理工机械设计课程设计.ppt

机械设计课程设计,第一次布置天津理工大学机械工程学院（滕献银）,一、设计目的,,机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练，也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。 目的： 1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。 2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。 3、进行机械设计基本技能训练。（设计计算、绘图、使用技术资料）,二、课程设计任务书,,名称：带式输送机传动装置（二级圆柱齿轮减速器）。 要求：有轻微冲击,工作经常满载,原动机为电动机,齿轮单向传动,单班制工作（每班8小时）,运输带速度误差为±5%,减速器使用寿命5年,每年按300天计,小批量生产,启动载荷为名义载荷的1.5倍。,传动系统简图 原始数据,三、设计任务量,1、画A0号草图、装配图各一张， A3号零件图一张。 2、设计论文（说明书）一份，不少于25页。,,四、参考资料,课程设计指导书 ； 课程设计图册； 机械零件设计手册（含齿轮、带、轴、轴承、键的内容）； 机械设计（教材）。,五、设计步骤,1、选择电动机,2、传动比分配,3、计算各轴的转速,4、齿轮传动设计,,6、计算轴类零件,5、验算系统误差,7、绘制装配图和零件图,,,1、选择电动机,选择电动机依据：功率P，转速n 1）电动机功率计算P 工作机功率 ：P w= FV/1000 （ kw） 其 中 已 知： F——输送带拉力 （N）V___输送带速度 （m/s） 电动机需要功率： Pd= P w /η (kw) 总 效 率 ： η=η1. η2. η3…… ηnη1_________卷筒轴承效率 η2_________ 卷筒效率η3_________低速级联轴器效率 η4_________ III轴轴承效率η5_________低速级齿轮啮合效率 η6__________ II轴轴承效率η7_________高速级齿轮啮合效率 η8__________ I轴轴承效率η9_________高速级联轴器效率 (效率值查设计手册),2)电动机转速计算n,工作机转速nw ：因：V= (πDn)/60*1000 (m/s)故：nw=(V*60*1000)/ πD(rpm) 其中：V——输送机带速 (m/s)D——卷筒直径 (mm) 电动机转速: nd= nwi总=(8~40) nw（rpm）其中：i总=8~40i总——减速器传动比(总传动比),3）选定电动机,根据求出的P、n查手册。 转速n：建议选用同步转速为1500（rpm） 功率P：为使传动可靠，额定功率应大于 计算功率即 P额Pd=PW/ŋ总 选定电动机：型号（Y系列）、同步转速n、满载转速nm、额定功率P额、轴的中心高、电动机轴径、起动转矩/额定转矩的比值。记下备用,,2、传动比分配,分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑。（浸油深度）,,,,,,,,,,,,,,,,i总=i减=i高*i低=nm/nw i减——减速器传动比 i高——减速器内高速级传动比 i低——减速器内低速级传动比 nm——电动机满载转速 nw——工作机转速 i高=（1.2~1.3)i低 i减= （1.2~1.3) i低2,,3、计算各轴的n，P，T,1）各轴转速 电动机轴:nm（满载转速） I轴: nI =nm II轴: n II =nI/i高……2)各轴输入功率电动机轴: Pd=Pw/ŋ总I轴: P I = Pd ŋ （ŋ联轴器效率）II轴: P I I= P I * ŋ12ŋ12——I轴至 II轴效率,3)各轴扭矩T,电动机轴： Td=9550*Pd/nm（Nm） I轴： TI= TdII轴：TII= TI*ŋ12*I高……计算出参数列表备用。,,4、齿轮传动设计,1）采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动； 2）选用中碳钢，传动用模数m≥1.5-2mm； 3) 强度计算中的功率用输出功率； 4) β角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消； 5）β=8-15°，Z1=20-40 ，Z2=iZ1求出后圆整； 6）因圆整Z2时i变化了故须验算传动比误差：Δi=[（i-Z2/Z1）/i]100%≤±5% 7）为使图面匀称，中心距：a高约120-140左右，a低约 140-160左右， 8）检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1个齿高 时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一，以降低搅油功耗。,,5、验算传动系统速度误差,输送带速实际Vw在求解过程中与理论V发生了变化，故应验算系统误差。[（ V-Vw）/V]100%±5% 若不满足应重新计算。,6、计算轴类零件,1）初估I 、II、 III轴径，注意第I 根轴是否设计成齿轮轴，对 II轴进行弯扭合成强度验算。 2）轴承的选择，同一根轴上的两个轴承型号相同。 对II轴上的轴承进行寿命计算。 