《专业课程设计与实践》指导书

PAGEPAGE3机械设计制造及其自动化专业指导书《专业课程设计与实践》指导书湘潭大学机械工程学院2018年12月

一、说明本指导书根据2017年机械设计制造及其自动化专业教学计划制订。1.适用专业：机械设计制造及其自动化专业2.课程性质：必修课3.学时学分：2.5周、2.5学分4.主要先修课程与后续课程先修课程：机械制造工艺学、机电传动与控制、机械制造装备设计、机械创新设计、生产实习后续课程：毕业设计二、设计目的专业课程设计与实践是高等工科院校各专业教学计划中一个重要的实践性教学环节，是学生在教师指导下能独立完成的一份总结性的大作业，是工程技术应用型人才培养目标的重要组成部分。因此，在毕业设计之前集中一段时间组织学生进行课程设计，既能为后继的毕业设计打下良好的基础，又能初步训练学生掌握正确的设计思想和实事求是的工作作风，提高分析和解决工程实际问题的能力。实现由学生向工程技术人员过渡的一步。1.综合运用专业主干课与专业必选课的理论与生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深、扩展以及融会贯通；2.学习和掌握通用与典型机械装置与零部件、机械传动以及一般机械设计与控制的基本方法与步骤，培养学生工程设计能力、分析问题与解决问题的能力，培养学生独立工作、独立思考和综合运用知识技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能；3.初步培养学生的设计计算、工程绘图、数据处理、查阅文献和资料、计算机应用、进行经验估算、考虑技术决策等机械设计方面基本技能，并提高机械CAD技术运动能力，使学生初步熟悉科学研究的基本方法和思路，为进行下阶段毕业设计奠定良好基础；4.培养学生初步学会调查研究的方法，提高运用国家标准、技术手册等工具书的能力。通过尽可能的工程应用训练，巩固专业思想，强化工程应用意识，培养务实精神，使学生初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法和手段；5.培养学生撰写符合规范要求的设计说明书和编写相关技术文件的能力。三、设计要求（1）课程设计应该在教学计划所规定的时限内完成。（2）在课程设计教学中，要注重学生综合素质的全面提高。（3）撰写课程设计说明书，其格式及字数等应符合规定。（4）学生应独立完成课程设计任务书规定的任务，充分发挥主动性和创造性，实事求是，不弄虚作假，要作好对所设计课题的答卷准备。

机设方向设计题目一机床主轴变速箱设计

一、设计题目机床主轴变速箱设计题目1：根据表1条件与数据，从中选择一组数据（包括；功率、级数、公比，最低转速）设计一铣床变速箱。要求完成其传动系统、操纵系统、润滑与密封等的结构设计。每个学生设计数据由指导教师指定。表1题目1设计原始数据系列最大功率系列（KW）变速级数系列公比系列最小转速系列（rpm）5.0、7.5、10.0、12.08、12、16、18、241.12、1.26、1.4115，30、45、60、75题目2：对中小型通用机床主传动系统，如1)卧式车床，最大回转直径为φ320mm或φ400mm。2)卧式升降台铣床，工作台面宽度为250mm、320mm或400mm。给定有关参数如表2所示：表2题目2设计原始数据系列机床类系列（KW）系列系列系列（rpm）卧式车床4，5.5，7.58、12、16、181.26、1.4115，30、45、60、75升降台铣床2.2,3,4,5.5二、设计内容①传动方案的分析与拟定；②电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；③传动件的设计；④轴的设计；⑤轴承及其组合部件的设计；⑥键联接和联轴器的选择与校核；⑦润滑设计；⑧箱体、机架及附件的设计；⑨装配图和零件图的设计与绘制；⑩设计说明书的编写。一般要求每个学生完成以下工作：①总装图A0#图纸1张；②零件工作图A3#图纸2~3张；③设计计算说明书一份。④总结与答辩。三、设计的一般步骤1、设计准备（约占总学时的4%）①阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求；分析题目，了解原始数据和工作条件；②通过参观（模型、实物、生产现场）、参阅设计资料以及必要的调研等途径了解设计对象；③阅读本指导书有关内容，明确并拟订设计过程和进度安排。2、传动装置的总体方案设计（约占总学时的10%）①分析与拟订传动装置转速图；②选择电动机；③计算传动装置的总传动比和分配各级传动比；④分析与拟订传动装置的运动简图；⑤计算各轴与齿轮的计算转速、功率和转矩。3、各级传动的主体设计计算（约占总学时的5%）①计算各轴的最小轴径；②计算各齿轮的模数与齿数；③设计各轴与齿轮的结构并确定主要参数与尺寸；④设计计算带传动的结构与主要参数与尺寸。4、装配草图的设计和绘制（约占总学时的35%）①装配草图的准备工作：主要分析和选顶传动装置的结构方案；②初绘装配草图及轴和轴承的计算：作轴、轴上零件（如齿轮、联轴器、拨叉等）和轴承零部件的结构设计；校核轴的强度、滚动轴承的寿命和键、联轴器、齿轮的强度；③完成装配草图，并进行检查和修正。5、装配工作图的绘制与总成（约占总学时的25%）①绘制装配图；②标住尺寸、配合及零件序号；③编写零件明细表、标题栏、技术特性及技术要求等。6、零件工作图的设计和绘制（约占总学时的10%）①齿轮类零件的工作图；②轴类零件的工作图；③箱体、机架类零件的工作图。