机械设计课程设计(2014.12)

1、 机械设计课程设计机械设计课程设计 重庆大学重庆大学20142014年年1212月月课程设计的目的、内容及要求课程设计的目的、内容及要求一、目的一、目的1 1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；2 2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；力和分析问题，解决问题的能力；3 3、提高同学们在

2、计算、制图、运用设计资料（手册、提高同学们在计算、制图、运用设计资料（手册、 图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能。的基本技能。 二、内容：设计一般机械中的传动装置二、内容：设计一般机械中的传动装置1 1、题目：、题目： 设计带式运输机中的双极圆柱齿轮减速器设计带式运输机中的双极圆柱齿轮减速器2 2、内容：、内容：（1 1）传动方案的分析和拟定；）传动方案的分析和拟定；（2 2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；计算；（3 3）传动件的设计（齿轮传动）；）传动件的设计（齿轮传

3、动）；（4 4）轴的设计（所有轴的结构设计，中间轴和低速）轴的设计（所有轴的结构设计，中间轴和低速轴的弯、扭组合强度校核及安全系数校核）；轴的弯、扭组合强度校核及安全系数校核）；（7 7）联轴器的选择；）联轴器的选择；（8 8）减速器的润滑与密封；）减速器的润滑与密封；（9 9）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计）减速器装配图设计（箱体、箱盖、附件设计 等）；等）；（1010）零件工作图设计；）零件工作图设计；（1111）编写设计计算说明书；）编写设计计算说明书；（6 6）键的选择及强度校核（中间轴或低速轴上键的）键的选择及强度校核（中间轴或低速轴上键的校核）；校核）； （5 5）轴承的设

4、计（所有轴承的组合设计，低速轴和中）轴承的设计（所有轴承的组合设计，低速轴和中间轴轴上轴承的寿命计算）；间轴轴上轴承的寿命计算）； 3 3、工作量：、工作量： 减速器总装图一张：减速器总装图一张：1 1# # 图纸图纸 传动零件工作图一张：传动零件工作图一张： 2 2# # 图纸图纸 轴的工作图一张：轴的工作图一张：2 2# # 图纸图纸 设计计算说明书一份：设计计算说明书一份：6000600080008000字字 （30P30P） 4 4、进行方式：、进行方式： 按指定题号每个同学一题，在教师指导下，按按指定题号每个同学一题，在教师指导下，按 时、保质、按量完成全部设计；时、保质、按量完成全

5、部设计； 设计准备（设计要求、设计准备（设计要求、注意事项、准备绘图用注意事项、准备绘图用具等）具等）三、进度三、进度传动装置的总体设计传动装置的总体设计 传动件的设计传动件的设计装配草图的设计与绘制装配草图的设计与绘制验算轴与轴承验算轴与轴承零件工作图的设计与绘零件工作图的设计与绘制制编写设计说明书、编写设计说明书、总结和提交结果总结和提交结果阶段及主要任务阶段及主要任务12.2912.29 12.3012.3012.3112.311.11.1 1.21.2 1.31.3 1.41.4- - 1.81.8 1.91.9 1.101.10 1.111.11 1.121.12 1.131.13

6、1.141.14 1.151.15 1.161.161、设计准备2、传动装置的总体设计3、传动件的设计4、装配草图设计与绘制5、装配工作图的绘制与总成6、零件工作图设计与绘制7、编写设计说明书8、总结和提交进度表进度表2014年年12月月29日日2015年年01月月16日日 1、图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等；图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等；( (占占70%)70%)2 2、设计计算说明书：、设计计算说明书： ( (占占10%)10%) 设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等；

7、设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等；3 3、设计表现：、设计表现：( (占占20%)20%) 是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量，是否迟到早退等；（出勤率）作量，是否迟到早退等；（出勤率）四、成绩评定：四、成绩评定： 1 1、同学们每天上、下午必须在指定的设计教室进行设计，、同学们每天上、下午必须在指定的设计教室进行设计，不得迟到和早退（老师不定时检查）；不得迟到和早退（老师不定时检查）； 2 2、保持设计教室安静、清洁、文明；、保持设计教室安静、清洁、文明； 3 3、注意衣着整洁；、注意衣着整洁； 4 4、独立完成，

8、可以相互讨论，但不得抄袭。、独立完成，可以相互讨论，但不得抄袭。 五、注意事项：五、注意事项：1 1 传动装置的总体设计传动装置的总体设计1.1 1.1 分析和拟定传动方案分析和拟定传动方案传动方案已定（任务书中简图）；一人一题（按分配题号）。传动方案已定（任务书中简图）；一人一题（按分配题号）。.1 电动机类型：均用电动机类型：均用Y Y系列电动机系列电动机 1.2 1.2 选择电动机类型及功率选择电动机类型及功率.2 确定电动机功率：确定电动机功率： 电动机所需输出功率：电动机所需输出功率：P Pd d=P=Pw w/a a P Pw w工作机所需功率（取决

