計算、邊修改的過程逐步完成設計，亦即通過計算與畫圖交叉進行來逐步完成設計。課程設計大致按以下步驟進行。

1．設計準備

2．傳動裝置的總體設計

3．傳動零件的設計計算

4．裝配圖設計

5．零件工作圖設計

6．編寫設計計算說明書

7．設計總結和答辯第一章概述第三節(jié)機械設計課程設計的方法與步驟第二章設計題目

第l題

設計一帶式輸送機傳動裝置

工作條件：連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)，空載起動，使用期10年（每年300個工作日），小批量生產，兩班制工作，輸送機工作軸轉速允許誤差為±5％。帶式輸送機的傳動效率為0.96。帶式輸送機的設計參數題號1一Al—Bl—Cl—D1—E輸送帶的牽引力F/kN21.251.51.61.8輸送帶的速度v/(m/s)1.31.81.71.61.5輸送帶滾筒的直徑D/mm180250260240220

第2題設計一鏈板式輸送機傳動裝置工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微振動，使用期10年（每年300個工作日），小批量生產，兩班制工作，輸送機工作軸轉速允許誤差為±5％。鏈板式輸送機的傳動效率為0.95。鏈板式輸送機的設計參數題號2—A2—B2—C2—D2—E輸送鏈的牽引力F/kN11.21.41.51.6輸送鏈的速度v/(m/s)0.90.750.80.70.6輸送鏈鏈輪的節(jié)圓直徑d/mm10592115100110第二章設計題目

第3題設計加熱爐推料機傳動裝置工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微振動，使用期10年（每年300個工作日），小批量生產，一班制工作，輸送機工作軸轉速允許誤差為±5％。加熱爐推料機的設計參數題號3—A3—B3一C3一D3—E大齒輪傳遞的功率P/kW1.11.21.21.31.3大齒輪軸的轉速n/(r/min)3830353236第二章設計題目第一節(jié)傳動簡圖的擬定第三章傳動裝置的總體設計1—電動機軸；2—高速軸；3—中間軸；4—低速軸；5—工作機軸；6—電動機；7—帶傳動；8—高速齒輪傳動；9—低速齒輪傳動；10—聯(lián)軸器；11—工作機

一、類型和結構型式的選擇三相交流異步電動機的結構簡單、價格低廉、維護方便，可直接接于三相交流電網中，因此，在工業(yè)上應用最為廣泛，設計時應優(yōu)先選用。

Y系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式三相異步電動機，具有效率高、性能好、噪音低、振動小等優(yōu)點，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上，如金屬切削機床、風機、輸送機、攪拌機、農業(yè)機械和食品機械等。第二節(jié)電動機的選擇第三章傳動裝置的總體設計

二、功率的確定電動機容量主要由電動機運行時的發(fā)熱條件決定，而發(fā)熱又與其工作情況有關。對于長期連續(xù)運轉、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機械，選擇電動機時，只要使電動機的負載不超過其額定值，電動機便不會過熱。也就是可按電動機的額定功率Pm等于或略大于所需電動機的功率Pd，在手冊中選取相應的電動機型號。第三章傳動裝置的總體設計

1．工作機所需功率Pw

Pw=Fwvw/(1000ηw)或

Pw=Twnw/(9550ηw)式中，Fw為工作機的阻力(N)；vw為工作機的線速度(m/s)；Tw為工作機的阻力矩(N·m)；nw為工作機軸的轉速(r/min)；ηw為工作機的效率，帶式輸送機可取ηw=0.96，鏈板式輸送機可取ηw=0.95。

2．電動機至工作機的總效率η（串聯(lián)時）η＝η1η2η3…ηn式中,ηl，η2，η3，…，ηn為傳動系統(tǒng)中各級傳動機構、軸承以及聯(lián)軸器的效率。第三章傳動裝置的總體設計

3．所需電動機的功率Pd

所需電動機的功率由工作機所需功率和傳動裝置的總效率按下式計算

Pd=Pw/η

4．電動機額定功率Pm

按Pm≥Pd來選取電動機型號。電動機功率裕度的大小應視工作機構的負載變化狀況而定。第三章傳動裝置的總體設計機械傳動效率概略值傳動類別精度、結構及潤滑效率傳動類別精度、結構及潤滑效率圓柱齒輪傳動7級精度(油潤滑)8級精度(油潤滑)

