機(jī)械原理設(shè)計綜合課程設(shè)計題目二

機(jī)械原理設(shè)計綜合課程設(shè)計題目二第一頁，共50頁。第一部分課程設(shè)計概述1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決工程實際問題的能力，并通過實際設(shè)計訓(xùn)練使所學(xué)理論知識得以鞏固和提高。2、學(xué)習(xí)和掌握一般機(jī)械設(shè)計的基本方法和程序，樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立設(shè)計能力，為后續(xù)課的學(xué)習(xí)和實際工作打基礎(chǔ)。3、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，包括設(shè)計計算、繪圖、查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、手冊、圖冊等相關(guān)技術(shù)資料等。

一、設(shè)計目的第二頁，共50頁。題目一壓床的設(shè)計與分析題目二插床的設(shè)計與分析二、設(shè)計題目

執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如圖所示。電動機(jī)經(jīng)過減速傳動裝置帶動曲柄2轉(zhuǎn)動，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊6沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運(yùn)動，以實現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動。在曲柄軸所在的軸上裝有凸輪用于驅(qū)動從動件8進(jìn)行其他協(xié)同運(yùn)動。在高速軸上裝有飛輪，用于調(diào)節(jié)整個機(jī)械系統(tǒng)的速度波動。第三頁，共50頁。設(shè)計數(shù)據(jù)表1分組題號12345678910導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析插削次數(shù)/min50495052504847464945插刀行程H(mm)100115120125130135140136128112力臂d(mm)100105108110112115118120122125曲柄lO(mm)65707580856872768266行程速比系數(shù)K1.61.71.81.92.02.01.71.81.91.8導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析最大切削力Fmax(N)850096001080090001010092008200980088009200滑塊6質(zhì)量m6(kg)40506060506045556550導(dǎo)桿質(zhì)量m4(kg)20202220222426282622導(dǎo)桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量Js4(kg·m2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計從動件最大擺角

max20°20°20°20°20°20°20°20°20°20°從動件桿長lO8D(mm)125135130122123124126128130132許用壓力角40°38°42°45°43°44°41°40°42°45°推程運(yùn)動角60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°遠(yuǎn)休止角10°10°10°10°10°10°10°10°10°10°回程運(yùn)動角60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°第四頁，共50頁。內(nèi)容設(shè)計天數(shù)一、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計、運(yùn)動分析、力分析2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的其他運(yùn)動方案設(shè)計及分析3.飛輪的設(shè)計，確定電動機(jī)的功率4.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計8天二、選擇電動機(jī)型號，分配傳動比三、傳動裝置的設(shè)計1.帶傳動的設(shè)計計算2.齒輪傳動的設(shè)計計算2天四、減速器的設(shè)計1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸、軸承、鍵的驗算2.減速器裝配圖0#一張3.箱體或箱蓋零件圖1#一張軸、齒輪或皮帶輪零件圖任選兩張2天5天3天五、編寫設(shè)計說明書1.5天六、答辯0.5天三、設(shè)計內(nèi)容及大概時間安排第五頁，共50頁。四、設(shè)計注意事項及成績評定設(shè)計成績分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格成績評定主要依據(jù)：圖紙、答辯、平時、說明書注意事項：

正確利用現(xiàn)有設(shè)計資料，勤于思考，敢于創(chuàng)新

正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

設(shè)計是邊計算、邊畫圖、邊修改的交叉過程，要養(yǎng)成有錯必改，精益求精的科學(xué)態(tài)度。

要求：每天工作時間為8：00-11：30；2：00-5：30，指導(dǎo)教師會不定時抽查納入平時出勤成績

第六頁，共50頁。一、平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計已知：根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸,lBC=(0.5～0.6)lBO1。電動機(jī)軸與曲柄軸O2平行，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角不得小于60°。要求：設(shè)計各構(gòu)件的運(yùn)動尺寸二、平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析及力分析要求：按給定位置作機(jī)構(gòu)的速度和加速度多邊形給定位置？第七頁，共50頁。繪制滑塊的運(yùn)動線圖（s—，v—，a—

畫在一個坐標(biāo)系中）=60時的速度多邊形=60時的加速度多邊形=60時的力多邊形確定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩Mb數(shù)據(jù)匯總繪制阻力圖Mr—(坐標(biāo)紙上）第八頁，共50頁。運(yùn)動分析、力分析格式范例：第九頁，共50頁。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)其他運(yùn)動方案的設(shè)計

