东北大学机械设计课程设计.ppt

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1、东北大学机械工程与自动化学院,机械设计课程设计,2,联轴器,滚动轴承,皮带运输机,双级圆柱齿轮减速器,电机,滑动轴承,带,3,4,5,6,7,8,9,一、概述,（1）培养综合运用机械系统课程知识解决机械工程问题的能力；（2）学习机械设计的一般方法；（3）掌握简单机械传动装置的设计步骤；（4）机械设计基本技能的训练计算、绘图、设计使用的标准、规范、手册等。,1.课程设计的目的,10,2 任务：完成任务书中传动系统的设计。包括：选择电机；传动装置中运动和动力参数计算；主要零件的设计（带、链、齿轮、）；减速器的装配图（0号，1：1）；部分零件的工作图（箱体、齿轮、轴等）；设计计算说明书。,11,最终

2、上交材料：手绘装配草图1张（A2坐标纸，1:1画）机绘减速器装配图1张A2号图纸机绘零件工作图3张：A3号或A4号图纸减速器箱盖或箱座工作图1张大齿轮零件工作图1张减速器低速轴工作图1张设计计算说明书一份（手写或打印）,12,3.课程设计的步骤,设计准备,传动装置的总体设计,传动零件的总体设计,减速器装配草图设计,工作图设计,编写设计计算说明书,答辩,13,4.课程设计的方法和要求,4.1 方法 方案设计必要的计算和结构设计 设计结果用图纸表达设计依据为设计 计算说明书。“三边”设计法边画图、边计算、边修改。,误解，先将所有的计算都作完，再画图，实际这是不可能的。,14,4.2 设计要求(1)

3、设计工作要认真、仔细、独立完成。(2)正确使用设计规范和标准。(3)正确处理设计计算和结构设计的关系。,尺寸确定的几种情况：几何公式确定的尺寸如齿轮传动中心距,不得圆整。设计要求，a取Ra40系列值，不是靠圆整得到的，而是靠调整参数实现的。,15,由强度公式确定的尺寸：按接触强度设计齿轮中心距,轴的最小直径的确定，,考虑结构需要最后确定。,经验公式确定的尺寸如箱体结构尺寸，一般都需要圆整。自己设计的尺寸：强度不是主要问题，又无经验公式，通常用类比法设计（轴套）。,(4)作图正确，表达清晰；计算准确，书写工整。,16,1.电动机的选择,选择依据:工作机的特性、工作环境、工作载荷 的大小和性质。所

4、需选定:电动机的种类、类型和结构形式、功 率、转速。,1.1 种类、类型和结构形式的选择 Y系列三相异步电动机,一、设计步骤,17,1.电动机的选择,1.2 电动机功率的选择,选择条件：,18,工作机功率,考虑功率损失,19,1.电动机的选择,1.3 电动机转速的确定 三相异步电动机的同步转速有3000，1500，1000，750r/min四种。建议使用同步转速为1000或1500r/min的电机。至少选择两种同步转速的电机进行方案比较，以选择最优方案。具体见参考教材P11 例2-1。,20,2.传动比的分配初步,2.1 各级传动比的分配 根据表17-9合理选择推荐值。,*原则各级传动的传动比

5、在推荐值范围内,=35,=46,圆柱齿轮,21,*保证各级传动不干涉ex.大带轮太大,22,*允许实际传动比与理论传动比 有误差，要求：,23,0轴,1轴,2轴,3轴,4轴,2.2 传动装置运动和动力参数计算P,n,T,i,24,第三讲 传动零件的设计计算,1.减速器外传动零件的设计计算,1.1 普通V带传动 带的型号、带轮直径和宽度、带的长度、中心距、带的根数、作用在轴上力的大小和方向。,带轮尺寸确定：考虑设计的尺寸在传动装置中是否合适。带轮直径确定后，验算带传动的实际传动比。确定带轮毂孔直径：根据带轮的安装情况具体考虑。,25,1.减速器外传动零件的设计计算,1.2 链传动 确定链节距、齿

