精密机械设计课程设计课件-2010.ppt
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1、精密机械设计 课程设计,目录,一、了解,1、课程设计的目的 综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识,分析和解决机械设计问题,进一步巩固,加深和拓宽所学的知识。 通过设计实践,逐步树立正确的设计思想,增强创新意识和竞争意识,熟悉掌握机械计的一般规律,培养分析问题和解决问题的能力。 通过设计计算,绘图以及运用技术标准,规范,设计手册等有关设计资料,进行全面的机械设计基本技能的训练。,减速器装配工作图1张 示例(也可见书82页的图10-1) 减速器零件工作图1张 示例(也可见书106页的图10-13) 设计计算说明书1份 3、课程设计的步骤(具体内容见书1页) 设计准备 传动装置总体设计 传动零件
2、设计计算 装配图设计 零件工作图设计 编写设计说明书 设计总结及答辩 答辩后再做修改,2、课程设计的内容,设计准备和计算 2天 装配图和零件图的绘图 1周 编写设计说明书 2天 5、传动装置,4、时间安排,6、减速器的立体结构图,7、减速器装配体的运动 动画,提醒: 准备一本本子,记录课程设计过程中的所有计算 过程和数据资料。 设计时,零、部件的结构尺寸不是完全由计算确 定的,还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化 、系列化等要求。 在设计中贯彻标准化、系列化与通用化。 课程设计要边计算、边绘图,反复修改,设计计算和绘图交替进行。,8、减速器的整体结构 动画,1、机械传动装置的总体设计 1.1
3、、拟定传动方案 1.1.1、拟定传动方案的任务 a)图,二、计算,C)图 d)图 方案a制造成本低,但宽度尺寸大,带的寿命短,而且不宜在恶劣环境中工作。 方案b结构紧凑,环境适应性好,但传动效率低,不适于连续长期工作,且制造成本高。 方案c工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好,但宽度较大。 方案d具有方案c的优点,而且尺寸较小,但制造成本较高。,1.1.2、选择传动机构类型(也可查书4页表2-1和表2-2),建议:由于我们是第一次做机械设计,建议同学们采用方案a),结构较为简单,容易设计。应在设计说明书在分析所选方案的合理性。,选择类型的基本原则: 传递大功率时,应充分考虑提高传动装置
4、的效率,以减少能耗、降低运行费用,应选传动效率高的传动机构,如齿轮传动。小功率的可在满足功能条件下,选用结构简单、制造方便的传动型式,以降低初始费用。 载荷多变和可能发生过载时,应考虑缓冲吸震及过载保护问题。 传动比要去严格、尺寸要求紧凑的,可选用齿轮传动或蜗杆传动。 在多粉尘、潮湿、易燃、易爆场合,宜选用链传动、闭式齿轮传动或蜗杆传动。,建议:本次设计我们采用单级圆柱齿轮减速器。,1.2.1、电动机类型和结构型式选择(也可查书196页表20-1至20-3),1.2、选择电机,工业上一般用三相交流电源,无特殊要求一般应选三相交流异步电动机。最常用的是Y系列笼型三相异步交流电机。其效率高、工作可
5、靠、结构简单、维护方便、价格低、适用于不易燃、不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的场合,由于启动性能较好,也适用于某些要求较高启动转矩的机械。,1.2.2、选择电动机容量,工作机所需功率PW 输送带速度v与卷筒直径D(mm)、卷筒轴转速nw的关系为,对于载荷不变或变化不大,且在常温下长期连续 运转的电动机(课程设计中通常涉及的电动机),只要其所需输出功率不超过其额定功率,工作时就不会过热,可不进行发热计算。这类电动机按下述步骤确定:,当已知工作机主动轴的输出转矩T(N.m)和转速nw(r/min)时,则工作机主动轴所需功率 如果给出带式输送机驱动卷筒的圆周力(即卷筒牵引力)F(N)和输送带速度v
