《機械設計》課程設計講稿wxd-

1一、

課程設計的目的

機械設計課程設計是機械設計課程的一個教學實踐環節，由此獲得全面的機械設計訓練。

其基本目的：

1．

綜合運用機械設計課程及前修課程所學知識去分析和解決機械設計問題；

2．

學習機械設計的一般方法，了解和掌握常用機械零部件、機械傳動裝置或簡單機械的設計過程，培養正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和零部件設計的能力；

3．

通過計算和繪圖，學會運用標準、規范、手冊及查閱有關技術資料，培養機械設計的基本技能。《機械設計》課程設計

第一講 概述2二、

課程設計的方法

1．獨立思考，繼承與創新；

2．綜合考慮機械零部件的強度、剛度、工藝性、經濟性及維護等要求；

3．采用“三邊”設計方法：邊計算、邊畫圖、邊修改；

4．使用標準和規范。

三、課程設計的內容（見課程設計任務書）

四、課程設計時間安排（共3周）

第1周：初步計算和裝配草圖；

第2周：裝配圖和部分零件圖（上機畫圖，采用CAXA）；

第3周：零件圖和整理設計說明書（3~4天），答辯（1~2天）。3五、

成績評定

1．

等級：優、良、中、及格、不及格

2．

評分標準：圖紙，設計說明書，答辯，課設期間平時成績（出勤及設計進度）綜合評定

六、

參考書

[1] 唐增寶等主編，機械設計課程設計，華中科技大學出版

社，1999年

[2] 濮良貴等主編，機械設計（第八版），高等教育出版

社，2006年

[3] 廖漢元等主編，機械原理，機械工業出版社，1997年4

《機械設計》課程設計任務書

一、

設計題目

設計一臺冶金、礦山用帶式運輸機的動力及傳動裝置。

已知：工作時有輕微振動，經常滿載工作，單向運轉，兩班制工作，工作年限10年，大修期3年，每年按300天計。允許運輸帶速度誤差：±5%，動力源為電力（三相交流電220V/380V）。5三，設計任務

1．減速器裝配圖1張（A1，電腦繪制）及裝配草圖1張（A1，

手工繪制）；

2．零件圖2張（低速軸和低速級大齒輪零件圖各1張A2）；

3．課程設計說明書1份（按照規定的格式書寫，并要求有 必要的簡圖）。

四，設計要求

1.按國家標準的規定選擇有關設計參數與標準零部件繪 制裝配圖和零件圖；

2.設計期間，設計者一律必須在設計室完成任務，否則 不給成績；

3.每完成一段任務，由指導教師審查。二，原始數據：6五，編寫課程設計說明書內容：

1，

目錄

2，

設計任務（附上課程設計任務書，注明自己的題號）

3，

機械傳動裝置的總體方案設計

1）

傳動方案的分析及擬定

2）

選擇電動機

3）

運動參數及動力參數的計算

4）

傳動方案簡圖繪制

4，

齒輪傳動設計計算（畫出輪齒受力分析圖）

5，聯軸器的選擇計算

6，

軸的設計計算

7，

滾動軸承選擇計算

8，

鍵的選擇及計算

9，

潤滑與密封設計

10，減速器結構設計

11，設計小結

12，參考文獻7六，課程設計步驟：見[1]P2

1，

設計準備

2，

傳動裝置的總體設計和傳動件等的設計

3，

減速器裝配草圖設計

4，

完成減速器裝配工作圖

5，繪制零件圖

6，

編寫設計說明書8課程設計說明書封面9

第二講 機械傳動裝置的總體方案設計

主要內容：確定傳動具體方案，選電機，定傳動比，計算傳動裝置的運動和動力參數。

一、傳動方案分析及設計（見[1]P3）

機器的組成：動力機動力機：選用電動機傳動裝置的作用：將動力部分的運動（n,v）和動力（P,T）進行轉換傳遞給工作機（又稱執行部分），以滿足工作機的需要；傳動裝置的設計是傳動方案設計的關鍵。

