机械设计基础课程设计(2014)

1、机械设计基础课程设计2015/1/7伍先安一. 设计目的 综合运用机械设计及先修课程（制图，材力，机原，机制，材料等）的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力 通过本课程设计，在掌握各种运动形式变换，运动参数确定及力和功率传递过程中，对机械运动学和动力学的分析与设计有一较完整的概念，学会从机器功能要求出发，合理选择机构的选型与组合，制定机械传动系统的方案（功能设计），正确计算零件的工作功能，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用维修、经济和安全等问题，培养机械设计能力（结构设计） 学习运用标准，规范，手册，图表和查阅有关资料等，培

2、养设计的基本技能二. 设计内容1.设计题目：液体包装机的设计 一级蜗杆减速器（二级圆柱齿轮减速器）的设计 2.设计的主要内容包括以下几方面:确定包装机设计方案(包括传动系统和执行机构等)选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数等进行传动件的设计计算,校核轴、轴承、联轴器、键的强度等绘制减速箱装配图及典型零件图整理和编写设计计算说明书答辩分组 包装量（袋/分） 5055606570袋尺寸（长宽/mm） 180100 170100 16090 14080 12080计量（ml/袋）5045403530物料输送力F（N） 300300300300300热封和剪切所需功率（W）100100100100

3、100装料所需功率（W）2402202001701503. 设计参数（设计参数（P56）及分组如下）及分组如下:分组分组：3人一组，大学号尾号相同一组，如1，11，21等 前5组 二级圆柱齿轮减速箱 6，16，26 重复1组数据 后5组 蜗杆减速器已知条件已知条件: 1.输送带滚筒直径D=80mm 2.装料压缩泵活塞直径为30mm 3.装料启闭阀摆角约90 4.工作情况:两班制工作，每年工作300天，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动 5.使用折旧期:使用年限为8年，3年大修一次 6.制造条件及生产批量:一般机械厂制造,小批量生产 7.总体尺寸：6507501600（mmmmmm）以内要

4、求每个学生在设计中完成以下具体工作要求每个学生在设计中完成以下具体工作: 1. 包装机机构运动简图1张（A0/A1）（整机同组相同,手工绘制） 2. 减速箱装配图1张（A0/A1）（手工绘制） 3. 零件工作图2张（A3）（低速轴、齿轮或蜗杆、蜗轮） 4. 设计计算说明书1份（约6-8千字，3035页） （二级圆柱齿轮减速器可双面书写）包装机的介绍：包装机的介绍：主要用于农药的水剂、乳油、洗发液、调味汁、油脂和脂膏等灌入袋内，适用于农药、医药、食品和化妆品行业各种粘度的产品，甚至软宽状合物产品都完全可以灌装液体包装机具有快速、精确、经济和耐化学腐蚀的优点功能介绍：功能介绍：自动完成计量、充料、

5、制袋、封合、切断、输送等全过程各部分功能：各部分功能：电控机构调速机构传动机构拉袋机构热封机构供纸机构装/进料机构成品输出机构侧面主轴投影各组三人分工如图：热封部分 (1人)2. 装料部分（2人）3. 减速器部分（3人均做）各部分设计任务及其要求第一部分:减速器部分的设计（方案设计）,V带传动设计,锥齿轮传动的设计(参考设计手册中的减速器). 完成减速完成减速器装配图装配图第二部分: 热封部分凸轮机构的尺寸综合设计 （热封凸轮机构，拉袋机构）第三部分: 装料部分连杆机构的尺寸综合设计(已知:摆杆的摆角为 ). （推料连杆机构，下料连杆机构，两曲柄的位置夹角等）90完成方案设计，即完成方案设计，