開式傳動(脂潤滑)0.980.970.94～0.96滑動軸承

潤滑不良正常潤滑液體摩擦0.94(一對)0.97(一對)0.99(一對)錐齒輪傳動7級精度(油潤滑)8級精度(油潤滑)

開式傳動(脂潤滑)0.970.95～0.970.92～0.95滾動轉承

球軸承滾子軸承0.99(一對)0.98(一對)V帶傳動0.96蝸桿傳動

自鎖(油潤滑)

單頭(油潤滑)

雙頭(油潤滑)

四頭(油潤滑)0.40～0.450.70～0.750.75～0.820.82～0.92滾子鏈傳動0.96螺旋轉動(滑動)0.30～0.60螺旋轉動(滾動)0.85～0.95聯(lián)軸器彈性、齒式0.99第三章傳動裝置的總體設計

三、轉速的確定額定功率相同的同類型電動機，有幾種不同的同步轉速。例如三相異步電動機有四種常用的同步轉速，即3000、1500、1000和750r/min。同步轉速低的電動機磁極多，外廓尺寸大、重量大，價格高，但可使傳動系統(tǒng)的傳動比和結構尺寸減小，從而降低了傳動裝置的制造成本。一般最常用的是同步轉速為1500r/min和1000r/min的電動機。設計時應優(yōu)先選用。根據選定的電動機類型、結構、功率和轉速，從標準中查出電動機型號后，應將其型號、額定功率Pm、滿載轉速nm、以及電動機的安裝尺寸、外形尺寸和軸伸連接尺寸等記下以備后用。

常以電動機的額定功率Pm作為計算功率，以電動機的滿載轉速nm作為計算轉速。第三章傳動裝置的總體設計

電動機選定后，根據電動機的滿載轉速nm和工作機的轉速nw即可確定傳動系統(tǒng)的總傳動比i，即

i＝nm/nw

傳動系統(tǒng)的總傳動比i是各串聯(lián)機構傳動比的連乘積，即

i＝i1i2i3…in式中，i1,i2,i3,…in為傳動系統(tǒng)中各級傳動機構的傳動比。

合理地分配傳動比，是傳動系統(tǒng)設計中的一個重要問題。它將直接影響到傳動系統(tǒng)的外廓尺寸、重量、潤滑及傳動機構的中心距等很多方面，因此必須認真對待。第三節(jié)傳動比的分配第三章傳動裝置的總體設計

一、傳動比分配的一般原則（1）各級傳動比可在各自薦用值的范圍內選取。各類機械傳動的傳動比平帶傳動V帶傳動鏈傳動圓柱齒輪傳動錐齒輪傳動蝸桿傳動單級薦用值i≤2～4≤2～4≤2～5≤3～5≤2～310～40單級最大值imax5768580第三章傳動裝置的總體設計

（2）分配傳動比應注意使各傳動件的尺寸協(xié)調、結構勻稱及利于安裝。例如帶傳動的傳動比不宜過大，以免大帶輪的半徑大于減速器箱體的中心高，使帶輪與底座平面相碰，造成安裝不便。（3）傳動零件之間不應造成互相干涉。如圖所示，由于高速級傳動比過大，造成高速級大齒輪的齒頂圓與低速級大齒輪的軸發(fā)生干涉。

傳動件尺寸不協(xié)調傳動件結構干涉第三章傳動裝置的總體設計

（4）使減速器各級大齒輪直徑相近，以便浸油深度大致相等，以利實現油池潤滑。（5）使所設計的傳動系統(tǒng)具有緊湊的外廓尺寸。

a）方案一b）方案二第三章傳動裝置的總體設計

二、傳動比分配的參考數據（1）帶傳動與一級齒輪減速器設帶傳動的傳動比為id，一級齒輪減速器的傳動比為i，應使id＜i，以便使整個傳動系統(tǒng)的尺寸較小，結構緊湊。（2）二級圓柱齒輪減速器為了使兩個大齒輪具有相近的浸油深度，應使兩級的大齒輪具有相近的直徑（低速級大齒輪的直徑應略大一些，使高速級大齒輪的齒頂圓與低速軸之間有適量的間隙）。設高速級的傳動比為i1，低速級的傳動比為i2，減速器的傳動比為i，傳動比可按下式分配對于同軸式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配第三章傳動裝置的總體設計

