机械设计课程设计草图设计

减速器草图设计2011年12月21日名称符号参数设计原则箱体壁厚δ箱盖壁厚δ1凸缘厚度箱座b箱盖b1底座b2箱座肋厚m箱盖肋厚m1地脚螺钉型号df数目n轴承旁联接螺栓直径d1箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d2观察孔盖螺钉C2凸台高度h凸台半径R1箱体外壁至轴承盖座端面的距离l1注释：a：中心距之和，a＝xxx（mm）一、草图设计的基本任务1、确定各零件的结构、形状以及它们在机器中的相互位置。2、取得计算零件的强度、刚度所必须的基本尺寸。通过绘制草图画出主要零件（齿轮、蜗轮、蜗杆、轴承以及轴端零件）的位置，定出阶梯轴各轴段的详细结构尺寸，求出传动件力的作用点和轴的支撑点跨距。注意：1、线条要轻而细，以便将来修改，但必须能清晰地看图。同时对标准件可用示意画法仅表示其外形轮廓，暂不画详细结构。倒角、圆角及剖面线也不画出。2、所有零件尺寸必须严格按比例画出，以便取得准确的零件结构形状。草图并不是草草涂画，因为在它的基础上加深即应可得到未标注的装配图。二、设计步骤1、通过运动学、动力学和传动零件计算，取得传动件的基本尺寸。如齿轮的齿顶圆、分度圆、齿宽、中心距等尺寸。2、估算减速器的外形尺寸，选定合适的比例尺，将传动件的中心线适当地布置在图面上，即布置图面。3、画出传动件的外形尺寸。4、根据零件的位置尺寸要求确定传动件的相互位置及箱体内壁线和壁厚。5、根据扭矩计算获得的最小轴径进行轴的结构设计。设计时由（箱体）外向里推，根据轴上各零件的位置确定各轴段的直径及长度；根据轴径及工作要求初选轴承型号和密封件。6、根据初选的轴承完成支撑结构的设计，同时确定箱体有关部分尺寸。7、力学计算。即根据从图面上获得的传动件力作用点和轴的支撑点跨距校核轴的强度。具体内容有：分析轴所收的力；画弯矩图；判断危险截面；计算危险截面的工作应力；校核轴的静强度（初步）和疲劳强度（精确校核）；对蜗杆轴还须进行刚度校核。轴满足强度要求后，分别校核轴承的寿命、键强度和联轴器强度。8、根据前面计算对草图进行必要的修正，然后考虑润滑、密封、拆装、监护及起吊等要求，完成箱体、箱盖和其它部分的细部结构设计。至此，草图设计基本完成，自己仔细检查后，交指导老师审核，若指导老师认可，草图设计即算完成。三、两级圆柱齿轮减速器草图设计举例1、选择视图——三视图在各视图上画出轴的中心线位置。中心线位置须选择合适，否则绘图时会出现图面放不下或视图重叠。2、布置图面1）确定绘图的有效面积。2）选定比例尺，尽量用1：1。3）确定传动零件的中心线及对称面位置。4）画出传动零件的外廓尺寸和箱体的内壁线。注意事项：1、绘出一对齿轮（如高速级齿轮）的轮廓尺寸和外形，确定它们的位置，然后根据旋转零件间的轴向距离大于或等于10～15mm的原则确定第二对齿轮（低速级）的轴向位置。另外为了保证全齿宽啮合，大齿轮的齿宽按计算确定齿宽绘制，小齿轮齿宽增大5～10mm。2、根据齿轮端面与箱体内表面间的间隙须大于箱体壁厚绘出箱体的内表面，根据大齿轮的齿顶圆距内壁大于或等于1.2δ，绘出大齿轮端的箱体内壁，而小齿轮端由主视图定出。3、定出轴承的内端面位置，根据是轴承外圈与内机壁间应留有3～5mm（油润滑）或8～12mm（脂润滑）的距离。两级圆柱齿轮传动受力点位置示意4、进行轴的结构初步设计，确定轴的各段直径和长度。根据扭矩，确定轴的最小轴径——在轴的两头。考虑键槽等影响因素适当放大（对于直径大于100mm的轴，单键放大3％。