机械设计课程设计教案.ppt

机械设计课程设计,中国石油大学机电学院机械设计系,设计时间：二周(1718周),使用专业：热力工程,1、综合运用机械设计基础及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；,2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析问题及解决问题的能力；,一、课程设计的目的,3、提高学生在计算、制图、运用设计资料（手册、 图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能。,题目：展开式一级齿轮减速器,二、设计任务,传动系统图,（7）键的选择及强度校核（低速轴上键的校核）；,（1）传动方案的分析和拟定；,（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；,（3）传动件的设计（带传动、齿轮传动）；,（4）轴的设计（所有轴的结构设计，低速轴的弯、扭组合强度校核）；,（6）轴承的设计（所有轴承的组合设计，低速轴上轴承的寿命计算）；,具体任务：,(5) 装配草图设计;,（8）联轴器的选择；,（9）减速器的润滑与密封；,（10）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计等）；,（11）零件工作图设计（低速轴和低速齿轮）；,（12）编写设计计算说明书；,（13）总结及答辩。, 减速器装配草图：1号方格纸，M 1：2,工作量：, 减速器总装图一张：1# 图纸 M 1：2, 传动零件工作图一张： 图纸 M 1：1 绘低速级大齿轮, 低速轴的工作图一张：图纸 M 1：1, 设计计算说明书一份：60008000字,1.技术资料的准备， 设计计算（主要零件的设计计算） 1.5天 到周二交指导老师抽查（具体由指导老师确定）。,三、时间安排,2.装配草图的绘制 3.5天 到17周六、18周周日，指导老师审查草图、 审查签字后方可绘制装配图（具体由指导老师确定）,3.装配白图的绘制 3天 到第18周周三完成装配图 4.零件图的绘制 1天 到周四完成零件图,5.说明书的整理、 编写、准备答辩 1天 最晚 周五上午完成设计说明书 6.答辩0.5天；周五答辩（具体由指导老师确定） 合计12天。,四、参考资料,1、机械设计课程指导书（路永明）,人手一本； 2、机械设计基础（教材）； 3、机械设计手册； 4、其他有关设计指导书。,五、设计环节,1.设计计算能力 2.结构设计能力【草图、白图（装配图、零件图）】 3.分析问题解决问题的能力（答辩） 4.编制设计计算说明书的能力 5.平时表现： 1）学生迟到三次成绩降一等处理； 2）学生旷课0.5天成绩降一等处理； 3）学生旷课1天成绩按不及格处理； 4）学生请假0.5天以上由学院开据证明，经指导老师同意，请假方可生效。,六、成绩评定指标,6.抄袭、拷贝情况处理 一旦发现抄袭、拷贝，抄袭、拷贝者按不及格,七、机械设计及设计基础课程设计安排（1213-1）,八、注意事项,1、作息时间：上午：8：0011：30 下午：2：005：00 2、按学号由班长安排入座 3、严格要求，独立完成，不得抄袭 4、保持教室安静、卫生清洁 5、不允许学生在教室内打接电话、大声喧哗等影响他人的现象，一旦发现指导老师及时制止，不服从者教师有权请出教室。 6、档案袋封面上贴上统一发的纸条，并按要求填写，图纸、设计说明书按展览的规范进行。,Autocad绘图注意事项,1.使用Autocad软件版本不要高于2006版，若用高于2006版软件可转存成低版本；,2.一定要自己重新设置图层，不能用默认图层（包括文字层、各种线的图层）；,3.输出为彩色，设置线型的颜色要注意，不能用灰色和白色；,4.文字：格式standard，字体宋体；,5.绘图比例：任选比例，装配图插入A1图框，零件图插入A3图框即可；,6.图纸标题栏一定要写上班级、学号、姓名；,7.每个同学图纸存一个文件夹，文件夹的命名用班级学号姓名。,请同学一定要按上述要求将自己绘制的图整理好，否则可能就无法输出。以班级为单位组织输出。,具体内容,传动装置的总体设计； 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比； 传动零件的设计计算 ；,第一部分,1-1 传动装置的总体设计,传动方案（任务书中简图p123124）； 项目分配按学号。