机械原理课程设计综合版

图例
3.确定轴承端盖的形式 凸缘式或嵌入式（P39-40）
4.减速器结构尺寸的确定
绘制减速器装 配图前，必须确 定减速器的基本 机体结构尺寸， 计算出表4-1的所 有尺寸，并理解 其含义。
下面以铸造剖 分式箱体、脂润滑 轴承、凸缘式轴承 端盖的二级展开式 圆柱齿轮减速器为 例，说明输出轴的 结构设计过程。
注意事项
齿轮轮毂的长度应满足l=（1.2~1.5)d，至少l=d，
d—装齿轮处轴的直径
当齿宽系数取值较小时，尤其是硬齿面，会导致齿宽b较小，可能会出现 齿轮轮毂长度l小于所在轴直径d，此时应加长轮毂至满足上述要求。
此时，最初根据齿宽b确定的箱体内壁位置必须作相应的调整。
注意：定位轴肩高和非定位轴肩高的取法
tan
s
e2
来计算基圆半径。用计算机算比较方便，也可借助诺模
图确定。
六、选择电动机
➢类型选择 无特殊需要，选用Y系列三 相交流异步电动机
➢电动机容量的确定
所选电动机的额定功率Ped应等于或稍大 于电动机的实际输出功率Pd
即 Ped Pd
若容量过小，不能保证工作机正常工作，电机过早损坏；若容量过大，成本增
二级画图过程
1.先画高速级齿轮 2.两个大齿轮端面相距3，画低速级齿轮 3.画箱体内壁：小齿轮端面与内壁相距2 ，大齿轮顶圆与内壁相距1，左侧暂不画
4.画轴承端面位置：若为脂润滑，轴承端面与箱体内壁的距离为8~12mm 5.明确轴上主要零件的布置及定位方法，依据初估轴径，考虑定位轴肩和非定位轴 肩逐一确定各轴段直径
另外至少设计一种其他运动方案，并分析比较。
例如：
081J04六杆机构.swf
四、飞轮设计
已知：机器运转的许用速度不均匀系数［δ］，力分析所得平衡力Mb ，驱 动力矩Md为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。
要求：确定飞轮的转动惯量JF
Mb （Mr） Md
✓求驱动力矩，并画在图上 ✓求盈亏功
✓画能量指示图 ✓求飞轮转动惯量
二、校核计算
1.键的选择及校核
轴的结构设计完成后，根据键所在的轴径查标准确定键的截面尺寸b、h。 兼顾轮毂长度确定标准键长L 。
验算键的挤压强度。若强度不足，可采用相隔180的双键，但按1.5个键计 算。
2.轴承的寿命计算
类型的选择：若轴上的齿轮为斜齿轮，最好选用7类或3类轴承，以便承受较 大的轴向载荷；若为直齿轮，优先选用6类轴承。
1.确定箱体的结构
整体式或剖分式 铸造或焊接 2.确定轴承的润滑方式
当齿轮的圆周速度v 2m/s时，轴承采用脂润滑。轴承端面与箱体内壁的 距离为8~12mm，此时要设有封油盘。
当齿轮的圆周速度v> 2m /s时，轴承采用油润滑。轴承端面与箱体内 壁的距离为2~3mm 。
2<v 3m/s 时，在结合面上开设油沟 v > 3m/s 时，不必开设油沟
df ,齿宽b，精度等级，螺旋角，齿轮的结构形式等。
注意： （1）软齿面与硬齿面齿轮传动的设计程序不同
➢ 对闭式软齿面齿轮传动 (配对齿轮之一的硬度≤350HBS), 最常出现：齿面疲劳点蚀 先按齿面接触强度进行设计，然后校核齿根弯曲强度
➢ 对闭式硬齿面齿轮传动（配对齿轮的硬度均>350HBS）， 最常出现：轮齿折断 先按齿根弯曲强度进行设计，然后校核齿面接触强度
（2）数据处理
模数m——标准系列值，不小于 1.5mm ；
中心距a——0或5结尾的整数
对于直齿轮， a应严格等于
1 2
m( z1
z2
)
对于斜齿轮，
a应严格等于
1 2
mn
cos
(z1z2 )
齿宽b——取整，b1 = b2 + (5～ 10) mm；
直径d 、 da 、 df ，螺旋角——应为精确值
多边形
给定位置？
=60时的速度多边形
=60时的加速度多边 形
➢数据汇总
=60时的力多边形
➢绘制滑块的运动线图（s—，v—，a—
画在一个坐标系中）
➢确定各指定位置加于曲柄上的平衡力矩Mb
➢绘制阻力图Mr— (坐标纸上）
运动分析、力 分析格式范例：
三、执行机构其他运动方案的设计
根据执行机构具有急回运动、原动为转动、执行构件为往复移动等要求，
型号的确定：可从中系列初选。如轴颈直径d=40mm,若选深沟球轴承，
则可初选6308。
求得各轴承所受的当量动载荷P，从而计算轴承寿命Lh ,满足
Lh
106 60n
f C
t
P
[Lh ]
一般以大修期计算
3.轴的强度校核 一般用途的轴，可按当量弯矩法进行强度校核 ；对重要轴，对轴进行疲劳
