机械设计课程设计

机械设计课程设计第一页，共六十一页，编辑于2023年，星期六课程设计的目的和要求课程设计的主要内容运动学和动力学设计计算装配图设计和绘制零件工作图设计和绘制编写计算说明书准备答辩机械设计课程设计第二页，共六十一页，编辑于2023年，星期六课程设计的目的和要求一、课程设计的目的学习机械设计的一般方法，了解简单机械装置、通用零件的设计过程和一般步骤。进行基本的工程训练。例如，设计计算、验算、估算及数据处理，绘图表达，使用参考资料、设计手册、标准和规范，编制设计计算书等技术文件。这些都是培养一个工程师所必需的基本训练。树立正确的科学的设计思想，初步培养学生独立进行工程设计的能力，为今后进行专业课程设计和毕业设计，以及从事其他设计打下良好的基础。巩固和加深各先修课的基本理论和知识，融会贯通各门课程的知识于设计中

第三页，共六十一页，编辑于2023年，星期六课程设计的目的和要求二、课程设计的要求课程设计要求学生独立完成，包括分析方案、设计计算、查找资料、手册、标准、规范、绘图、编写设计计算书。设计过程是一个分析、初步计算、结构设计、绘图、再计算、修改、再绘图的过程，因此，不可避免地会有返工。不要把返工看作是无效劳动和浪费时间，应该通过返工不断感悟如何正确处理设计过程中的各种矛盾。对于没有设计经验的初步设计者，返工更是经验的积累和设计能力不断提高的过程，所以，一旦发现错误或不合理、不满意之处，或指导教师指出需修改的，都应该毫不犹豫地修改，以求完善。虽然课程设计的题目是虚拟的，但也要当作真题目来做。独立思考、勤查多问，严肃认真、有错必改，勇于创新、精益求精第四页，共六十一页，编辑于2023年，星期六课程设计的主要内容运动学计算：根据给定的传动方案，完成机器运动学计算。包括计算各级传动比，选择电动机。动力学计算：确定各级传动零件的计算载荷，根据强度、刚度、寿命等要求，进行动力学计算及承载能力校核。绘制装配图图样：根据机器功能的要求，考虑工艺性、安全性、经济性、使用性等进行结构设计。是课程设计中最主要的工作阶段，工作量约占整个设计时间的60％。绘制零件图图样：要求每个学生完成教师指定的3个零件图图样。整理和编写计算书（约6000～8000字）：计算书的要求和格式见课程设计指导书P99。答辩第五页，共六十一页，编辑于2023年，星期六课程设计的时间安排

总的时间3周。大致安排如下：运动学计算并选择电动机1.5天，其中包括第一次集中讲课、看录象。动力学与传动零件强度及尺寸计算2天。装配图设计9天。其中包括轴承、轴、键的承载能力及寿命计算，联轴器选择。零件图设计3天。3张零件图图样：轴，齿轮或蜗轮，箱体或箱盖。整理和编写计算书1.5天。答辩2天。第六页，共六十一页，编辑于2023年，星期六一、工作机转速和所需功率计算二、选择电动机三、分配总传动比四、传动装置的运动和动力参数计算五、进行各级传动的强度计算，并计算主要几何尺寸：运动学和动力学设计计算第七页，共六十一页，编辑于2023年，星期六一、工作机转速和所需功率计算：工作机（卷筒）转速

(r/min)

v－工作机的移动或提升速度m/s

D－卷筒直径mm

工作机所需工作功率PW(kW)

PW＝Fv

F－工作机的工作拉力或提升重力kN运动学和动力学设计计算第八页，共六十一页，编辑于2023年，星期六二、选择电动机：1、电动机类型：建议采用Y系列电动机2、确定电动机功率：所需的电动机工作功率:Pd＝Pw

/ηa

其中：Pw―工作机所需功率（PW＝Fv）ηa―电动机至工作机传动装置的总效率

电动机额定功率PN：PN≥Pd

Pd－电动机所需输出功率PN－电动机额定功率运动学和动力学设计计算第九页，共六十一页，编辑于2023年，星期六ηa＝η1η2η3…ηn即：传动链各传动副和运动副效率之连乘积