具体内容由指导教师指定。7、设计计算说明书的编写（约占总学时的9%）8、设计总结和答辩（约占总学时的2%）①完成答辩前的准备工作；②参加答辩。必须指出，上述设计步骤并不是一成不变的。对任何设计问题，从分析总体方案开始到完成全部技术设计的整个过程中，由于在拟订传动方案时，甚至在完成各种计算设计时有一些矛盾尚未暴露，而待结构形状和具体尺寸表达在图纸上后，这些矛盾才会充分暴露出来，古设计时须作必要的修改，才能逐步完善，亦即需要“由主到次、有粗到细”、“边计算、边绘图、边修改”及设计计算与结构设计绘图交替进行，这种反复修正的工作在设计中往往是经常发生的。四、转速图方案拟订[1]1、结构式：反映传动副组成与排列顺序的表达式如对18级变速箱，结构式可表示为：上式表示了18级变速可以由一个双联齿轮与两个三联齿轮变速组实现，至于哪一个变速组在前，哪个变速组在后，一般遵循“前多后少”的原则，即传动副多的变速组放在靠近输入轴端（特殊情况可例外）。因此对18级变速箱，结构式一般取：2、转速图的拟订①转速图的概念a)用距离相等的竖直线表示各传动轴，从左至右依次标注Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等，与传动系统图上从动力机到执行机构的传动顺序相对应；b)用距离相等的水平线表示转速线，从下向上表示执行机构由低速到高速依次排列的各级等比转速数列；因此各转速线之间的转速相差公比倍，间隔格数为k的转速线之间转速相差倍；c)各轴所具有的转速用该轴与相应转速线相交处的圆点表示；即该轴有多少级转速就画多少个圆点；d)用相邻两轴之间对应转速的连线，表示一对传动副的传动比；连线的倾斜方向与斜度表示该传动副的传动比值：连线向右下方倾斜，表示降速传动，若下斜k格则传动比值为；连线向右上方倾斜，表示升速传动，若上斜k格则传动比值为；水平连线表示等速传动，即传动比。②确定转速图的一般原则a)“前多后少”原则：即传动副多的变速组在前（靠近动力机轴），传动副少的变速组在后；b)“前密后疏”原则：即由前面的变速组得到的转速值之间的差值应比后面的变速组少，体现在转速图上即前面的变速组转速连线比后面的密。也就是说在前面的变速组尽量少采用降速与升速结合的方案，这既可保证由动力机到输出轴间的中间轴转速尽可能高，以便减少其尺寸，同时也避免中间轴升速带来的噪音；c)“前缓后急”原则：即前面变速组的降速比应尽可能比后面的小，体现在转速图上是前面变速组的转速连线比后面的平缓。这也是为保证中间轴转速尽可能高，以便减少其尺寸；d)“升降有限”原则：即降速传动比要小于等于4，升速传动比要大于等于。这主要是为保证噪音不致过大，同时也避免整个变速箱结构过于庞大。③各级转速的计算a)根据变速级数、公比以及最低转速就可以确定各级转速，即对第级转速，其计算公式为：b)将计算的各级转速对应的标注在输出轴右侧。④转速图拟定举例例如：对级变速箱，公比，最低转速。ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣⅤ图112级转速图注意：图1中第Ⅰ轴为电机轴，第Ⅱ轴变速箱中第1轴。从图中可以看出，从电机轴Ⅰ到变速箱中轴Ⅱ，有一个定比传动，可用带传动、齿轮传动、链传动等实现，这需要根据变速箱具体应用场合与安装空间等情况确定，因为在《机械设计课程设计》中已解决，这里不在讨论。五、电动机的选择电动机的选择在《机械设计课程设计》已进行了详细讨论，此处仅作简单说明。根据变速箱要求的功率，考虑传动效率就可计算电动机的功率；再根据转速图中最高转速就可确定电动机的同步转速，最后考虑安装条件与应用场合就可选定电动机的型号。六、各级传动比与计算转速计算1、根据转速图就可计算各变速组的传动比先确定各变速组中每条转速连线跨越的格数，设用表示第变速组中第条转速连线跨越的格数，则该转速连线的传动比为：各级传动比计算出来后，可标注在转速图对应的转速连线上。2、计算转速的确定①计算转速的概念：传递动力机全部功率的最低转速称为传动零件的计算转速。②机床主轴的计算转速中型通用机床（如车床、铣床）和用途较广泛的半自动机床主轴的计算转速为：式（3）表示，如把主轴的全部转速级数z分成三等份，则从低转速起的第一个三分之一转速级速中的最高一级转速作为主轴的计算转速。如图1中。从计算转速开始的以上各级转速都能传递动力机的全部功率，低于计算转速的各级转速都不能传递动力机的全部功率。③其它中间零件的计算转速传动系统中其它中间零件的计算转速为：能实现传递动力机全部功率的各级转速中的最低转速。一般方法是：根据转速图先从主轴的计算转速从右至左，依次推出各轴的计算转速，然后根据各轴的计算转速推出各齿轮的计算转速。例如：对图1转速图，可推出第Ⅳ的计算转速，进一步可推出第Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ的计算转速为、、。进一步可推出各变速组中齿轮的计算转速，如表3所示。表3各变速组中齿轮的计算转速序号轴号变速组齿速序号轴号变速组齿速1Ⅴ3高3607Ⅲ2高5002低1258低5003Ⅳ3高50091高10004低18010中72052高50011低5006低18012Ⅱ1高100013中100014低1000七、确定传动装置运动简图实现工作装置预定的运动是拟定传动方案最基本的要求。但满足这个要求可以有不同的传动方式、不同的机构类型、不同的顺序和布局，以及在保证总传动比相同的前提下分配各级传动机构以不同的分传动比来实现的许多方案，这就需要将各种传动方案加以分析比较，针对具体情况择优选定。