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1、机械设计课程设计,机械学院机械设计教研室二九年十二月,重庆大学,2,1、综合运用机械设计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和分析问题，解决问题的能力；,一、课程设计的目的、内容及要求,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、考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械CAD技术。,3,二、设计步骤,设计准备,系统总体设计,执行机构设计,阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件，阅读有关资料、图纸，拟定设计方案。,传动装置总体设计,传动零件设计
2、,装配图设计,零件图设计,设计说明书,由执行机构要求，进行运动学和动力学分析计算，确定工作机载荷（转矩）、速度（转速）；确定系统所需功率。,确定执行机构具体结构，进行执行机构运动和动力分析。,比较和选择传动装置；选定电动机类型和型号；确定总传动比和各级传动比；计算各轴转速和转矩。,确定减速器外传动零件（带、链传动等）和减速器内传动零件（齿轮），选择联轴器类型和型号。,具体内容参看 手册P120149,4,（6）键的选择及强度校核（输出轴上键的校核）；（手册P4445）和机械设计教材,（1）传动方案的分析和拟定；（设计任务书和手册P120121）,（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计
3、算；（手册P116、121124）,（3）传动件的设计（带传动、齿轮传动（单级或双级）；（手册P127128）和机械设计教材,（4）轴的设计（所有轴的结构设计，输出轴的弯、扭合成强度校核及安全系数校核）；机械设计教材,（5）轴承的设计（所有轴承的组合设计，输出轴上轴承的寿命计算）；机械设计教材,三、课程设计内容,（8）减速器的润滑与密封；（手册P134135）、机械设计、图册P2021,（7）联轴器的选择；（手册P8385）和机械设计,5,（9）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计等）；（手册P135140）和图册P15、2325（10）零件工作图设计；(手册P146147)、图册P1114
4、、18（11）编写设计计算说明书；(手册P147149)（12）答辩。,6,减速器总装图1张：1#图纸 传动零件工作图1张：3#图纸 绘低速级大齿轮轴的工作图1张：3#图纸 绘输出轴设计计算说明书1份：（4550页）,四、工作量,7,1、图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等；2、设计计算说明书：设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等；3、设计表现：是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量，是否迟到早退等；（出勤率）4、答辩成绩。,五、成绩评定：五级评分制,8,六、传动方案的选择,本次课程设计确定传动方案的基本要求：1）两级减速
5、器；2）联轴器。,9,七、传动装置的总体设计,1、选择电动机类型及功率；2、总传动比计算及传动比的分配；3、传动装置的运动和动力参数计算。,10,（2）确定电动机功率：电动机所需输出功率：Pd=Pw/a（11-1）,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,1、选择电动机类型及功率（P121P124）,（1）电动机类型：均用Y系列电动机,11,a 电动机至工作机构的总效率 a=1 2 3 n 传动装置中每一级传动副上每对轴承、每个联轴器和每一传动机构的效率，见手册表14 注：轴承效率：指一对轴承而言。,Pm（11.3）Pd,电动机额定功率Pm应满足,1
6、2,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。nd=ianw=（i1i2i3）nw（11-5）nw 工作机转速（曲柄转速）i1、i2、i3各级合理传动比 nd电机可选转速 ia 总传动比合理范围,（3）确定电动机转速,（4）选定型号（手册P116）,13,一、总传动比,ia=nm/nw,二、分配传动比,2、传动装置的总传动比及分配各级传动比,nm电机的满载转速（查表）nw曲柄转速,手册P124125,14,3、传
7、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,手册P127的列表,15,八、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，再进行箱传动零件设计。,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。（机械设计带传动一章）,1、箱外传动零件设计,16,传动零件的设计计算,本次课程设计圆柱齿轮传动：要求至少一对斜齿齿轮传动,2、箱内传动零件设计,参看机械设计齿轮传动部分以及图册P1114
8、,17,传动方案的确定、传动装置的总体设计、传动零件的设计计算，三部分内容必须在19周的星期三以前完成。,18,九、装配图设计,了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点（读懂装配图，图册P3）,一、装配图设计的准备工作,减速的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆、蜗轮等）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。根据不同要求和类型，减速器有多种结构。,19,20,注意：箱体的很多尺寸是根据经验得到的。图册P4右上角和左上角的表。,B=c1+c2+2,21,视图的选择及布置,a齿轮传动的中心距,作图比例选择参看手册P4 表1-7,22,1、完成轴的结构设计;,2、确定轴的支点距离和轴上
