机械设计课程设计指导书-本科用..

1、机械设计课程设计指导书（机类本科使用）前言第一章概述1.1机械设计课程设计的目的1.2机械设计课程设计的内容和任务1.3机械设计课程设计中的注意事项第二章机械设计课程设计步骤2.1设计准备2.2传动装置的总体设计2.3各级传动零件的设计2.4减速器装配草图的设计及绘制2.5减速器装配图工作图的设计及绘制26零件工作图的设计及绘制2.7整理和编写设计说明书2.8进行设计总结第三章机械设计课程设计说明书3.1设计说明书内容3.2要求3.3书写格式举例3.4推荐参考书目附录I:机械设计课程设计题目 附录II:机械设计课程设计图册19机械设计是机械类学生一门重要的专业基础课，机械设计课程设计乂是其 中

2、重要的实践教学环节，根据机械类专业本科学生机械设计课程设计要求，结合学 院实际，编写本指导书指导学生进行课程设计，与机械设计教材配套使用。本指导书从教学要求岀发，教材上有的内容不再摘录，力求内容精选、适用， 题1:1难度适中，符合本校实际要求，书中提出了对课程设计的具体要求，说明了步 骤、设计报告的撰写以及设计过程中需要注意的事项，并提供了七组设计题LI,每 组题U乂有若干小题供设计时视情况选用。指导教师根据实际情况，在满足课程设 计基本要求的前提下，可自选附录之外的其他设计题H。本书在李开世教授编写的机械设计课程设计题集的基础上，由刘郁葱、黃 文权进行了内容的增补和重新组织，修订了原题集中的

3、个别印刷错误，并全部重新 绘制示例图。编者二0 0五年十二月第一章概述“机械设计”是机械类专业的一门重要技术基础课程，论述的是各类通用零部 件的设计原理与计算方法。为了对该门课程有充分的认识和深入的掌握，教学过程 中除了系统地讲授必要的设计与计算理论，进行作业及实验等外，还应使学生作较 全面的机械设计技能锻炼，即在“机械设计”课程完毕以后，进行为期34周的课 程设计。“机械设计”课程设计是对机械类专业本科学生进行的一次较全面的机械设计 基本技能训练，是该门课程重要的实践性教学环节。1.1机械设计课程设计的目的1, 培养理论联系实际的正确设计思想，综合运用“机械设计”课程及有关先修 课程的理论知

4、识，生产知识去分析和解决工程实际问题的能力。2, 学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置或简单 机械的设计过程和设计方法，使学生具备一定的设计能力。3, 通过设计计算、绘图、查阅有关设计资料、手册、标准和规范，数据处理， 类比等，对学生进行基本技能训练。4, 了解和学习机械设计的计算机辅助设计方法和过程。1.2机械设计课程设计的内容和任务机械设讣课程设计通常选择一般用途的机械传动装置作为设计对象，我院机械 类本科以两级齿轮减速器的设计为主，如图1所示的圆锥圆柱齿轮二级减速器。指 导教师根据实际情况，也可进行工作量与此相当的其他机械的设计。1 .电动机2.联轴器3.圆锥齿轮

5、减速器4.链传动5.链式运输机图1每个学生应独立完成以下任务：减速器装配图一张（0号或1号图纸）：零件工作图2张（传动零件，轴等，3号图纸）；设计计算说明书一份（6000-8000字）。在设计中可以使用各种计算机辅助计算、设计和分析工具来完成设计任务，采 用计算机辅助设计的同学，设计说明书要求以电子文档的形式完成并附上说明书书 写底稿，用计算机软件绘制的装配图要求用2号图纸打印，零件图用A4图纸打印。1.3机械设计课程设计中的注意事项1、机械设计课程设计是一个非常重要的教学环节，既是对已学课程的综合运用， 乂为以后的专业课学习打下基础，因此，务必要求学生在设计过程中严肃认真，踏 实细致，并养成

6、保质保量，按时完成任务的良好习惯。2、正确处理计算和绘图的关系。不能把设计片面理解为就是理论计算。确定机 械零件尺寸时，应综合考虑零件结构，加工，装配，使用条件，与其它零件的关系 以及经济性。理论计算只是为确定零件尺寸提供了一个方面（如强度）的依据，有 时要利用经验公式来确定尺寸，有时要根据结构和工艺来确定尺寸。因此在设计过 程中，经常是边画、边算，边修改。计算和绘图相互补充，交叉进行。3、正确处理参考现有资料与创新的关系。任何设计都不可能是设计者凭空想像, 独出心裁的产物。大量的设计参考资料是前人设计经验的总结，初次进行机械设计, 应充分熟悉和利用现有资料，参考和分析已有的结构方案，合理选用