合理的传动方案除应满足机器预定的功能外，还要求结构简单、尺寸紧凑、工作可靠、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。要同时满足这些要求常常是困难的，设计者首先要保证重点要求。分析和选择传动机构的类型及其组合是拟订传动方案的重要一环，则市应综合考虑工作装置的载荷、运动以及机器的其它要求，在结合各种传动机构的特点和适用范围，加以分析比较，合理选择。传动系统应有合理顺序和布局。除必须考虑各级传动机构所适应的速度范围外，以下几点可供参考：①带传动承载能力较低，在传递相同转矩时结构尺寸较啮合传动大；但传动平稳，能缓冲吸震，应尽量置于传动系统的高速级；②一般滚子链传动运转不均匀，有冲击，宜布置在低速级；③蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级，一获取较小的结构尺寸；同时，由于有较高的齿面相对滑动速度，易于形成液体动压润滑膜，也有利于提高承载能力及效率；④锥齿轮（特别是大模数锥齿轮）的加工比较困难，一般宜置于高速级，以减小其直径和模数；⑤斜齿轮传动较直齿轮传动平稳，相对应用于高速级；⑥制动器通常设在高速轴。传动系统中位于制动装置后面不应出现带传动、摩擦传动和摩擦离合器等重载时可能出现摩擦打滑的装置；图212级变速传动简图⑦为简化传动装置，一般总是将改变运动形式的机构（如连杆机构、凸轮机构等）布置在传动系统的末端或低速处；对于许多控制机构一般也尽量放在传动系统的末端或低速处，以免造成大的累积误差，降低传动精度；图212级变速传动简图⑧传动装置的布局应使结构紧凑、匀称，强度和刚度好，并适合于车间步子情况和工人操作，便于装拆和维修；⑨在传动装置总体设计中，必须注意防止因过载或操作疏忽而造成机器损坏和人员工伤，可视具体情况在传动系统的某一环节加设安全保险装置；⑩在一台机器中可能有几个彼此之间必须严格协调运动的工作构件，一般采用一台原动机驱动同一工作轴，再由此通过控制机构使传动系统作并联分支。如一台机器中各工作构件的运动彼此无须协调配合，则可由多台原动机分别驱动，也可共用一台原动机通过传动链并联分支驱动各个工作构件。例如，对前面设计的12级变速传动方案简图可采用如图2所示方案。八、齿轮齿数与模数计算1、齿数的确定根据转速图中各对传动副的传动比，可计算齿轮的齿数，下面介绍变速组内齿轮齿数的确定方法[1]。同一变速组内的齿轮可以取相同的模数，也可取不同的模数。未了便于制造，减少刀具品种，同一变速组内的齿轮常取相同的模数。但从齿轮的强度考虑，齿轮的模数应与其所承受的载荷相适应，载荷小的齿轮应取较小的模数。在满足齿面接触强度和轮齿弯曲强度的条件下，减小模数、增大齿数，有利于增加齿轮啮合的重合度和改善齿轮传动的平稳性，还可以减少轮齿切削的加工量和提高制造的经济性。1）变速组内模数相同时齿数的确定由于同一变速组内各队齿轮的中心距相等，当模数相同时，若不采用变位齿轮，则各对齿轮的齿数和也应相等。降速传动时，齿数和应由最大降速比的一对齿轮副确定；升速传动时，应有最小升速比的一对齿轮副确定，确定齿数和时还应考虑不产生根切的最小齿数的限制。同时应注意：由于有级变速一般通过滑移齿轮实现，因此一般只能采用直齿传动，故变速组的齿数和一般不能大于100，而切滑移齿轮组中两齿轮间的齿数差应不小于4，以保证滑移齿轮顺利通过。根据齿数和和传动比就可以用计算法或查表法确定各对齿轮副的齿数。用查表法时，传动比必须是标准公比的整数次方。标准公比系列为：等。表4列出了传动比，齿数和及相应的小齿轮齿数。大齿轮的齿数等于齿数和减去表中小齿轮的齿数。例如，对图1转速图与图2传动简图中第一变速组，用查表法确定各齿轮、、、、与的齿数步骤为：①选择传动比最大的一对齿轮副的最小齿数和。根据，取，由表4查得该对齿轮副的最小齿数和；②找出三个传动比均适用的，若找不到则向右查找，知道找到为止，此时齿数和、；当然若允许减少，则可向左查表。该例中适合、与。③从中选出适用的最小齿数和。本例中就选齿数和，则对应的齿数分别为：用上述方法求得的齿数和如偏大，需见效是结构紧凑，可采用如下措施：①若传达比不允许有偏差，可采用变位齿轮的方法。通常同一变速组内各对齿轮的齿数和允许相差2~3个齿；②若传动比允许有一定误差，则仍可采用标准齿轮。这时应验算每一对传动比的误差不超过允许值。2）变速组内模数不同时齿数的确定若一个变速组内采用两种不同模数和，因各对齿轮副的中心距必须相等，即表4各种常用传动比的适用小齿轮齿数i40414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879i1.0020212223242526272829303132333435363738391.001.06202122232728293031323334353637381.061.1219222324252627282929303132333435363637371.121.19202122232526272829293031323334343535361.191.26181920222324252627282929303132333334351.261.331718192021222324252627282930313233341.331.411719202122232425262728282930303132331.411.5016181