机械设计综合课程设计

1、1 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、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。通过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高。2 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、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。打基础。 3 3、进行机械设计基本技能的训练，包括设计计算、绘图、查阅、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。

2、和使用标准规范、手册、图册等相关技术资料等。 题目一题目一 冲床的设计与分析冲床的设计与分析 电动机经带传动，带动二级圆柱齿轮减速器，然后带动曲柄电动机经带传动，带动二级圆柱齿轮减速器，然后带动曲柄1转转动，再经六杆机构（执行机构）使滑块动，再经六杆机构（执行机构）使滑块5上下往复运动，实现冲压。上下往复运动，实现冲压。在曲柄轴在曲柄轴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。轮，驱动油泵向连杆机构的各运动副供油。题目的分配题目的分配第第1题题加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计加热炉推料机的执行

3、机构综合与传动装置设计第第2题题块状物品推送机的机构综合与结构设计块状物品推送机的机构综合与结构设计第第3题题包装机推包机构运动简图与传动系统设计包装机推包机构运动简图与传动系统设计第第4题题颚式破碎机的机构综合与传动系统设计颚式破碎机的机构综合与传动系统设计第第5题题压床机构综合与传动系统设计压床机构综合与传动系统设计第第6题题自动送料冲床机构综合与传动系统设计自动送料冲床机构综合与传动系统设计第第7题题插床机构综合与传动系统设计插床机构综合与传动系统设计每每5-6位同学一组，每组选择一道题目。位同学一组，每组选择一道题目。内容设计天数一、执行机构的设计一、执行机构的设计1.平面连杆机构的设

4、计平面连杆机构的设计;2.平面连杆机构的运动分析、力分析平面连杆机构的运动分析、力分析3.执行机构的其他运动方案设计及分析执行机构的其他运动方案设计及分析4. 飞轮的设计，确定电动机的功率飞轮的设计，确定电动机的功率5. 凸轮机构的设计凸轮机构的设计9天二、选择电动机型号，分配传动比二、选择电动机型号，分配传动比1天三、传动装置的设计三、传动装置的设计1.带传动的设计计算带传动的设计计算2.齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算2天四、减速器的设计四、减速器的设计1. 轴的结构设计（装配草图设计），轴、轴承、键的验算轴的结构设计（装配草图设计），轴、轴承、键的验算2. 减速器装配图减速器装配图1

5、#一张一张3. 箱体或箱盖零件图一张箱体或箱盖零件图一张 轴、齿轮或皮带轮零件图任选两张轴、齿轮或皮带轮零件图任选两张3天5天3天五、编写设计说明书五、编写设计说明书1天六、答辩六、答辩1天设计成绩分为：设计成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格优秀、良好、中等、及格、不及格成绩评定主要依据：成绩评定主要依据：图纸、答辩、平时、说明书图纸、答辩、平时、说明书注意事项：注意事项： 正确利用现有设计资料，勤于思考，敢于创新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，要养成有设计是边计算、边画图、边修改的交叉过程，要养成有

6、错必改，精益求精的科学态度。错必改，精益求精的科学态度。 一、平面连杆机构的设计一、平面连杆机构的设计已知：滑块行程已知：滑块行程H，构件，构件3的上、下的上、下极 限 角极 限 角3 、3 ， 比， 比值值 、 ，尺寸，尺寸h1、h3 ， minmin, ,曲柄转速曲柄转速n1 。/CECDll/EFDEll为了精确，尺寸最好解析法求得为了精确，尺寸最好解析法求得 min用来确定用来确定D点到滑块导路的垂直距离点到滑块导路的垂直距离二、平面连杆机构的运动分析及力分析二、平面连杆机构的运动分析及力分析=60时的速度多边形=60时的加速度多边形=60时的力多边形力分析时，从滑块开始，逐渐推算到曲