6、(m/s),则卷筒轴所需功率,电动机的输出功率Pd,电动机输出功率为 其中,h为从电动机至工作机主动轴之间的总效率,即 传动系统中各传动副、联轴器及各对轴承的效率,其数值见下表(也可查书7页表2-4),1.2.3、选择电动机的转速,电动机转速的可选范围nd为 i1、i2、in为各级传动的传动比范围,如下表(也可查书4页表2-1),确定电动机额定功率Ped Ped等于或稍大于Pd,一般常用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。,下表给出了Y系列电动机的参考比价(也可查书197页表2-3),1.2.4、确定电动机型号(也可查书196页表20-1和表20-2),由电动机的满载转速
7、nm和工作机主动轴的转速nw可确定传动装置应有的总传动比为 传动装置总传动比是各级传动比的乘积,即,1.3、传动装置的总传动比及其分配,1.3.1、计算总传动比,1.3.2、合理分配各级传动比(详细内容可见书8页) 各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内 应使传动的结构尺寸协调、匀称,1.4、计算传动装置的运动和动力参数,应使传动装置外廓尺寸紧凑,重量轻 在减速器设计中常使各级大齿轮直径相近,以使大齿轮有相接近的浸油深度 应避免传动零件之间发生干涉碰撞,以下图为例,当已知电动机额定功率Ped、满载转速nm、各级传动比及传动效率后,可计算各轴的转速、功率和转矩。,各轴转速n(r/min) i1、
8、i2为相邻两轴间的传动比 各轴输入功率P(kW),h01为电动机与I轴之间联轴器的效率 h12为高速级传动的效率,包括高速级齿轮副和I轴上的一对轴承的效率 h23为低速级传动的效率,包括低速级齿轮和II轴上的一对轴承的效率 各轴输入转矩T(N.m),提醒:机械传动装置的总体设计可参考书本11页的示例,2、减速器的结构和润滑,2.1、箱体(也可查看书14页至17页的图3-1至图3-3和表3-1),箱体按其结构形状不同分为剖分式和整体式;按制造方式的不同有铸造箱体和 焊接箱体。减速器箱体多采用剖分式结构。,2.2.1、减速器附件的功用(也可见书18页表3-2),2.2、减速器的附件,通气器(也可查
9、看书76页的表9-6至表9-8),2.2.2、减速器附件的选用和计算(也可查看书76页至81页的表9-6至9-22),轴承盖及套环(也可查看书77页的表9-9至表9-11),油面指示器(也可查看书78页的表9-12至9-15),油塞(也可查看书79页的表9-16至9-17),窥视孔及视孔盖(也可查看书80页的表9-18),起吊装置(也可查看书80页的表9-20至表9-22),定位销,常采用圆柱销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠,因此,通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处,并应作非对称布置。定位销的直径d0.8d2(d2见表3-1),其长度应大于箱盖、箱座凸缘厚度之和。圆锥销的尺寸见下表(也可
10、见书142页表14-3和表14-4)。,起盖螺钉,起盖螺钉设置在箱盖联接凸缘上,起螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度(图4-21)。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉相同,螺钉端部制成圆柱形并光滑倒角或制成半球形。,2.2、减速器的润滑,2.2.1、减速器内传动件的润滑(也可查看书19页的表 3-3),2.2.2、减速器滚动轴承的润滑(也可查看书20页的表3-4),3、传动零件的设计计算,V带传动(也可查看书64页的表9-1),3.1、减速器外部的传动零件,开式齿轮传动 链传动,3.2、减速器内部的传动零件,齿轮,齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时,应选用铸钢或