機器傳動系統(tǒng)的傳動參數主要是指各軸的轉速、功率和轉矩，它是進行傳動零件設計計算的重要依據?，F以二級圓柱齒輪減速器為例，說明機器傳動系統(tǒng)各軸的轉速、功率及轉矩的計算。二級圓柱齒輪減速器簡圖第四節(jié)傳動參數的計算第三章傳動裝置的總體設計根據以上計算數據，列出下表，供以后設計計算使用。電機軸軸I軸Ⅱ軸Ⅲ滾筒軸Ⅳ功率P／kW

轉矩T／(N·mm)

轉速n／(r／min)

傳動比i

效率η

傳動參數的數據表第三章傳動裝置的總體設計1．V帶傳動設計V帶傳動需確定的主要內容是：帶的型號、根數、長度，中心距，帶輪直徑和寬度等，以及作用在軸上力的大小和方向。設計時應注意相關尺寸的協(xié)調，例如小帶輪孔徑是否與電動機軸一致，小帶輪外圓半徑是否小于電動機的中心高，大帶輪直徑是否過大而與減速器底架相碰等。

2．鏈傳動設計滾子鏈傳動需確定的主要內容是：鏈節(jié)距、排數和鏈節(jié)數，中心距，鏈輪材料、齒數、輪轂寬度等，以及作用在軸上力的大小和方向。當用單排鏈而鏈傳動尺寸過大時，應改用雙排或多排鏈，以減小鏈節(jié)距從而減小鏈傳動的尺寸。當鏈傳動的速度較高時，應采用小節(jié)距多排鏈。設計時應注意鏈輪直徑尺寸、軸孔尺寸、輪轂尺寸等，是否與工作機、減速器等的相關尺寸協(xié)調。第一節(jié)傳動件設計第四章傳動零件設計

3．圓柱齒輪傳動斜齒輪傳動具有傳動平穩(wěn)、承載能力大的優(yōu)點，所以在減速器中多采用斜齒輪。齒輪傳動的幾何參數和尺寸有嚴格的要求，應分別進行標準化、圓整或計算其精確值。例如模數必須標準化；齒寬應圓整成整數；嚙合尺寸（節(jié)圓、分度圓、齒頂圓及齒根圓直徑，螺旋角等）必須計算精確值，長度尺寸應精確到小數點后3位（單位為mm），角度應精確到秒（″）。在減速器中，齒輪傳動的中心距應盡量圓整成尾數為0或5的整數，以便于箱體的制造和檢測。直齒輪傳動的中心距a可以通過模數m、齒數z、齒寬系數φd、以及變位系數x等來調整；斜齒輪傳動的中心距a可以通過模數mn、齒數z、齒寬系數φd、以及螺旋角β等來調整。第四章傳動零件設計

對于動力傳動中的齒輪，為安全可靠，一般齒輪的模數不應小于2mm。強度計算和幾何計算的關系是，強度計算所得尺寸是幾何計算的依據和基礎。幾何計算尺寸要大于強度計算尺寸，使其既滿足強度要求又符合嚙合幾何關系。開式齒輪傳動一般只需計算輪齒彎曲強度，考慮到因齒面磨損而引起的輪齒強度的削弱，應將計算求得的模數加大10％～15％。開式齒輪傳動精度低，多安裝在輸出軸外伸端，懸臂結構剛度較差，故齒寬系數宜取小些。設計時應注意齒輪結構尺寸是否與工作機等協(xié)調。第四章傳動零件設計4．錐齒輪傳動錐齒輪大端模數取標準值，計算錐距R和分度圓直徑d時，都要用大端模數。分度圓錐角δ1、δ2的計算應精確到秒（″）、錐距R以及分度圓直徑d應精確到小數點后3位（單位為mm）。小錐齒輪齒數一般取z1=17～25。齒寬系數φR=b／R≤0．3，求得齒寬后應圓整，大、小錐齒輪齒寬應相等。第四章傳動零件設計

