第一節 概述
一、課程設計的目的
《機械設計基礎》是一門培養學生獲得初步機械設計能力的重要技術基礎課。課程設計是該課程最後一個重要的教學環節,要在完成一係列理論教學的基礎上,對學習進行一次較全麵的設計基本技能的訓練,其目的是:
1.綜合運用本課程及先修課程的理論知識和生產讀際,知識進行機械設計訓練,學習和了解傳動裝置設計或簡單機械設計的一般方法和步驟,培養學生初步設計的能力。
2.通過擬定傳動方案、結構方案並結合生產和使用條件(包括選擇材料、加工工藝、裝配和潤滑等。
3.全麵考慮設計的內容和過程,獨立完成機器部件的設計,熟悉國家標準和規範,較熟練地運用機械設計手冊、圖冊、圖表等有關設計資料,培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。
二、要求
在課程設計中要注意培養學生獨立思考,開拓創新、認真負責和踏實細致的工作作鳳。在設計中必須做到:
1.隨時複習所學的知識,包括教材、筆記及習題,使所學的理論知識和生產實際知識緊密結合起來,從而得到進一步的鞏固、加深和擴展。
2.廣泛收集和閱讀有關設計資料,反對不求甚解,盲目抄襲,提倡在充分研究的基礎上發揮自己的主觀能動性和創造性。
3.認真製圖和計算,隨時修正錯誤,應在多個方案分折、比較和優化的基礎上,力求做到設計合理、實用、經濟和工藝性好。因此,圖紙要棗作圖準確、表達清晰、圖麵整潔和內容完整,說明書要求計算準確,內容簡練和書寫工整。
4.按預定計劃循序完成設計任務
課程設計是在教師指導下由學生獨立完成。教師的主導作用主要在於指明思路,啟發學生獨立思考,解答疑難問題和按設計進度進行階段審查,學生必須發揮設計的主動性,積極思考問題、分折問題和解決問題,而不應處處被動地依賴指導教師查資料、給數據、定答案。
三、設計任務
在教師指導下獨立完成:
1.按生產圖紙要求完成裝配圖1張,零件工作圖1~2張。
2.按工程格式編寫設計計算說明書一份。
第二節 傳動裝置的總體設計
傳動裝置的總體設計主要是分析和確定傳動方案、選擇電動機型號、合理分配傳動比及計算傳動參數,為設計各級傳動零件準備條件。
一、分析和確定傳動方案
傳動方案通常用傳動簡圖表示,即用一些簡單的機構、構件及運動副的代表符號表示機器的運動特性及運動鏈。傳動不僅準確表示了擴動機、傳動係統、工作機三者之間的結構運動和力的傳遞關係,而且也是設計傳動係統各零、部件的依據。
傳動簡圖是對所設計機械裝置的“最初方案構思或設想”,其蛀秌關係到總體設計的成敗或優劣。因此,從多方麵考慮。首先要認真分析設計,分才難資類慣動的特點,並考慮受力、尺寸、製造、使用方便、經濟等,擬定出不同的方案,分概,對比,擇優而定,使所擬定的方案除滿足機器工作要求外。
課程設計中,通常是設計任務書中已給掛傳動方案,此時,應了解和分析這種方案的特點或提出改進意見,作適當修改。
擬定傳動方案時,往往由幾種傳動形式組成多級傳動,要合理布置其傳動順序,常考慮以下幾點:
1.帶傳動承載能力較低,傳遞相同轉矩時,結構尺寸較大,但傳動平穩。
2.鏈傳動運動不均勻,有衝擊,宜布置在低速級。
3.蝸杆傳動能實現較大的傳動比,傳動平穩,但效率低,多用中換本,間歇運轉的場合,與齒輪傳動同時應用時,亦應布置在高速級,以獲得較水的結構成寸,祠時較高的齒麵相對滑動速度也易於成油膜,有利於提高承載能力及率。
4.圓錐齒輪的加工比較困難,特別是大模數圓錐齒輪。因此,應布置在高速級以減小其直徑和模數。
5.斜齒輪傳動的平穩性較直齒輪好,相對地用於高速級。
6.開式齒輪傳動一般工作環境較差,潤滑條件不好,易磨損,壽命短,應布置在低速級。
二、電動機的選擇
電動機是一般機械廣為使用的原動機,已經標準化、係列化。在機械設計中,通常是根據工作載荷、工作要求和工作環境等條件,選擇電動機的類型、結構型式、容量和轉速,確定具體型號。
1.類型的選擇
