安徽科技学院机械设计课程设计讲义

《机械设计》课程设计提纲：第一节减速器简介第二节课程设计的目的和内容第三节课程设计的步骤第四节机械传动装置的总体设计第五节装配图绘制第六节绘制零件图第七节撰写设计说明书一、减速器简介

除了部分旋转类机械如鼓风机、水泵等直接由原动机驱动之外、绝大多数的工作机械其工作部分的转速与原动机的转速不一致，因此，需要协调原动机与工作机之间的速度。功用：在机器中用来减速，也可以用来增速。组成：由齿轮传动和蜗杆传动组成。

齿轮减速器

蜗杆减速器

蜗杆－齿轮减速器

行星齿轮减速器

摆线针轮减速器

谐波齿轮减速器类型

第一节、减速器简介上述六种减速器已有标准系列产品，只有在选不到合适的产品时，才自行设计制造减速器。一、减速器简介1、齿轮减速器特点：传动效率高、工作可靠、寿命长、维护简便、因而应用很广泛。类型：单级圆柱齿轮减速器展开式双级圆柱齿轮减速器展开式三级圆柱齿轮减速器单级圆锥齿轮减速器分流式双级圆柱齿轮减速器分流式三级圆柱齿轮减速器同轴式双级圆柱齿轮减速器分流式双级圆柱齿轮减速器两级圆锥齿轮-圆柱齿轮减速器1、齿轮减速器（产品实例）潘存云教授研制展开式三级圆柱齿轮减速器2、蜗杆减速器特点：结构紧凑、传动比大、工作平稳、噪声较小、传动效率低。类型：下蜗杆式上蜗杆式其中：S-低速级；f—高速级双极蜗杆减速器侧蜗杆式2、蜗杆减速器潘存云教授研制3、蜗杆-齿轮减速器特点：兼有两者的传动特点，通常把蜗杆传动作为高速级，因为在高速时，蜗杆传动的效率较高。类型：3、蜗杆-齿轮减速器潘存云教授研制带式输送机实例14、减速器应用带式输送机实例24、减速器应用带式输送机实例34、减速器应用第二节、课程设计的目的和内容

机械设计课程设计是《机械设计基础》课程最后一个重要的实践性教学环节，也是高等工科院校机械类专业学生第一次全面的机械设计训练。课程设计的基本目的为：

1、培养正确的设计思想，训练综合运用所学的理论知识解决工程实际问题的能力；

2、学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置的设计过程和进行方式。

3、设计基本技能的训练。如计算、绘图、熟悉和运用设计资料、手册、图册、标准和规范等。

一、目的otσ二、主要内容

目前较多采用的是以齿轮减速器为主体的机械传动系统作为设计课题。1、设计题目分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮三种类型的减速器。otσ2、设计的工作量1）装配图1张(A1号图纸)；

2）零件工作图2张(A3号图纸，轴一张、齿轮一张)；

3）计算说明书一份，5000字以上3、设计结束后上交材料清单1）装配图1张(A1号图纸)；

2）零件工作图2张(A3号图纸)；

3）计算说明书一份，5000字以上；4）课程设计任务书、课程设计实习总结；4、其他事宜1）设计地点：求知楼B501-503，504为备用教室。2）设计时间：14-15周，无双休日，16周周末上交材料。

3）请同学们自觉保持好教室卫生，门可以上锁。4）设计应由同学们独立完成，杜绝抄袭，否则以零分计。otσ第三节、课程设计的步骤1、总体设计2、传动件的设计计算1）分析和拟定传动方案2）电动机的选择3）运动和动力参数计算1）V带传动2）齿轮传动等otσ3、装配图的设计

绘制装配草图，进行轴和传动件的结构设计；

进行键、轴承的校核，轴的强度验算；

进行机体结构及其附件的设计；

标注尺寸，填写减速器特性、技术要求、标题栏和明细表，检查、修改、线条加深。4、零件工作图设计5、撰写整理设计计算说明书6、设计总结第四节、机械传动装置的总体设计一、选择电动机