,一、分析和拟定传动装置的运动简图（P4P8自学）,分析传动方案：,1、 电动机类型：均用Y系列电动机,2、 确定电动机功率： 电动机所需输出功率：Pd=Pw/ a,Pw工作机所需功率（取决于工作阻力及运行速度） a电动机至工作机之间传动装置的总效率,二、选择电动机类型及功率（P8P11）,Pw=FV/1000w (Kw) 或 Pw=Tn/9550w (Kw) F 运输机的工作拉力（N） V运输机的传送速度（m/s） T运输机卷筒的有效扭矩（m） w 运输机卷筒的效率（工作装置效率）,a 电动机至工作机传动装置的总效率 a= 1 2 3 n 传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率，见P9表23 注： 轴承效率：一般指一对轴承而言 卷筒效率：卷=0.950.96, 联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器 电动机额定功率Pm: mP d Pd 电动机所需输出功率 Pm电动机额定功率,功率相同的同类电机有不同的转速： 电机转速高、转矩小外廓尺寸小、重量轻、价格便宜。但在总传动比相同条件下，传动装置传动比大尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。 本设计一般用同步转速为1500及1000r/min两种电动机转速（用满载转速nm计算：1450及960r/min ）。 n m/n =i1i2 n 工作机转速 i1、i2各级合理传动比,三、确定电动机转速,一级圆柱齿轮减速器: 优先选用1500 r/min 1000 r/min 确定满载转速（参考手册）,四、选定电动机, 设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载转速 进行计算。 不能按同步转速1000 r/min 或 1500 r/min,注： 设计计算传动装置各级功率时，按电动机额定功 率Pm进行计算。,1-2 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比,i=nm/n= i带 i齿,原则：P11,一、总传动比,二、分配传动比,1、各级传动比应在推荐范围内（表21）； 2、i带不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱座中心 高，造成安装困难； i带 2 可取偏小些的值（22.5） 3、各传动件互不干涉，且有利润滑: 注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足 i(3 5)%,1-3 传动装置的运动和动力参数的计算,一、各轴转速,二、各轴输入功率,三、各轴输入转矩,列表:,1-4 传动零件的设计计算,传动装置包括各种类型的零、部件，其中决定其工作性能、结构布置和尺寸大小的主要是传动零件，如V带传动、链传动和开式齿轮传动等，再进行箱体零件设计。,1、V带传动：要求计算出V带传动的型号、长度、根数、中心距、初拉力、对轴的作用力；确定带轮直径D1、D2，材料、张紧装置、带轮结构尺寸等。设计时应注意：,一、箱外传动零件设计,（1）带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如：装在电动机轴上的小带轮直径与电动机中心高应相称；大带轮不应过大以免与机架相碰等。一般应由电机轴定小带轮轴孔孔径，在带轮轴孔孔径与减速器输入轴协调；,（2）D1、D2应标准化，由此造成实际带传动的传动比与分配的带传动的传动比之间有差异，应予以修正，从而得到减速器实际的传动比和输入转矩；,（3）带轮的结构形式：主要由带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册。,（4）中心距,1、圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点： （1）齿轮的材料： 一般小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢 正火（HB170210） 或小齿轮用合金钢，40MnB调质（HB240 285）或40Cr（HB240286）； 中心距：,二、箱内传动零件设计,（1）齿轮传动标准参数应进行标准化； （2）具体结构尺寸可参见（P31表3）； （3）几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列 表 。,大齿轮用45号钢正火,特别提示：边设计边修改，最终装配图、零件 图、计算说明书的结果必须一致，尤 其对于轴、齿轮等。