7、有关经验数据。 这正是锻炼设计能力的一个重要方面。但是，参考资料并不意味着盲LI地抄袭资料。 设计者必须根据自已特定的设计任务和具体要求敢于提出新设想、新方案和新结构 并在设计实践中总结和改善，充分发挥主观能动性，这样，设计者的设计技能才能 不断得到提高。4、注意培养工作的计划性，应经常检查和掌握进度，并随时整理设计计算结果。 这对于设计的正常进行，阶段检查和编写说明书都是有益的。5, 尽可能引用新的设计方法，采用计算机辅助设计机械零件。第二章机械设计课程设计步骤设计通常根据具体条件分析确定岀总体传动方案，然后进行必要的运算，通过 计算，作图，查阅资料以及必要的修改得到结果，最后以机械图和设计

8、说明书的形 式完成设计。大致过程如下所示。2.1设计准备认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；阅读有关资料、图 纸，看录像及参观实物或拆装减速器，了解设计对象；复习“机械设计”课程有关 内容，熟悉有关零件的设计方法和步骤；拟定设计计划（工作进度表），准备好有关 图书，资料及用具。2.2传动装置的总体设计准备工作完成后，首先进行传动装置总体设计，总体设计的内容是分析和选定 传动装置的方案，选择电动机的类型、型号和转速，为下一步的传动件设计提供 条件。2.2.1分析和选定传动装置的方案传动方案通常用机构运动简图的方式表达，根据课程设计任务书中提供的原始 参数，分析减速器的工作条件（如

9、运动特点，有无特殊要求等），工作性能（如运输 带工作拉力F,运输带工作速度v）,再分析比较多种传动方案的特点，考虑总体结 构，尺寸以及加工制造方便，使用和维护易于操作进行，成本低廉等因素从中选择 出最佳的传动方案。如果设计的是多级传动，对于有儿种传动形式的多级传动要充 分考虑各种传动方式的传动特点，合理布置传动顺序，下面儿点在考虑传动方案时 可供参考。1. 带传动乘载能力小，传递同样功率时结构尺寸较大，但带能吸收振动，传动 平稳，适宜布置在高速级，通常iW7。2. 链传动因为有运动的不均匀性和附加动载荷，有冲击，最好布置在低速级， 通常i W 8。3. 斜齿轮因为是逐渐进入和退出啮合其传动比直

10、齿轮更平稳，故宜布置在高速 级。4. 大直径的圆锥齿轮加工较直齿轮和斜齿轮困难，宜将其布置在高速级，并采 用小传动比以减小其直径和模数。5. 蜗杆传动可得到较大的传动比，适合于用在高速传动中。总体传动方案的选择可参考后面的附图。2.2.2选择电动机电动机由专门厂家生产，是标准部件，设计时要选择电机型号、电机功率和电 机转速，这些可根据工作机性能，工作环境和工作载荷来选择，在产品H录上查阅 相关参数。如无特殊要求，电机类型通常选用Y系列的三相笼型异步电动机，因其结构简 单，工作可靠，价格低廉，维护方便。电机功率和转速要根据具体条件进行计算。确定总传动比和分配各级传动比；总传动比山选择好的电机转速

11、n电和计算出的工作机工作机转速n确定i总=n电/ n工关于总传动比的分配，应考虑下面儿点1. 各级传动比应在推荐值的范围。2. 传动比的分配应使各级传动比尺寸协调合理。3. 考虑结构的要求，各级传动件要有相应的合适的空间，不能发生干涉。4. 对于多级齿轮传动来说，从润滑的需要出发，应尽可能使大齿轮的直径尺寸 接近。前面参数确定后，计算每根轴的转速，功率及扭矩；画出传动装置方案简图。 为设计计算各级传动零件和装配图设计做准备。2.3各级传动零件的设计传动件是减速器的核心零件，计算齿轮减速器各级传动件的参数，确定出尺寸 以及箱外传动零件如带传动、链传动等的主要参数和尺寸。设计时先确定出外传动件，如