920212223242627272829293031311.501.5816171920212223232425262728282930301.581.6815161819202122232425262627272829291.681.7815171819202122232425252627281.781.8814151617181920212122222323242526271.882.00141516171819202122232425262.002.11141516171819202121222223232424252.112.24131415161718191920212222232324242.242.37131415161718192020212223232.372.511213141516171819192020212122222.512.66121314151616171819192020212.662.8216171818191920202.822.991213141516171718181919202.993.161616171718193.163.3516161718183.353.55161617173.553.76151516163.76（表4续）i8081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120i1.004041424344454647484949505051515252535354545555565657575858595960601.001.06394040414142424343444445454646474748495051525353545455555656575758581.061.1238383940414243434444454546464747484950515152525353545455555656571.121.193738393940404141424344444545464647484949505051515252535454551.191.26363637373839404041414243444445454647474848494950505151525253531.261.3334353536373738383940404141424343444445464647474848494950505151521.331.41333435353637373838393940404142424343444445454646474748484949501.411.50323333343535363737383839394040414142424343444445454646474748481.501.58313232333334353536373738383939404041414142424343444445454646461.581.683030313232333334353536363737383839394040414142424343444444451.681.7829293030313233333434353536363737383839394040414141424243431.781.8828282929303031313232333334343535363637373838393940404141421.882.0027282929303031313232333334343535363637373738383839393940402.002.1126272828292930303131323233333434353535363636373738382.112.242526262727282829293030313132323333333434343535363637372.242.37242525262627272828292930303131323232333334343535352.372.5123232424252526262727282829293030313131323233333334342.512.6622222323242425252626272728282929293030303131323232332.662.822121222323242425252626272727282828292929303031312.822.99202121222223232424252526262627272828292930302.993.1619202021212222232324242425252526262627272828293.163.35191920202021212222232323242425252526262627273.353.55181818191920202021212222222323232424242525252626263.553.7617171818191920202121212222222323232424242525253.763.9816161717171818181919192020202121212122222222232323232424243.984.22161617171718181819191920202020212121212222222223234.224.471515151616171717181818181919202020202121212122224.474.731414151515161616171717171818181919192020202021214.73所以或式中——无公因数的整数；——整数。