东北大学机械设计课程设计PPT课件

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1、1 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 2 3 4 5 6 7 8 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 9 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

2、（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。 10 最终上交材料：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） 11 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 12 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

3、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。 13 4.2 设计要求 (1) 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 cos2 )( 21 zzma n 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。 14 由强度公式确定的尺寸：按接触强度设计齿轮中心距 3 2122)1( HEHa ZZZ

4、ZuKTua 3 / npAd 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。 15 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 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

5、计步骤 16 1. 电 动 机 的 选 择1.2 电 动 机 功 率 的 选 择 rPP 0 ;kW;kW 0 ，工 作 机 所 需 电 动 机 功 率电 动 机 额 定 功 率 ，rPP选择条件： 17 1000/FVPW 总/Wr PP 工 作 机滑 动 轴 承联 轴 器齿 轮轴 承带总 23 工作机功率考虑功率损失 18 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

6、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。 19 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 。 带齿 低齿 高带减总 iiiiinni W /0 闭i 开i 42 i带 或 链 ： *原则各级传动的传动比在推荐值范围内=35 =46 圆柱齿轮 20 32带带 不 过 大 ， ii*保证各级传动不干涉ex. 大带轮太大 21 齿 低齿 高带总减 带取 ： iiiii i / 32 齿 高减齿 低 iii / )%53(%

7、100 理 理实 i ii*允许实际传动比与理论传动比 有误差， 要求： 减齿 高 齿 低齿 高取 ： ii ii )4.13.1( )4.13.1( 22 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, 23 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 速 ： 一 般 取带 的 根 数 ：小 带 轮 直 径 ：

8、要 求 ： 25m/s5 6;310, ; min1 v zz dd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 。 24 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。 25 1.3 选 择 联 轴

9、 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）。 nn TT nc 26 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 。大 、 小 齿 轮 硬 度 差；硬 度硬 齿 面 ；硬 度软 齿 面 50HBS30 350HBS 350HBS第三讲 传动零件的设计计算 27

10、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 。离 小 于 两 倍 齿 轮 模 数 ，或 齿 轮 齿 根 距 键 槽 的 距齿 轮 轴 当 mXdda 22 第三讲 传动零件的设计计算 28 2.3 齿轮传动的中心距2. 减 速 器 内 传 动 零 件 的 设 计 计 算 齿 轮 传 动 角 或 采 取 变 位 。改 变 齿 数 、 模 数 、 螺 旋斜 齿 圆 柱 齿 轮 变 位 。改 变 齿 数 、 模 数 或 采 取直 齿 圆 柱 齿 轮 要 求 中 心 距 为 整 数 。: mm,160130)(2cos1 21 zzma 第三

11、讲 传动零件的设计计算 29 2.4 齿轮参数2. 减 速 器 内 传 动 零 件 的 设 计 计 算 齿 轮 传 动精 确 到 小 数 点 后 三 位 。、 齿 顶 圆 直 径分 度 圆 直 径 ；秒精 确 到螺 旋 角 add 第三讲 传动零件的设计计算 30 815 1.2+c1+c 2 +c3+c45 8油润滑35脂润滑1015 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

12、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 10815 31 第四讲 减速器的构造减速器包括：齿轮传动、轴、轴承、箱体及其附件。4.1 齿 轮 、 轴 及 轴 承 组 合 32 4.2 箱 体第四讲 减速器的构造 33 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 34 4.3 减 速 器 的 附 件（2）通气器第四讲 减速器的构造 35 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 36 4.3 减 速 器 的 附 件（4）轴承挡油盘第四讲 减速器的构造 37 4.3 减 速 器 的 附 件

13、（5）定位销第四讲 减速器的构造 38 4.3 减 速 器 的 附 件（6）启箱螺钉第四讲 减速器的构造 39 4.3 减 速 器 的 附 件（7）油面指示器第四讲 减速器的构造 40 4.3 减 速 器 的 附 件第四讲 减速器的构造（8）放油螺塞 41 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 42 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

14、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。 逐步学会并掌握“三边”设计法。 43 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 44 5.1 初

15、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。3 nPAd 第五讲 减速器装配草图设计 45 5.1 初 绘 减 速 器 装 配 草 图第五讲 减速器装配草图设计 46 1.2油润滑35初估轴径d 1,联轴器需选标准值;长度按带

16、、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 +c1+c258 +c3+c4脂润滑1015 1015 +L1+L2 47 5.2 轴强度、轴承寿命、键联接强度的校核计算（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

17、 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 48 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

18、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。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（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

19、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 50 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）减速器箱体的结构设计（3）减速器附件的设计第五讲 减速器装配草图设计 51 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

20、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 52 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 v=2m/s时采用。第五讲 减速器装配草图设计 54 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

21、动轴承进行润滑。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 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 56 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

22、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 橡胶油封：内包骨架旋转轴唇型密封圈。可用于润滑脂和润滑油，轴的圆周速度v=(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 65 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 66 5.3 完成减速器装配草图（ 2）

23、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，

24、用锪刀锪平，深度23mm。第五讲 减速器装配草图设计 67 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 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 ） 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 69 5.3 完成减速器

25、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：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 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 ） 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 71 5.3 完成

26、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，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 72 1.2油润滑35初估轴径d 1,联轴器需选标准值;长度按带、链轮、联轴器定

27、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 +c1+c258 +c3+c4脂润滑1015 10 +L1+L2 73 端 盖 闷 盖 78 79 80 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 。 带齿 低齿 高带减总 iiiiinni W /0 闭i 开i 42 i带 或 链 ： *原则各级传动的传动比在推荐值范围内=35 =46 圆柱齿轮 81 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, 82 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 83 4.3 减 速 器 的 附 件（5）定位销第四讲 减速器的构造 84 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 85