,减速器结构设计,了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点； 初绘装配草图及验算轴与轴承； 在初绘装配草图以及验算轴与轴承的基础上，完成装配图。 掌握“边绘图，边计算，边修改”的交替工作法，复杂装配（工作）图设计程序。,第二部分,减速器的基本结构由传动零件（齿轮）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。下面的附图为圆柱齿轮减速器的典型结构。 P35 表38为减速器铸造箱体主要结构尺寸关系。,2 减速器的结构,基本程序：,22 装配图设计,一、装配草图设计： 装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。 草图设计（按比例、按投影关系绘制。） 教师审阅 装配工作图设计,装 配 草 图 设 计,装配草图设计草图设计第一阶段,二、草图设计第一阶段： 设计内容： 1、完成轴的结构设计： dmin： 按扭矩初估而得的作为轴端直径。 确定轴各段直径 确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离） 轴承型号的确定,可初选中（3）窄系列。(中等Cr值),2、确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。 设计过程： 1、绘制前的准备： 电机型号： 查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H； 确定联轴器型号： 两端轴孔直径和轴孔长； 初选轴承类型（径向力和轴向力作用）； 轴承润滑方式：（见P107108）：,装配草图设计草图设计第一阶段,齿轮润滑：（P104107） V12 m/s时可采用浸油润滑。 注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但10 mm。齿顶圆至油池底面距离3050 mm。 确定密封方式：（P109115） V轴5 m/s时采用毡圈密封； 封油环：（P113、图6-14） 轴承盖结构：（P116）,装配草图设计草图设计第一阶段,2、草图设计过程：参图32（P17-19） 1)比例 M1：2，1号方格纸； 2)合理布置图面；估计减速器轮廓尺寸; 3)画法：,装配草图设计草图设计第一阶段,由里向外，先画中心线和轮廓线，再画细部结构。,画出传动零件的中心线和轮廓线，机件内壁线和机体对称线，定出轴承和轴承座端面位置，设计轴的结构，由dmindi。,装配草图设计草图设计第一阶段,装配草图设计草图设计第一阶段,步骤及要点： 机体内壁与小齿轮端面及大齿轮顶圆应有间隙。 4) 确定轴上力作用点及支点跨距，计算轴承寿命。,装配草图设计草图设计第一阶段,三、精算： 轴的弯扭组合强度计算 轴承寿命 键,四、草图第二阶段：P20P32 任务:轴系结构设计 内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构有关零件的具体结构。 传动件结构设计：（P2024）,装配草图设计精算阶段,装配草图设计草图设计第二阶段,2.轴承组合设计： （P2428） 轴系轴向固定与调整方法； 轴系结构与画法； 轴系润滑与密封； 轴系盖结构；,轴结构细化 圆角、倒角 退刀槽 砂轮越程槽等,装配草图设计草图设计第二阶段,五、装配草图第三阶段： 任务：完成装配草图 内容：1、设计减速器机体和附件 机体形状、尺寸确定，P33P39； 轴承旁凸台结构尺寸； 加强筋； 机体工艺结构（沉头座、凸台、铸造圆角等）； 联接螺栓、螺钉的尺寸、位置； 地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。,装配草图设计草图设计第三阶段,2.完成减速器配件：七大配件的结构设计 检查孔,盖 P39； 通气器 P40； 油标 P40； 排油孔螺塞 P40； 起盖螺钉 P41； 定位销 P41； 起吊装置 P119121。 3.检查审核装配图（P4142）,装配草图设计草图设计第三阶段,装配草图设计草图设计第三阶段,六、完成减速器装配图 参见图41（P44P45）。 装配图内容包括各个视图、尺寸、技术要求、零件编号、明细表、标题栏等。 1.标注尺寸：特性尺寸；配合尺寸；安装尺寸；外形尺寸。 2.零件序号、明细表、标题栏。 3.技术特性。 4.技术要求。