6、数、链轮直径、轮毂宽度、中心距、作用在轴上力的大小和方向。要求：链轮齿数应为奇数或不能整除链节数的数。链节数应为偶数，避免使用过度链节。,26,1.3 选择联轴器 根据各种联轴器的应用特点，按标准选择（公称转矩和许用转速）。,27,2.减速器内传动零件的设计计算齿轮传动,设计完减速器以外的传动零件后，要验算原始计算的运动和动力参数，如有变动应进行相应的修改，然后，再进行减速器内传动零件的设计计算。,2.1 齿轮材料及热处理方法的选择,第三讲 传动零件的设计计算,28,2.2 齿轮的结构,2.减速器内传动零件的设计计算齿轮传动,齿轮轴的结构,第三讲 传动零件的设计计算,29,2.3 齿轮传动的中

7、心距,2.减速器内传动零件的设计计算齿轮传动,第三讲 传动零件的设计计算,30,2.4 齿轮参数,2.减速器内传动零件的设计计算齿轮传动,第三讲 传动零件的设计计算,31,油润滑35,初估轴径d1,按联轴器选标准直径、长度,需定位,直径比d1大310，按密封件取标准值；长度按结构,无定位，直径大13，但须按轴承取标准值,轴承定位轴肩,齿轮定位轴肩,无定位，直径大13；长度比齿轮短23,加轴套定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构定,1、用坐标纸按1:1绘图2、标注中心矩、各段轴径、图示结构尺寸3、键联接段的轴长、键长,32,第四讲 减速器的构造,减速器包括：齿轮传动、轴、轴承

8、、箱体及其附件。,4.1 齿轮、轴及轴承组合,33,4.2 箱体,第四讲 减速器的构造,34,4.3 减速器的附件,（1）检查孔及其盖板,第四讲 减速器的构造,35,4.3 减速器的附件,（2）通气器,第四讲 减速器的构造,36,4.3 减速器的附件,（3）轴承盖和密封装置,第四讲 减速器的构造,37,4.3 减速器的附件,（4）轴承挡油盘,第四讲 减速器的构造,38,4.3 减速器的附件,（5）定位销,第四讲 减速器的构造,39,4.3 减速器的附件,（6）启箱螺钉,第四讲 减速器的构造,40,4.3 减速器的附件,（7）油面指示器,第四讲 减速器的构造,41,4.3 减速器的附件,第四讲

9、减速器的构造,（8）放油螺塞,42,4.3 减速器的附件,（9）油杯,轴承采用脂润滑时，补充润滑脂,（10）起吊装置,当减速器的质量超过25kg时，为了搬运用,第四讲 减速器的构造,43,第五讲 减速器装配草图设计,原则：一般，设计总是从装配图的设计开始的。大部分零件的结构和尺寸是在装配草图设计阶段决定的，在这个阶段的过程中，要综合考虑零件的强度、刚度、制造工艺、装配、调整和润滑等各个方面。目的：是观察最初确定的运动参数、各传动件的结构和尺寸是否干涉，同时，在绘图工程中定出轴的结构、跨距及受力点的位置，以便验算轴的强度、滚动轴承的寿命。最后，确定出所有零部件的结构和尺寸，为工作图的设计打下基础

10、。逐步学会并掌握“三边”设计法。,44,5.1 初绘减速器装配草图,（1）准备工作 确定传动齿轮的主要尺寸；电动机的安装尺寸；选择联轴器的类型；初选滚动轴承类型；确定滚动轴承的润滑和密封方式；确定减速器箱体的结构尺寸（箱体结构复杂，强度和刚度的计算比较困难，按经验公式计算出尺寸后要圆整，具体见表5-1）。,第五讲 减速器装配草图设计,45,5.1 初绘减速器装配草图,（2）俯视图草图初绘（步骤）选择比例尺一般按1：1，用A0号图纸绘制，布局，画出中心线；齿轮轮廓尺寸绘制；画出箱体的内壁线；初定外伸段轴径，高速端与电机联d=(0.81.0)d电机；（按公式计算圆整）；设计轴的结构（径向尺寸确定和

