武科大《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》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、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，采用CAXA）

第3周：完成零件图和整理设计说明书（3~4天）；答辩（1~2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] 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，高等教育出版社，2001年

[3] 廖汉元等主编，机械原理，机械工业出版社，2009年

《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220/380V）。三，设计任务

1．

减速器装配图1张（A0）及装配草图1张（A1）；

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

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[1]P2课程设计说明书封面

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[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。

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：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]P149）

YZ,YZR系列：

同步转速：一般选1500或1000r/min

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]P149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。

VF三、确定总传动比I及分配传动比

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

I=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）i2

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， 输入功率

五、绘制传动方案简图：

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]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：

设计步骤：参考教材[2]–第九版,例题10-1，

教材[3]《机械原理》例题9-1三，注意事项

1）变位系数的确定:

参考教材[2]–第九版,P2063）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）P2114）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 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：

教材[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

[1]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[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

2，绘制减速器装配草图（一）（见[1]P25）

3．

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）LLL=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轴承是脂润滑:10~15轴承是油润滑:3~5a箱体内壁30B---拆装空间8~15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及教材[2]P348

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（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)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（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