通用的電動機為三相交流異步電動機。係列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機,是我國新設計的統一係列,安裝尺寸和功率等級符合國標標準,具有高效、節能、起動轉矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠等優點,因此,工業上應用最為廣泛,應優先選用。
各種型號電動機的技術數據、外形及安裝尺寸可查閱有關機械設計手冊或產品目錄。
2.功率的確定
電動機的功率選得合適與否,對電動機的工作和經濟性都有影響,功率小於1作要求時,就不能保證正常工作或使電動機長期過載而過早損壞;功率過大則電動機潛力不能充分利用,而且價格高,造成浪費。
功率的確定主宴取決電動機運行時的發熱條件,而發熱與其工作情況有關。一般課程設計中所設計的機備多為長期連續運轉、載荷不變或變化很小,隻要電動機的負載不超過其額定值、電動機便不會過熱。因此,所選電動耽的額定功率稍大於所需電動機的工作功率即便可,通常不必棱驗發熱和啟動力矩。
3.轉速的確定
同一功率的電動機通常有幾種轉速可供選用。電動機轉速越高,磁極越少,尺寸及重量越小,價格也越低;但傳動裝置的總傳動比要增大,傳動級數增多,尺寸及重量增大,從而使成本增加。低速電動機則相反。因此,確定電動機轉速時應進行分析、比較,使整個設計既合理,又較經濟。
為了使傳動裝置設計合理,可根據工作機的轉速要求和各級傳動的合理傳動比範圍推算電動機轉速的可選範圍。
通常多選用同步轉速的電動機。電動機選定後,應將其型號、額定功率、滿載轉速、中心高、軸徑、鍵槽尺寸等記下備用。
三、傳動比的分配
由電動機的滿載轉速和工作機的轉速?可定出傳動裝置的總傳動比。
各傳動比分配的合理與否,將直接影響到傳動裝置的外廓尺寸、重量、潤滑及減速器的中心距等很多方麵,因此,必須認真對待。分配傳動拷的一般原則是:
1.敘裕動比不應超過各自的合理範圍。
2.所設計的傳動裝置應具有最小的外廓尺寸,讓各傳動尺寸協調,結構勻稱合理。
3.減速器中各級大齒輪的浸油深度應大致相同,以利實現浸油潤滑。
設計齒輪係列減速器時,應使各級圓柱齒輪傳動的中心距缺持一定的比例。為此,對各級傳動比分配作如下說明:
1.對於藥傳動一單級齒輪傳動係統,一般應使帶傳動的傳動比小於齒輪傳動的傳動比,以使整個傳動係統尺寸小,結構緊湊。
對於二級圓柱齒輪減速器,為了便於油池潤滑,應使兩個大齒輪直徑相近,低速級大齒輪略大些,設減速器的傳動比,推薦高速級傳動比為展開式。
四、傳動參數的計算
機械傳動係綾的參數即各軸的轉速、功率和轉矩。
設計減速器時,視工作要求,可按電動機的額定功率凡算,此時各零件的承載能力與電動機的承載能力相適運,多用於通用減速器的設計。當設計專用減速器時,應按傳動裝置實際需要的電動機的工作功率紮考慮。
帶式運輸機的專用傳動裝置為例,說明傳動參數的計算。設該裝置中帶、齒輪、軸承和聯軸器的效率。
第三節 傳動零件的設計計算
為了給裝圖設計準備條件廣必須先確寵各級傳動零件的主要參數、尺寸、材料和結構等。各級動零件的設計方法均按教材中所述,下麵僅就應注意的問題作簡要提示和說明。
1.一般應先設計減速器外的傳動零件(帶傳動、練傳動和開式齒輪傳動等),以使設計減速器的原始條件比較準確。
2.要明確各類傳動應確定內容。
帶傳動帶的型號、公稱長度和根數、中心距和中心線傾角,帶釋的枒料、真徑域結構尺寸。
鏈傳動鏈條的型號和節數、中心距和中心線傾角、鏈輪的材料,齒數、直徑及其結構尺寸,潤滑方式和潤滑劑牌號。
3.齒輪(蝸杆)傳動材料、齒數(頭數)、模數、螺旋角(升角)、旋向、分度圓、頂圓和根圓直徑(蝸輪外徑)、齒寬(蝸杆螺旋長度)及中心距等。圓錐齒輪還有錐距、錐角及頂錐角。
此外,各級傳動的速度、作用力也宜此時確定。
要注意各傳動零件與其它機件的配裝和協調關係。假如各轉動件需和軸鍵配裝,裝在電動機上的小帶輪直徑應與電動機中心高相稱,大皮帶敘不要過大以免與機架相碰,展開式兩級圓柱齒輪減速器中高速級大齒輪不能過大,以免與低速軸相碰等。