根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動、原動為轉(zhuǎn)動、執(zhí)行構(gòu)件為往復(fù)移動等要求，另外至少設(shè)計兩種其他運(yùn)動方案，并分析比較。如：雙曲柄機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊的組合機(jī)構(gòu)第十頁，共50頁。四、飛輪設(shè)計已知：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的許用速度不均勻系數(shù)［δ］，力分析所得平衡力Mb，驅(qū)動力矩Md為常數(shù)，飛輪安裝在曲柄軸A上。要求：確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF

求盈虧功畫能量指示圖求驅(qū)動力矩，并畫在圖上求飛輪轉(zhuǎn)動慣量第十一頁，共50頁。五、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計已知：從動件行程h，偏距e，許用壓力角［α］，推程運(yùn)動角，遠(yuǎn)休止角，回程運(yùn)動角要求：1）按許用壓力角［α］確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑rr；2）繪制凸輪廓線。，從動件運(yùn)動規(guī)律見表1，凸輪與曲柄共軸。提示：根據(jù)來計算基圓半徑。用計算機(jī)算比較方便，也可借助諾模圖確定。或是經(jīng)驗公式r0大于等于0.8~1.0ds第十二頁，共50頁。六、選擇電動機(jī)類型選擇

電動機(jī)容量的確定

無特殊需要，選用Y系列三相交流異步電動機(jī)所選電動機(jī)的額定功率Ped應(yīng)等于或稍大于電動機(jī)的實際輸出功率Pd即電動機(jī)的實際輸出功率若容量過小，不能保證工作機(jī)正常工作，電機(jī)過早損壞；若容量過大，成本增加，造成浪費(fèi)?？傂?.95第十三頁，共50頁。轉(zhuǎn)速的選擇

電動機(jī)的型號確定

常用同步轉(zhuǎn)速有：3000、1500、1000、750r/min電動機(jī)的可選轉(zhuǎn)速范圍同步轉(zhuǎn)速低的電動機(jī)，級對數(shù)多，尺寸大，重量大，成本高，但總傳動比?。煌睫D(zhuǎn)速高則正好相反。

根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速范圍，從表19-1中查出適用的電動機(jī)型號。并記錄下電動機(jī)的額定功率Ped，滿載轉(zhuǎn)速nm，外形尺寸，中心高，伸出端直徑等主要參數(shù)和安裝尺寸。n—曲柄轉(zhuǎn)速，已知各效率查表12-8確定第十四頁，共50頁。七、傳動比的分配總傳動比

分配傳動比時應(yīng)注意以下幾點：

1）各級傳動比都應(yīng)在合理范圍內(nèi)

2）應(yīng)注意使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。3）對于多級減速傳動，可按照“前小后大”（即由高速級向低速級逐漸增大）的原則分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。大帶輪碰地面高速級大齒輪碰低速軸第十五頁，共50頁。4）在采用浸油潤滑時，分配傳動比時要考慮傳動件的浸油條件。展開式或分流式二級圓柱齒輪減速器，其高速級傳動比i1和低速級傳動比i2的關(guān)系通常取

分配圓錐－圓柱齒輪減速器的傳動比時，通常取錐齒輪傳動比i1≤3。兩級同軸式圓柱齒輪減速器，兩級傳動比可取為5）盡量使傳動裝置外廓尺寸緊湊，或重量最小。第十六頁，共50頁。八、運(yùn)動和動力參數(shù)的計算

1.計算各軸轉(zhuǎn)速

2.計算各軸輸入功率3.計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩將上述參數(shù)列成表2-3ⅠⅡⅢ第十七頁，共50頁。九、傳動件的設(shè)計計算

1.帶傳動

由前面的計算，已知：帶傳動的輸入功率，小帶輪的轉(zhuǎn)速，傳動比i帶

需要設(shè)計：帶的型號、根數(shù)Z、基準(zhǔn)長度Ld，帶輪基準(zhǔn)直徑dd，壓軸力FQ，帶傳動的中心距a等。取系列值

檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系。如裝在電機(jī)軸上的小帶輪直徑與電機(jī)中心高是否適宜，其軸孔直徑與電機(jī)軸徑是否一致，大帶輪是否過大與底板相碰等。第十八頁，共50頁。