11、轴向尺寸确定）；确定轴承安装具体位置见图5-8；确定轴承座孔的宽度和箱缘宽度；轴承盖、螺钉、调整垫片的绘制；确定外伸轴段的长度；确定轴和轴上零件的受力点。,第五讲 减速器装配草图设计,46,5.1 初绘减速器装配草图,第五讲 减速器装配草图设计,47,1.2,油润滑35,初估轴径d1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定,需定位,直径比d1大59，按密封件取标准值；长度按结构,无定位，直径大13，但须按轴承取标准值,轴环定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构确定,无定位，直径大13；长度比齿轮短13,轴套定位，原则与轴环相同,48,5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的

12、校核计算,（1）轴的强度校核计算 根据俯视草图确定的轴的结构和支点及轴上零件力的作用点，进行轴的受力分析、绘制弯矩图和当量弯矩图，判定危险截面进行强度校核（参见教材第8章）。要求：只进行输出轴的强度校核，如果强度不够可通过加大轴径提高其强度。,第五讲 减速器装配草图设计,49,5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算,（2）滚动轴承寿命的校核计算 滚动轴承的寿命最好与减速器的寿命相同，或与减速器的检修期相符（检修期一般为23年）。若轴承寿命不够，先考虑选用另一种直径系列的轴承，其次考虑改变轴承的类型，提高基本额定动载荷（参见教材第9章）。要求：只进行输出轴上的一对滚动轴承进行校核计算。,

13、第五讲 减速器装配草图设计,50,5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算,（3）键联接强度的校核计算 键联接的强度校核计算主要是验算其挤压应力，许用挤压应力按键、轴、轮毂三者材料最弱的选取，一般情况下，轮毂的材料最弱（参见教材第3章）。要求：只进行输出轴上键的强度校核。若计算应力大于许用应力，可通过改变键长、改用双键、采用花键、加大轴径、改选较大剖面的键等来满足强度要求。,第五讲 减速器装配草图设计,51,5.3 完成减速器装配草图,主要工作：设计轴系部件（箱内传动零件、轴上其他零件、与轴承组合有关的零件）、箱体及减速器的具体结构。步骤如下：（1）轴系部件的结构设计（2）减速器箱体的结

14、构设计（3）减速器附件的设计,第五讲 减速器装配草图设计,52,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 箱内齿轮的结构设计若小齿轮做成齿轮轴，俯视图中的大齿轮采用全剖，小齿轮根据轴的规定画法采用局部剖，表面两齿轮的啮合情况。若为斜齿轮，应在小齿轮的未剖外形图上用三条细实线画出齿斜方向。,第五讲 减速器装配草图设计,53,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 滚动轴承的润滑和密封装置的设计 脂润滑：浸于油中的齿轮圆周速度 v2m/s时采用，充填量为轴承空间的1/21/3，箱体外部轴承座上适当位置安装油脂杯。轴承面向箱体内的一侧安装挡油盘。,第五讲 减速器装配草图设计

15、,54,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 滚动轴承的润滑和密封装置的设计 油润滑：浸于油中的齿轮圆周速度 v=2m/s时采用。,第五讲 减速器装配草图设计,55,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 箱缘输油沟的结构形式和尺寸 构造有机械加工油沟和铸造油沟。常用机械加工油沟。若齿轮为斜齿轮而小齿轮的直径又小于轴承孔径，则应在小齿轮轴承滚动轴承面向箱体内的一侧安装挡油盘。当齿轮圆周速度 v3m/s时，分箱面上可以不开输油沟，转速高，飞溅的润滑油雾可直接进入滚动轴承进行润滑。,第五讲 减速器装配草图设计,56,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计

