機械設計課程設計講稿.doc
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減速器課程設計 準備工作: 1.集中講課共二次,由主講教師完成。教師準備好設計任務書、設計計算說明書封面,課前分發(fā)給每位學生;講課內容主要為:強調課程設計的重要性,布置課程設計任務,講解課程設計的各階段工作內容和進度要求,第一階段的工作內容及方法,并明確其他相關事項及要求(參見以下各項); 2.各班指導教師由教研室統(tǒng)一安排,并在首次集中講課時向學生介紹; 3.安排減速器拆裝試驗的班級及時間安排,并及時通知各指導教師; 4.設計用教室,由學生找院教學管理老師聯(lián)系; 5.向學生明確并強調課程設計時間:三周; 6.圖板、丁字尺由各班找核心教學區(qū)南3院機房曾老師聯(lián)系;其他繪圖工具自行解決; 7.要求統(tǒng)一使用帶鄭州大學頁眉的隱形橫格B5(信紙)書寫,不允許打??;明確說明書的書寫格式(參見課程設計指導書)。說明書的裝訂順序為:封面、任務書、目錄、正文、參考文獻(資料)。 8.圖紙由各班或個人自行解決,需準備折合A0圖紙至少1.5張;要求必須手繪,不許cad制圖打??; 9.設計常用資料:各出版社出版的最新版機械設計手冊、機械設計簡明手冊等,自行解決;也可參考課程設計指導書的附錄; 10.第二次集中講課時間應安排在課程設計開始后的第四天,時間、地點由主講老師安排。 1 課程設計的目的和要求 一、 目的 1、 培養(yǎng)設計能力,在前面課程“公差”、“熱處理”、“機械設計”等學習的基礎上,進行綜合應用。 2、 通過擬定一些簡單方案,培養(yǎng)獨立分析問題、解決問題的能力。熟悉設計過程。 二、 要求 1、 認真、仔細 2、 分為階段性工作 3、 請假 4、 因材料、熱處理、齒輪齒數(shù)不同,同一數(shù)據(jù)可能會有不同結果,不能照抄。 2 設計任務和設計階段的劃分 機械零件課程設計任務書 設計用于帶式運輸機傳動系統(tǒng)的齒輪(蝸輪)減速器 工作條件:一班制、連續(xù)單向運轉、載荷平穩(wěn),室內工作,有粉塵(運輸帶與滾筒摩擦阻力影響已在F中考慮)。 使用期限:十年 生產批量:20臺 生產條件:中等規(guī)模機械廠??杉庸?-8級齒輪及蝸輪 動力來源:電力、三相交流380/220伏 題目數(shù)據(jù): 運輸帶工作拉力F (N) 1500 2200 2300 2500 2600 2800 3300 4000 4800 運輸帶工作速度V (m/s) 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.4 1.2 1.6 1.4 卷筒直徑 D (mm) 220 240 300 400 220 350 350 400 500 運輸帶速度允許誤差 5% 設計工作量:1. 減速器裝配圖 1張 2. 零件工作圖 2張 3. 設計說明書 1份 參考傳動方案: 方案1 一、任務書 1、載荷平穩(wěn): 2、壽命10年:要求軸承壽命年;若年,中修時更換; 年,亦可;年,調整。 3、齒輪:大于或等于8級精度,9級閉式一般不用。 