1、机械设计 课程设计CAI课件,王庆安 淮阴工学院机械工程学院 2013年11月,课程设计的主要内容,一、传动装置的总体设计 二、传动零件的设计计算 三、减速器装配图设计 四、减速器零件图设计 五、编写设计计算说明书 六、准备答辩,课程设计的步骤及所占时间(10天),1.设计准备-0.5天(5%) 准备图板、图纸、笔等；阅读设计材料。 2.传动装置总体设计-0.5天(5%) 画传动装置简图；确定电机型号、转速、功率；传动比分配；计算各轴的功率、转速和转矩。,(续),3.传动零件的设计与草图绘制-0.5天(5%) 减速器外的传动零件设计计算(如带传动、链传动、开式齿轮传动的设计计算) ；减速器内的
2、传动零件设计计算与结构草图设计(如齿轮传动、锅轮传动的参数计算、强度计算、草图绘制等) 。 4.减速器装配草图设计-4.5天(45%) 选择比例、布置视图；选择联轴器(需要时) 、确定轴的尺寸、轴承型号，设计结构；校核轴、轴承和键的强度。,(续),5.减速器装配图设计-2天(20%) 标注尺寸、配合及零件序号；编写明细表、标题栏及技术要求；完成装配图。6.零件工作图设计-1天(10%) 绘制“轴类、齿轮类、箱体类”零件的工作图。(由指导教师指定),(续),7.编写设计计算说明书-0.5天(5%) 编写设计计算说明书；将设计材料装入档案袋并填好档案袋；经指导教师审核确认合格后上交。 8.设计总结
3、与答辩 (时间许可时)-0.5天(5%),一、传动装置的总体设计 1、确定传动方案,传动方案的推荐见下页。传动方案的种类、特点见机械设计课程设计手册(以下简称手册) P191。在布置传动顺序时，一般考虑以下几点：带传动宜布置在高速级(在高速级时带轮尺寸较小)；链传动宜布置在低速级(有冲击、运动不均匀，不适于高速级)；,(续),圆锥齿轮应尽量放在高速级和限制传动比，以减小锥齿轮直径和模数； 蜗杆传动，当与齿轮传动同时使用时，对铸铁或铅铁青铜作为蜗轮材料的蜗杆传动，蜗杆副应布置在低速级；对锡青铜作为蜗轮材料的蜗杆传动，蜗杆副应布置在高速级；斜齿轮传动常用在高速级或要求传动平稳的场合；开式齿轮传动，
4、应布置在低速级。,A 组推荐传动方案,此方案用于A组的传动方案，由带传动与一对直(斜)齿圆柱齿轮传动组成。,B 组推荐传动方案,此方案用于B组的传动方案，由一对直齿圆锥齿轮及一对开式圆柱齿轮传动组成。,C 组推荐传动方案之一,此方案用于C组的传动方案，由蜗杆传动与一对直(斜)齿圆柱齿轮传动组成。,C 组推荐传动方案之二,此方案用于C组的传动方案，只有一对蜗杆传动副传动。,2、选择电动机,(1)电机类型的选择多采用三相鼠笼式异步电动机，参见手册)表12-1。(2)电机容量的选择根据电动机功率Pd 和电机转速n的范围确定电机型号。,(续),(续),总效率按下式计算：,其中1、2、3分别为传动装置中
5、每一传动副(带、齿轮、蜗杆等)、每对轴承、每个联轴器的效率，其概略值见手册P3表1-7。电动机转速范围：,(续),式中：n-电动机可选转速范围(对Y系列电动机，多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机，如无特殊需要，不选用低于750r/min的电动机)。i1、i2、i3分别为各级传动副合理的传动比范围(参见手册表1-8或表13-2)。,3 计算总传动比和分配各级传动比,式中：nm-电动机满载转速；nw-工作机的转速。,式中：v-输送带工作速度，m/s；D-滚筒直径，mm。,r/min,传动装置的总传动比要求应为：,(续),式中：i0-带传动的传动比；ij-减速器的传动比。
6、,总传动比 i=i0 ij,(续),在多级传动中，总传动比i=i1i2i3in。 其中i1、i2、i3in为各级机构的传动比。分配传动比时，应注意以下几点： 各级传动副的传动比应尽量在推荐范围内选取； 应使传动装置尺寸较小，重量较轻； 应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉； 传动参数圆整后，工作机实际转速与要求转速的相对误差为(35)%。,4 计算传动装置的运动和动力参数,1.各轴转速,(续),2.各轴输入功率,(续),3.各轴输入转矩,式中Td-电机轴的输出转矩(Nm)，用下式计算：,5 设计计算举例(图),(续)-题目,如上图所示的带式运输机传动方案，己知卷筒直径D=500mm，运
7、输带的有效拉力F=10000N，卷筒效率(不包括轴承)5=0.96，运输带的速度v=0.3m/s，在室内常温下长期连续工作，环境有灰尘，电源为三相交流电，电压380V。试：选择合适的电动机；计算传动装置各轴的运动和动力参数。,(续)-(1)、(2),解(1)选择电机类型按工作条件，选Y型封闭式结构的三相异步电机。(2)选选择电机容量 经查表取：带传动效率1=0.96；滚子轴承效率2=0.98；齿轮传动效率3=0.97(齿轮取8级精度)；齿轮联轴器效率4=0.99；滚筒效率5=0.96(不包括轴承)；,(续)-(3)确定电机转速,所以由电机到运输带的总郊率为：,(3)确定电机转速卷筒工作转速nw
8、,(续),取带传动比i1=24，二级圆柱齿轮减速器传动比i2=840，则总传动比ia =16160，故电机转速nd可选范围为：,符合这一条件电机的同步转速有750、1000、1500r/min三种。,(续)-电机方案比较,综合考虑电机尺寸、重量、仿价格、带传动的传动比、减速器的传动比，可见方案2较好，所以取Y132M1-6电机。,各传动副的传动比,己知总传功动比 i=nm/nw=960/11.46=83.77。 带传动比推荐范围i0=24，可取带的传动比i0=2.8； 此时减速器总传动比ij=i/i0=83.77/2.8=29.92(二级圆柱齿轮减速器的传动比推荐为840，上述数据在推荐范围内