16、 轴承透盖和闷盖的详细结构 当轴承透盖或闷盖直径较小时，端面可不必减少加工面。,第五讲 减速器装配草图设计,57,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 轴承透盖处轴承密封件的结构 目的：防止外界的灰尘、水气、杂质等进入轴承及防止轴承内的润滑剂外泄，在外伸轴端轴承孔内设置密封件。密封件有接触式密封和非接触式密封。常用接触式密封：毡圈油封和橡胶油封。毡圈油封：多用于脂润滑且外界灰尘较小处，适用于轴的圆周速度v35m/s的工作场合。,第五讲 减速器装配草图设计,58,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 轴承透盖处轴承密封件的结构 橡胶油封：内包骨架旋转轴唇型密封圈。

17、可用于润滑脂和润滑油，轴的圆周速度v7m/s。油封唇向外防止外界灰尘、杂质为主；油封唇向内防止漏油为主；两个相背放置既防灰尘又防漏油。,第五讲 减速器装配草图设计,59,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 轴承透盖处轴承密封件的结构 常用非接触式密封：油沟式密封和迷宫式密封。油沟式密封：用润滑脂填满油沟和与轴的间隙进行密封。适用于脂润滑及环境清洁的场合。若用于油润滑，要防止润滑油沿轴外泄，需要与甩油环配合使用形成组合密封。迷宫式密封：将旋转的和固定的密封零件间的间隙制成迷宫形式，缝隙间填入润滑脂，常用于环境比较脏的环境。,第五讲 减速器装配草图设计,60,5.3 完成减速器装

18、配草图,（1）轴系部件的结构设计 挡油盘的结构设计 挡油盘有铸铁铸造和钢板冲压两种。冲压成型的挡油盘钢板厚度12mm。,第五讲 减速器装配草图设计,61,5.3 完成减速器装配草图,（1）轴系部件的结构设计 轴套、轴端挡圈的结构设计 轴套根据齿轮和滚动轴承的轴向定位和拆卸要求确定。,第五讲 减速器装配草图设计,62,5.3 完成减速器装配草图,（2）减速器箱体的结构设计 轴承旁联接螺栓凸台高度h的确定,通常螺栓的中心线与轴承盖相切，根据螺栓直径确定扳手空间c1和c2，在满足c1的条件下，用作图法确定凸台的高度，然后将该值向增大方向圆整，若各轴承盖的外径不一致，则确定的凸台高度也不相等，一般凸台

19、高度均按较大的D2值确定取齐。,第五讲 减速器装配草图设计,63,5.3 完成减速器装配草图,（2）减速器箱体的结构设计 主视图上小齿轮端箱盖结构尺寸的确定 大齿轮一侧箱盖外表面圆弧半径R=(da2/2)+1+1，按有关尺寸画出即可。小齿轮一侧箱盖外表面圆弧半径一般无法用公式计算，根据箱体的对称原则确定。主视图上的小齿轮端箱盖结构确定以后，再投影到俯视图上，便可以确定出箱体的内壁、外壁和箱缘等结构。,第五讲 减速器装配草图设计,64,5.3 完成减速器装配草图,（2）减速器箱体的结构设计 俯视图上箱缘上零件的布置 箱缘联接螺栓间距：小型减速器为100150mm，大型减速器为150200mm。布