7、柄上B处的受力，从而求得平衡力矩。如：同一构件两点间的运动关系如：同一构件两点间的运动关系CBBCvvvCCCBCBnntCBaaaaaa运动分析、力运动分析、力分析分析格式范例：格式范例：绘制滑块的运动线图（绘制滑块的运动线图（s ，v ，a 画在一个坐标系中）画在一个坐标系中）数据汇总数据汇总绘制阻力矩图绘制阻力矩图Mr (建议：用坐标纸，也可用计算机求面积），求求得驱动力矩得驱动力矩Mb三、执行机构其他运动方案的设计三、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、原动件为转动、执行构件为往复根据执行机构具有急回运动、原动件为转动、执行构件为往复移动等要求，另外移动等要求，另外至

8、少设计两种其他运动方案至少设计两种其他运动方案，并分析比较。，并分析比较。求盈亏功画能量指示图max2 FemWJJ 求驱动力矩，并画在图上求飞轮转动惯量为求得阻抗功（曲线下的面积），可将阻力矩曲线画在坐标纸上数格，也可用数值方法直接求曲线下的面积。Md0s0已知：从动件行程已知：从动件行程h ，偏距，偏距e，许用压力角，许用压力角，推程运动角，推程运动角远休止角远休止角，回程运动角，回程运动角要求：要求：1）按许用压力角）按许用压力角确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径rr ；2）。，从动件运动规律，从动件运动规律，凸轮与曲柄共轴。凸轮与曲柄共轴。 220

9、d dtanserse提示：提示：对直动从动件对直动从动件根据根据来计算基圆半径。用来计算基圆半径。用比较方便；也可借助比较方便；也可借助确定。确定。类型选择类型选择 电动机容量的确定电动机容量的确定 无特殊需要，选用无特殊需要，选用Y系系列三相交流异步电动机列三相交流异步电动机所选电动机的额定功率所选电动机的额定功率P Peded应等于或稍大于应等于或稍大于实际需要的电动机功率实际需要的电动机功率P Pd ddedPP 即即电动机的实际输出功率电动机的实际输出功率awdPPd1000ABwwMPP工作机所需入功率，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，成本增加，造成浪

10、费。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，成本增加，造成浪费。联轴承齿轮带传动装置的总效率32aa，各效率查各效率查机械设计课程设计指导书机械设计课程设计指导书转速的选择转速的选择 电动机的型号确定电动机的型号确定 常用同步转速有：常用同步转速有：3000、1500、1000、750r/min电动机的可选转速范围电动机的可选转速范围nniininad)408()42(减速器带同步转速低的电动机，级对数多，尺寸大，重量大，成本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。高，但总传动比小；同步转速高则正好相反。 根据容量和转速范

11、围，查出适用的电动机型号。并记录下电根据容量和转速范围，查出适用的电动机型号。并记录下电动机的额定功率动机的额定功率P Peded，满载转速，满载转速n nm m，外形尺寸，中心高，伸出端直，外形尺寸，中心高，伸出端直径等主要参数和安装尺寸。径等主要参数和安装尺寸。n曲柄转速，已知曲柄转速，已知总传动比总传动比减速器带满总iinni 分配传动比时应注意以下几点：分配传动比时应注意以下几点： 1 1）各级传动比都应在合理范围内）各级传动比都应在合理范围内 2 2）应注意使各传动件尺寸协调，结构匀称，避免发生相）应注意使各传动件尺寸协调，结构匀称，避免发生相互干涉。互干涉。3 3）对于多级减速传动

12、，可按照）对于多级减速传动，可按照“前小后大前小后大”（即由高速级向低（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。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。大带轮碰地面高速级高速级大齿轮大齿轮碰低速轴碰低速轴4 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。）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。 q展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传动比展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传动比i1和低和低速级传动比速级传动比i2的关系通常取的关系通常取q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分配圆锥圆柱齿轮减

13、速器的传动比时，通常取锥齿轮传动比i13。q两级同轴式圆柱齿轮减速器，两级传动比可取为两级同轴式圆柱齿轮减速器，两级传动比可取为121)5 . 13 . 1 (ii，iii减速器减速器减速器iii215 5）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小 。1. 1. 计算各轴转速计算各轴转速 1inn2inn带innm2. 2. 计算各轴输入功率计算各轴输入功率带dPP齿轮轴承PP齿轮轴承PP 3. 3. 计算各轴输入转矩计算各轴输入转矩iii，T，TTnPT得各轴的输入转矩据,1055. 96将上述参数列成表将上述参数列成表1. 1. 带传动带传动 由前面的