11、铸铁材料。(关于工程材料的具体内容可查阅书121页第十二章) 齿轮的结构及其尺寸如下图。(也可查看书66页表9-2),4、联轴器的选择,蜗杆(可查看书本67页的表9-3) 蜗轮(可查看书本67页的表9-4),减速器常通过联轴器与电动机轴、工作机轴相联接。联轴器的类型应根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器高速轴的联轴器,由于轴的转速较高,一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器,例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴(输出轴)与工作机轴联接用的联轴器,由于轴的转速较低,传递的转矩较大,又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移,因此常选用刚性可移式联轴器,例如滚子链联轴器、齿
12、式联轴器。对于中、小型减速器,器输出轴与工作机轴的轴线偏移不是很大时,也可选用弹性柱销联轴器这类弹性可移式联轴器。,联轴器的型号(也可查看书161页表17-2至17-6),联轴器轴孔的型式和尺寸(也可查看书160页表17-1),三、绘图,1、减速器装配图,装配图的设计所涉及的内容较多,设计过程较复杂,往往要边计算、边画图、边修改直至最后完成装配工作图。,注意:装配图应用A0或A1图纸绘制,并尽量采用11或12的比例尺绘图。,1.1、了解和熟悉减速器的结构 动画,1.2、初步绘制减速器装配草图,1.2.1、视图选择与布置图画 图例,绘制装配图时,应根据传动装置的运动简图和由计算得到的减速器内部齿
13、轮直径、中心距,参考同类减速器图纸,估计减速器的外型尺寸,合理布置三个主要视图。同时,还要考虑标题栏、明细表、技术要求、尺寸标注等所需的图面位置。,1.2.2、确定齿轮位置和箱体内壁线,圆柱齿轮减速器装配图设计时,一般从主视图和俯视图开始。,在主视图和俯视图位置画出齿轮的中心线,再根据齿轮直径和齿宽绘出齿轮轮廓位置。为保证全齿轮宽接触,通常使小齿轮较大齿轮宽510mm。,表4-1,1.2.3、确定箱体轴承座孔端面位置,根据箱体壁厚s和前面表3-1所确定的轴承旁螺栓的位置C1、C2,按表4-1初步确定轴承座孔的长度L1,可画出箱体轴承座孔外断面线,如下图。(也可见书25页的图4-1),1.2.4
14、、初算轴的直径,注意: 对于外伸轴,由上式求出的直径,为外伸轴段的最小直径;对于非外伸轴,计算时应取较大的A值,估算的轴径可作为安装齿轮处的直径。,按扭转强度估算轴的直径,即 式中:P轴所传递的功率,kW; n轴的转速,r/min; A由材料的许多扭转应力所确定的系数。,1.2.5、轴的结构设计,计算轴径处有键槽时,应适当增大轴径以补偿键槽对轴强度的削弱。 外伸轴段装有联轴器时,外伸段的轴径应与联轴器毂孔直径相适应;外伸轴段用联轴器与电动机轴相联时,应注意外伸段的直径与电动机轴的直径不能相差太大。参阅联轴器的选择,1)轴的各段直径 (1)轴上装有齿轮、带轮和联轴器处的直径,如下图(即书26页图
15、4-3)中的d3和d应取标准值(参照书117页表11-2)。而装有密封元件和滚动轴承处的直径,如d1、d2、d5,则应与密封元件和轴承的内孔径尺寸一致。轴上两个支点的轴承,应尽量采用相同型号。,图4-3,表11-2,(2)相邻轴段的直径不用即形成轴肩。一般的定位轴肩,当配合处轴的直径80mm时,轴肩处的直径差可取610mm。用作滚动轴承内圈定位时,轴肩的直径应按轴承的安装尺寸要求取值,见下表。(也可见书144页的表15-3至15-8),如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时,两直径略有差值即可,例如取15mm,也可才用相同公称直径而取不同的公差数值。 (3)为了降低应
16、力集中,轴肩处的过渡圆角不宜过小。用作零件定位的轴肩,零件毂孔的倒角(或圆角半径)应不大于轴肩处过渡圆角半径,以保证定位的可靠,见下图(也可见书27页图4-4)。,一般配合表面处轴肩和零件孔的圆角、倒角尺寸见下表(也可见书119页表11-5)。装滚动轴承处轴肩的过渡圆角半径应按轴承的安装尺寸要求取值,见下表(也可见书144页表15-3至15-8)。,(4)需要磨削加工的轴段常设置砂轮越程槽,见下表(也可见书119页表11-6);车制螺纹的轴段应有退刀槽,见下表(也可见书119页表11-7)。,注意:直径相近的轴段,其过渡圆角、越程槽、退刀槽等尺寸应一致,以便于加工。,2)轴的各段长度 各轴段的
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