在确定不同模数的齿轮齿数时，常需经过几次试算才能最后确定。首先确定变速组内不同的模数和，选择值，计算各齿轮副的齿数和和；再按齿轮副的传动比分配齿数。例如，对图1转速图与图2传动简图中第三变速组，、。假设根据齿轮副传递载荷的实际情况，分别选其模数，。则确定各齿轮的齿数步骤如下：①为简便计，两对齿轮均按标准齿轮设计，故应满足关系②为了使齿数和较小，并满足最小齿轮齿数的要求，选取，则③根据齿轮副的传动比，分配齿数如下3）检查齿轮与轴是否干涉传动系统中各个变速组的齿数都确定后，还应检查齿轮与轴是否相碰。2、模数的确定模数的确定在《机械设计》课程中有详细说明，此处不再介绍，可参考文献[2]。注意：公式中的转速应用相应齿轮的计算转速。3、齿轮的宽度齿轮的宽度B取值请参考文献[1-6]。九、最小轴径的计算与轴长的确定1、最小轴径最小轴径的计算方法请参考文献[2]。注意：公式中的转速应用相应轴的计算转速。2、轴长的确定轴的总长是根据传动系统简图、轴上安装的零部件、箱体的厚度（参考文献[1-6]）等来确定的，因此轴的总长实际上是通过分别计算安装不同零部件的不同段来获得的。因为有些零件尺寸在装配图设计过程中才能确定，所以实际上轴的总长也可能目前不能确定，此处讲的轴长确定，主要是讲其大致长度，这可以方便装配草图的布局，同时，主要的是讲在变速组段的轴长必须满足一定的条件，否则可能无法完成变速功能。图3三联滑移齿轮变速组由于采用滑移齿轮变速，因此一个变速组在安装时应注意，各固定齿轮安装的间隔必须保证：滑移齿轮变速时在滑移过程中应完全脱开前一啮合齿轮，才能开始进出另一齿轮，否则无法实现变速。因此，在同一变速组中，固定齿轮安装的间隔与滑移齿轮的长度必须满足一定的关系，相应的安装轴段长度也就必须满足一定的条件。图3三联滑移齿轮变速组对双联滑移齿轮变速组，一般取式中——齿轮的宽度。对三联滑移齿轮变速组如图3所示，一般取或十、其它零部件的选择、尺寸确定与校核请参考文献[1-6]。十一、装配图布局与起草主轴变速箱结构设计是整个机床设计的重点。主要内容是确定零件的布置和机构的设计。具体内容和顺序为：1)根据各轴间的中心距，按传动顺序依次画出各轴线的位置。在此之前，要求对转速图中各传动件的尺寸进行计算并列表，便于查找和画图时选用。2)按初算的轴颈尺寸和工作要求选定合适的轴承。3)布置齿轮的轴向位置。根据传动轴在箱体内的轴向尺寸，研究分析齿轮的排列方式。当轴向尺寸较小时，应采取必要的措施：①采用窄式齿轮形式；②采用单公用或双公用齿轮；③采用交错排列方式(两相邻变速组之间)。齿轮排列还应考虑齿轮结构(双联、三联，整体式还是装配式)及其工艺性、变速操纵的方便性等。4)确定主轴和传动轴的结构，包括选定轴向定位和固定方式、轴承的配置与调整、齿轮(固定式、滑移方式)及齿轮块结构方案等。5)绘制其他结构，如确定带轮(包括卸荷结构)、离合器、制动器等结构尺寸，选择润滑、密封方式及箱体结构。结构设计中，不仅要满足机床的性能要求，同时还要注意加工和装配工艺性，以便于加工、装拆调整。结构设计力求简单紧凑、可靠、实用。由于机床的结构较为复杂，各部分结构往往需经反复推敲修改，并作必要验算方能确定其方案；每一个零件的结构不是单纯根据计算，而主要是根据工艺性和构造方面的要求，如因结构方面的因素，齿轮不能满足要求时，则要重新进行运动设计。为此必须注意以下问题：1)主轴、传动轴及轴上零件应保证可靠定位(轴向、径向)，不应发生轴向窜动。2)双联或三联滑移齿轮变换两种或三种位置时，须保证一对齿轮在完全脱开后，另一对齿轮方能进入啮合。3)齿轮块的结构设计根据空间尺寸、齿轮精度、齿轮强度要求、制造和装拆、操纵等因素综合考虑选择。4)主轴和传动轴及其轴承位置的选择，特别是主轴的位置、支承跨距及轴承的选择要考虑主轴组件的刚度、承受的载荷和轴承间隙的调整等。5)传动齿轮不应与其他轴及轴上零件(如隔套、螺母、传动件等)、箱壁或内隔套相碰撞；操纵机构应有足够的空间位置，避免与各传动轴等零件发生干涉，并能使滑移齿轮在移动范围内不与其他零件相碰撞。6)严格按国家标准制图，贯彻标准化和通用化原则。十二、完成装配图根据验算结果，对装配草图进行修改并进一步完善各部结构，在确认无误后，按制图规范加深装配图，然后标注尺寸和配合，如特性尺寸、安装尺寸、外部尺寸、中心距及公差、配合尺寸等。此外，还要求选择一个能影响装配尺寸的轴向尺寸链进行标注，以便于计算轴向尺寸链的封闭环和设计、审查零件图。最后应标注零件号；标准件和通用件标明标准及型号规格、数量；非标件(即专用件)编注序号，并详细填写明细表，按传动顺序标注轴号。根据不同的要求以及不同传动方案，其装配图是多种多样的，图例结构仅供参考。十三、零件工作图的设计绘制主轴或齿轮零件图，应考虑零件由毛坯到最后加工的整个过程的工艺问题，力求使基准重合，并确保零件工作图结构尺寸与装配图的一致性，按规定标注尺寸、表面粗糙度、形位公差、技术要求、材料及热处理等。十四、计算说明书的编写学生在完成上述全部工作之后，应将前述工作先后顺序编写设计计算说明书一份。设计过程中要随时记录方案分析、计算公式和数据取值的理由。整理说明书时，按设计顺序阐述，要求论据充分，条理清楚，计算正确(引用公式应注明出处，一律采用现行规定的法定计量单位)，结果醒目，结论正确，叙述简炼，文理通顺，文字规范，篇幅20～25页。