4、傳動比誤差,高精度。 5、方案:2、3、4 二、圖紙 1、零號圖一張(1:1裝配) 2、零件圖3張(箱體或箱蓋、軸、齒輪) 三、設計說明書:30多頁 四、階段劃分 1、第一階段(3天):運動簡圖(輸送帶緊邊在上);運動參數(shù)(選擇電動機、分配傳動比、計算各軸轉速功率);傳動零件設計(齒輪、蝸輪)。 2、設計和繪制部件裝配圖(10~11天):繪圖和計算(校核)交叉進行,邊畫邊改。 3、零件圖設計(2天) 4、設計說明書(2天):平時的計算保留下來。 5、答辯(2天):答題簽核改錯簽 3 傳動裝置總體設計 一、分析傳動裝置組成特點,確定方案 1、機構簡圖 (1)兩級齒輪傳動 (2)帶傳動+一級齒輪傳動 2、合理布置多級傳動的傳動順序 ★ 帶傳動應在高速級,受力小、平穩(wěn),且能緩沖吸振; ★ 鏈傳動應在低速級,瞬時傳動比不穩(wěn),可承受大載荷,不滑動; ★ 蝸桿傳動適合中小功率,傳動比大,間歇運動; ★ 齒輪-蝸桿傳動:蝸桿放第一級,蝸桿有色。 ★ 錫青銅金屬,可減小尺寸,滑移速度可大,節(jié)省材料; 鋁鐵青銅,齒輪放一級,滑移速度小。 ★ 錐齒輪盡可能放高速,大尺寸不易加工; ★ 開式齒輪放低速級,因傳動精度低 ★ 若有斜齒輪和直齒輪,斜齒輪放高速,因其傳動平穩(wěn)。 二、各類減速器的運動特點 1、常用的傳動比范圍 2、各類減速器的應用特點 三、電機選擇 1、常用:Y系列交流電動機,超負荷能力較高。 例如:Y132S-4中132指中心高。 2、電機的容量(功率) 同一功率的電動機,有幾種同步轉速,同步轉速越高,電機外形尺寸越小,重量輕,價格低,效率高,但會使傳動比增大,從而造成減速器尺寸增大。 額定功率所需功率() (1) 兩級齒輪傳動 工作機功率: 電機所需功率: 傳動總效率: :彈性聯(lián)軸器效率 0.98 :滾動軸承效率 0.98 :齒輪效率 0.97 :剛性聯(lián)軸器效率 0.99 :卷筒效率 1(已在拉力F中考慮) 若,可靠近4選??;若,則取5.5 (2) 帶傳動+一級齒輪傳動 工作機功率: 電機所需功率: 傳動總效率: :帶傳動效率 0.96 :滾動軸承效率 0.98 :齒輪效率 0.97 :剛性聯(lián)軸器效率 0.99 :卷筒效率 1(已在拉力F中考慮) 3、 轉速 工作機轉速: 電動機轉速: 為傳動比范圍;為滾筒直徑。電動機轉速能用1500 rpm就不用1000 rpm。根據(jù)選擇電機額定轉速。 四、傳動比分配 總傳動比: 兩級齒輪傳動中:為高速級齒輪傳動的傳動比,為低速級齒輪傳動的傳動比。 一般取,并使在其傳動比范圍內。 帶傳動+一級齒輪傳動中:為帶傳動的傳動比,為齒輪傳動的傳動比。 一般:; 五、傳動裝置運動和動力參數(shù) 1、確定各根軸的轉速nI、nII、nIII (1)兩級齒輪傳動 nI=;nII=nI /;nIII=nII /= nI / (2)帶傳動+一級齒輪傳動 nI=/;nII=nI /;nIII=nII 2、確定輸入功率PI、PII、PIII和輸出功率 (1)兩級齒輪傳動 PI=;PII=PI;PIII=PII (2)帶傳動+一級齒輪傳動 PI=;PII=PI;PIII=PII 注意:在計算各種功率時,對于通用機器常以電動機額定功率作為設計功率;對于專用機器(或用于指定工況的機器),則常用電動機的輸出功率(根據(jù)工作機的需要確定的功率)作為設計功率。 