强度安全系数校核。
第二部分 执行机构及总体参数确定
一、平面连杆机构的设计 已知：滑块行程H，构件3的上、下极限角
3 、 3 ，比值 lCE / lCD 、 lEF / lDE ，
尺寸 h1、h2、h3 ，曲柄转速n1 。
要求：设计各构件的运动尺寸
二、平面连杆机构的运动分析及力分析 要求：按给定位置作机构的速度和加速度
壁厚 C1、C 2 按轴承旁联接螺栓 直径查表4 2 e 轴承盖的厚度 LB 与伸出端安装零件的大小和 轴承盖上螺钉有关 L1 由联轴器孔的长度确定
一级减速器
1.按中心距先画 轴线、齿轮、内 壁、轴承的端面、 轴承的位置 2.先画箱内，后 画箱外 3. 先粗画，后细 画 4.一般先画俯视 图，再画主视图， 最后画侧视图。 5. 布图上下左右 要适当匀称。
式中： T — 联轴器传递的名义转矩
KA—工作情况系数，查表 [ T ]—联轴器许用转矩，查标准
第三部分 减速器的结构
视孔盖
通气器
箱盖
定位销
箱座
轴承盖
油标尺 放油塞
低速轴系
高速轴系 中间轴系
一级减速器
一、 轴的结构设计（草图的设计） 除了原始数据和上述的计算数据外，轴的结构设计前还必须确定以下内容：
……
对中小型减速器，输入轴、输出轴均可采用弹性套柱销联轴器(TL)或弹 性柱销联轴器(HL)
(二)、联轴器型号的确定
按计算转矩并兼顾所联接两轴的尺寸选定。要求所选联轴器允许
的最大转矩不小于计算转矩，联轴器轴孔直径应与被联接两轴的直径
匹配。
即 Tc＝KAT [ T ]
且保证
n nmax
联轴器的极限转速 工作转速
十一、联轴器的选择
联轴器的选择包括联轴器类型和型号的合理选择。 （一）、联轴器的类型
凸缘联轴器
刚性联轴器
（要求被联接两 轴轴线严格对中）
套筒联轴器 ……
无弹性元件挠性联轴器
齿式联轴器 十字滑块联轴器
挠性联轴器
有弹性元件挠性联轴器 （可补偿被联接两轴
的相对位移）
（弹性联轴器）
万向联轴器 ……. 轮胎式联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器
, 得各轴的输入转矩TⅠ，T Ⅱ，T
Ⅲ
将上述参数列成表2-3
九、传动件的设计计算
1. 带传动
由前面的计算，已知：带传动的输入功率，小带轮的转速，传动比i带
需要设计：带的型号、根数Z、基准长度Ld，带轮基准直径dd，压轴力
FQ，带传动的中心距a等。
取系列值
此时i带实际
d
dd d 1 (1
2
)
,
进而修正i齿轮，i
电动机的可选转速范围 nd ia n i带 i减速器 n (2 ~ 4) (8 ~ 40) n
n—曲柄转速，
➢电动机的型号确定 根据容量和转速范围，从表19-1中查出适用的电动机型号。并记录下电
动机的额定功率Ped，满载转速nm，外形尺寸，中心高，伸出端直径等主要
参数和安装尺寸。
七、传动比的分配
三、图面布置 绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式如下：
主视图的高度确定
油底油面高度≧30~50，以保证足够的油量，且避免尘渣泛起
设计数据 表1
分组
3
3
三、设计内容及大概时间安排
四、设计注意事项及成绩评定
设计成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格 成绩评定主要依据：图纸、答辩、平时、说明书
注意事项：
➢正确利用现有设计资料，勤于思考，敢于创新
➢正确使用标准和规范 ➢设计是边计算、边画图、边修改的交叉过程，要养成有错必改，精益求 精的科学态度。
总传动比
i总
n满 n
i带 i减速器
分配传动比时应注意以下几点：
1）各级传动比都应在合理范围内
2）应注意使各传动件尺寸协调，结构匀称，避免发生相互干涉。
高速级 大齿轮 碰低速轴
大带 轮碰 地面
3）对于多级减速传动，可按照“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐 增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。
i1 i2 i减速器
5）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小 。
八、运动和动力参数的计算
1. 计算各轴转速
nⅠ
nm i带
nⅡ
nⅠ i1
nⅢ