例：对题目1，ηa＝ηb

ηge2

ηbe4

ηcu

ηw

带传动效率齿轮传动效率一对轴承的效率联轴器效率工作机效率（2对）（4对）（卷筒传动）

对题目2、3，ηa＝ηge2

ηbe4ηcu2

ηw对题目4，ηa＝ηworm

ηbe3ηcu2

ηw

各传动副的效率见手册和指导书表1（P7）。运动学和动力学设计计算第十页，共六十一页，编辑于2023年，星期六3、确定电动机转速：运动学和动力学设计计算功率相同的同类电机有不同的转速：电机转速高、转矩小→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→尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。本设计一般用同步转速为1500及1000r/min两种电动机转速（用满载转速nN计算：1450及960r/min）。

nN/nw

=ia=i1i2i3nw―工作机转速i1、i2、i3―各级合理传动比

第十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期六4、选定电动机：运动学和动力学设计计算YXXX△xX￣￣￣￣￣￣￣￣￣Y系列三相中心高机座长同一机座和转极数异步电动机度代号速下不同的功率序号注意：对于专用机械，或非标准设备，或单件小批生产的设备，通常用实际需要的电动机工作功率Pd设计计算各传动零件的强度。对于通用设备，或大量生产的设备，通常用电动机的额定功率PN设计计算各传动零件的强度。第十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期六三、分配总传动比：运动学和动力学设计计算

分配总传动比应考虑以下原则：见指导书P16①各级传动比应在合理范围内。②应使各级传动件的尺寸协调，结构匀称合理。③尽量使传动装置的外廓尺寸紧凑和质量较小。④尽量使各级大齿轮的浸油深度合理。⑤传动零件之间不发生干涉相碰。二级圆柱齿轮减速器传动比的分配见指导书图12（P17）。圆锥圆柱齿轮减速器传动比的分配，可取圆锥齿轮的传动比i1≈0.25ia,并使i1≤3～4。注意：现在分配的传动比只是初步的，当齿轮传动设计时，要具体确定齿数，实际传动比为齿数比，可能与初步分配的传动比有误差，一般允许传动比的误差在（3～5）％第十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期六四、传动装置的运动和动力参数计算：运动学和动力学设计计算①各轴转速(P19)②各轴输入功率(P19)③各轴输入转矩(P20)④将计算结果整理成表格，指导书P22所示。第十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期六五、传动零件的设计计算：运动学和动力学设计计算进行各级传动的强度计算，并计算主要几何尺寸。包括带传动、齿轮传动、蜗杆传动的设计计算。

说明：轴及轴承的强度和寿命计算本来，应该接下去计算轴及轴承的强度和寿命，但是，由于此时还不知道轴的跨距、支反力，及轴的各段长度，因此，尚无法计算轴的强度及轴承的寿命，即第一阶段的运动学和动力学设计计算告一段落。计算无法进行下去，只能采用结构设计――绘图的方法使设计继续下去。待结构设计进行到能作轴及轴承的计算时，立即停止绘图，进行轴及轴承的计算，计算合格后，再继续进行结构设计。可见，设计过程是计算，绘图，在计算，在绘图的反复交叉进行的过程。第十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期六过程考核的几个重要时间通过电子邮件把设计阶段性结果发给老师！邮箱地址：duanfubin@邮件名称：学号姓名－×（例如：105638485张三－1）

周四（23日）完成传动装置的运动和动力参数计算结果表（P22）。周五（24日）完成检查减速器技术特性表（参考P81）。周五（31日）上交当天的装配图。周一（1月3日）上交完成的装配图。周五（1月7日）上交完成的零件图。

说明书可以手写，答辩时带来！第十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制一、减速器的结构

减速器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。

P26表3为减速器铸造箱体主要结构尺寸关系第十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期六减速器的结构附图1第十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期六减速器的结构附图2第十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期六减速器的结构表3(P26)第二十页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制（1）二、装配图设计第一阶段