说明书应完整，注意计算或叙述中引用所列的参考文献，只需在[]内注明其序号。说明书包括：设计任务、目录、机床用途和性能、参数拟定、运动设计和拟定(简要的方案比较分析；画传动系统图要规范)、主要零件的估算或计算和验算(如主轴组件的刚度计算)、重要结构的选择分析、设计评估、参考文献(列序号、作者、书名、出版社及年月)等。课程设计的内容要具体地体现于设计图样和设计计算说明书上，即要求对设计图面和说明书质量两者并重，并通过答辩进一步检查核定。十五、变速箱结构参考图BSX7500.00-001.01BSX7500.00BSX7500.00-001BSX7500.00.02BSX7500.00.02-001BSX7500.00图4~图9是几种变速箱结构参考图。考虑到专业课程设计的特点，防止个别学生照搬参考图，因此，这些图只是为学生提供一些基本的结构方案设计，从整体结构方案进行参考，其中有些结构是不合理的，有些局部结构甚至特意设置了错误。所以学生在设计时，应该多查阅参考文献，充分发挥自己的主观能动性，在这些结构方案基础上进行修正与完善。在答辩时，学生更不能以这些参考图作为评核标准与依据。图68级变速箱结构图三图718级变速箱结构图图48级变速箱结构图一图58级变速箱结构图二图68级变速箱结构图三图718级变速箱结构图图48级变速箱结构图一图58级变速箱结构图二图9卧式车床主轴变速（12级变速）箱展开图图812级变速箱结构图十六、参考文献[1]戴曙主编.金属切削机床.（第5版），机械工业出版社，1997[2]濮良贵等主编.机械设计（第7版），高等教育出版社，2003[3]曹金榜，易锡麟，等．机床主轴变速箱设计指导．北京：机械工业出版社，1987[4]刘跃南．机床主轴变速箱设计指导．北京：机械工业出版社，1994[5]翁世修，王良申．金属切削机床设计指导．上海：上海交通大学出版社，1988[6]陈易新．金属切削机床课程设计指导书：第2版．北京：机械工业出版社，1987[7]成大先主编.机械设计手册，化学工业出版社，2004[8]李洪主编.实用机床设计手册，辽宁科学技术出版社，1999[9]天津大学主编.机床设计图册，上海科学技术出版社，1996[10]机床设计手册编写组，机床设计手册：第1、2、3册．北京：机械工业出版社1986、[11]范云涨，陈兆年．金属切削机床设计简明手册．北京：机械工业出版社，1994[12]黄鹤汀．金属切削机床：上、下册．北京：机械工业出版社，1998

机设方向设计题目二螺旋输送机设计

目项据数号题一、设备工作条件和原始数据螺旋输送机设计目项据数号题1、设备工作条件：载荷平稳，单向运转，每日一班，工作5年，允许螺旋输送机主轴转速误差小于±5%，车间有三相交流电源。题2、原始数据题据号目项数据号目项数123456789101112131415输送料干燥煤粉e=850kg/m3输送量（m3/h）101214161820222426283015586输送长度(m)57891011121518202122232425安装形式水平二、总体布置方案设计1、要求螺旋轴布置为受拉构件，也即出料口应布置在有止推轴承处；2、螺旋叶片与槽体内壁间的间隙可取为7~10㎜；3、在布置水平式螺旋机的底座或卸料口时，要注意避开两节槽体的法兰连接处，进料口也不要设置在中间轴承或平盖板的观察孔的上方。三、螺旋输送机零部件设计1、选择螺旋轴形式常用的螺旋轴形式有①实体螺旋——广泛应用于各种干燥的粉状物料输送；②带式螺旋——主要用于块状和有粘性的物体；③片式螺旋——输送塑性物料。螺旋轴上的螺旋叶片厚度为δ=2~8㎜，随物料的磨琢性增大而加厚，用钢板冲压后焊接而成。2、槽体设计根据螺旋直和所输送物料的磨琢性不同，分别采用2~8㎜厚的钢板弯制成U型槽，为了增加槽体的刚性，常在槽体的外壁焊以角钢作筋板。3、轴承装置选型轴承是螺旋轴的支承，它分为装在两端头的端面轴承和装在中间的中间轴承。每一个中间螺旋节内都安装有一个中间轴承装置，其数量随输送机的增长而加多。中间轴承工作的好坏，直接影响着输送机的正常运行。中间轴承又称为中间吊挂轴承，其设计应保证物料流通的有效断面，不使物料堵塞。轴承宽度要窄，使螺旋中断距离减少，并应特别注意密封，对磨琢性小的物料，用滑动轴承可简化密封。对磨琢性大的物料，则应使用滚动轴承并采用较完善的密封。4、装料与卸料装置设计螺旋输送机的装料与卸料，主要根据与其相互的有关设备和生产上的要求，采用不同的方式。5、传动装置设计因专业课程设计学时有限，该部分选型。四、参数的选择与计算步骤1、生产率计算：式中V——体积生产率（m3/h）D——-螺旋直径（m）γ——物料的堆积比重（T/m3）s——螺距（m）本方案采用产体螺旋s=0.8D（因输送干燥粉）C——螺旋输送机化学料时的修正系数因水平安装，取C=1.0n——转速（rpm）——填充系数由任务书知V、γ，可计算Q。2、螺旋直径计算式中K——物料综合特性的经验参数对于干燥煤粉，可取K=0.0415，=0.35~0.40，取=0.40计算D值应圆整为标准系列值。3、计算螺旋轴许可最高转速式中：A——物料特性系数；对于粉状干物料取A=754、立体面型螺旋节距SL=0.8D5、校检填充系统所计算的值应在推荐值范围内，否则要降低螺旋转速。6．计算水平螺旋输送机的轴功率（Kw）式中Q——生产率（T/h）——阻力系数，对于干燥煤粉取=1.2——螺旋输送机的水平投影形状（m）H——输送高度（m）水平安装取H=07．计算螺旋输送机驱动装置的额定功率式中——驱动装置的总效率，当选用JJ型驱动装置时，取=0.94K——功率储备系数K=1.2～1.4之间。叶片展开图五、螺旋叶片表面的计算叶片展开图设已知螺旋叶片的有关参数：D——大圆直径；D——小圆直径；S——螺距；B——叶片宽度求螺旋叶片表面的展开尺寸：R——展开图的大圆半径；R——小圆半径α、β——夹角螺旋外周长：螺旋内周长：R=b+r=D1/2六、绘制装配图七、参考书目[1]四川省轻工业学校编轻工业工厂机械装备（第一版），成都：四川科技出版社1986[2]上海交通大学编连续运输机，北京：机械工业出版社，1982[3]杨可祯主编机械设计基础（第四版），北京：高等教育出版社1998[4]成大先主编机械设计手册（第四版），北京：化学工业出版社2002[5]陈立德主编机械设计基础课程设计，北京：高等教育出版社