9、于工作阻力及运行速度）工作机所需功率（取决于工作阻力及运行速度） a a电动机至工作机之间传动装置的总效率电动机至工作机之间传动装置的总效率 a a 电动机至工作机传动装置的总效率电动机至工作机传动装置的总效率 a a= = 1 1 2 2 3 3 n n 传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率 注：注： 轴承效率：一般指一对轴承而言轴承效率：一般指一对轴承而言 卷筒效率：卷筒效率：卷卷=0.95=0.950.96, 0.96, 不计轴承效率不计轴承效率 联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销

10、联轴器 电动机额定功率电动机额定功率P Pm m: P: Pm mPPd d P Pd d 电动机所需输出功率电动机所需输出功率; ; P Pm m电动机额定功率电动机额定功率 P Pm m（1 11.31.3）P Pd d功率相同的同类电机有不同的转速：功率相同的同类电机有不同的转速： 电机转速高、转矩小电机转速高、转矩小外廓尺寸小、重量轻、价格便宜。外廓尺寸小、重量轻、价格便宜。但在总传动比相同条件下，传动装置传动比大但在总传动比相同条件下，传动装置传动比大尺寸及重量尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。大、价格高，故二者应综合考虑。 本设计一般用同步转速为本设计一般用同步转速为1500

11、1500及及1000r/min1000r/min两种电动机转两种电动机转速（用满载转速速（用满载转速n nm m计算：计算：14501450及及960r/min 960r/min ）。）。 n n m m/n/nw w =i =i1 1i i2 2i i3 3 n nw w 工作机转速工作机转速 i i1 1、i i2 2、i i3 3各级合理传动比各级合理传动比 1.3 1.3 确定电动机转速确定电动机转速 设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载进行设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载进行 计算。不能按同步转速计算。不能按同步转速1000 r/min 1000 r/min 或或 150

12、0 r/min1500 r/min注：注： 设计计算传动装置各级功率时，按所需电动机实际设计计算传动装置各级功率时，按所需电动机实际功率功率P Pd d进行计算。进行计算。 P Pd d P Pm m ， P Pm m为额定功率，为额定功率，P Pd d作为设计功率！作为设计功率！1.4 1.4 选定电动机选定电动机2 2 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比计算传动装置的总传动比及分配各级传动比2.1 2.1 总传动比总传动比i=ni=nm m/n/nw w2.2 2.2 分配传动比分配传动比各传动件互不干涉，且有利润滑各传动件互不干涉，且有利润滑: :双级圆柱齿轮减速器双级圆柱齿轮减速器

13、: i: i高高（1.5）i i低低注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足 i i(3 (3 5)%5)%3 3 传动装置的运动和动力参数的计算传动装置的运动和动力参数的计算mInn 11ininnm212iininnmnnw3.1 3.1 各轴转速各轴转速IdPP联IdPPP啮联啮滚滚22dPPP啮联啮滚滚22wdPP联啮联滚3.2 3.2 各轴输入功率各轴输入功率3.3 3.3 各轴输入转矩各轴输入转矩 669.55 109.55 10dImPpTnn联6619.55 109.55 10dmPpTinn联啮滚226

14、6129.55 109.55 10dmPpTiinn 联啮滚2266129.55 109.55 10dwwwmPpTiinn 联啮联滚传动装置的运动和动力参数的计算传动装置的运动和动力参数的计算列表列表: : 轴名轴名参数参数电动机轴电动机轴轴轴轴轴轴轴工作轴工作轴转速转速n（r/min）功率功率p （kw）转扭转扭T（Nmm）传动比传动比i 效效 率率 4 4 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 4.1 4.1 箱内传动零件设计箱内传动零件设计 .1圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点：圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点：齿轮的材料：齿轮的材料： 小齿轮用合金钢，小齿轮用合金

15、钢，40MnB40MnB调质（调质（HB240HB240 285285）或）或40C40Cr r（HB240HB240286286）；或表面淬火）；或表面淬火 齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算其精确值其精确值 ；具体结构尺寸可参见相关资料；具体结构尺寸可参见相关资料；几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表 。大齿轮用大齿轮用4545号钢正火号钢正火 边设计边修改，最终装配图、零件图、边设计边修改，最终装配图、零件图、计算说明书的结果必须一致，尤其对于轴、齿轮计算说明书的结果必须一致，尤