3）键的选择，对 II轴上的键进行强度校核。 提示： 力的结果取整数;齿轮几何参数精确到小数点后两位;传动比精确到小数点后两位;螺旋角精确到秒;设计公式要写明来源出处。,带式输送机传动系统简图,,带式输送机传动系统原始数据,,机械设计课程设计任务书1.doc,链板式输送机传动系统简图,,链板式输送机原始数据,,,机械设计课程设计任务书2.doc,带式输送机传动装置系统简图,,带式输送机传动装置原始数据,天津理工大学机械设计课程设计任务书3.doc,三、技术条件,单向运转，输送带速度允许误差5%。 每日两班，每班工作8小时，一年按300工作日计算。 传动装置使用年限10年。 载荷平稳，传动装置无特殊要求。 四、设计工作量减速器装配图1张零件图1张设计说明书1份,,设计要求,设计时间：1-14周，（5月24日答辩）0学时 答疑：每周答疑至少一次 总成绩=图纸+说明书+平时答疑+答辩 标准档案袋内装：设计图、零件图、说明书，说明书A4纸用塑料抽条夹装好。 说明书：封面、目录、任务书、正文、设计感想、参考书目。,机械设计课程设计,天津理工大学机械工程学院,,第二次布置,第二阶段设计的主要内容:,1、草图设计（仪器图） 2、装配图（CAD ） 3、撰写论文 草图是装配图设计的规划和准备阶段 装配图设计是对草图进一步细化和完善 特点：“算画结合”边画边算,草图设计,1、准备工作 （1）A0图纸一张，比例1:1，用仪器画 （2）主要传动件的参数计算完备（齿轮几何尺寸、轴径估算） 2、要求（1） 草图设计正确，迅速，主要结构要表达清楚。各零件尺寸可随时标注在图纸上。（2）草图不要求线型，同样零件可只画一个，其它简画。（3）所有零件尺寸随手画在草图上，以免再次查找。,,3、任务（以设计手册为参考资料）1）通过草图设计检查传动比分配是否合理，低速轴与高速大齿轮是否干涉，两大齿轮浸油深度：高速大齿轮浸油深1个齿高时低速大轮浸油深度半径的1/3~1/6。2）轴的结构设计和轴系零件设计（补充设计计算）定出支点距后对中间轴进行弯扭强度验算。3）轴承的组合设计确定轴承的型号和工作位置、润滑方式和密封装置，对中间轴上的轴承进行寿命计算。4）确定箱体的结构及各部分尺寸。5）减速器附件设计（吊钩、吊耳、观察窗、油标尺等）6）确定联接件结构尺寸及位置。7）验算,,4.设计中应注意的问题1）输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。2）润滑剂和润滑方式的选择减速器内齿轮的润滑剂和润滑方式按圆周速度V确定，减速器内轴承的润滑剂和润滑方式按速度因数dn确定。由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用密封装置“挡油盘”。注意，并不是每个轴承处都安挡油盘。3）油底油面高度≧30~50，以保证足够的油量。4）轴承盖选嵌入式结构。5）齿轮与轴的结合方式可设计成齿轮与轴分离，也可以成齿轮轴。,5.草图设计步骤,按中心距先画轴心线，再画轴及轴承，先画箱内，后画箱外，先粗画，后细画，先画俯视图，再画主视图，最后画侧视图。布图上下左右要适当匀称。,设计计算中需要验算的内容,1、各级齿轮传动的强度验算； 2、中间轴的弯扭合成强度验算； 3、中间轴键的强度验算（只验算一处）； 4、中间轴上的滚动轴承寿命验算； 5、两级传动大齿轮浸油深度验算； 6、减速器内齿轮润滑方式验算V； 7、滚动轴承的润滑剂和润滑方式验算dn。,箱体结构设计,机座壁厚 按二级齿轮减速器a选择壁厚 a__低速级中心距轴承座旁螺栓扳手空间扳手空间大，操作方便，但h太大螺栓太长，安装不便，且要合于螺栓长度系列螺栓中心到机座外壁距离螺栓中心到机座外凸边缘尺寸,减速器附件设计,起盖螺钉作用：起盖用 ，两个对角线 布置。 定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度 1：50 两个， 对角线布置。 观察窗作用：注油、观察两对齿轮啮 合情况，以能进手为宜。 通气器作用：平衡机体内外压力。,,吊钩作用：起吊整机用，与底座铸出。 起盖吊耳作用：起吊盖用，与上盖一同铸出。 油标尺作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。 位置设计要防止拔不出油标或油外溢。 放油塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。,,正式装配图设计,1）各视图应能完整表达箱内外结构（达到使他人能拆图的目的）2）符合制图国家标准，零件编号，标题栏，明细表，技术要求等应齐全。3）标注尺寸a.特性尺寸:齿轮中心距及公差值。b.外廓尺寸:长*宽*高 ，包括外伸端轴长。c.安装尺寸:地脚螺钉孔径及定位尺寸、孔 距、外伸端轴中心高。d.配合尺寸:齿轮与轴、轴承内外圈、键槽、 外伸端与联轴器。装配图上标注公差代号。4）列出减速器特性功率、转速、传动比。,零件图设计,1、 中间轴或齿轮（低速级大齿轮）2、 要求：标出全部尺寸、公差值、形位置公差、粗糙度、材料及热处理方法技术要求等。轴的键槽处要有移出剖面，齿轮轴列出参数表。,编写设计计算说明书,1、页数25-30页（A4）包括封面，目录，任务书，正文，附录。2、轴的弯扭矩图在同一张纸上。评分依据1、正式装配图、零件图，草图，及软盘。2、说明书。3、答辩。以上均要求独立完成，如有雷同视为作弊。,,,,祝同学们设计成功并取得优异成绩!,