☆布置图面：如下图所示。（指导书图28p39）

根据减速器的大小，选择适当比例绘图。第二十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制（1）☆先绘制俯视图，见图30、图31、图32。绘制时，从齿轮开始，按规定绘制减速器的内壁线，p40；☆完成轴的结构设计：

dmin：按扭矩初估而得的作为轴端直径。确定轴各段直径确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离）轴承型号的确定由里向外，先画中心线和轮廓线，再画其它结构。第二十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制（1）☆轴的支点距离和力作用点的确定p50；按弯扭合成强度条件进行轴的强度计算，并校核轴承的寿命。如不合格，则修改结构尺寸，再计算。☆精确校核轴的强度和键强度。如不合格，修改结构尺寸。第二十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制（2）三、装配图设计第二阶段P55任务:轴系结构设计内容：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。1.传动零件结构设计：2.轴承短盖的结构：3.轴承的润滑和密封

第二十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配草图设计——草图设计第二阶段第二十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配草图设计——草图设计第二阶段第二十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制（3）四、装配图设计第三阶段P61任务:设计减速器机体和附件机体：①机体形状、尺寸确定P61②轴承旁凸台结构尺寸P62③加强筋④确定各处凸缘厚度、宽度和联接螺栓、螺钉的尺寸、位置P62⑤机体内零件的润滑、密封和散热P62⑥机体结构工艺性（铸造、机加工等）P67作图确定。考虑联接刚度、保证联接可靠并结合扳手空间（C1+C2）第二十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期六附件：①窥视孔、盖P71；②放油螺塞P71；③油标P71；④通气器P73；⑤起盖螺钉P83；⑥定位销P74；⑦起吊装置P74。装配图设计和绘制（3）第二十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配草图设计——草图设计第三阶段第二十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配图设计和绘制（4）五、完成减速器装配图P801.标注尺寸：P80①特性尺寸；②配合尺寸；③安装尺寸；④外形尺寸。2.零件序号、明细表、标题栏：P85～P86。

要求采用国标推荐的标题栏和明细表。3.技术特性：P814.技术要求：P815.检查装配图P81第三十页，共六十一页，编辑于2023年，星期六装配工作图设计

第三十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期六1、不合理结构：插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。

装配图常见错误（1）第三十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期六2、不合理结构：放油孔位置偏高，箱内的油放不干净装配图常见错误（2）第三十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期六3、不合理结构：轴承盖螺钉设计在剖分面上。

装配图常见错误（3）第三十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期六4、不合理结构：各轴承座孔外端面不平齐，不利于加工。

装配图常见错误（4）第三十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期六5、不合理结构：定位销孔位置不当。

装配图常见错误（5）第三十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期六零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。零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。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。如必须更改，应对装配图作相应的修改。从装配图拆零件。零件工作图设计和绘制第三十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期六设计内容：1、轴或蜗杆

2、齿轮或蜗轮

3、箱体或箱盖

零件工作图的要求：正确选择和合理布置视图合理标注尺寸标注公差及表面粗糙度编写技术要求画出零件工作图标题栏（按国标推荐画法）零件工作图设计和绘制第三十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期六轴类零件工作图的设计要点1、视图一般只需一个主视图；在有键槽和孔的地方——增加必要的局部剖面图；细小结构（如退刀槽、中心孔）——局部放大图。建议选用比例1:1。零件工作图设计——轴类零件设计要点零件工作图设计和绘制第三十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期六零件工作图设计——轴类零件设计要点零件工作图设计和绘制第四十页，共六十一页，编辑于2023年，星期六2、标注尺寸对所有尺寸包括倒角、圆角都应标注无遗，或在技术要求中说明。不允许出现封闭的尺寸链。凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。对尺寸及偏差相同的直径应逐一标注，不得省略。对于轴向尺寸：应根据加工工艺的要求选择基准面，进行标注。键槽的尺寸偏差及标注方法可查手册。零件工作图设计——轴类零件设计要点零件工作图设计和绘制第四十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期六