16、其对于轴、齿轮等。等。5.1.1 5.1.1 了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点；构特点；5.1.2 5.1.2 初绘装配草图及验算轴与轴承；初绘装配草图及验算轴与轴承；.3掌握掌握“边绘图，边计算，边修改边绘图，边计算，边修改”的交替工作法，的交替工作法，复杂装配（工作）图设计程序。复杂装配（工作）图设计程序。5.1 5.1 减速的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆、蜗轮等）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。根据不同要求和类型，减速器有多种结构。减速器的结构减减 速速 器器 的的 结结 构构附图1附图2减减

17、 速速 器器 的的 结结 构构减减 速速 器器 的的 结结 构构5.2 5.2 装配草图设计：装配草图设计： 装配图反映各个零件的相互关系，结装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。图和剖面图表达清楚。草图设计草图设计（按比例、按投影关系绘制。但可（按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略，如：不画剖面线，不标注配合及简化与省略，如：不画剖面线

18、，不标注配合及尺寸等）尺寸等）教师审阅教师审阅装装 配配 草草 图图 设设 计计 装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段5.2.1 5.2.1 草图设计第一阶段：草图设计第一阶段： 完成轴的结构设计：v d dminmin： 按扭矩初估而得的轴端直径。按扭矩初估而得的轴端直径。v 确定轴各段直径（考虑零件定位及轮毂孔直径）确定轴各段直径（考虑零件定位及轮毂孔直径）v 确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离）确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离）v 轴承型号的确定轴承型号的确定 3minnpCd可初选可初选3 3类、类、7 7类轴承中类轴承中(3)(

19、3)窄系列。窄系列。( (中等中等CrCr值值) ) 确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。l 设计过程：1、绘制前的准备：电机型号： 查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H；确定联轴器型号： 两端轴孔直径和轴孔长；初选轴承类型（径向力和轴向力作用）；轴承润滑方式： 浸油齿轮V2 m/s时，可采用脂润滑。装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段l d 齿轮润滑：V12 m/s时可采用浸油润滑。注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但10 mm；齿顶圆至油池底面距离3050 mm。确定密封方式：V

20、轴5m/s时采用毡圈密封； 封油环或者挡油盘（齿状）：轴承盖结构：装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段2、草图设计过程 选择视图、图纸幅面(1号图)、绘图比例(1:2) 及布置图面位置(估计减速器轮廓尺寸)；装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段841594180装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段由里向外，先画中心线和轮廓线，再画细部结构。 画传动零件的中心线及轮廓线、箱体内壁线步骤及要点：步骤及要点： b1b2510； 机体内壁与小齿轮端面及大齿轮顶圆应有间隙2、1；防止高速级大齿轮与低速级轴相碰。装配草图设计装配草图设计草图设计第

21、一阶段草图设计第一阶段 初估轴的外伸直径；通过绘图进行轴和轴承部件结构的初步设计；定出轴的支承距离及轴上零件作用力的位置。 精算：精算： 轴的安全系数校核，弯扭组合强度计算轴的安全系数校核，弯扭组合强度计算 （中间轴或低速轴）（中间轴或低速轴） 轴承寿命轴承寿命 （中间轴或低速轴轴承）（中间轴或低速轴轴承） 键键 （低速轴上键）（低速轴上键）装配草图设计装配草图设计精算阶段精算阶段装配草图设计装配草图设计草图设计第二阶段草图设计第二阶段5.2.2 5.2.2 草图第二阶段：草

22、图第二阶段：任务任务: :内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构有关零件的具体结构。有关零件的具体结构。 传动件结构设计：见前传动件结构设计：见前齿轮设计时应注意：1）齿轮传动的参数和几何尺寸有严格的要求： 模数m：取标准值； 中心距a：圆整； 分度圆直径d1、d2：精确到小数点后3位； 螺旋角：精确到秒； 其他结构尺寸尽量取整，以便加工。2）小齿轮是否采用齿轮轴装配草图设计装配草图设计草图设计第二阶段草图设计第二阶段.2.2.轴承组合设计：轴承组合设计： 轴系轴向固定与调整方法；轴系轴向固定

23、与调整方法； 轴系结构与画法；轴系结构与画法； 轴系润滑与密封；轴系润滑与密封； 轴承盖结构；轴承盖结构； 轴结构细化轴结构细化 圆角、倒角：圆角、倒角：退刀槽：退刀槽：砂轮越程槽等：砂轮越程槽等： 装配草图设计装配草图设计草图设计第二阶段草图设计第二阶段5.2.3 5.2.3 装配草图第三阶段：装配草图第三阶段：任务：完成装配草图任务：完成装配草图内容：内容： 设计减速器机体和附件设计减速器机体和附件 机体形状、尺寸确定机体形状、尺寸确定 轴承轴承旁旁凸台凸台结构尺寸结构尺寸加强筋；加强筋；机体工艺结构（沉头座、凸台、铸造圆角等）；机体工艺结构（沉头座、凸台、铸