傳動裝置工作機10可傳遞運動和動力的機構有：齒輪傳動，帶傳動，蝸輪蝸桿傳動，鏈傳動，凸輪機構，連桿機構等。

各機構特點（見[2]P137），將這些機構有效的組合，滿足工作機的需要，即為傳動方案的擬定。

[1]P4表2-1給出了由多個齒輪機構組合成的多種傳動方案（即常用的減速器），可分析比較其優缺點，確定較好的傳動方案。

傳動方案設計依據：首先滿足工作機的功能要求；其次滿足工作可靠、效率高、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用維護方便等；確定傳動方案時，應充分了解各傳動機構的性能和特點，結合工作機的工作條件，對多種傳動方案進行分析比較，合理選擇。

11如下列出了帶式運輸機的5種傳動方案：

12方案分析比較：

a)：帶傳動+閉式齒輪傳動。帶傳動布置于高速級，發揮其傳動平穩、緩沖吸振和過載保護特點，但此方案寬度較大，且帶傳動不適應繁重的工作要求及惡劣的工作環境。

b)：閉式蝸桿傳動。結構緊湊，但傳動效率低，功率損耗大，在長期連續運轉中不經濟。

c)：錐齒輪+圓柱齒輪傳動。橫向結構較緊湊，適合布置在較狹窄的通道中，錐齒輪一般放在高速級（轉矩T較小），可減小錐齒輪尺寸，便于加工；但錐齒輪加工較困難，加工成本高。

d)：二級閉式圓柱齒輪傳動。適應在繁重及惡劣的工作條件下長期工作，使用維護方便，但結構較龐大。

e)：

開式齒輪傳動+閉式齒輪傳動。成本較方案d）低，適應于繁重的工作條件，但多灰塵的環境對開式齒輪壽命有影響。13綜合以上方案特點，考慮工作條件及環境，初選方案d），二級閉式圓柱齒輪傳動。

傳動方案圖如下：14二、選擇電動機(見[1]P5)

1．

電動機類型及轉速：

三相交流電動機：Y系列：（見[1]P147）

YZ、YZR系列：

同步轉速：一般選1500或1000rpm

2．

確定電動機功率和型號

1）工作機所需功率Pw=F×V/1000Kw

2）電動機所需功率Pd=Pw/η

傳動裝置總效率η=η1×η2·····ηn

各傳動副的效率η1、η2·····ηn等見[1]P6表2-2

3）電動機額定功率Pe>電動機所需功率Pd,由此查[1]P147選電動機型號

記下：電動機型號，額定功率Pe，滿載轉速nm，電動機中心高，外伸軸徑和外伸軸長，供選聯軸器和計算傳動件用。VF15三、確定總傳動比Σi及分配傳動比

Σi=電機滿載轉速nm/工作機所需轉速nw， nw=60×1000×V/（πD）

Σi=i1×i2

各級傳動比分配原則：（見[1]P7）

1）滿足推薦值范圍（見[1]P7表2-3）；

2）不發生干涉現象；

3）等強度原則；

4）潤滑合理。

推薦：i1=（1.3~1.4）i216四、運動參數及動力參數的計算（見[1]P8）

1）

計算各軸的轉速n，輸入功率P，轉矩T

2）

計算各級傳動（高速級，低速級齒輪傳動）的輸入轉速及輸入功率

五、繪制傳動方案簡圖：17

第三講 齒輪傳動設計（見[1]P12）

主要內容：高速、低速級齒輪傳動設計計算

一、高速級齒輪傳動設計計算（斜齒圓柱齒輪傳動設計計算）

設計步驟：參考教材[2]P218例題10-2或課堂例題、作業

二、低速級齒輪傳動設計計算（變位直齒齒輪傳動設計計算）

變位齒輪傳動設計：見教材[2]P226★▲

設計步驟：參考教材[2]P209例題10-1，

教材[3]P217~218例題9-118三、注意事項1）變位系數的確定d1→z1→m→z2→標準中心距a（為非整數）→采用變位齒輪→實際中心距a’（a圓整為0～5結尾）→實際嚙合角α’；由z1＋z2和α’→查表或計算求得總變位系數xΣ=x1＋x2;由xΣ