为各级传动副、轴承、联轴器及卷筒的效率，其值可以从表1(P12)查到，也可以直接参照P12页的数值。2、电动机所需工作功率Pd1、选择电动机类型

根据工作要求和条件来选择。常用：Y系列三相异步电动机。

──由电动机到工作机的总效率otσ3、确定电动机转速nd普通V带：二级齿轮减速器：卷筒转速：总传动比：4、由Pd、nd查表选择电动机型号额定功率应大于工作功率，即：P额>Pd总传动比：常用同步转速有：3000、1500、1000、750r/min

根据功率和转速范围，从手册查出适用的电动机型号。并记录下电动机的额定功率，满载转速，外形尺寸，中心高，伸出端直径等主要参数和安装尺寸。otσ二、传动装置总传动比的确定和分配1、确定总传动比ia2、分配各级传动比减速器外传动比（如带传动）减速器传动比满载转速★一般要求：i带<i减速器otσ传动比分配原则:(1)各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。或(2)展开式二级圆柱齿轮减速器目的：（1）尺寸协调、互不干涉otσ（2）尺寸紧凑、便于润滑（3）圆锥---圆柱齿轮减速器otσ三、传动装置运动、动力参数计算1、各轴转速nI轴:nIII轴：nII=nIII=III轴：注意：

III轴设计输出转速与所要求的转速不符时，允许误差在±5%以内即可满足工程要求。ⅣⅣ轴：nⅣ=nⅢ（计算各轴的转速n、功率P、和转矩T）otσ2、各轴输入功率PI=PII=PIII=Ⅳ3、各轴输入转矩电动机轴输出转矩：Td=9550*Pd/nm（N·m）I轴：

TI=Td·i0·

带II轴：TII=TI·i1·

轴承·

齿轮Ⅲ轴：TⅢ=TⅡ·i2·

轴承·

齿轮卷筒轴：TⅣ=TⅢ·

轴承·

联轴器运动和动力参数计算结果整理成表格：见课程设计指导书P22注意：

1.按工作机所需电动机功率Pd计算，而不按电动机额定功率Ped计算。

2.设计轴时应按其输入功率计算，设计传动零件时应按主动轴的输出功率计算。电动机轴1轴2轴3轴滚筒轴四、传动件的设计计算1.带传动已知带传动的输入功率，小带轮的转速，传动比i带需要设计：带的型号、根数Z、基准长度Ld，带轮基准直径dd，压轴力FQ，带传动的中心距a等。

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径是否一致，大带轮是否过大与底板相碰等。大带轮碰地面

带轮的结构形式主要有带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册，并画出结构草图，表明主要尺寸备用。带轮轮毂长度L一般根据根据轴孔直径d确定。常取L=（1.5-2）d。带轮的设计方法可参考机械设计教材上相关例题。根据情况，选择直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动。

完成任务：选择材料，确定齿轮传动的主要参数（模数m，中心距a，齿数z，分度圆直径d，齿顶圆直径da，齿根圆直径df,齿宽b，螺旋角

）以及齿轮的结构形式等。2.齿轮传动

已知条件主要有：传递功率（或扭矩）、转速、传动比、工作条件等。选择直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动。（1）直齿轮、斜齿轮或锥齿轮传动的设计方法可参考机械设计教材相关例题。齿宽b——圆整，b1=b2+(5～10)mm；直径d

、da

、df

，螺旋角，锥距R——应为精确值。（2）几何参数的处理模数m——标准系列值，不小于1.5mm；

中心距a——尽量圆整为0或5结尾的整数对于直齿轮，a应严格等于对于斜齿轮，a应严格等于

齿轮几何参数和尺寸有着严格的规定，应分别进行标准化、圆整或者计算其精确值。具体如下：

直齿轮通过调整模数和齿数来圆整中心距，斜齿轮还可以通过调整中心距来圆整。同学们可参考课程设计指导书上32页和35页的例题。五、最小轴径的估算，估计各轴受扭段的最小轴径2）当轴段上有键槽时，将d按单、双键分别加大4%或7%后取整。若最小轴径处装联轴器，最小轴径应与联轴器的孔径匹配。1）C为由轴的许用扭切应力所确定的系数，与材料有关，查表确定。若为齿轮轴（上图)，轴的材料即为齿轮的材料。

