武汉科技大学《机械设计》课程设计讲稿

1、一、课程设计的目的机械设计课程设计是机械设计课程的一个教学实践环节，由此获得全面的机械设计训练。其基本目的：1综合运用机械设计课程及前修课程所学知识去分析和解决机械设计问题2学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置或简单机械的设计过程，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和零部件设计的能力3通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册及查阅有关技术资料，培养机械设计的基本技能机械设计机械设计课程设计课程设计第一讲概述二、课程设计的方法1独立思考，继承与创新2综合考虑机械零部件的强度、刚度、工艺性、经济性及维护等要求3采用“三边”设计方法：边计算、边画图

2、、边修改三、课程设计的内容（见课程设计任务书）四、课程设计时间安排（第一周第三周，共3周）第1周：完成初步计算和装配草图第2周：完成装配图和部分零件图（上机画图）第3周：完成零件图和整理设计说明书（34天）；答辩（12天）五、成绩评定1等级：优、良、中、及格、不及格2评分标准：图纸，设计说明书，答辩，课设期间平时成绩（出勤及设计进度）综合评定六、参考书1濮良贵等主编，机械设计，高等教育出版社，2001年2唐增宝等主编，机械设计课程设计，华中科技大学出版社，1999年3廖汉元等主编，机械原理，机械工业出版社，1997年机械设计机械设计课程设计任务书课程设计任务书一、设计题目设计一台冶金、矿山用带

3、式运输机的动力及传动装置。已知：工作时有轻微振动，经常满载工作，单向运转，两班制工作，工作年限10年，大修期3年，每年按300天计。允许运输带速度误差：5%，动力源为电力（三相交流220/380V）。运 输 带FV卷 筒动 力 及 传 动 装 置三，设计任务1减速器装配图1张（A1手工和机画各一张）；2零件图2张（低速轴和低速级大齿轮零件图各1张）3课程设计说明书1份（按照规定的格式书写，并要求有必要的简图）四，设计要求1，按国家标准的规定选择有关设计参数与标准零部件绘制装配图和零件图2，设计期间，设计者一律必须在设计室完成任务，否则不给成绩。3，每完成一段任务，由指导教师审查16.80.65

4、2201641.12320220.95310172.90.926033.50.96330182.41.25300153.31.4330302.41.4310序号序号F F(KN)V V(m/s)D D(mm)序号序号F F(KN)V V(m/s)D D(mm)二，原始数据：五，编写课程设计说明书内容：1，目录2，设计任务（附上课程设计任务书，注明自己的题号）3，机械传动装置的总体方案设计1）传动方案的分析及拟定2）选择电动机3）运动参数及动力参数的计算4）传动方案简图绘制4，齿轮传动设计计算（画出轮齿受力分析图）5，联轴器的选择计算6，轴的设计计算7，滚动轴承选择计算8，键的选择及计算9，润滑

5、与密封设计10，减速器结构设计11，设计小结12，参考文献六，课程设计步骤：见2P2课程设计说明书封面第二讲第二讲机械传动装置的总体方案设计机械传动装置的总体方案设计主要内容：确定传动具体方案，选电机，定传动比，计算传动装置的运动和动力参数。一、传动方案分析及设计（见2P3）机器的组成：动力机传动装置工作机动力机：选用电动机传动装置的作用：将动力部分的运动（n,v）和动力(P,T)进行转换传递给工作机（又称执行部分），以满足工作机的需要；传动装置的设计是传动方案设计的关键。可传递运动和动力的机构有：齿轮传动，带传动，蜗轮蜗杆传动，链传动，凸轮机构，连杆机构等。各机构特点（见1P137），将这些

6、机构有效的组合，满足工作机的需要，即为传动方案的拟定。2P4表2-1给出了由多个齿轮机构组合成的多种传动方案（即常用的减速器），可分析、比较其优缺点，确定较好的传动方案。传动方案设计依据：首先满足工作机的功能要求；其次满足工作可靠、效率高、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用维护方便等；确定传动方案时，应充分了解各传动机构的性能和特点，结合工作机的工作条件，对多种传动方案进行分析比较，合理选择。如下列出了带式运输机的5种传动方案：方案分析比较：方案a)：带传动+闭式齿轮传动。带传动布置于高速级，发挥其传动平稳、缓冲吸振和过载保护特点，但此方案宽度较大，且带传动不适应繁重的工作要求