根據(jù)情況，選擇直齒輪或斜齒輪傳動，軟齒面或硬齒面。

要設(shè)計：模數(shù)m，中心距a，齒數(shù)z，分度圓直徑d，齒頂圓直徑da，齒根圓直徑df,齒寬b，精度等級，螺旋角，齒輪的結(jié)構(gòu)形式等。（1）軟齒面與硬齒面齒輪傳動的設(shè)計程序不同

注意：

對閉式軟齒面齒輪傳動(配對齒輪之一的硬度≤350HBS),

最常出現(xiàn)：齒面疲勞點蝕

先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，然后校核齒根彎曲強(qiáng)度

對閉式硬齒面齒輪傳動（配對齒輪的硬度均>350HBS），最常出現(xiàn)：輪齒折斷

先按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，然后校核齒面接觸強(qiáng)度第十九頁，共50頁。

齒寬b——取整，b1=b2+(5～10)mm；直徑d

、da

、df

，螺旋角——應(yīng)為精確值（2）數(shù)據(jù)處理模數(shù)m——標(biāo)準(zhǔn)系列值，不小于1.5mm；

中心距a——0或5結(jié)尾的整數(shù)對于直齒輪，a應(yīng)嚴(yán)格等于對于斜齒輪，a應(yīng)嚴(yán)格等于第二十頁，共50頁。十、最小軸徑的估算，估計各軸受扭段的最小軸徑2）當(dāng)此軸段上有鍵槽時，將d按單、雙鍵分別加大4%或7%后，取整數(shù)。1）C為由軸的許用扭切應(yīng)力所確定的系數(shù)，與材料有關(guān)，查表確定。注意：若為齒輪軸（上圖)，軸的材料即為齒輪的材料。說明：若最小軸徑處裝聯(lián)軸器，最小軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑匹配。第二十一頁，共50頁。固定式聯(lián)軸器可移式聯(lián)軸器（要求被聯(lián)接兩軸軸線嚴(yán)格對中）（可補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸的相對位移）剛性可移式聯(lián)軸器彈性可移式聯(lián)軸器（無彈性元件）（有彈性元件）齒式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器

彈性套柱銷聯(lián)軸器

彈性柱銷聯(lián)軸器

輪胎式聯(lián)軸器…….…………聯(lián)軸器的選擇包括聯(lián)軸器類型和型號的合理選擇。（一）、聯(lián)軸器的類型第二十二頁，共50頁。

對中小型減速器，輸入軸、輸出軸均可采用彈性套柱銷聯(lián)軸器(TL)或彈性柱銷聯(lián)軸器(HL)第二十三頁，共50頁。

按計算轉(zhuǎn)矩并兼顧所聯(lián)接兩軸的尺寸選定。要求所選聯(lián)軸器允許的最大轉(zhuǎn)矩不小于計算轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器軸孔直徑應(yīng)與被聯(lián)接兩軸的直徑匹配。

即

Tc＝KAT

[T]聯(lián)軸器的極限轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速且保證式中：T—聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩KA—工作情況系數(shù)，查表[T]—聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn)第二十四頁，共50頁。油標(biāo)尺箱座視孔蓋通氣器箱蓋放油塞軸承蓋定位銷第二十五頁，共50頁。低速軸系高速軸系中間軸系第二十六頁，共50頁。第二十七頁，共50頁。1.確定箱體的結(jié)構(gòu)整體式或剖分式鑄造或焊接2.確定軸承的潤滑方式

當(dāng)齒輪的圓周速度v2m/s時，軸承采用脂潤滑。軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為8~12mm，此時要設(shè)有封油盤。

當(dāng)齒輪的圓周速度v>2m/s時，軸承采用油潤滑。軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為2~3mm。2<v3m/s時，在結(jié)合面上開設(shè)油溝v>3m/s時，不必開設(shè)油溝3.確定軸承端蓋的形式凸緣式或嵌入式（P39-40）

除了原始數(shù)據(jù)和上述的計算數(shù)據(jù)外，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計前還必須確定以下內(nèi)容：圖例第二十八頁，共50頁。4.減速器結(jié)構(gòu)尺寸的確定

繪制減速器裝配圖前，必須確定減速器的基本機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸，計算出表4-1的所有尺寸，并理解其含義。

下面以鑄造剖分式箱體、脂潤滑軸承、凸緣式軸承端蓋的二級展開式圓柱齒輪減速器為例，說明輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。第二十九頁，共50頁。1.先畫高速級齒輪2.兩個大齒輪端面相距3，畫低速級齒輪3.畫箱體內(nèi)壁：小齒輪端面與內(nèi)壁相距2