12、带传动、链传动的有关参数，带传动通常选用结 构简单的v带传动，计算确定出带的型号、长度和根数，主、从动带轮的直径，传 动中心距。对于链传动需要计算确定出链的型号、链节数、排数，链轮的齿数和直 径，传动中心距，说明润滑方式。外传动件参数的确定还应考虑与电机、联轴器等 标准部件的配合，即轮毂和轴的尺寸要相配。尺寸确定后，应根据确定的参数重新 计算实际传动比。闭式齿轮内传动件是指箱体内的圆柱齿轮、圆锥齿轮、斜齿轮或蜗杆蜗轮，他 们的设计都有相应的设计公式，具体设计参看机械设计教材或有关的参考资料, 设计时需注意下面儿点；1. 根据工作环境和工作性能用类比的方法确定齿轮材料，若设计成齿轮轴还要 兼顾轴

13、的强度、刚度要求，为加工方便起见，尽可能减少材料种类，同级减速器各 小齿轮和大齿轮材料尽量分别一致。2. 一对相啮合的齿轮（圆锥齿轮除外），考虑轴向装配误差，通常小齿轮宽度 要大于大齿轮宽度51Omm。3. 标准参数查表选取，应该圆整的尺寸要圆整，重要的计算尺寸精确到小数点 后两位。2.4减速器装配草图的设计及绘制装配图用于表达零件的相互装配关系，是重要的技术文件。要最终完成好装配 图，做草图是一个很重要的步骤，因为在设计过程中，为使零件得到合理的结构和 表达，零件和零件之间有协调的相互关系，有些尺寸和图纸需要进行多次修正、修 改。在草图阶段，细线绘制轴承结构及箱内外大致结构；校核轴、键和联轴

14、器的强 度及滚动轴承的寿命：进行轴承，箱体及其附件的结构设计，边设计边修改，以期 得到最合理的结构尺寸。草图完成后应检查并修改。标注尺寸和配合，写出减速器 特性；技术要求、零件序号、考虑明细表和标题栏。2.5减速器装配图工作图的设计及绘制装配图要符合机械制图国家标准的要求，选择合适的表达方式。在认真检查分 析草图的基础上进行绘制，标注尺寸和配合，写出减速器特性；技术要求、零件序 号、考虑明细表和标题栏。26零件工作图的设计及绘制要求表达的零件是轴和齿轮，对于轴类零件，常用一个主视图来表达，有孔和 键槽的地方可用剖视图来表达，细节部分可用局部放大图。齿轮的表达通常用两个 视图，对于齿轮分度圆、齿

15、顶圆等线条机械制图上有专门的规定，必需按规定绘制。2.7整理和编写设计说明书设计说明书的编写参见第三章。2.8进行设计总结第三章 机械设计课程设计说明书设计说明书是图纸设计的理论根据，乂是设计计算的整理和总结，而且是审核 设计是否合格的技术文件之一。编写设计说明书是设计工作的一个磴要组成部份。3.1设计说明书内容机械设讣课程设计说明书的内容根据具体的设计任务而定，说明书的格式一般 可参照下列要求：目录（标题，页次）；设计任务书；传动方案的分析与拟定（传动方案简图）；电动机的选择与有关计算；传动装置运动及动力参数的计算；传动零件的设计计算；轴的设计计算（轴的结构设计简图，轴的受力分析图弯矩图、扭

16、矩图）；滚动轴承的选择和计算键的选择和计算；联轴器的选择；润滑方式及密封件类的选择；箱体结构设计；其他（如热平衡计算，计算机辅助设计流程图，程序及计算结果等。）； 设计小结；参考资料（包括书名或期刊名，作者，出版单位及年月）。3.2要求1. 计算正确，论述清楚，层次分明，文字简洁，书写工整。2. 计算部分写出计算公式，代入相应数值后不必写出运算过程，直接写出计算 结果及单位，并写出简短结论（如满足强度要求”，“在允许范围内”等）。3. 凡公式或数据，应注明来源。4. 为了清楚说明设计内容，应附有必要的插图（如传动方案简图，轴的受力 分析图，轴的结构设计草图等）。为了简练醒訂，一些计算可以用表格

17、形式写出（如 传装置的运动及动力参数，传动零件的儿何尺寸参数等）。5. 只要求写出正确设计结果，不必写出修改过程。3.3书写格式举例计算及说明结果齿面接触强度计算初步计算转矩：=9.55X 106XP/nl=9.55X 106X20/10007；=191000N.mm齿宽系数0八由机械设计第222页，表12.13取匕=1.0接触疲劳极限応：由机械设计第224页，图12. 17取GighlOMPa3.4推荐参考书目设计过程中需要了解和使用有关的规范、公式，查阅相关的图、表，要利用参 考资料来进行，以下为推荐的参考书LI。1. 机械设计手册2. 机械设计教材3. 机械制图4. 机械零件设计手册5.