,装 配 工 作 图 设 计,装 配 工 作 图 设 计,装配图的检查 1、装配图是否与传动方案一致； 2、传动件、轴、轴承及轴上零件结构是否合理； 定位、固定是否可靠；加工、装拆是否方便； 润滑、密封如何考虑的； 3、箱体的结构与工艺性是否合理； 加工面与非加工面； 附件的布置是否恰当、结构是否正确； 4、设计计算的尺寸与实际尺寸是否一致；,5、视图表达是否符合机械制图规定； 三个视图的投影关系是否正确； 啮合轮齿、螺纹及滚动轴承等的画法； 6、尺寸标注是否完整且不多余； 零件序号是否按顺序编制完整，不遗 漏、重复；且与明细表一一对应，注意材料牌号与设计一致； 标出技术特性、撰写技术要求。 参看P128129附录三 设计正误对比。,零件工作图设计和绘制 编写设计计算说明书 答辩准备及答辩,第三部分,3-1 零件工作图设计概述 零件工作图是零件制造、检验和制订工艺规程的基本技术文件。它既要反映出设计意图，又要考虑到制造的可能性、合理性和经济性。 零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。 零件的基本结构及主要尺寸应与装配图一致，不应随意更改。如必须更改，应对装配图作相应的修改。,设计内容：1、低速轴 2、低速齿轮 零件工作图的要求： 正确选择和合理布置视图 合理标注尺寸 标注公差及表面粗糙度 编写技术要求 画出零件工作图标题栏,3-2 轴类零件工作图的设计要点 设计内容：低速轴 1、视图 一般只需一个主视图； 在有键槽和孔的地方增加必要的局部剖面图； 细小结构（如退刀槽、中心孔）局部放大图。 设计时用合适的图纸，选用比例1:1。,2、标注尺寸 对所有尺寸包括倒角、圆角都应标注无遗，或在技术要求中说明。 不允许出现封闭的尺寸链。 应根据加工工艺的要求选择基准面，进行标注；,l,为主基准 为辅助基准,3、表面粗糙度 轴的所有表面都要加工。 表面粗糙度可查P79或按表 5-1 选择。,4、标注尺寸公差 凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。 键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。 (键槽深度标注d-t的尺寸偏差) 在零件工作图上对尺寸及偏差相同的直径应逐一标注，不得省略；,5、形位公差 下表列出了在轴上应标注的形位公差项目，供设计时参考。 轴的形位公差标注方法及公差值可参考P79表5-2。,6、技术要求 在图上不便表示而在制造时又必须遵循的要求和条件。 主要内容： 对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料； 对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等； 对机械加工的要求 对未注明倒角、圆角半径的说明。,7、轴零件工作图示例,3-3 齿轮类零件工作图的设计要点 这类零件系指齿轮、蜗杆和蜗轮等。在零件工作图中除了零件图形和技术要求外，还应有啮合特性表。 设计内容：大齿轮 1、视图 这类零件图一般用两个视图表示：主+侧 简化：侧视图只画轴孔和键槽。,注：角方向应在视图上清楚的画出。 设计时用合适的图纸，选用比例1：1。,2、标注尺寸 a) 径向尺寸：以轴的中心线为基准标出。 注：齿根圆在图纸上不标出。 b)齿宽方向的尺寸：以端面为基准标出。 有关齿轮零件工作图的尺寸标注，参见P80或有关手册。,除啮合参数（齿顶圆、分度圆）为精确值外，其它尺寸（轮缘厚度、辐板厚度、轮毂及辐板开孔尺寸等）应圆整。,3、表面粗糙度 可参考手册P89表5-3。,4、尺寸公差和形位公差 尺寸公差 a)齿顶圆直径的极限偏差。参见有关手册； b)轴孔或齿轮轴轴颈的公差。参见P89表5-4或有关手册； c)键槽宽度b的极限偏差和尺寸（d+t1）的极限偏差。参见有关手册；,形位公差 d)齿顶圆的径向跳动公差。 e)齿轮端面的端面跳动公差。 f)齿轮轴孔的圆柱度公差。 g)键槽的对称度公差。其值可取轮毂键槽宽度公差的1/2； 键槽的平行度公差。一般可不注，精度高，可参见有关手册。,5、啮合特性表（P89） 啮合特性表内容：齿轮的主要参数 （不得省略 ） 齿轮的测量项目,6、技术要求 主要内容： 对铸件、锻件或其他类型坯件的要求； 对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料； 对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等； 对未注明倒角、圆角半径的说明； 对大型或高速齿轮