9、零件力的作用点，进行轴的强度计算以及轴承寿命计算。,二、装配图设计第一阶段(手册P124134),难点与重点：,23,步骤（1）,画传动零件的中心线及轮廓线，箱体内壁线。,箱体内壁线,轮廓线,参看图册P4右上角表,24,轴,815mm,至少10mm,25,步骤（2）：初步估算轴的直径与选择联轴器（参看手册P130131）步骤（3）：确定轴承在箱体内的位置（参看P131,图册P20）,齿轮圆周速度 2m/s,轴承采用脂润滑,1015mm,齿轮圆周速度2m/s，轴承采用飞溅润滑,13mm,挡油板,26,带轮,联轴器,步骤（4）：确定轴承座孔外端面位置及机体边缘宽度（参看P131）,L,参看图册P4
10、右上角表,b,27,步骤（5）：轴的结构设计（参看手册P132及机械设计）,确定轴各段直径（考虑零件定位及轮毂孔直径）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3类、7类轴承中窄系列。）,28,径向尺寸的确定：,d1根据 初步确定。,如果是联轴器，则d1应符合联轴器的内径（查手册）。如果是带轮则应圆整成标准值。,29,径向尺寸的确定：,d2为定位轴肩，按 d2=d1+(46)C1 初步确定。,C1为零件孔的倒角（手册表1-11），轴段2有密封装置，则d2应符合密封装置的内径（查手册）。,30,径向尺寸的确定：,d3为非定位轴肩，按 d3=d2+12 mm 初步确定。,
11、轴段3有轴承，故d3应符合轴承的内径（查手册）。,d4为非定位轴肩，按 d4=d3+12 mm 确定。,31,径向尺寸的确定：,d5为非定位轴肩，按 d5=d3+12 mm 初步确定(方案)或按 d5=d4+12 mm 初步确定(方案)。最后圆整成标准值（查手册）。,32,径向尺寸的确定：,d6为轴环，按教材的推荐确定。d7与d3同。,33,轴向尺寸的确定：,l1比带轮或联轴器宽度短23mm，l5比齿轮宽度短23mm。其余轴段的长度尺寸必须通过计算得到。,取2025mm，e，m参看图册P22。,34,步骤（6）：选轴承型号和确定支承反力作用点的位置（参看手册P133）,a为支承反力作用点的位置
12、,35,步骤（7）：轴的强度校核计算（参看手册P133和机械设计）,按轴的安全系数法校核，只计算中间轴和输出轴。,步骤（8）：键的强度校核计算（参看手册P134和机械设计）,步骤（9）：滚动轴承的寿命校核计算（参看手册P134和机械设计）,只计算中间轴和输出轴上的键连接。,只计算中间轴和输出轴上的滚动轴承。,36,第一阶段完成后的装配图（草图）,37,三、装配图设计第二阶段(P134135),（1）齿轮结构设计,1）齿轮传动的参数和几何尺寸有严格的要求：模数m：取标准值；中心距a：圆整；分度圆直径d1、d2：精确到小数点后3位；螺旋角：精确到秒；其他结构尺寸尽量取整，以便加工。,2）小齿轮是否
13、采用齿轮轴（图册P1114）,（2）油沟结构和密封装置（手册P134）,38,主要内容：减速器机体及附件设计,四、装配图设计第三阶段(P135140),（1）减速器机体设计（手册135137，图册P4）,机体形状、尺寸确定；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。,39,（2）减速器的附件设计（手册138140）,八大附件的结构设计,检查孔,盖（图册P25）作用：检查啮合、注油,通气器（图册P25）,通气器,作用：内外气压平衡,40,排油孔及螺塞(手册P138，图册P23),油标指示器(手册P
14、138，图册P23),作用：测量油面高度,作用：排出油污,41,起盖螺钉(手册P139),启盖螺钉,作用：顶起箱盖,溅油装置(手册P139),42,定位销(手册P139),作用：确定箱盖箱体的相对位置。,定位销,43,起吊装置(手册P40，图册P23),44,完成的草图,45,五、装配图设计第四阶段(P140146),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5.检查装配图,46,47,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
15、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；,48,5、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。,49,结构设计中的常见错误,1、不合理结构：插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。,50,2、不合理结构：放油孔位置偏高，箱内的油放不干净,结
16、构设计中的常见错误,51,3、不合理结构：轴承盖螺钉设计在剖分面上。,结构设计中的常见错误,52,4、不合理结构：各轴承座孔外端面不平齐，不利于加工。,正确：各轴承座孔外端面平齐，各轴承内端面对齐。,结构设计中的常见错误,53,5、不合理结构：定位销孔位置不当。,结构设计中的常见错误,54,齿轮啮合的正确画法：5条线，从动件齿顶圆画虚线。,55,螺栓联接的正确画法,56,装配图的全部设计在一周内完成！,57,十、零件图的设计,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
17、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。,58,设计内容：1、低速级低速轴（图册P18）2、低速级大齿轮（图册P1114）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,59,零件图的全部设计在一天或一天半内完成！,60,计算说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论根据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书的内容和设计任务有关。对于本课程设计，其说明书的内容大致包括：1、内容（1）目录（标题及页次）；（2）设计任务书；（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；（5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；,十一、编写设计计算说明书,61,（6）轴的设计计算及校核；（7）箱体设计及说明（8）键联接的选择和计算；（9）滚动轴承的选择和计算；（10）联轴器的选择；（11）润滑和密封的选择；（12）减速器附件的选择及说明；（13）设计小结；（14）参考资料（资料的编号及书名、作者、出版单位、出版年月）；,62,2、要求和注意事项 必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。本次课程设计说明书要求字数不少于45页，要装订成册。,