18、 机械设计课程设计6. 机械零件图册说明：以上书訂没有列出作者、出版社和版本，同学可根据条件选择不同作者, 不同版本相应的资料来作设计参考。注意，在引用公式、图表时，一定是同一本手 册或教材中的公式和图表对应，不能用这本书的公式而查另一本书的图表。附录I:机械零件课程设计题目题目A设计一用于带式运输机上的圆锥园柱齿轮减速器。工作经常载，空载 起动，工作有轻震，不反转。单班制工作。运输机卷筒直径D =320mm,运输带容 许速度误差为5%。减速器为小批生产，使用期限10年。1附表1原始数据题号A 1A 2A 3A 4A 5A 6运输带1】作拉力F(N)2X1032.1 X1032.2 X1032

19、.3 X1032.4 X1032.5 X103运输带1】 作速度V (m/ s )1.21.31.41.51.551.61 .电动机2.联轴器3.圆锥齿轮减速器4.带式运输机附图1题目B设计一用于带式运输机上的同轴式两级圆柱齿轮减速器。工作平稳。 单向运转，两班制工作。运输带容许速度误差为5%。减速器成批生产，使用期限 1 0年。附表2原始数据题号B1B2B3B4B5B6B7运输机工 作轴扭矩 T (Nom)1300135014001450150015501600运输带丄 作速度V (m/ s )0.650.700.750.800.850.900.80卷筒直径D (mm)30032035035

20、03504003501 -带传动2.电动机3.同轴式两级圆柱齿轮减速器4.带式运输机5.卷筒附图2题目C设计一用于链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器。工作平稳，经常满 载，两班制工作，引链容许速度误差为5%。减速器小批生产，使用期限5年。附表3原始数据题号C 1C 2C 3C 45 C6 CC 7曳引链拉 力 F (N)9X1039.5X1010X1010.5 X10511X10311.5X10312X10曳引链速 度 V (m/ s )0.300.320.340.350.360.380.4曳引链链轮齿数Z8888888曳引链节 距P (mm)808080808080801 .电动机2.联轴器3

21、.圆锥齿轮减速器4.链传动5.链式运输机附图3题目D设计一斗式提升机传动用的二级斜齿圆柱齿轮同轴式减速器。传动简 图如下，设计参数列于附表4。附表4斗式提升机的设计参数号题号D1D2D3D4生产率Q ( t/h )15162024提升带速度V (m/s )1.822.32.5提升高度H (mm)32282722提升鼓轮直径D(mm)400400450500注：1)斗式提升机用来提升谷物、面粉、水泥、型沙等物品；2) 提升机驱动鼓轮(图2.7中的件5)所需功率为：P w = Q H (1+0.8 v ) /367 (KW)3) 斗式提升机运转方向不变，工作载荷稳定，传动机构中装有保安装 置(如安

22、全联轴器)；4) 工作寿命8年，每年300个工作日，每日工作16小时。1 .电动机2。联轴器3 减速器4.驱动嘉鼓轮5.运料斗6.提升带附图4题目E：设计用于带式运输机上的展开式二级圆柱齿轮减速器。连续单项运转,空载启动，中等冲击，两班制工作，运输带速度允许误差为5%,工作期限为10年。附表5原始数据题号ElE2E3E4E5E6E7E8E9E10运输机 工作轴 扭矩T(Nom)800800800850850850850900900900运输带工作速 度V (m/s )0.700.900.800.750.850.950.900.750.800.85卷筒直径D (mm)3503903603603704003803503703801 .带传动2.电动机3 两级圆柱齿轮减速器4.带式运输机5.卷筒附图5注：此题上图的二级同轴式改为二级展开式题目F设计一链式运输机上的蜗杆减速器。工作平稳，经常满载，不反转,引链容许速度误差为5 %。减速器通风良好，成批生产，使用期限5年。附表6原始数据题号F 1F2F3F4F5F6曳引链拉力F (N)6.4 X1036.8X1036X1037X1036.2 X1037X103曳引链速度V (m/s)0.260.250.250.300.240.2曳引链链轮齿数Z15141215