、i查表→x1，則x2=xΣ－x1。19203）中心距a如偏小，可能引起軸承端蓋干涉，則可先估算一下軸承端蓋的大小（即初定最小軸徑，逐步加大，初定軸承，確定出軸承座孔徑，初選軸承蓋，即可定其大小）4）考慮等強度設計時，則一般低速級齒輪模數＞高速級齒輪模數5）設計的齒輪da＞400～500mm時，齒輪需鑄造，則齒輪材料要鑄鋼2）關于模數和齒數的確定有多種方法（1）見[2]P210例題，d1→初取z1→m=d1/z1

（2）d1→求中心距a=d1(1+i)/2，將a圓整→m=(0.007～0.02)a→z1=d1/m一般傳動動力齒輪模數m≥2mm，d一定時，希望在保證齒輪彎曲強度前提下，使m降低，z增加，傳動更平穩。21

第四講 軸系設計計算

一、

設計內容：

高、中、低速軸的結構設計和強度設計計算；

各軸上的軸承、鍵、聯軸器的設計。

二、

設計方法

貫徹“三邊”設計法，以軸為主線，考慮減速箱體結構，其它零件并行設計，各零件尺寸相互協調。

參考內容：

[2]第15章軸；

[1]P13~P14；P24~P29；圖5-1；圖5-5；圖5-7；圖5-8；圖5-15；表5-1；圖5-2222三、初步結構設計

設計步驟：1．

設計前準備：讀懂圖5-1（結構特點，各零部件作用）；圖5-22；弄清[1]P24表5-1中各符號的意義及計算如：df，d1，d2的確定及螺栓扳手空間c1、c2的確定。23242，繪制減速器裝配草圖（一）（見[1]P25，圖5-5）

253．

在草圖（一）基礎上繪出減速器裝配草圖（二）如下：（見[1]P27圖5-7）26LLL=δ1+C1+C2+5~8

δ1——箱蓋壁厚，查[1]表5-1

C1,C2——軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查[1]表5-1軸承內端面距箱體內壁脂潤滑:10~15油潤滑:3~5a箱體內壁30B---拆裝空間8~1527高速軸1）

軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）

（1）

初估最小軸徑dmin考慮：軸上的聯軸器及電機軸徑，再定dmin，聯軸器的選擇見[1]P13或課堂習題28

（2）逐步加大軸徑（考慮軸上零件的定位、固定或區分加工面、零件拆裝需要）注意點：a)用于定位時，軸徑變化大(5~10mm)，否則變化小b)滾動軸承的定位應查其標準 c)有標準零件配合的軸徑應取相應標準值（如：滾動軸承、聯軸器處）d)由d軸初選滾動軸承型號e)齒輪尺寸與軸徑很接近（d<1.8ds）時，采用齒輪軸（見[1]P29)29以箱體內壁為基準（1）確定軸承在軸承座孔內位置（即定軸的支承點位置）設計思路：

（邊計算，邊畫圖，邊設計）2）

軸的軸向尺寸確定30（2）確定軸承座孔長度L半聯軸器距箱體內壁距離= L+e+30~40mm,并演算空間B是否足夠

e—軸承端蓋厚，查[1]P132

B—考慮零件的拆裝空間（3）確定半聯軸器的位置LLL=δ1+C1+C2+5~8mm

δ1—箱蓋壁厚，查[1]表5-1

C1,C2—軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查[1]表5-131

中間軸和第三根軸設計:

設計方法同上，考慮低速軸軸徑不能過小而使剛度降低，則一般低速軸的dmin≥高速軸的dmin+5~10mm32高速軸：

1）

軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）

（1）

初估最小軸徑dmin

注：先選聯軸器，再定dmin，聯軸器的選擇見[1]P13或課堂習題

（2）逐步加大軸徑（考慮軸上零件的定位、固定或區分加工面、零件拆裝需要）

33高速軸：

1）

軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）

注意點：

a)用于定位時，軸徑變化大（5~10mm）;否則變化小（1~3mm）

b)滾動軸承的定位應查其標準

c)有標準零件配合的軸徑應取相應標準值（如：滾動軸承、聯軸器處）

d)由d軸初選滾動軸承型號

e)齒輪尺寸與軸徑很接近（d<1.8ds）時，采用齒輪軸（見[1]P29和[2]P227）342）

軸的軸向尺寸確定353)設計思路：（邊計算，邊畫圖，邊設計）

以箱體內壁為基準

（1）

確定軸承在軸承座孔內位置（即先定軸的支承點位置）

取決軸承的潤滑方式

軸承采用何種潤滑方式見[1]P19~20或[2]P324363)設計思路：（邊計算，邊畫圖，邊設計）

以箱體內壁為基準

（2）確定軸承座孔長度L

L=δ1+C1+C2+5～8

δ1—箱蓋壁厚，查[1]表5-1

C1,C2—軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查[1]表5-1

（3）確定半聯軸器的位置

半聯軸器距箱體內壁距離=L+e+15~20mm并演算空間B是否足夠

e—軸承端蓋厚，查[1]P132

B—考慮零件的拆裝空間37舉例說明（以[1]圖5-7為例）

中間軸和第三根軸:設計方法同上，考慮低速軸軸徑不能過小而使剛度降低，則一般低速軸的dmin≥高速軸的dmin+5~10mm38四、

軸的強度校核計算

減速器裝配草圖（圖5-7）完成后，找出各軸的受力點和支點，進行彎扭合成強度校核計算

五、

滾動軸承壽命校核計算

六、

鍵的選擇及校核計算

39

第五講 減速器裝配圖繪制（見[1]P28）

[1]P27圖5-7裝配草圖，軸承、齒輪、軸承端蓋、聯軸器、鍵等應已選好，各零件強度已校核合格。

一、選圖樣比例和視圖布置（見[1]P23圖5-4，P48圖5-22）

40二、減速器裝配圖繪制

先在圖紙上畫出減速器裝配草圖（P27圖5-7

）

1．

軸系零件的結構設計（見[1]P28）

在俯視圖上畫出各軸系零件（齒輪、軸承、軸承端蓋等）的詳細結構

注：軸系結構常見錯誤見[1]P43表5-5

2．

減速器箱體結構設計（見[1]P29）

繪制思路：

先箱體后附件；

先主體后局部；

先輪廓后細節；

畫圖應在三個視圖上同時進行

注：箱體結構常見錯誤見[1]P46表5-9413．

減速器附件設計（見[1]P32）

窺視蓋、通氣器、油面指示器、起蓋螺釘、定位銷等的作用及結構

注：減速器附件常見錯誤見[1]表5-10

在圖紙上畫出減速器裝配草圖（[1]P34圖5-15）

4．

檢查裝配底圖：檢查內容：[1]P33

三、完成減速器裝配圖（[1]P40）

主要內容：尺寸標注，技術要求，技術特性，明細表等

1）尺寸標注（見[1]P40）：特性尺寸、外形尺寸、安裝尺寸、配合尺寸

例：中心距及偏差（[1]表18-4）

422）技術特性：見[1]P41表5-3，可參考[1]圖5-22

精度等級：齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組公差組的精度等級例:8-8-8GJGB10095-88(簡寫：8GJGB10095-88)

3）技術要求：見[1]P41，可參考[1]圖5-22齒厚極限偏差上偏差代號齒厚極限偏差下偏差代號查[1]表18-643

第六講零件圖繪制及編寫設計說明書

一、零件圖繪制（見[1]P50）