《机械设计》课程设计讲稿wxd-

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》课程设计

第一讲 概述2二、

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、边修改；

4．使用标准和规范。

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（共3周）

第1周：初步计算和装配草图；

第2周：装配图和部分零件图（上机画图，采用CAXA）；

第3周：零件图和整理设计说明书（3~4天），答辩（1~2天）。3五、

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] 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

[2] 濮良贵等主编，机械设计（第八版），高等教育出版

社，2006年

[3] 廖汉元等主编，机械原理，机械工业出版社，1997年4

《机械设计》课程设计任务书

一、

设计题目

设计一台冶金、矿山用带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（三相交流电220V/380V）。5三，设计任务

1．减速器装配图1张（A1，电脑绘制）及装配草图1张（A1，

手工绘制）；

2．零件图2张（低速轴和低速级大齿轮零件图各1张A2）；

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。二，原始数据：6五，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，

润滑与密封设计

10，减速器结构设计

11，设计小结

12，参考文献7六，课程设计步骤：见[1]P2

1，

设计准备

2，

传动装置的总体设计和传动件等的设计

3，

减速器装配草图设计

4，

完成减速器装配工作图

5，绘制零件图

6，

编写设计说明书8课程设计说明书封面9

第二讲 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[1]P3）

机器的组成：动力机动力机：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。

传动装置工作机10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[2]P137），将这些机构有效的组合，满足工作机的需要，即为传动方案的拟定。

[1]P4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。

11如下列出了带式运输机的5种传动方案：

12方案分析比较：

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及恶劣的工作环境。

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。

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。

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。

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。13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：14二、选择电动机(见[1]P5)

1．

电动机类型及转速：

三相交流电动机：Y系列：（见[1]P147）

YZ、YZR系列：

同步转速：一般选1500或1000rpm

2．

确定电动机功率和型号

1）工作机所需功率Pw=F×V/1000Kw

2）电动机所需功率Pd=Pw/η

传动装置总效率η=η1×η2·····ηn

各传动副的效率η1、η2·····ηn等见[1]P6表2-2

3）电动机额定功率Pe>电动机所需功率Pd,由此查[1]P147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。VF15三、确定总传动比Σi及分配传动比

Σi=电机满载转速nm/工作机所需转速nw， nw=60×1000×V/（πD）

Σi=i1×i2

各级传动比分配原则：（见[1]P7）

1）满足推荐值范围（见[1]P7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=（1.3~1.4）i216四、运动参数及动力参数的计算（见[1]P8）

1）

计算各轴的转速n，输入功率P，转矩T

2）

计算各级传动（高速级，低速级齿轮传动）的输入转速及输入功率

五、绘制传动方案简图：17

第三讲 齿轮传动设计（见[1]P12）

主要内容：高速、低速级齿轮传动设计计算

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[2]P218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[2]P226★▲

设计步骤：参考教材[2]P209例题10-1，

教材[3]P217~218例题9-118三、注意事项1）变位系数的确定d1→z1→m→z2→标准中心距a（为非整数）→采用变位齿轮→实际中心距a’（a圆整为0～5结尾）→实际啮合角α’；由z1＋z2和α’→查表或计算求得总变位系数xΣ=x1＋x2;由xΣ

、i查表→x1，则x2=xΣ－x1。19203）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）4）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5）设计的齿轮da＞400～500mm时，齿轮需铸造，则齿轮材料要铸钢2）关于模数和齿数的确定有多种方法（1）见[2]P210例题，d1→初取z1→m=d1/z1

（2）d1→求中心距a=d1(1+i)/2，将a圆整→m=(0.007～0.02)a→z1=d1/m一般传动动力齿轮模数m≥2mm，d一定时，希望在保证齿轮弯曲强度前提下，使m降低，z增加，传动更平稳。21

第四讲 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：

[2]第15章轴；

[1]P13~P14；P24~P29；图5-1；图5-5；图5-7；图5-8；图5-15；表5-1；图5-2222三、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[1]P24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。23242，绘制减速器装配草图（一）（见[1]P25，图5-5）

253．

在草图（一）基础上绘出减速器装配草图（二）如下：（见[1]P27图5-7）26LLL=δ1+C1+C2+5~8

δ1——箱盖壁厚，查[1]表5-1

C1,C2——轴承旁螺栓扳手空间(凸缘尺寸)，查[1]表5-1轴承内端面距箱体内壁脂润滑:10~15油润滑:3~5a箱体内壁30B---拆装空间8~1527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考虑：轴上的联轴器及电机轴径，再定dmin，联轴器的选择见[1]P13或课堂习题28

（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(5~10mm)，否则变化小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（d<1.8ds）时，采用齿轮轴（见[1]P29)29以箱体内壁为基准（1）确定轴承在轴承座孔内位置（即定轴的支承点位置）设计思路：

（边计算，边画图，边设计）2）

轴的轴向尺寸确定30（2）确定轴承座孔长度L半联轴器距箱体内壁距离= L+e+30~40mm,并演算空间B是否足够

e—轴承端盖厚，查[1]P132

B—考虑零件的拆装空间（3）确定半联轴器的位置LLL=δ1+C1+C2+5~8mm

δ1—箱盖壁厚，查[1]表5-1

C1,C2—轴承旁螺栓扳手空间(凸缘尺寸)，查[1]表5-131

中间轴和第三根轴设计:

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+5~10mm32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[1]P13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）

33高速轴：

1）

轴的径向尺寸确定（从最小轴径开始）

注意点：

a)用于定位时，轴径变化大（5~10mm）;否则变化小（1~3mm）

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（d<1.8ds）时，采用齿轮轴（见[1]P29和[2]P227）342）

轴的轴向尺寸确定353)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[1]P19~20或[2]P324363)设计思路：（边计算，边画图，边设计）

以箱体内壁为基准

（2）确定轴承座孔长度L

L=δ1+C1+C2+5～8

δ1—箱盖壁厚，查[1]表5-1

C1,C2—轴承旁螺栓扳手空间(凸缘尺寸)，查[1]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+15~20mm并演算空间B是否足够

e—轴承端盖厚，查[1]P132

B—考虑零件的拆装空间37举例说明（以[1]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+5~10mm38四、

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

39

第五讲 减速器装配图绘制（见[1]P28）

[1]P27图5-7装配草图，轴承、齿轮、轴承端盖、联轴器、键等应已选好，各零件强度已校核合格。

一、选图样比例和视图布置（见[1]P23图5-4，P48图5-22）

40二、减速器装配图绘制

先在图纸上画出减速器装配草图（P27图5-7

）

1．

轴系零件的结构设计（见[1]P28）

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[1]P43表5-5

2．

减速器箱体结构设计（见[1]P29）

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[1]P46表5-9413．

减速器附件设计（见[1]P32）

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[1]表5-10

在图纸上画出减速器装配草图（[1]P34图5-15）

4．

检查装配底图：检查内容：[1]P33

三、完成减速器装配图（[1]P40）

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[1]P40）：特性尺寸、外形尺寸、安装尺寸、配合尺寸

例：中心距及偏差（[1]表18-4）

422）技术特性：见[1]P41表5-3，可参考[1]图5-22

精度等级：齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组公差组的精度等级例:8-8-8GJGB10095-88(简写：8GJGB10095-88)

3）技术要求：见[1]P41，可参考[1]图5-22齿厚极限偏差上偏差代号齿厚极限偏差下偏差代号查[1]表18-643

第六讲零件图绘制及编写设计说明书

一、零件图绘制（见[1]P50）