24、造圆角等）；联接螺栓、螺钉的尺寸、位置联接螺栓、螺钉的尺寸、位置地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段作图确定作图确定。考虑联接刚度、保证联接可靠并结合。考虑联接刚度、保证联接可靠并结合扳手空间（扳手空间（C C1 1+C+C2 2） 完成减速器附件：七大附件的结构设计完成减速器附件：七大附件的结构设计检查孔,盖 作用：检查啮合、注油装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段检查孔盖板检查孔起盖螺钉 ；启盖螺钉作用：顶起箱盖通气器 通气器作用：内

25、外气压平衡装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段排油孔螺塞 ；油标 ；放油螺塞油标作用：测量油面高度作用：排出油污装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段定位销 ；装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段作用：确定箱盖箱体的相对位置。定位销起吊装置 。也可在箱盖上直接铸造出吊耳来起吊箱盖。吊耳为吊运整台减速器，在箱座两端凸缘下面铸出吊钩。吊钩吊环螺钉装在箱盖上，用于吊运箱盖。吊环螺钉装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段完成的草图图样绘制和编写设计计算说明书图样绘制和编写

26、设计计算说明书6 6 完成减速器装配图：完成减速器装配图： 装配图内容包括各个视图、尺寸、技术要装配图内容包括各个视图、尺寸、技术要求、零件编号、明细表、标题栏等。求、零件编号、明细表、标题栏等。6.1 6.1 标注尺寸：特性尺寸；配合尺寸；安装尺寸；标注尺寸：特性尺寸；配合尺寸；安装尺寸；外形尺寸。外形尺寸。6.2 6.2 零件序号、明细表、标题栏：零件序号、明细表、标题栏：6.3 6.3 技术特性：技术特性：6.4 6.4 技术要求：技术要求：6.5 6.5 检查装配图检查装配图装装 配配 工工 作作 图图 设设 计计 u装配图的检查1、装配图是否与传动方案一致；2、传动件、轴、轴承及轴上

27、零件结构是否合理； 定位、固定是否可靠；加工、装拆是否方便； 润滑、密封如何考虑的；3、箱体的结构与工艺性是否合理； 加工面与非加工面； 附件的布置是否恰当、结构是否正确；4、设计计算的尺寸与实际尺寸是否一致； 5、视图表达是否符合机械制图规定； 三个视图的投影关系是否正确； 啮合轮齿、螺纹及滚动轴承等的画法；6、尺寸标注是否完整且不多余； 零件序号是否按顺序编制完整，不遗 漏、重复；且与明细表一一对应，注意材料牌号与设计一致； 标出技术特性、撰写技术要求。1、不合理结构：插孔位置太高，测油杆不便插插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。入和拔出，凸台无法加工。 常见错误示例。2、不

28、合理结构：放油孔位置偏高，箱内的放油孔位置偏高，箱内的油放不干净油放不干净 4、不合理结构：各轴承座孔外端面不平齐，不各轴承座孔外端面不平齐，不利于加工。利于加工。 正确：各轴承座孔外端面平齐，各轴承内端面对齐。5、不合理结构：定位销孔位置不当。定位销孔位置不当。 齿轮啮合的正确画法：5条线，从动件齿顶圆画虚线。螺栓联接的正确画法7 7 零件工作图设计零件工作图设计 零件工作图是零件制造、检验和制订工艺规程的基本技术文件。它既要反映出设计意图，又要考虑到制造的可能性、合理性和经济性。p 零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。p 零件的基本结构及主要尺寸应与装配图一致，不应随意更改。如必须

29、更改，应对装配图作相应的修改。零件工作图设计零件工作图设计从装配图零件。7.1 7.1 设计内容：设计内容：7.1.1 7.1.1 低速级低速轴低速级低速轴7.1.2 7.1.2 低速级大齿轮低速级大齿轮7.2 7.2 零件工作图的要求：零件工作图的要求：1.1.正确选择和合理正确选择和合理布置视图布置视图2.2.合理合理标注尺寸标注尺寸3.3.标注标注公差公差及及表面粗糙度表面粗糙度4.4.编写编写技术要求技术要求5.5.画出零件工作图画出零件工作图标题栏标题栏零件工作图设计零件工作图设计8 8 编写设计计算说明书编写设计计算说明书计算说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计计算说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论根据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书的理论根据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书的内容和设计任务有关。对于本课程设计，其说明书的的内容和设计任务有关。对于本课程设计，其说明书的内容大致包括：内容大致包括：8.1 8.1 内容内容（1 1）目录（标题及页次）；）目录（标题及页次）；（2 2）设计任务书；）设计任