双键放大7％，轴径小于等于100mm时，单键放大5～7％，双键放大10～15％），然后圆整，并以此为基础从外向里推，定出轴的各段长及其直径，此时要考虑其它轴系零件的尺寸及是否标准件，还要考虑定位、拆装等要求。5、轴的支撑结构设计根据轴的尺寸和工作情况初选轴承型号，并完成轴承的支撑结构设计以及与之有关的箱体和其它部分尺寸和形状的设计以及润滑和密封结构设计。如轴承孔的直径、轴承孔的长度、轴承端盖的机构和尺寸、轴承旁螺栓直径和距离、凸台的高度和宽度等。另外为保证轴承孔端面的加工，应由凸台再突出5mm左右。6、定出轴外伸部分尺寸轴外伸部分尺寸主要是长度，因直径已确定。该长度主要与外部零件（如联轴器、带轮）有关，确定原则是外部零件要便于拆装。若外部零件是联轴器则联轴器内端面到端盖螺钉间的距离视联轴器而定；若外部零件为其它传动零件则距离为15mm左右。7、量出受力点间的距离这一步是为了下一步轴、轴承、键、联轴器的校核作准备。所量取的数值最后圆整为整数。取力作用点时，对于传动零件取在轮缘宽度中部。对于支撑点，当轴承为深沟球轴承时，支撑反力取在轴承中间；当为角接触轴承时，支撑反力取在距离轴承外端面a处，如图所示，a值可查轴承手册。两级圆柱齿轮传动受力点位置示意1、2、3步骤同前，分别为选择视图（三视图）和布置图面（画出传动零件的中心线、画上传动零件、画出箱体内壁线）、选定轴承型号并定出轴承位置（到内机壁）。须注意的是小锥齿轮的中心线是箱体宽度的对称线。四、圆锥齿轮减速器设计举例4、确定小锥齿轮支撑结构。根据l1＝（2～2.5）l2，l1＝2.5d确定小锥齿轮轴上两轴承的位置，然后从中间向两端推出各轴段的长度。其它两轴设计同前。5、完成支撑部分结构设计（小锥齿轮轴）1）套杯结构2）轴承定位、拆装3）轴承座孔尺寸4）轴承端盖尺寸5）凸台尺寸6）轴承旁螺栓尺寸最后，根据外部零件确定轴外伸部分尺寸，量出受力点间的距离，草图设计第一阶段即告完工。五、蜗杆减速器设计举例蜗杆传动由于蜗杆轴和蜗轮轴既不平行又不相交，故无法在一个视图内画出蜗杆和蜗轮的结构，因此画草图时须在主视图和侧视图上同时进行。1、布置视图，并在主侧视图上由算得的中心距定出蜗杆和蜗轮得中心线位置。2、在主视图上画出蜗杆的节圆、齿顶圆、齿根圆、螺纹长度及蜗轮的节圆和最大圆，在侧视图上画出蜗轮的轮廓。3、根据蜗杆轴较长，且轴径又细，因此蜗杆轴的轴承跨距应尽可能小，蜗杆轴承座常伸到箱体内侧，为了保证蜗轮与轴承座间的传动间隙，常将轴承座内端面作成斜面。一般取蜗杆轴跨距l≈（0.9～1）da2。4、根据d＝d根－（2～4）mm为依据，从中间向两端推算出蜗杆轴的结构（也可从最小轴径从外向里推）。5、考虑蜗杆轴细长（300mm）受热伸长量大，支撑采用一端游动一端固定方式，根据轴径初选轴承型号并设计支撑结构。注意：1、根据轴承内端面与箱体内壁间距5～10mm确定轴承位置。2、为增大蜗杆轴刚度（减小跨距），应使轴承座向里伸进，但轴承座与蜗轮顶圆间隙应大于箱体壁厚。3、两端轴承座孔尺寸相同（一般两支撑点都加套筒），应大于蜗杆顶圆直径6、在两视图上画出箱体内壁，根据为顶圆到箱体内壁间距大于壁厚。7、画出蜗杆轴承端盖轮廓。8、在侧视图上定出箱体外表面的宽度（应大于蜗杆轴承端盖的凸缘直径）。9、计算蜗轮轴的最小轴径，并确定蜗轮轴结构。确定蜗轮轴所用轴承的代号、位置（内箱壁向外5～10mm）。并设计轴承座孔、轴承座旁螺栓等。10、画出轴外伸部分（蜗杆轴由大带轮定、蜗轮轴由联轴器定）。最后，量出受力点间的距离，草图设计第一阶段即告完工。