3、各軸輸入扭矩 (1) 兩級齒輪傳動 TI=;TII=TI;TIII=TII (2) 帶傳動+一級齒輪傳動 TI=;TII=TI;TIII=TII 得到各軸的參數(shù)后,整理列表并標出所選電機基本尺寸。 4 傳動零件設計 (1) 兩級齒輪傳動 一、 高速級齒輪傳動設計 已知:小齒輪傳遞的功率PI=;轉速nI=; 求: 二、 低速級齒輪傳動設計 已知:小齒輪傳遞的功率;轉速; 求: 三、 設計準則 1、 閉式軟齒面?zhèn)鲃? 按接觸強度設計,中心距取整數(shù),修正角()。中心距尾數(shù)取0、2、4、6、8、5,便于測量。帶小數(shù)時盡量帶.5的小數(shù)。模數(shù)按標準選取。 校核: 2、 閉式硬齒面?zhèn)鲃? 按彎曲強度設計,校核接觸強度: (2) 帶傳動+一級齒輪傳動 一、 帶傳動設計 已知:小輪傳遞的功率,轉速, 求:型號, 二、 齒輪傳動設計 已知:小齒輪傳遞的功率;轉速; 求: 初算軸頸 設計軸:,為輸入功率。 I軸:;II軸:;III軸: I軸和II軸:取大些;III軸取小些,否則軸承壽命太長。 注意問題: 1、 傳遞動力的齒輪,其模數(shù),最好 2、 軟齒面齒輪,齒數(shù),按接觸強度設計;硬齒面齒輪,齒數(shù),按彎曲強度設計。 3、 兩級齒輪傳動,中心距之和,最好,一般尾數(shù)選2、4、6、8、0、5 4、 斜齒輪的螺旋角最好,當不大時,可用深溝球軸承。當軸承的軸向力和徑向力之比時,可用深溝球軸承;時,用角接觸軸承或圓錐滾子軸承,優(yōu)先選用角接觸球軸承,因其極限轉速高。 5、 蝸桿軸校核其疲勞強度和剛度。 6、 與電機相聯(lián)的聯(lián)軸器用彈性聯(lián)軸器,因其速度較高(緩沖、減振);輸出軸與工作機相聯(lián)的聯(lián)軸器用十字滑塊剛性聯(lián)軸器,因其轉矩較大。 7、 軸承一般面對面安裝,便于調整軸向間隙。 8、 電機軸與輸入軸直徑一般相同。 9、 一般機座壁厚大于機蓋壁厚2 mm,若減速器尺寸小,可取為一致。 10、按算出軸頸后,開鍵槽加大10%。 5 講解結構簡圖 一、各部分名稱作用及結構特點 1、附件結構 2、軸承端蓋 3、凸臺 4、軸承潤滑 5、齒輪軸 6、油溝 二、機體結構 1、鑄造式 2、剖分式 三、箱體上各部分尺寸 表3的數(shù)據(jù)計算出來 6 設計繪制減速器總裝圖 一、 方格紙圖數(shù)據(jù)準備 1、 傳動件的主要尺寸:中心距、模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、分度圓直徑 蝸輪、蝸桿的中心距,幾何尺寸 2、 電動機型號:功率、轉速、中心高、軸頸 3、 聯(lián)軸器:型號及尺寸 4、 各段軸直徑及長度(階梯形) 5、 初選各軸上滾動軸承類型,確定寬度、內徑、外徑 6、 確定潤滑方式 7、 齒輪是否干涉 二、 精確校核軸,計算軸承壽命。如不合格,修改方格紙圖。 三、 繪制正式裝配圖 1、 齒輪軸 2、 軸承端蓋。