14、计算，已知：带传动的输入功率，小带轮的转速，传动由前面的计算，已知：带传动的输入功率，小带轮的转速，传动比比i i带带 需要设计：带的型号、根数需要设计：带的型号、根数Z Z、基准长度、基准长度L Ld d，带轮基准直径，带轮基准直径d dd d，压，压轴力轴力F FQ Q，带传动的中心距，带传动的中心距a a等。等。带实际总齿轮齿轮带实际进而修正此时ii，iiddidd,)1 (12取系列值取系列值q 检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如装在电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上的小带轮直径与电机中心高是否适宜

15、，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机轴径是否一致，大带轮是否过大与底板相碰等 。 根据情况，选择直齿轮或斜齿轮传动，软齿面或硬齿面。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：模数要设计：模数m，中心距，中心距a，齿数，齿数z，分度圆直径，分度圆直径d，齿顶圆直径齿顶圆直径da，齿根圆直径齿根圆直径df , ,齿宽齿宽b，精度等级，螺旋角，精度等级，螺旋角 ，齿轮的结构形式，齿轮的结构形式等。等。2. 2. 齿轮传动齿轮传动（1 1）软齿面齿轮大小齿轮的齿面硬度差）软齿面齿轮大小齿轮的齿面硬度差30-50HBS30-50HBS注意：注意：齿宽齿宽b取整，

16、取整，b1 = b2 + (5 10) mm； 直径直径d 、 da 、 df ，螺旋角，螺旋角 应为精确值应为精确值（2 2）数据处理）数据处理模数模数m标准系列值，不小于标准系列值，不小于 1.5mm ； 中心距中心距a0或或5结尾的整数结尾的整数对于直齿轮，对于直齿轮， a应严格等于应严格等于)(2121zzm对于斜齿轮，对于斜齿轮， a应严格等于应严格等于)(cos2121zzmn固定式联轴器固定式联轴器可移式联轴器可移式联轴器（要求被联接（要求被联接两轴轴线严格两轴轴线严格对中）对中）（可补偿被联接（可补偿被联接两轴的相对位移）两轴的相对位移）刚性可移式联轴器弹性可移式联轴器（无弹性

17、元件）（无弹性元件）（有弹性元件）（有弹性元件）齿式联轴器 凸缘联轴器 套筒联轴器 十字滑块联轴器 万向联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 轮胎式联轴器 . 联轴器的选择包括联轴器类型和型号的合理选择。联轴器的选择包括联轴器类型和型号的合理选择。 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)或弹性柱销联轴器或弹性柱销联轴器(HL) 按按计算转矩计算转矩并兼顾并兼顾所联接两轴的尺寸所联接两轴的尺寸选定。要求所选选定。要求所选联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩，联轴器轴孔直径联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩，联轴器轴孔

18、直径应与被联接两轴的直径匹配。应与被联接两轴的直径匹配。 即 TcKAT Tmaxnn 联轴器的极限转速工作转速且保证且保证式中：式中：T联轴器传递的名义转矩联轴器传递的名义转矩KA工作情况系数，查表工作情况系数，查表T联轴器许用转矩，查标准联轴器许用转矩，查标准油标尺油标尺箱座箱座视孔盖视孔盖通气器通气器箱盖箱盖放油塞放油塞轴承盖轴承盖定位销定位销低速轴系低速轴系高速轴系高速轴系中间轴系中间轴系一级减速器一级减速器1.1.确定箱体的结构确定箱体的结构整体式或剖分式整体式或剖分式铸造或焊接铸造或焊接2.2.确定轴承的润滑方式确定轴承的润滑方式 当齿轮的圆周速度当齿轮的圆周速度v 2m/s时，轴