20、置上均匀对称，避免与吊耳、吊钩和定位销等发生干涉。,第五讲 减速器装配草图设计,65,5.3 完成减速器装配草图,（2）减速器箱体的结构设计 主视图上箱座高度的确定 大齿轮齿顶圆到油池底面的距离不小于3050mm。箱座高度H=(da2/2)+(3050)+(35)mm，并圆整。圆柱齿轮应浸入油中一个齿高，但不应小于10mm。,第五讲 减速器装配草图设计,66,5.3 完成减速器装配草图,（2）减速器箱体的结构设计 在左视图上确定地脚凸缘的尺寸 确定地脚螺栓孔径、地脚凸缘尺寸、地脚螺栓底脚的厚度。在左视图上画出地脚凸缘和地脚螺栓孔。,第五讲 减速器装配草图设计,67,5.3 完成减速器装配草图,

21、（2）减速器箱体的结构设计 箱体结构的工艺性 铸造工艺性：外形简单，壁厚均匀，过度平缓，壁厚不可太薄。HT150及HT200的最小允许壁厚为68mm。铸造圆角半径R=5mm。沿拔模方向的拔模斜度为1：20或1：10。机械加工工艺性：同一轴心线上的轴承座孔直径、精度及表面粗糙度应一致。轴承座的端面尽可能位于同一平面上，箱体两侧轴承座端面应与箱体中心平面对称，以便于加工和检验。加工表面与为加工表面严格分开，不能处于同一表面上，或凸出或凹入箱体表面在轴承座端面和放油螺塞处凸起58mm，检查孔处凸起35mm。上下箱联接螺栓的头部及螺母与箱缘相接处的表面也 需机加工，一般采用沉头座方式，用锪刀锪平，深度

22、23mm。,第五讲 减速器装配草图设计,68,5.3 完成减速器装配草图,（3）减速器附件的设计（强调注意事项）检查孔及其盖板和密封垫片 检查孔位置：传动件啮合区上方，大小手伸入检查。检查孔盖板：盖板下加防渗漏垫片。箱盖上安放盖板的表面需要 刨削或铣削，凸台高度35mm。,第五讲 减速器装配草图设计,69,5.3 完成减速器装配草图,（3）减速器附件的设计（强调注意事项）通气器 常用通气器有两种：通气螺塞和网式通气器。通气螺塞用于清洁环境。网式通气器用于多尘环境。,第五讲 减速器装配草图设计,70,5.3 完成减速器装配草图,（3）减速器附件的设计（强调注意事项）油面指示器 常用油面指示器有：

23、油标尺、圆形油标、长形油标、管状油标。减速器中常用结构简单的油标尺，上面刻有最高和最低油面的标线。为避免与齿轮干涉，油标尺最好安装在小齿轮一侧。若采用上置式油标尺，其孔是箱盖和箱座合箱后进行加工。,第五讲 减速器装配草图设计,71,5.3 完成减速器装配草图,（3）减速器附件的设计（强调注意事项）放油孔及其螺塞和密封垫片 减速器通常设置一个或两个放油孔，并在螺塞下面放置一个封油垫片（石棉橡胶纸、皮革）。,第五讲 减速器装配草图设计,72,5.3 完成减速器装配草图,（3）减速器附件的设计（强调注意事项）起吊装置 吊耳和吊钩。起箱螺钉 起箱螺钉的直径与上下箱联接螺栓直径相同，长度大于箱盖凸缘厚度

24、，材料为35优质碳素结构钢，硬度为2838HRC。定位销 为提高定位精度，两定位销的距离应尽量远。为避免箱盖装反，两定位销的位置应明显不对称。同时要考虑装拆方便，避免与其它零件干涉。螺钉和螺栓 一组螺钉或螺栓只画出其中一个三视图，其余用中心线表示。油杯 滚动轴承采用脂润滑时，轴承盖或轴承座上装配油杯。,第五讲 减速器装配草图设计,73,1.2,油润滑35,初估轴径d1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定,需定位,直径比d1大310，按密封件取标准值；长度按结构,无定位，直径大13，但须按轴承取标准值,轴环定位，上端按轴承定位要求，下端按齿轮定位要求；长度按结构定,无定位，直径大13；长度比齿轮短13,轴套定位，原则与轴环相同,74,端盖闷盖,79,