nⅡ i2
2. 计算各轴输入功率
Ⅰ
PⅠ Pd 带 PⅡ PⅠ 轴承 齿轮 PⅢ PⅡ 轴承 齿轮
Ⅱ Ⅲ
3. 计算各轴输入转矩
据Ti
9.55 106
Pi ni
3、进行机械设计基本技能的训练，包括设计计算、绘图、查阅和使用标准 规范、 手册、图册等相关技术资料等。
二、设计题目 题目一 压床的设计与分析
3
h2
3
h3 h1
电动机通过V带传动和二级圆柱齿轮减速器，带动曲柄1转动。由六杆
机构（执行机构）驱使滑块5上下往复运动，完成冲压工作。在曲柄轴A上
装有飞轮（未画出）。在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮，驱动油泵向连杆 机构的各运动副供油。
十、最小轴径的估算
用d C3 P n
，估计各轴受扭段的最小轴径
说明：圆柱齿轮x 2.5m时， 作成齿轮轴
1）C为由轴的许用扭切应力所确定的系数，与材料有关，查表确定。 注意：若为齿轮轴（上图)，轴的材料即为齿轮的材料。
2）当此轴段上有键槽时，将d 按单、双键分别加大4%或7%后，取整数。 若最小轴径处装联轴器，最小轴径应与联轴器的孔径匹配。
轴段直径：
从联轴器d1处开始， d2 d1 2(0.07 ~ 0.1)d1 d3 d2 (1 ~ 3),须0或5结尾 d4 d3 2(0.07 ~ 0.1)d3 d5 d3 (1 ~ 3)
轴径确定后，初定轴承型 号，从而查得轴承宽度B
轴段长度：
L5比齿轮的轮毂短1 ~ 2mm 轴承座的宽度 C1 C2 (5 ~ 8)
4）在采用浸油润滑时，分配传动比时要考虑传动件的浸油条件。
展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传动比i1和低速级传动比i2
的关系通常取
i1
(1.3 ~ 1.5)i减速器，i
2
i减速器 i1
分配圆锥－圆柱齿轮减速器的传动比时，通常取锥齿轮传动比i1≤3。
两级同轴式圆柱齿轮减速器，两级传动比可取为
机械原理、机械设计综合课程设计
课件内容
第一部分 课程设计概述 第二部分 设计讲解一（执行机构及总体参数） 第三部分 设计讲解二（减速器的设计）
第一部分 课程设计概述
一、设计目的
1、培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训 练使所学理论知识得以巩固和提高。
2、学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序，树立正确的工程设计思 想，培养独立设计能力，为后续课的学习和实际工作打基础。
轴的结构设计初步完成后，可精确确定：轴的支点位置及轴上所受载荷的 大小、方向和作用点。轴的强度校核一般遵循下列步骤：
➢画出轴的空间受力简图
➢作出水平面的受力图和弯矩MH图
➢作出垂直面的受力图和弯矩MV图
➢作出合成弯矩M 图 （
➢作出转矩T 图
M ）
M
2 H
M
2 V
➢确定危险截面，进行校核计算
每个同学只验算一根轴及该轴上的键和轴承
齿轮
i总 i带实际
检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如装在电机轴上的小带
轮直径与电机中心高是否适宜，其轴孔直径与电机轴径是否一致，大带轮
是否过大与底板相碰等 。
2. 齿轮传动 根据情况，选择直齿轮或斜齿轮传动，软齿面或硬齿面。
要设计：模数m，中心距a，齿数z，分度圆直径d，齿顶圆直径da，齿根圆直径
JF
Wmax
[ ]m2
Je
五、凸轮机构设计
已知：从动件行程h ，偏距e，许用压力角［α］，推程运动角 0，
远休止角 s ，回程运动角 0 ，从动件运动规律见表1。
凸轮与曲柄共轴。 要求：
1）按许用压力角［α］确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径rr ； 2）绘制凸轮廓线。
提示：
2
根据
r0
ds d e百度文库
加，造成浪费。
电动机的实际输出功率
Pd
Pw
a
工作机的输入功率
Pw
M d 1000w
取工作机的效率 w 0.95
传动装置的总效率， a 带 齿2 轮 轴3 承 联
各效率查表12-8确定 ➢转速的选择 常用同步转速有：3000、1500、1000、750r/min
同步转速低的电动机，级对数多，尺寸大，重量大，成本高，但总 传动比小；同步转速高则正好相反。