说明：第五节、装配图绘制一、减速器的结构

绘制减速器装配图前，必须确定减速器的基本机体结构尺寸，计算出表3（P26）的所有尺寸，并理解其含义。

油标尺箱座视孔盖通气器箱盖放油塞轴承盖定位销低速轴系高速轴系中间轴系双级圆柱齿轮减速器圆锥—圆柱齿轮减速器圆锥-圆柱齿轮减速器内部齿轮啮合情况二、装配图设计第一阶段

在计算好齿轮的几何参数以后，就可以进行装配图第一阶段的设计。1、图面布置

绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式如右图所示，各部分所占的大小根据前面算出的齿轮的尺寸以及减速器的机构尺寸来估计，具体见下页：42213l2箱体内壁轴承端面轴承端面轴承座端面轴承座端面轴承端盖B(圆整)L(圆整)l2=

+c1+c2+(8~12)4=8~12圆柱齿轮画俯视图过程左侧暂不画，由主视图决定。t轴承端盖凸缘厚度草图绘制（主视图）2213l2t箱体内壁轴承端面轴承端面轴承座端面轴承座端面轴承端盖B(圆整)L(圆整)l2=

+c1+c2+(8~12)eh25~10mm圆锥-圆柱齿轮画俯视图过程箱体采用以小锥齿轮的轴线为对称线的对称结构。

圆柱齿轮减速器的第一阶段设计图可以参照指导书上41页图30，圆锥-圆柱齿轮减速器的图可以参照指导书42页图31，请同学们一定要把此处的图搞明白，否则很难进行下阶段的画图。同时，当同学们进行此阶段的装配图绘图时，就会估计到将来的图幅范围多大，需要取多大的比例尺来绘图，并且此处的绘图应用浅细的铅笔轻画，以方便后来的修改。2、轴的设计计算

轴的设计计算应与轴上齿轮轮毂孔内径、滚动轴承的选择及校核、键的选择及校核、与轴连接的半联轴器的选择同步进行。因箱体内壁宽度主要由中间轴的结构尺寸确定，故先对中间轴进行设计，然后再对高速轴和低速轴进行设计。轴的设计计算，在机械设计课程上已详细讲解过，同学们只需按照教材上例题的方法进行即可。轴段直径：

从联轴器d1处开始，轴段长度：轴径确定后，初定轴承型号，从而查得轴承宽度B

轴的结构设计初步完成后，可精确确定：轴的支点位置及轴上所受载荷的大小、方向和作用点。轴的强度校核一般遵循下列步骤：

画出轴的空间受力简图作出水平面的受力图和弯矩MH图作出垂直面的受力图和弯矩MV图作出转矩T图确定危险截面，进行校核计算作出合成弯矩M图（）1.轴的强度校核

一般用途的轴，可按当量弯矩法进行强度校核；对重要轴，对轴进行疲劳强度安全系数校核。

校核计算2.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面尺寸b、h。兼顾轮毂长度确定标准键长L

。验算键的挤压强度。3.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7类或3类轴承，以便承受较大的轴向载荷；若为直齿轮，优先选用6类轴承。

求得各轴承所受的当量动载荷P，从而计算轴承寿命Lh,满足一般以大修期计算

进过上述的设计和计算，就可以在装配图上画出轴和轴承的主要轮廓线，如指导书上52页上图62和63所示，此时，装配图俯视图工作已初见端倪。三、装配图设计第二阶段

装配图第二阶段主要是设计传动零件（齿轮）、端盖、润滑和密封等方面的内容。在前面已计算出了齿轮的尺寸参数，但结构却没有完全确定下来。同时密封和润滑并没有考虑，经过此阶段的设计，装配图的俯视图内容更加丰富。如指导书59页图75和图76所示，可以看到俯视图中，齿轮的结构已经确定。四、装配图设计第三阶段此阶段主要设计减速器的机体和附件(指导书P61)。五、装配图完成阶段的工作

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，完成装配图。尺寸标注：装配图上只标注以下四类尺寸技术特性：在装配图上以表格形式列出，具体见指导书。技术要求：

（1）特性尺寸。指减速器的中心距及偏差。

（2）配合尺寸。如齿轮、带轮、联轴器和轴的配合，轴承和轴、轴承座的配合等。

（3）安装尺寸。如底板尺寸、中心高、地脚螺栓孔及位置等。

（4）外形尺寸。指总长、总宽、总高零部件编号：零件明细表和标题栏：五、装配图完成阶段的工作第六节、零件工作图的设计