7、及恶劣的工作环境。方案b)：闭式蜗杆传动。结构紧凑，但传动效率低，功率损耗大，在长期连续运转中不经济。方案c)：锥齿轮+圆柱齿轮传动。横向结构较紧凑，适合布置在较狭窄的通道中，锥齿轮一般放在高速级（转矩T较小），可减小锥齿轮尺寸，便于加工；但锥齿轮加工较困难，加工成本高。方案d)：二级闭式圆柱齿轮传动。适应在繁重及恶劣的工作条件下长期工作，使用维护方便，但结构较庞大。方案e)：开式齿轮传动+闭式齿轮传动。成本较方案d)低，适应于繁重的工作条件，但多灰尘的环境对开式齿轮寿命有影响。综合以上方案特点，考虑工作条件及环境，初选方案d)，二级闭式圆柱齿轮传动。传动方案图如下：VF1.电动机 2.联轴器

8、 3.两级圆柱齿轮减速器4.运输带 5.卷筒123452斜齿圆柱齿轮传动变位直齿圆柱齿轮传动二、选择电动机(见2P5)1电动机类型及转速：三相交流电动机：Y系列：（见2P147）YZ,YZR系列：同步转速：一般选1500或1000r/min2确定电动机功率和型号1）工作机所需功率Pw=FV/1000Kw2）电动机所需功率Pd=Pw/传动装置总效率=12n各传动副的效率1、2n等见2P6表2-23）电动机额定功率Pe电动机所需功率Pd,由此查2P147选电动机型号记下：电动机型号，额定功率Pe，满载转速nm，电动机中心高，外伸轴径和外伸轴长，供选联轴器和计算传动件用。三、确定总传动比I及分配传动

9、比i=电机满载转速nm/工作机所需转速nw,nw=601000V/（D）i=i1i2各级传动比分配原则：（见2P7）1）满足推荐值范围（见2P7表2-3）；2）不发生干涉现象；3）等强度原则；4）润滑合理推荐：i1=（1.31.4）i2四、运动参数及动力参数的计算（见2P8）1）计算各轴的转速，输入功率，转矩2）计算各级传动（高速级，低速级齿轮传动）的输入转速，输入功率五、绘制传动方案简图：F=6000N电动机Y132M1-6额定功率4KW，满载转速960rpmi1=4.989i2=4.019V=0.6m/s第三讲第三讲齿轮传动设计齿轮传动设计（见2P12）主要内容：高速、低速级齿轮传动设计计

10、算一、高速级齿轮传动设计计算（斜齿圆柱齿轮传动设计计算）设计步骤：参考教材1P216例题10-2或课堂例题、作业二、低速级齿轮传动设计计算（变位直齿齿轮传动设计计算）变位齿轮传动设计：见教材1P226设计步骤：参考教材1P209例题10-1，教材3机械原理P217218例题9-1 先认真阅读机械设计课程设计P12”齿轮传动”部分内容 齿轮工作要求、工作条件参考设计任务书；设计的运动和动力参数要求来自于总体方案设计计算的结果1、斜齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮参考机械设计第十章内容2、变位直齿圆柱齿轮、变位直齿圆柱齿轮1d1z1im2z（2mm,标准化）（整数）2)(21mzzaa通过变位圆整成整数或

11、0，5结尾的整数a) (aa 变位后的压力角：aa020cosarccos通过变位系数图查总变位系数x查小齿轮的变位系数1x计算大齿轮的变位系数12xxx按照有变位的情况查节点区域系数、齿形系数、应力修正系数;按有变位的情况计算齿轮的节圆直径三，注意事项3）中心距a如偏小，可能引起轴承端盖干涉，则可先估算一下轴承端盖的大小（即初定最小轴径，逐步加大，初定轴承，确定出轴承座孔径，初选轴承盖，即可定其大小）P2104）考虑等强度设计时，则一般低速级齿轮模数高速级齿轮模数第四讲第四讲轴系设计计算轴系设计计算一、设计内容：高、中、低速轴的结构设计和强度设计计算；各轴上的轴承、键、联轴器的设计二、设计方

12、法贯彻“三边”设计法，以轴为主线，考虑减速箱体结构，其它零件并行设计，各零件尺寸相互协调。参考内容：教材1第15章轴；2P13P14；P24P29；图5-1；图5-5；图5-7；图5-8；图5-152表5-1；图5-22三、初步结构设计设计步骤：1设计前准备：读懂图5-1（结构特点，各零部件作用）；图5-22；弄清2P24表5-1中各符号的意义及计算如：df；d1；d2的确定及螺栓扳手空间c1,c2的确定2，绘制减速器装配草图（一）（见2P25）212箱体内壁3在草图（一）基础上绘出减速器装配草图（二）如下：（见2P27图5-7）箱体内壁1油润滑脂润滑由结构定二级圆柱齿轮减速器装配草图箱盖外壁