6、即包装机包装机机构运动简图机构运动简图(包括推料、下料、热封、拉袋等执行机构和传动系统)拉袋机构拉袋机构也可采用步进电机热封凸轮机构剪袋机构装/进料机构三. 设计步骤设计准备根据任务书，确定系统总体方案及传动方案传动件传动件和执行件设计计算（结构设计，理论计算）装配草图的设计（含轴，轴承）及装配图的设计，零件图设计编写设计计算说明书答 辩具体内容参考如下：确定传动方案（P13）合理的传动方案首先应满足机器的功能要求（功率、转速、运动形式）还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度）满足工作可靠，结构紧凑，传动效率高，使用维修方便，工艺性和经济性合理等要求方案1: 一级侧置蜗杆减速器(原系统方案

7、) 方案2：展开式二级圆柱齿轮减速器，再在输出端使用锥齿二级圆柱齿轮减速器，再在输出端使用锥齿轮传动换向。轮传动换向。2）计算总传动比和分配各级传动比：P15 合理选择和分配各级传动比，应考虑以下几点：传动比的大小应在推荐值范围内选取（表2-5）P13传动链为减速时，传动比分配一般宜由小到大应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻1）选择原（电）动机：P14类型和结构形式 根据电源（交直流），工作条件（温度，环境，空间结构等）和载荷特点（性质，大小等）来选择容量：电动机的额定功率应大于或等于工作要求的功率确定电动机的转速：Y系列电动机，常选用同步转速1500rpm电动机传动件设计计算 P18 包装机

8、装配图设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数。 当传动装置中减速器外有传动件时，一般先进行外有传动件（如带传动）的设计，以便减速器设计的原始条件比较准确减速器内传动件： 齿轮传动：受力分析（方向）与传动方案一致 电动机轴外伸端看：顺时针 注意输送带转向确定蜗杆旋向 装配图设计装配图设计 P26-45 涉及内容：包括结构设计，校核设计，因此设计过程较复杂：边画，边算，边改 初绘装配草图初绘装配草图 目的目的：拟定包装机的主要结构，进行视图的合理布置；进行轴的结构设计，确定轴承的位置和型号，找出轴系上所受隔离的作用点，从而对轴，轴承及键等零件进行校核 原则：原则：由箱内零件向外画；先画主要零件，

9、后画次要零件；先主视图，后其他视图确定箱内传动件轮廓及其相对位置：先画箱内传动件（如齿轮）的中心线，齿顶圆，节圆及轮毂宽等轮廓线 P27选择比例尺，初步进行视图布置及绘制装配草图 P26确定箱体轴承内壁线和座孔端面位置 初步计算 轴径 轴的结构设计（形状、轴向和径向尺寸） 确定轴上力的作用点及支点跨距 校核轴，轴承和键联接2） 设计和绘制减速箱的轴系部件的结构 齿轮的结构设计 滚动轴承的组合设计 ：轴系的轴向固定和调整；轴承盖的结构；润滑和密封 P293） 设计和绘制减速器箱体及附件的结构 P33 原则：原则：先箱体，后附件；先主体，后局部；先轮廓，后细节；以主视图为主，兼顾其他视图 箱体的结

10、构设计 箱座的高度，箱体壁厚，轴承座螺栓凸台等 附件的结构设计 包括油标，放油孔和油塞，定位销等4）完成装配图和零件图装配图 （标注尺寸，编写技术要求，零件标号，编写零件明细表、标题栏）P43零件图（视图，尺寸及其偏差的标注，形位公差标注，表面粗糙度标注，技术要求等）P45 低速轴大齿轮： P48；低速轴：P46编写技术设计说明书 内容： P52 格式：见后四 成绩评定 机构运动简图，装配图，零件图 5055% 设计计算说明书 20% 答辩 1520% 平时 （进度，考勤） 15% 设计时间安排和进程表（每个步骤完成后检查，确定成绩）第1 周 星期一 完成设计准备 (1天 ) 工作量 星期四