帶進油槽的端蓋結構 3、 潤滑與密封。油潤滑:開油溝;脂潤滑:加擋油板。 4、 浸油高度與機體高度 5、 尺寸、配合、技術特性、技術要求。 6、 標注尺寸:特性尺寸(中心距)、配合尺寸、安裝尺寸、外形尺寸 7、 編號、明細表、標題欄 四、 裝配圖的一些常見錯誤和簡化畫法 裝配圖中,有些細節(jié)結構可以簡化,例如小的圓角和倒角,砂輪越程槽、退刀槽、箱體螺栓處的沉頭座坑等可以不畫出,使零件的裝配關系更加清晰。有些不明顯的或不影響讀圖的相貫線可以不畫出,這有利于正確反映裝配關系。 (1) 簡化畫法 圖6-1a中,軸承端蓋處和軸肩處的砂輪越程槽、箱體螺栓處的沉頭座坑可以不畫出(圖1b),但在畫零件圖時,這些細節(jié)不能簡化。軸承端蓋上進油缺口不必按投影關系細化畫出,采用簡化畫法(圖6-1b)既簡單,又有利于讀圖。 圖6-1 裝配圖的局部結構 圖6-2a中,軸上的圓角以及軸上鍵槽與鍵連接處的相貫線也不用細化,應采用簡化畫法(圖6-2b)。 圖6-2 軸與鍵的結構 (2) 軸、軸承及齒輪等方面的錯誤及改正 圖6-3a中,軸伸出段的截斷畫法不正確,應盡量將軸的伸出段全部畫出,如果由于圖紙面積所限需要將軸截去一部分時,應截去軸伸出段的中間部分,保留軸頭部分(圖6-3b)。 圖6-3a箱體底部的加工面積過大,應減??;箱體凸緣尺寸偏小,應加大,以滿足地腳螺栓的扳手空間尺寸。改正見圖6-3b。 圖6-3 減速器的局部結構 圖6-4a中,套杯凸緣與箱體之間的調整墊片是用于調整小錐齒輪的軸向位置的,軸承端蓋與套杯端面之間的調整墊片是用于調整軸承間隙的,這兩處的調整墊片都是由一組薄的軟鋼片(例如08F)組成的,因此剖開處只能涂黑(圖6-4b),不能畫成非金屬網(wǎng)格線或金屬剖面線。 套杯處軸承端蓋的凸緣部分不能采用普通軸承端蓋的尺寸(圖6-4a),因為軸承蓋螺釘要穿過套杯凸緣擰在箱體上,所以軸承端蓋和套杯的凸緣尺寸都應放大(圖6-4b)。軸承端蓋通常為鑄鐵材料,軸承蓋外端面應內凹一些以減少加工面積,軸承蓋與軸之間應有間隙,以免發(fā)生滑磨;小錐齒輪軸缺少軸向定位。改正見圖6-4b。 圖4 小錐齒輪軸系局部結構 圖6-5a中,嵌入式軸承蓋的徑向結構出現(xiàn)過定位,應當在榫槽的徑向留有間隙(圖6-5b),使用嵌入式軸承蓋時,不能采用一組薄墊片來調整軸承間隙(圖6-5a),應當采用單一的調整零件。調整環(huán)剖面處為金屬剖面線(圖6-5b),不應涂黑,通過更換不同厚度調整環(huán)的方法來調整軸承間隙。圖6-5a中軸的端面伸出軸承,將影響裝拆調整環(huán)。因此,軸的端部不能伸出軸承(圖6-5b)。 圖6-5 嵌入式軸承端蓋連接結構 圖6-6a中,軸肩過高影響軸承的拆卸;軸承蓋與軸之間沒有間隙將產生滑磨;軸上有配合要求的軸段前沒有軸肩,既增加了軸精加工的成本,又增加了裝拆難度。改正見圖6-6b。 圖6-6 軸系的局部結構 圖6-7a中,小齒輪與大齒輪寬度相等,這種設計不好,增加了加工和裝配的精度要求,否則就不能保證齒輪的嚙合寬度要求;軸與齒輪的配合段等長,不能保證齒輪的可靠固定;小齒輪齒根圓到軸孔的壁厚看似還合適,但鍵槽處的齒輪壁厚太?。积X輪嚙合處的畫法不正確。改正如圖6-7b。