13、见图5-8高速轴：1）轴的径向尺寸确定（从最小轴径开始）（1）初估最小轴径dmin注：先选联轴器，再定dmin，联轴器的选择见2P13或课堂习题（2）逐步加大轴径（考虑轴上零件的定位、固定或区分加工面、零件拆装需要）注意点：a)用于定位时，轴径变化大（510mm）;否则变化小（13mm）b)滚动轴承的定位应查其标准c)有标准零件配合的轴径应取相应标准值（如：滚动轴承、联轴器处）d)由d轴初选滚动轴承型号e)齿轮尺寸与轴径很接近（d1.8ds）时，采用齿轮轴（见2P29或P188和1P227）2）轴的轴向尺寸确定BCCmm及零件拆装空间间轴承旁联接螺栓扳手空）零件宽靠（轴长轴上零件的轴向定位可度

14、）承，联轴器，齿轮等宽轴上零件的宽度（如轴润滑）轴承润滑方式（油或脂轴向尺寸取决于21323)设计思路：（边计算，边画图，边设计）以箱体内壁为基准（1）确定轴承在轴承座孔内位置（即先定轴的支承点位置）取决轴承的润滑方式轴承采用何种润滑方式见2P1920或1P324（2）确定轴承座孔长度LL=1+C1+C2+51箱盖壁厚，查2表5-1C1,C2轴承旁螺栓扳手空间(凸缘尺寸)，查2表5-1（3）确定半联轴器的位置半联轴器距箱体内壁距离=L+e+1520mm并演算空间B是否足够e轴承端盖厚，查2P132B考虑零件的拆装空间7565 1 151053或图图见壁脂润滑，轴承距箱体内壁油润滑，轴承距箱体内

15、mmmm于润滑脂添加轴承采用脂润滑时，便装（螺钉长度）轴承盖上联接螺钉的拆联轴器安装尺寸）联轴器上零件拆装（查举例说明（以图5-7为例）中间轴和第三根轴:设计方法同上，考虑低速轴轴径不能过小而使刚度降低，则一般低速轴的dmin高速轴的dmin+510mm4 4、轴系零件设计中的注意事项、轴系零件设计中的注意事项 高、中速轴上的轴承可选用角接触球轴承（有斜齿轮），低速轴上的轴承可选用深沟球轴承；联轴器可选用弹性套柱销联轴器。 轴的结构设计需要考虑其上齿轮的结构（主要是小齿轮，采用齿轮轴的结构和采用实心式齿轮的结构时有较大差别：采用齿轮轴时不需要键和轴向定位，而采用实心式齿轮时则必须要键周向定位和

16、考虑齿轮的轴向定位）。 高速轴最小轴径的确定需要综合考虑电机输出轴的直径，轴的扭转强度和联轴器的轴孔直径配合。例：例：设所选电机型号为Y132S-6，查表16-2，电机输出轴直径为38mm； 设高速轴按扭转强度设计得最小直径为d16mm，查表13-5，初选TL6 型联轴器，查看相应的“轴孔直径”系列，可知，高速轴的最小直径须取 d=32mm。四、轴的强度校核计算减速器装配草图（图5-7）完成后，找出各轴的受力点和支点，进行弯扭合成强度校核计算五、滚动轴承寿命校核计算六、键的选择及校核计算第五讲第五讲 减速器装配图绘制减速器装配图绘制（见2P28）此前，应完成2P27图5-7装配草图，轴承、齿轮

17、、轴承端盖、联轴器、键等已选好，各零件强度已校核合格。一、选图样比例和视图布置（见2P34图5-15，P48图5-22）二、减速器装配图绘制在图纸上画出减速器装配草图1轴系零件的结构设计（见2P28）在俯视图上画出各轴系零件（齿轮、轴承、轴承端盖等）的详细结构注：轴系结构常见错误见2P43表5-52减速器箱体结构设计（见2P29）绘制思路：先箱体后附件；先主体后局部；先轮廓后细节；画图应在三个视图上同时进行注：箱体结构常见错误见2P46表5-93减速器附件设计（见2P32）窥视盖、通气器、油面指示器、起盖螺钉、定位销等的作用及结构注：减速器附件常见错误见2表5-104检查装配底图：检查内容：2P33三、完成减速器装配图（2P40）主要内容：尺寸标注，技术要求，技术特性，明细表等1）尺寸标注（见2P40）：特性尺寸、外形尺寸、安 装尺寸、配合尺寸2）技术特性：见2P41，可参考图5-223）技术要求：见2P41，可参考图5-22第六讲第六讲 零件图绘制及编写设计零件图绘制及编写设计说明书说明书一、零件图绘制（见2P50）绘制低速轴和低速级大齿轮零件图各1张（参考2图6-3，图6-4）