11、完成执行机构设计(3天 ) 星期五 完成包装机机构运动简图(1天 ) 20% 第2 周 星期二 完成传动机构设计及件初步设计计算 5%第3 周 星期一 完成减速箱装配草图（包括轴，轴承）设计 （结构设计，强度计算 ） 30% 星期四 完成装配图设计 25% 星期五 完成零件图 5%第4 周 星期二 编写设计计算说明书 15% 星期四、五：答辩课设时间：上午 8:30 下午1:30设计准备1. 仔细阅读设计任务书设计任务书,明确设计要求,分析原始数据、工作条件及设计 、内容 和步骤等；2. 了解设计对象,阅读有关资料、图纸等,参观包装机样机，进行减速器拆装实验；3. 准备好设计需要的图书、设计资

12、料、绘图工具 、图纸 、设计计算说明书用纸 等, 初步拟定设计计划与步骤。 参考书：机械设计综合课程设计张莉彦等编； 机械原理(重点第8章)；机械设计 图板: 1号(蜗杆减速器)或0号(二级圆柱齿轮减速器) （教学楼一层左侧值班室）(周一) 图板在六层 图纸：0号11.5张，3号2张：天丰利（班级自行统一购买） 设计计算说明书封面及用纸：科技楼东面平房教材科（班级统一购买3035张/人）7. 设计教室及指导教师装备1201 装备1202 李慧芳老师装备1203 装备1204 魏鹤琳老师机实1201 装备1205 6. 参观包装机时间安排等（每班2组，每组20分钟） 地点 ：机械楼110 机实1

13、201 周一上午 8:008:40 装备1205 周一上午 8:409:20 装备1203 周一上午 9:2010:00 装备1204 周一上午 10:0010:40 装备1201 周一下午 1:001:40 装备1202 周一下午 1:402:20 4. 组成设计小组，并进行设计任务分工5. 减速器在机械楼108室 刘月星老师系统总体方案及传动方案的设计1.拟定系统装置的总体布置方案，并绘制机构运动简图 （包括传动系统方案和执行机构方案） 按设计任务拟定执行系统的功能原理； 确定执行机构的类型及组合方式； 初步计算执行构件要求实现的各个运动及动力参数； 绘制执行机构运动循环图；2.计算电动机

14、的功率、转速，确定电动机的型号3.确定传动装置的总传动比和分配各级传动比4.计算各级运动和动力参数，计算出各轴的功率、转速、转矩5. 按运动参数要求对执行机构进行运动尺寸设计6. 传动系统尺寸设计 传动件的设计1.进行减速器外部传动零件设计（带传动、开式齿轮传动等）2.进行减速器内部传动零件设计（蜗杆传动、齿轮传动等）3.进行联轴器类型和型号的选择减速器装配草图设计（结构设计和强度校核） 1.选择合适的比例尺,合理布置视图,确定减速器各零件的相互位置 2.选择或设计轴端零件（联轴器、带轮或开式齿轮），初步计算各轴的轴径，初选轴承型号，进行各轴的结构设计 3.确定支承形式，初定轴承的型号，进行轴

15、承组合结构设计 4.分析轴上的载荷，确定轴上力的作用点及支承距离，进行轴、轴承及键的强度校核计算，最后确定轴承型号 5.分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件的结构设计减速器装配图设计1.选择足够的视图足够的视图来正确表达装置的装配关系,绘制装配图2.标注必要的尺寸、公差配合及零件的标号3.编写明细表、标题栏,编写传动装置的技术特性及技术要求4.完成装配图整体设计零件工作图设计轴类零件工作图(蜗杆轴、低速轴)齿轮类零件工作图(蜗轮、低速级大齿轮)编写设计计算说明书 设计计算说明书是全部设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论基础和基本依据，是审查设计是否合理、是否正确的重要技术文件。因此