机设方向设计题目三零件机加工工艺规程及工装夹具设计

一、设计的要求零件机加工工艺规程及工装夹具设计生产钢领为单件小批生产。设计包括以下几个部分：（1）决定零件的材料，并绘制毛坯图（铸、锻、焊型材）（2）零件的加工工艺分析，绘制加工工序过程卡片和机加工工艺过程综合卡片。（3）设计该零件的某一工序加工的工艺装备（4）绘制工艺装备总装图和主要零部件图（5）编写设计计算说明书专业课程设计题目由老师指定，经系主任审查签字后发给学生。二、设计内容及步骤1、对零件进行工艺分析，选择零件材料，绘制零件毛坯图学生应首先对该零件进行工艺分析，其主要内容为：（1）分析该零件的作用及零件图上的技术要求。（2）分析该零件主要加工表面的尺寸，形状及位置精度，表面粗糙度及设计基准，工艺基准。（3）分析零件的材料、热处理工艺和机加工的工艺性。零件图应按国家标准绘图，在可能的条件下应按1:1的比例绘图，毛坯图应按比例绘图。2、选择毛坯的制造方法毛坯的选择应考虑生产的批量、零件的复杂程序、加工表面及非加工表面的技术等各方面综合考虑，正确选择毛坯的制造方式，使整个工艺过程更加经济合理。3、制定机械加工工艺路线（1）制定工艺路线，在分析工艺路线的基础上，应划分出粗加工、半精加工、精加工阶段，对几个加工方案进行比较，再从中选择经济合理的加工方案。（2）选择定位准基准，进行必要的工序尺寸计算，合理选择定位基准，当某工序的定位基准与设计基准不相符时，对工序尺寸进行换算。（3）选择机床时，应按经济加工精度来选择（4）加工余量及工序尺寸与公差的确定，应根据工艺路线来安排，要求逐工序逐表面确定加工余量，工序间尺寸公差应按经济加工精度选择，总加工余量应为所有加工余量之和，可查有关手册进行核对。（5）切削用量的选择在要床，刀具加工余量确定之后，要求学生用公式计算1-2个工序的切削用量，其余可查手册。（6）画毛坯图时，在加工余量的基础上，绘制毛坯图，要求毛坯轮廓用粗实线绘制，零件的实体尺寸用双点划线绘制，尽可能比例取1：1同时在毛坯图上标出毛坯尺寸、公差、技术要求，毛坯制造的分模面，圆角半径、起模斜度，焊接件应画出焊接方法，焊缝型式和坡口尺寸。（7）填写机械加工工序过程卡片和机加工工艺过程综合卡片，并将前述各项内容及工序简图填入工艺过程综合卡片，工艺过程卡片和工序综合卡片如图1、图2。工序简图可按比例缩小，简图中的加工表面用粗实线绘制，对定位、夹紧应以规定符号标明，应标明各加工表面在本工序加工后的尺寸、公差、表面粗糙度。工序简图中的定位、夹紧符号应符合JB/Z174-82规定，摘要如表1和表2。图1××零件机加工工序过程卡片序号工序内容及要求基面设备表1：定位及夹紧符号标注位置分类独立联动标注在视图轮廓线上标注在视图正面上标注在视图轮廓线上标注在视图正面上定位点固定式23活动式机械夹紧······液压夹紧YYY··Y··气动夹紧QQQ··Q··电磁夹紧DDD··D··注：定位符号旁边的阿位伯数字，代表消除的自由度数目。

表2各种定位、夹紧装置标准示例装置符号标注示意说明装置符号标注示意说明床头固定顶尖、尾座活动顶尖定位，拨杆夹紧止口盘定位，气动联动夹紧弹簧夹头或弹性心轴夹紧平口钳定位夹紧三爪自定心卡盘夹紧V形铁定位并夹紧，一端可调四爪单动卡盘夹紧

4、工艺装备设计要求学生设计为给定加工零件所必需的1-2套夹具，具体的设计项目根据加工需要经教师同意后决定。所设计的夹具零件数以20-40件为宜，具有中等复杂程序。结构设计的具体步骤如下：（1）确定设计方案设计方案是设计程序最重要的环节，方案设计决定于夹具设计的成功与失败，应进行充分的研究与讨论，以确定最佳方案。确定设计方案应遵循的原则：确保加工质量、结构尽量简单、操作有利、高效、制造成本低廉、通盘考虑、结合实际情况、注重分析研究、确定最佳方案。（2）正确选择定位元件选择最佳定位元件，计算定位误差，按照加工精度，需要自由度的数目以及粗、精加工的需要，按有关夹具标准选择定位元件。对定位误差进行计算，如超差时，应改变定位方式和提高定位元件精度。（3）计算夹紧力夹紧力计算是经过简化了的计算，计算所得仅为在切削力、夹紧力的作用下按静力平衡条件而求得的夹紧力，实际所需夹紧力应比理论夹紧力为大，应乘以安全系数K，K一般取1.5-2.5。（4）画夹具装配图画夹具图应注意下列几点：1）在设计中，要求按尽量1:1的比例绘制夹具总装图，被加工零件的位置，要用双点划线表示，夹紧机构应处于“夹紧”位置上。2）注意投影的选择，应以最少的投影将夹具结构完全清楚表达，注意视图的配置与安排。3）所设计的夹具，不但机构合理，结构也应合理，夹具的装配性和零件的加工性要好。4）要保证夹具与机关的联系位置，刀具与夹具的相对位置，夹具上就有定位键和对刀块。5）运动部件的运动要灵活、不能出现干涉和卡死现象，回转工作台或回转定位部件应有锁紧装置，不能在工作中松动，运动零部件应有润滑措施，排屑方便。6）零件的选材，尺寸公差的标注，总装技术、要求合理，正确满足夹具体的要求。7）对夹具装配图上应标准五类尺寸：即轮廓尺寸；夹具内部配合尺寸；工件与定位件的联系尺寸，夹具与刀具的联系尺寸。夹具与机床的联系天寸。8）应标准的技术要求①定位元件之间或定位元件与夹具与底面间的位置要求。②定位无件与连接元件间的位置要求③对刀元件与连接元件间的位置要求④定位元件与引导元件的位置要求上述技术条件是保证工件相应的加工要求所必需的，其数值应取工件相应技术要求的1/3-1/5。5、编写设计说明书学生在完成上述全部工作之后，应将前述工作先后顺序编写设计计算说明书一份。