19、承采用时，轴承采用脂润滑。轴承端面脂润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为与箱体内壁的距离为812mm，此时要设有封油盘。，此时要设有封油盘。 当齿轮的圆周速度当齿轮的圆周速度v 2m /s时，轴承采用时，轴承采用油润滑。轴承油润滑。轴承端面与箱体内壁的距离为端面与箱体内壁的距离为23mm 。2 3m/s 时，不必开设油沟时，不必开设油沟3.3.确定轴承端盖的形式确定轴承端盖的形式凸缘式或嵌入式凸缘式或嵌入式 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：以下内容：一、一、 轴的结构设计（草图的设计）轴的结构设计（草图的设计

20、）图例4.4.减速器结构尺寸的确定减速器结构尺寸的确定 绘制减速器绘制减速器装配图前，必装配图前，必须确定减速器须确定减速器的基本机体结的基本机体结构尺寸，计算构尺寸，计算出出表表4-1的所有的所有尺寸，并理解尺寸，并理解其含义。其含义。 下面以铸造剖下面以铸造剖分式箱体、脂润滑分式箱体、脂润滑轴承、凸缘式轴承轴承、凸缘式轴承端盖的二级展开式端盖的二级展开式圆柱齿轮减速器为圆柱齿轮减速器为例，说明输出轴的例，说明输出轴的结构设计过程。结构设计过程。1.1.先画高速级齿轮先画高速级齿轮2.2.两个大齿轮端面相距两个大齿轮端面相距 3 3，画低速级齿轮画低速级齿轮3.3.画箱体内壁：小齿轮端面与内

21、壁相距画箱体内壁：小齿轮端面与内壁相距 2 2 ，大齿轮顶圆与内壁相距，大齿轮顶圆与内壁相距 1 1，左侧暂不画左侧暂不画4.4.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 812mm12mm5.5.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肩逐一确定各轴段直径二级减速器装配草图画图过程二级减速器装配草图画图过程3050R（圆整）a1a213c11Bc258（圆整）（圆整）H（圆整）22581、箱体壁厚和箱盖壁

22、厚B1c1、c2螺栓的扳手空间取1箱体壁厚取2箱体壁厚取3箱体壁厚c1c2223c2c1581B（圆整）（圆整）d1l1lBe=1.2d3d381223轴承宽度d2d3d4d3d5d6轴承宽度812b4l5=b4（23）D112) 1 . 007. 0(2ddd结尾或须50),31 (23 dd334) 1 . 007. 0(2ddd) 31 (35 dd轴承盖的厚度e轴承盖上螺钉有关小和与伸出端安装零件的大Bl由联轴器孔的长度确定1ld1由初估轴径确定选择轴承：设d3=50mm，初选 6210轴承，查标准确定其 外径D和宽度5103050R（圆整）1a1a2H（圆整）2123c2c1581B

23、（圆整）（圆整）注意事项注意事项齿轮轮毂的长度应满足齿轮轮毂的长度应满足l=（1.21.5)d，至少，至少l=d， d装齿轮处轴的直径装齿轮处轴的直径 当齿宽系数取值较小时，尤其是硬齿面，会导致齿宽当齿宽系数取值较小时，尤其是硬齿面，会导致齿宽b b较小，较小，可能会出现齿轮轮毂长度可能会出现齿轮轮毂长度l小于所在轴直径小于所在轴直径d d，此时应加长轮毂至，此时应加长轮毂至满足上述要求。满足上述要求。 此时，最初根据齿宽此时，最初根据齿宽b b确定的箱体内壁位置必须作相应的调确定的箱体内壁位置必须作相应的调整。整。 注意：定位轴肩高和非定位轴肩高的取法注意：定位轴肩高和非定位轴肩高的取法1.