16、，编写设计计算说明书也是整个设计工作的重要组成部分。(齿轮力的大小，轴承轴向力大小齿轮力的大小，轴承轴向力大小)1.设计计算说明书的内容（1）目录（写明标题并标明页次）（2）设计任务书(包括所布置的设计任务)（3）系统总体方案的拟定及说明（通过对题目的分析，说明总体方案拟订的依据，并附上总体方案简图总体方案简图）（4）执行系统方案的设计（机构选型、尺寸综合、执行机构的运动协调机构工作循环图）（5）传动系统方案的设计 （画传动机构简图即可）（6）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算 （包括计算电动机所需功率和转速，选择电动机的型号，计算总传动比并分配各级传动比，计算各轴的转速、功率和转矩等

17、内容。）（7）传动零件的设计计算（指确定传动件的主要参数和尺寸的过程。）（8）轴的设计计算和校核计算 （包括初步估算轴径、进行轴的结构设计和强度校核等设计内容。）（9）滚动轴承的选择和计算 （包括滚动轴承类型、代号的选择以及寿命计算、静强度计算和极限转速计算。）（10）键连接的选择和计算 （包括键的型号、尺寸的选择及强度的校核等。）（11）联轴器的选择 （根据具体使用情况，选择各联轴器的类型和型号，并给出其主要结构尺寸和性能指标。） （7）（11）写法 参考机械设计教材（12）箱体的设计 （主要是结构尺寸的设计计算，并附必要的简图及说明。）（13）润滑和密封的选择 （包括传动件和滚动轴承的润滑

18、方式、润滑剂的选择，密封方式、密封件的选择等，对蜗杆减速器，还要进行热平衡的计算。）（14）减速器附件的选择和说明 （如吊环、吊耳、起盖螺钉、定位销、游标、放油塞、窥视孔盖、排气装置等的结构形式的选择和说明等。）（15）设计小结 （简要说明课程设计的体会，分析整个设计的优缺点，并提出改进意见。）（16）参考文献（ 按编号、作者、书名或文章名、出版社和期刊号、出版单位和时间的顺序编写。书写格式参考后文。）2.设计计算说明书的要求和注意事项 编写设计计算说明书应准确、简要地说明设计中所考虑的主要问题和全部计算项目。并注意以下事项：（1）设计计算说明书应按内容顺序列出标题，做到层次清楚，重点突出（2

19、）每一个自成单元的内容，都应有大小标题，使其醒目突出。（3）计算部分的书写，只需列出计算公式，代入有关数据，略去计算过程，直接得出计算结果，并注明单位，并写出根据计算结果所得到的结论或说明。单位要统一，写法要一致，即全用符号或全用汉字，不能混用。（4）对所引用的计算公式和数据，要标明来源，即参考资料的编号。（5）为了清楚地说明计算内容，应附必要的简图，如传动方案简图，轴的结构、受力、弯矩图和转矩图以及轴承组合形式简图轴承组合形式简图等。（6）主要参数、尺寸、规格和计算结果，可在右侧计算结果栏中列出。（7）在传动方案简图中，对减速器中的零件应统一编号，如齿轮（1,2,3,4,5,6）轴（、）等，

20、以便在计算中称呼或作脚注之用。在全部计算中所使用的参数符号和脚注，应前后一致且单位统一，不要混用。（8）设计计算结果一般应予以圆整。但几何计算结果不得圆整，如圆柱齿轮的分度圆直径、圆锥齿轮的锥距都应精确到小数点后两位数，斜齿圆柱齿轮的螺旋角、圆锥齿轮的锥角和蜗杆的升角等都应精确到秒。 （9）计算部分可用校核形式书写。应有对计算结果的简单结论，如应力计算中的“安全”、“计算应力低于许用应力，强度不够”或“在规定范围内”等；或用不等式表示。 （10）要求计算正确、书写完整，文字精炼、通顺，论述清楚明了，书写整洁、无勾抹，插图简明。 （11）设计计算说明书一般用16开纸（可双面书写）（可双面书写）按合理的顺序及规定格式用蓝、黑钢笔（中性笔）书写或用计算机按规定格式书写于说明书用纸上 。标出页次，编好目录，最后加封面装订成册 设计说明书书写格式（包