三、附：零件图

机电方向参考选题机电类专业课程设计一般可分为设备类设计、工艺类设计、电类设计和机电类控制系统设计。设备类选题除了纯机械结构类设计以外，应以一般复杂程度的设备题目为好，既要包括机械方面的内容又要包括电气方面的内容，其侧重点在机械部分的设计。如：设计交、直流电动机系统控制某一机械工作装置、微机控制装置、液压控制装置等。工艺类设计选题包括加工工艺编制及电控工艺装备设计。如编制一般复杂程度零件制造工艺规程，加工工序不宜太多。从技术上来说，电类设计大体上有供电、信号、控制系统、微机应用等智能化控制技术设计等选题。自动控制系统方面的课题既含有强电部分，又含有信号部分，综合性较强，要用到多们课程的知识和技能，能使学生受到较好全面的训练，如龙门创床卷扬机等晶闸管控制系统的设计属于这一范围。可采用PLC等智能化控制装置来实现。微机应用方面的课题，需要用至计算机原理、算法语言等课程的理论知识和技能。PLC、单片机等都属于智能化控制技术，这类题目不能仅限于编制一组程序，而应侧重于系统或设备的调试运行，充分体现应用智能化控制技术的优势。机电结合类控制系统设计选题是针对某种机械设备的工作或运行方式，采用电气控制技术或智能化控制系统实现各项控制要求，其侧重点在控制系统的设计。一、车床纵向进给系统的设计设计车床纵向进给系统，要求采用步进电机，通过齿轮传动通过滚珠丝杆带动溜板箱等可移动部件运动。（1）基本参数如下：滚珠丝杆：基本导程。l0=6mm，直径d0=40mm，长度2m。溜板箱等可移动部件的总质量m=300kg，大拖板与床身导轨为滑动摩擦，摩擦系数µ=0.1。设工进速度V溜工=60mm/min快进速度V溜快=2m/min交切削力FE=3000N，切削力的其他质量Fx=(0.1~0.6)FZ，Fy=(0.15~0.7)FZ取脉冲当量δ=0.01mm/脉冲，启动加速（或减速制动）时间为△t=0.3s，并取加（减）速曲线为等加（减）速梯形曲线，机械传动总效率η=0.75。（2）设计要求如下：选择步进电机，并做能满足承载能力、压杆稳定和刚度等验算的必要校核。确定传动比i和齿轮齿数Z1和Z2。所涉及的转动惯量都按均质圆盘或圆柱计算，若采用软件环形分配器时，设计微机控制系统和功率放大器。（3）设计文件要求：设计计算说明书一份，微机控制系统和功率放大器电路原理图一张。选择所用器件的具体型号。并做必要的验算和说明。二、电液比例控制阀设计设计—电液比例控制阀，其中压力控制阀的主要参数：流量2L/min调压范围1~8MPa频率3Hz（-3dB）其中流量控制阀主要参数：输出流量：2~40L/min额定压力：1~20MPa频宽：3Hz（-3dB）基本要求：对电液比例控制阀进行设计计算，绘出装配图、零部件设计图。三、基于单片机和LCD的电子钟的设计图采用MCS-8051单片机实现本系统，程序执行后工作批示大于LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示器显示“00：00：00”操作键K1：设置现在的时间操作键K2：设置闹铃时间操作键K3：设置小时操作键K4：设置分钟操作键K5：完成当前时间和闹铃时间的设置，在闹铃时用于停止闹铃。（1）控制要求：LCD时钟的基本功能如下：使用文字型LCD显示器来显示现在的时间，显示格式为“时时：分分：秒秒”具有5个按键来设置现在的时间和闹铃时间。（2）设计内容：根据设计要求确定系统中输入/输入信号的种类、数量和特点，确定CPU的造型与硬件接口等的配量，对整个系统的电路原理图绘制，根据控制要求编写控制系统的监控程序，撰写设计说明书，列出系统的详细设备材料清单。四、恒温箱PLC控制系统的设计选用三菱FXZN系列可编程序控制器作为主机。（1）主要参数：温度范围：200~105控制精度：±1输入电压：AC200~240V消耗功率：2KW（2）系统构成：通过一个温度传感器（热电偶）检测恒温箱的温度值并把它转换成标准的电流（或电压）信号后，送到A/D转换模块，转换成的数字信号传输到PLC主机，PLC主机计算机得到一个控制量，该控制量的大小决定所控制的继电器的导通时间，从而控制温度值的大小。（3）设计要求：采用PID控制算法，使PLC控制的恒温箱的温度应能按照给定的曲线运行，设计电气控制原理图。进行I/O分配和PLC选型，对所需系统的电气器件选型，编制明细表。设计PLC控制程序，撰写课程设计说明书，绘制设计图样。五、采用8251A的串行通信接口设计甲、乙两台微机之间，按照RS—232C标准协议，进行零MODEN方式全双工串行通信，发送与接收的字符均在PC机屏幕上显示，要求采用8251A作为通信接口的核心芯片，通信数据格式为起止式：1位停止位，7位数据位，无校验，波特率因