１、并联尺寸组２、串联尺寸组零件工作图设计——轴类零件设计要点a1a3a4a5a8a7a6a2l第四十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期六

零件工作图设计——轴类零件设计要点①②a５a８cL５a3cla3cla５a８cL５L①②③①为主基准②为辅助基准①②第四十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期六3、表面粗糙度轴的所有表面都要加工。表面粗糙度可查手册P80或参照指导书P91表12选择。零件工作图设计——轴类零件设计要点其余12.5零件工作图设计和绘制第四十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期六4、形位公差指导书P92表13列出了在轴上应标注的形位公差项目，供设计时参考。形位公差标注方法及公差值可参考手册P59、68零件工作图设计——轴类零件设计要点轴孔相配合的圆柱面的圆柱度圆柱面相对轴心线径向全跳动齿轮、轴承定位的端面圆跳动键槽的对称度7~86~86~78~9零件工作图设计和绘制第四十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期六5、技术要求①对材料的机械性能和化学成分的要求，允许代用的材料；②对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等；③对机械加工的要求，如中心孔④对未注明倒角、圆角的说明。零件工作图设计——轴类零件设计要点零件工作图设计和绘制第四十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期六零件工作图设计——轴类零件设计要点零件工作图示例第四十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期六齿轮类零件工作图的设计要点

这类零件系指齿轮和蜗轮。在零件工作图中除了零件图形和技术要求外，还应有啮合特性表。1、视图这类零件图一般用两个视图表示：主+左简化：左视图只画轴孔和键槽。零件工作图设计——齿轮类零件设计要点强调：β角方向应在视图上清楚的画出。零件工作图设计和绘制第四十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期六零件工作图设计——齿轮类零件设计要点第四十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期六零件工作图设计——齿轮类零件设计要点第五十页，共六十一页，编辑于2023年，星期六2、标注尺寸径向尺寸：以轴的中心线为基准标出。

标注齿顶圆、分度圆，不标：齿根圆。轴向尺寸：以端面为基准标出。

啮合参数（齿顶圆、分度圆，圆锥齿轮的锥距和锥角）标注精确值；轮缘厚度、辐板厚度、轮毂及辐板开孔尺寸等应按照课程设计图册图74、75、77确定并取整数。齿顶圆、轴孔和键槽应标记公差。零件工作图设计——齿轮类零件设计要点第五十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期六3、表面粗糙度

按照指导书93页或手册P329标注。

4、齿坯形位公差

零件工作图设计——齿轮类零件设计要点轴孔的圆柱度齿顶圆的径向圆跳动基准端面对轴线的端面圆跳动键槽的对称度7~8按齿轮或蜗轮精度7~8标注方法和公差值可参考手册第五十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期六5、啮合特性表①齿轮的主要参数

按照指导书95页表16

②齿轮的误差检验项目

圆柱齿轮按照GB/T10095.1-2001确定；蜗轮检验蜗轮齿距极限偏差和蜗轮一齿径向综合公差。

零件工作图设计——齿轮类零件设计要点第五十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期六6、技术要求①对铸件、锻件或其他类型坯件的要求；②对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料；③对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等；④对未注明倒角、圆角半径的说明；⑤对大型或高速齿轮的平衡校验要求。零件工作图设计——齿轮类零件设计要点第五十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期六箱体类零件工作图的设计要点

内容：绘制箱体或箱盖零件图。1、视图这类零件图一般用三个视图表示。为表示机体内部和外部结构尺寸，常需要增加一些局部剖视图或局部视图。对于油尺孔、螺栓孔、销钉孔、放油孔等细部结构，一般采用局部剖视图。零件工作图设计——箱体类零件设计要点零件工作图设计和绘制第五十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期六2、标注尺寸（较复杂）形状尺寸：应直接标出，不应有任何运算。定位尺寸：应从基准（或辅助基准）直接标出。

尺寸基准选择：加工基准、中心线、轴承孔中心线。直接标出影响机器工作性能的尺寸。如轴承孔中心距等。标注尺寸要考虑铸造工艺的特点。配合尺寸给出其偏差。不要标出