，大齒輪頂圓與內(nèi)壁相距1，左側(cè)暫不畫4.畫軸承端面位置：若為脂潤滑，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為8~12mm5.明確軸上主要零件的布置及定位方法，依據(jù)初估軸徑，考慮定位軸肩和非定位軸肩逐一確定各軸段直徑二級畫圖過程第三十頁，共50頁。軸段直徑：

從聯(lián)軸器d1處開始，軸段長度：軸徑確定后，初定軸承型號，從而查得軸承寬度B第三十一頁，共50頁。1.按中心距先畫軸線、齒輪、內(nèi)壁、軸承的端面、軸承的位置2.先畫箱內(nèi)，后畫箱外3.先粗畫，后細(xì)畫4.一般先畫俯視圖，再畫主視圖，最后畫側(cè)視圖。5.布圖上下左右要適當(dāng)勻稱。第三十二頁，共50頁。注意事項齒輪輪轂的長度應(yīng)滿足l=（1.2~1.5)d，至少l=d，

d—裝齒輪處軸的直徑

當(dāng)齒寬系數(shù)取值較小時，尤其是硬齒面，會導(dǎo)致齒寬b較小，可能會出現(xiàn)齒輪輪轂長度l小于所在軸直徑d，此時應(yīng)加長輪轂至滿足上述要求。此時，最初根據(jù)齒寬b確定的箱體內(nèi)壁位置必須作相應(yīng)的調(diào)整。

注意：定位軸肩高和非定位軸肩高的取法第三十三頁，共50頁。1.鍵的選擇及校核

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，根據(jù)鍵所在的軸徑查標(biāo)準(zhǔn)確定鍵的截面尺寸b、h。兼顧輪轂長度確定標(biāo)準(zhǔn)鍵長L

。

驗算鍵的擠壓強(qiáng)度。若強(qiáng)度不足，可采用相隔180的雙鍵，但按1.5個鍵計算。2.軸承的壽命計算

類型的選擇：若軸上的齒輪為斜齒輪，最好選用7類或3類軸承，以便承受較大的軸向載荷；若為直齒輪，優(yōu)先選用6類軸承。

型號的確定：可從中系列初選。如軸頸直徑d=40mm,若選深溝球軸承，則可初選6308。

求得各軸承所受的當(dāng)量動載荷P，從而計算軸承壽命Lh,滿足二、校核計算一般以大修期計算第三十四頁，共50頁。

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計初步完成后，可精確確定：軸的支點位置及軸上所受載荷的大小、方向和作用點。軸的強(qiáng)度校核一般遵循下列步驟：

畫出軸的空間受力簡圖作出水平面的受力圖和彎矩MH圖作出垂直面的受力圖和彎矩MV圖作出轉(zhuǎn)矩T圖確定危險截面，進(jìn)行校核計算作出合成彎矩M

圖（）3.軸的強(qiáng)度校核

一般用途的軸，可按當(dāng)量彎矩法進(jìn)行強(qiáng)度校核；對重要軸，對軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核。

每個同學(xué)只驗算一根軸及該軸上的鍵和軸承第三十五頁，共50頁。三、圖面布置

繪制裝配圖時，首先必須考慮圖面布置問題，其布置形式如下：第三十六頁，共50頁。油底油面高度≧30~50，以保證足夠的油量，且避免塵渣泛起第三十七頁，共50頁。油標(biāo)尺作用：測量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置設(shè)計時要防止拔不出油標(biāo)或油外溢。放油塞作用：更換潤滑油的出口，設(shè)計在箱體底座最低位置處。第三十八頁，共50頁。四、裝配圖完成階段的工作

裝配圖底圖完成后，應(yīng)進(jìn)行尺寸標(biāo)注，技術(shù)要求、減速器特性、零部件編號及零件明細(xì)表和標(biāo)題欄的填寫，檢查無誤后加深，完成裝配圖。尺寸標(biāo)注：裝配圖上只標(biāo)注以下四類尺寸（Ｐ68）技術(shù)特性：在裝配圖上以表格形式列出技術(shù)要求：

（1）輸入功率和轉(zhuǎn)速（2）傳動效率（3）總傳動比及各級傳動比等。

（1）特性尺寸。指減速器的中心距及偏差。

（2）配合尺寸。如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器和軸的配合，軸承和軸、軸承座的配合等。