5．蝸桿傳動模數m和蝸桿風度圓直徑d1要取標準值。中心距a應盡量圓整成尾數為0或5的整數。為保證a、m、d1、z2的幾何關系，常需對蝸桿傳動進行變位。在變位蝸桿傳動中，蝸輪的幾何尺寸將產生變位修正，蝸桿幾何尺寸不變。蝸桿上置或下置取決于蝸桿分度圓的圓周速度v1，當v1≤4～5m／s時，一般將蝸桿下置；當v1＞4～5m／s時，為了減少蝸桿的攪油損耗，應將蝸桿上置。蝸桿傳動尺寸確定后，要校驗其滑動速度和傳動效率，并考慮其影響，檢查材料選擇是否合適，是否需要修正有關計算數據。蝸桿的強度、剛度驗算以及蝸桿傳動的熱平衡計算，在裝配圖設計確定了蝸桿支點距離和箱體輪廓尺寸后進行。第四章傳動零件設計第五章減速器的構造第一節(jié)減速器的構造單級圓柱齒輪減速器第五章減速器的構造單級圓錐齒輪減速器第五章減速器的構造蝸桿減速器

第二節(jié)箱體減速器箱體按毛坯制造方式的不同可以分為鑄造箱體和焊接箱體。從結構形式上可以分為剖分式和整體式。

剖分式鑄造箱體的結構尺寸以及相關零件尺寸關系的經驗值見表5-1～表5-3。第五章減速器的構造鑄造箱體的結構鑄造箱體的結構表5-1鑄鐵減速器箱體結構尺寸之一(mm)

名稱符號

減速器類型及尺寸關系

圓柱齒輪減速器

錐齒輪減速器

蝸桿減速器

箱座壁厚δ一級：0.025a＋1≥80.0125(dm1十dm2)十1≥8；

dm1、dm2為小、大錐齒輪平均直徑0.04a＋3≥8二級：0.025a＋3≥8

箱蓋壁厚δ1(0.8～0.85)δ≥8(0.8～0.85)δ≥8蝸桿在上：δ1=δ蝸桿在下：δ1=0.85δ≥8

地腳螺栓直徑df0.036a+120.018(dm1＋dm2)＋1≥120.036a＋12

地腳螺栓數目na≤250時，n=4a＞250～500時，n=6

4第五章減速器的構造表5-2鑄鐵減速器箱體結構尺寸之二(mm)名稱符號尺寸關系名稱符號尺寸關系箱座凸緣厚度b1.5δ軸承旁凸臺半徑R1c2箱蓋凸緣厚度b11.5δ1凸臺高度h見圖7-2箱座底凸緣厚度b22.5δ外箱壁至軸承座端面距離l1c1＋c2＋（5～8）軸承旁連接螺栓直徑d10.75df大齒輪頂圓(蝸輪外圓)與內箱壁距離△1≥δ箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2(0.5～0.6)df連接螺栓d2的間距l(xiāng)150～200齒輪端面與內箱壁距離△2≥δ軸承蓋螺釘直徑d3(0.4～0.5)df箱蓋肋厚m10.85δ1視孔蓋螺釘直徑d4(0.3～0.4)df箱座肋厚m0.85δ定位銷直徑d(0.7～0.8)d2軸承蓋外徑D2見圖6-27df、dl、d2至外箱壁距離c1見表5-3軸承旁連接螺栓距離s見圖7-2df、d2至凸緣邊緣距離c2見表5-3第五章減速器的構造

表5-3螺栓的扳手空間尺寸c1、c2和沉頭座坑直徑D0(mm)

螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M30

至外箱壁距離c1≥13161822263440

至凸緣邊距離c2≥11141620242834

沉頭座坑直徑D0≥18222633404861

第五章減速器的構造第三節(jié)附件為了使減速器具備較完善的性能，如注油、排油、通氣、吊運、檢查油面高度、檢查傳動件嚙合情況、保證加工精度和裝拆方便等，在減速器箱體上常需設置一些附加裝置或零件，簡稱為附件。它們包括：視孔與視孔蓋、通氣器、油標、放油螺塞、定位銷、啟蓋螺釘、吊運裝置、油杯等。第五章減速器的構造

一、必要的技術數據

1．傳動零件的主要尺寸數據繪制主要視圖時，所需傳動零件的尺寸數據為；中心距、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒輪寬度