9、)可取减速器高速级传动比i1 =6.95，则减速器低速级传动比i2为i2 =ij/i1=29.92/6.95=4.31。,(续)-(4)计算各轴转速,(4)计算各轴转速,(续)-(5)计算各轴输入功率,(5)计算各轴输入功率,(续：注意点),同一根轴的输出功率(或转矩)与其输入功率(或转矩)不等-同一根轴的输出功率(或转矩)等于其输入功率(或转矩)乘以自身一对轴承的效率。上一根轴的输出功率(或转矩)与下一根轴的输入功率(或转矩)也不等-下一根轴的输入功率(或转矩)等于上一根轴的输出功率(或转矩)乘以传动副的效率。,注意：,(续)-(6)计算各轴输入转矩),(6)计算各轴输入转矩,(续),卷筒轴
10、输入转矩,运动和动力参数计算结果整理于下表中,(续)-计算结果表,运动和动力参数计算结果整理于下表中,二、传动零件的设计计算,参见手册相关章节内容。 主要有：1、传动零件的设计计算带传动的设计计算-V带传动的型号、长度和根数，中心距、初拉力、张紧装置、对轴的作用力、带轮直径、材料、结构尺寸和加工要求；圆柱齿轮传动的设计计算-选择材料，确定齿轮传动的参数(中心距a、齿数z、模数m或mn、螺旋角、变位系数x、齿宽等)，齿轮的其它几何尺寸及其结构；,(续)-1,圆锥齿轮传动的设计计算-选择材料，确定齿轮传动的参数(齿数z、大端模数m、节锥顶距R、节圆直径d(大端)等几何尺寸，齿轮的其它几何尺寸及其结
11、构； 锅杆传动的设计计算-选择材料，确定齿轮传动的参数(中心距a、齿数z1、z2、模数m、蜗杆特性系数q等)，锅杆、蜗轮的其它几何尺寸及其结构；,(续)-26,2、轴的计算； 3、滚动轴承的选择与计算； 4、键联接的选择与计算； 5、联轴器的选择与计算； 6、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择。以上计算公式可参见教材中的公式。,三、减速器装配图设计,1、减速器主视图,2、减速器俯视图,3、减速器左视图,四、减速器零件图设计,主要有：选择视图；标注尺寸及其偏差；标注表面粗糙度及形位公差；填写工作图的技术要求；填写传动件的啮合参数表；填写标题栏。,五、编写设计计算说明书,主要内容有(P211)：
12、目录；设计任务书(填写设计数据及要求任务书)；传动方案的分析与拟定(附传动方案简图)；电动机的选择；传动装置运动参数、动力参数的计算；传动零件的设计计算；,(续),轴的计算；滚动轴承的选择与计算；键联接的选择与计算；联轴器的选择与计算；润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择；参考资料-格式举例：1 陈玉良.机械设计基础.第2版.沈阳.东北大学版社，2003,档案袋封面填写内容,机械设计课程设计设计题目：_ 班 级：_学号：_姓 名：_指导教师：_日 期：_学 院：_,(续),内装：1、装配图 1张(A0图纸) 2、零件图 2张(A3图纸) 3、说明书 1本(17页),图纸折叠方法,THE END
13、,附一、课程设计的目的,(1)通过课程设计，综合运用机械设计基础课程和其他先修课程的理论和实践知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；(2)学会从机器功能的要求出发，合理选择传动机构类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力；(3)通过本课程设计，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养机械设计的基本技能。,附二、课程设计的内容,机械设计基础课程设计题目一般为机械传动装置或简单机械。要求做到设计方案正确合理；零件的尺寸、形状、结构和材料合适，零
14、件的工作能力计算方法正确，结果准确；在设计中要能够充分考虑设计机械的制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题并有较好认识与解决方案。 每个学生应完成： (1)减速器装配图一张； (2)零件工作图l2张(一根传动轴、一个传动零件)； (3)设计说明书一份(约60008000字)。,附三、结构注意点,带轮尺寸太大，与底架相碰。,(续)-干涉,齿顶与轴相碰,(续)-正确,d2D正确。 若d2D时，则将使小齿轮与卷筒产生干涉，并且不便于大齿轮齿卷与卷筒的联接。,(续)-外型尺寸比较,低速级传动比i2不宜过大，否则低速级从动齿轮会很大，增大了减速器尺寸。,(续)-油沟形状及尺寸,(续)-回油沟,(续)-油池深与浸油深度,为保证散热，对于单级传动，每传递1kW需油量 V0=0.350.7dm3；对于多级传动，按级数成比例增加。,(续)-说明,1、齿顶到油池底面的距离H2H2 3050； 2、传动件浸油深度H1圆柱齿轮、蜗杆、蜗轮，H1最少应一个齿高，但都不得小于10mm；对于锥齿轮，H1最少为(0.71)b(b为圆锥齿轮齿宽)，但不得小于10mm。,(续)-下置蜗杆油面高度,下置蜗杆的油面高度h1应不超过滚动体中心。,保持浸油深度均匀一致的结构,THE END,