24、1.键的选择及校核键的选择及校核 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面尺寸b b、h h。兼顾轮毂长度确定标准键长。兼顾轮毂长度确定标准键长L L 。 验算键的挤压强度。若强度不足，可采用相隔验算键的挤压强度。若强度不足，可采用相隔180180 的的双键，双键，但按但按1 1.5 5个键计算个键计算 。2.2.轴承的寿命计算轴承的寿命计算 类型的选择：若轴上的齿轮为斜齿轮，最好选用类型的选择：若轴上的齿轮为斜齿轮，最好选用7 7类或类或3 3类轴承，类轴承，以便承受较大的轴向载荷；若为直齿轮，优先选用以便承受较大的轴向

25、载荷；若为直齿轮，优先选用6 6类轴承。类轴承。 型号的确定：可从中系列初选。如轴颈直径型号的确定：可从中系列初选。如轴颈直径d d=40mm,=40mm,若选深沟若选深沟球轴承，则可初选球轴承，则可初选63086308。 求得各轴承所受的当量动载荷求得各轴承所受的当量动载荷P P，从而计算轴承寿命，从而计算轴承寿命L Lh h ,满足满足二、校核计算二、校核计算6010h6htLPCfnL一般以大修期计算 精确确定：轴的支点位置及轴上所受载精确确定：轴的支点位置及轴上所受载荷的大小、方向和作用点。荷的大小、方向和作用点。 轴的强度校核一般遵循下列步骤：轴的强度校核一般遵循下列步骤：（1 1）

26、画出轴的空间受力简图）画出轴的空间受力简图（2 2）作出水平面的受力图、弯矩）作出水平面的受力图、弯矩MH图图（3 3）作出垂直面的受力图和弯矩）作出垂直面的受力图和弯矩MV图图（5 5）作出转矩）作出转矩 T 图图 （7 7）确定危险截面，进行校核计算）确定危险截面，进行校核计算（4 4）作出合成弯矩）作出合成弯矩M 图图22VHMMM3.3.轴的强度校核轴的强度校核 转轴，可按转轴，可按当量弯矩法当量弯矩法进行强度校核；进行强度校核；对重要轴，进行对重要轴，进行疲劳强度安全系数疲劳强度安全系数校核校核。 （6 6）作出当量弯矩）作出当量弯矩Me 图图22)TMMe（三、图面布置三、图面布置

27、 绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式如下：式如下：减速器附件设计减速器附件设计油标尺油标尺作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置作用：测量油面深度，要有最高液面，最低液面刻度。位置设计时要防止拔不出油标或油外溢。设计时要防止拔不出油标或油外溢。放油塞放油塞作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。作用：更换润滑油的出口，设计在箱体底座最低位置处。主视图的高度确定油底油面高度油底油面高度3050，以保证足够的油量，且避免尘渣泛起，以保证足够的油量，且避免尘渣泛起四、装配图完成阶段的工作四、装配图完成阶段的工作

28、装配图底图完成后，应进行尺寸标注，技术要求、减速器特性、装配图底图完成后，应进行尺寸标注，技术要求、减速器特性、零部件编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，完成零部件编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，完成装配图。装配图。 尺寸标注尺寸标注：装配图上只标注以下四类尺寸：装配图上只标注以下四类尺寸技术特性技术特性：在装配图上以表格形式列出在装配图上以表格形式列出技术要求技术要求： （1）输入功率和转速（）输入功率和转速（2）传动效率（）传动效率（3）总传动比及各级传动比）总传动比及各级传动比等。等。 （1） 特性尺寸特性尺寸。指减速器的中心距及偏差。指减速器的中心距及偏差。 （2） 配合尺寸配合尺寸。如齿轮、带轮、联轴器和轴的配合，轴承和轴、。如齿轮、带轮、联轴器和轴的配合，轴承和轴、轴承座的配合等。轴承座的配合等。 写明在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方写明在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方面的技术说明。面的技术说明。 （3） 安装尺寸安装尺寸。如底板尺寸、中心高、地脚螺栓孔及位置等。如底板尺寸、中心高、地脚螺栓孔及位置等。 （4） 外形尺寸外形尺寸。指总长、总宽、总高。指总长、总宽、总高零部件编号零部件编号：按要求对各个零件正确编号，既不能重复也不能遗按要求