齒輪的嚙合處一般不畫出被壓齒輪的齒頂虛線,也可以畫出齒頂虛線;可以采用圖示的大齒輪的齒在上的畫法,也可以采用小齒輪的齒在上的畫法。 圖6-7 齒輪與軸的局部結構 在圖6-8a中,甩油環(huán)不應與箱體內壁平齊,否則箱體壁面流下的油不易被甩掉,而會由甩油環(huán)的徑向間隙進入軸承室;齒輪不剖開時,齒根圓不必畫出;齒輪局部剖開處的細實線不能截止在齒輪內部;斜齒輪上畫出齒的斜向為好。改正見圖6-8b。 圖6-8 齒輪與軸的局部結構 圖6-9a中,小錐齒輪的齒頂圓大于套杯孔徑,不便于齒輪軸及軸上零件的裝拆;軸肩與軸承內圈等高不便于軸承的拆裝。改正見圖6-9b。 圖6-9 小錐齒輪軸系局部結構 在圖6-10a中,油溝在軸承左側處和螺栓孔處要漏油;軸承蓋上通常開設4個缺口,以保證潤滑油能流進軸承室,圖6-10a中軸承蓋少下部缺口;為了使軸承端蓋上的缺口在偏離分箱面時,仍能保證軸承室可靠進油,應當在軸承蓋上加工環(huán)形階梯。改正見圖6-10b。 圖6-10 油潤滑軸承的局部結構 (3)箱體及附件等方面的錯誤及改正 在圖6-11a中,分箱面處的點劃線有錯,應當改為粗實線(軸承蓋處除外);軸承采用油潤滑,但潤滑油無法流入油溝;螺栓連接畫法有錯;油尺的位置太低,不能正確指示油面,而且,潤滑油易從油尺插孔處漏出;放油塞位置偏高,不能將油全部排出。改正見圖6-11b。 箱座地腳螺栓孔處的剖面線的斜向以及疏密程度有錯,應當與箱座其它部位的剖面線一致。在減速器裝配圖中,同一零件在同一視圖中或在不同視圖中,其剖面線的斜向和疏密程度應當是相同的。 圖6-11 減速器的局部結構(軸承采用油潤滑) 在圖6-12a中,油池底部到大齒輪齒頂圓的距離太小,齒輪轉動時易將池底的雜物攪起;放油塞處箱體結構有錯。改正見圖6-12b。 圖6-12 箱體的局部結構 在圖6-13a中,箱蓋視孔口的上凸部分少線條;透氣塞與視孔蓋的連接處缺少焊接符號;右圖透氣塞是通過螺母與視孔蓋連接的,但為了防止螺母松脫后落入箱內,應將螺母與視孔蓋焊接在一起;螺釘連接畫法有錯;視孔蓋與箱體連接處一般用4個螺釘,布置在視孔蓋的四角處,通過透氣塞的剖面是剖不到螺釘?shù)?,可通過在剖面中加局部剖面來展示螺釘連接,或者不剖視螺釘連接。改正見圖6-14b。 圖6-13 視孔蓋與透氣塞的結構 在圖6-14a中,軸承旁螺栓凸臺距箱座底部凸緣的距離偏小,螺栓無法從下方裝入取出,應當改由上方裝入;軸承蓋螺釘不能布置在分箱面上。改正見圖6-14b。 圖6-14 軸承旁螺栓與軸承蓋螺釘 在圖6-15a中,左視圖上的螺栓和螺釘不滿足投影關系。改正見圖6-15b。減速器上的螺紋連接件及其他零件都應當滿足三視圖的投影關系。 圖6-15 螺栓在視圖中的對應畫法 在圖6-16a中,軸承旁連接螺栓的凸臺、軸承座外圓壁面、肋板等處都應當有鑄造拔模斜度;圓錐銷下部應當伸出箱座,否則拆卸困難;箱座吊鉤處多線條;分箱面處應當是粗實線;螺釘處局部剖視圖的細實線不宜截止在兩零件的接縫處。改正見圖6-16b。 圖6-16 減速器的局部結構 7 零件圖 8 說明書 9 答辯- 配套講稿:
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