机械设计基础课程设计指导书.docx
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《机械设计基础》
课程设计指导书
前 言
本书是根据工科院校机械类专业《机械设计基础》教学大纲编写的。
可作为工科院校机械类、机电结合类专业《机械设计基础课程设计》课程的教学用书，也可供有关专业师生和工程技术人员参考。
本书以齿轮减速器及以齿轮减速器为主体的一般机械传动装置的设计过程为例，按照课程设计的一般步骤，对课程设计从准备到编写设计计算说明书与准备答辩的全过程，逐一作了具体、扼要的阐述，并注意讲清楚设计中各个阶段的设计思想及设计方法，注意设计思路和方法的引导，启迪学生在融汇贯通的基础上进行设计。
针对目前课程教学中的薄弱环节及设计中易出现的错误，除加强了结构设计方面的内容外，还用大量的图例，采用正误对照的形式，表达设计中常见的错误结构，使学生在设计中少走弯路。
学生使用本书经教师适当指导就能独立完成课程设计。
本书将设计指导书、参考图例、有关标准规范和设计资料及设计题目等有机地结合起来编成一本书，使本书内容更加完整、系统、适用，既便于教学使用，又能减轻学校和学生的负担。
本书采用了最新国家标准、规范和设计资料。
为了缩减篇幅和便于使用，书中摘录的标准和规范都根据常用的参数范围进行了精心压缩和编排。
2
目 录
前 言 2
目 录 3
第一章 概 述 5
第一节机械设计基础课程设计的目的 5
第二节机械设计基础课程设计的内容 5
第三节机械设计基础课程设计的一般步骤 5
第四节 机械设计基础课程设计的要求和注意事项 6
第二章 设计题目 8
第一节 机械设计基础课程设计任务书 8
第二节 设计工作量和进度安排 13
第三章 机械传动装置的总体设计 14
第一节 分析和拟定传动方案 14
第二节 选择电动机 15
第三节 总传动比的计算与分配 17
第四节 传动装置的运动和动力参数计算 19
第五节 传动装置的总体设计示例 21
第四章 传动零件的设计计算 25
第一节 减速器外传动零件的设计 25
第二节 减速器内传动零件的设计 25
第五章 减速器的结构与润滑 27
第一节 减速器的结构 27
第二节 减速器的箱体结构 28
第三节 滚动轴承组件的结构设计 41
第四节 减速器的润滑与密封 46
第五节 减速器附件的结构设计 61
第六章 装配图的设计及绘制 70
第一节 装配图设计的准备 70
第二节 装配草图的设计及绘制 88
第三节 装配草图的检查和修改 110
第四节 完成减速器装配图 116
第七章 零件工作图的设计与绘制 124
第一节 轴类零件工作图的设计及绘制 124
第二节 齿轮类零件工作图的设计与绘制 131
第三节 铸造箱体工作图的设计及绘制 140
第八章 编制设计计算说明书与准备答辩 149
第一节 设计计算说明书的要求 149
第二节 设计计算说明书内容与格式 150
第三节 准 备 答 辩 151
第九章计算机辅助课程设计 155
第十章 机械设计常用数据、标准和规范 156
第一节 常用数据和一般标准 156
第二节材料 166
第三节 联接与紧固 172
第四节键、销联接 192
第五节滚动轴承 194
第六节 联 轴 器 208
第七节润滑与密封 217
第八节公差配合与表面粗糙度 225
第九节 渐开线圆柱齿轮精度（摘自GBl0095—88） 235
第十节锥齿轮和准双曲面齿轮精度 242
第十一节 圆柱蜗杆、蜗轮精度 246
第十二节 电动机 251
主要参考书目 255
第一章 概 述
第一节机械设计基础课程设计的目的
机械设计基础课程设计是学生学习机械设计基础课程后进行的一项综合训练。
其主要目的是：
①通过课程设计，可以巩固、加深机拭设计基础及有关课程的知识，提高学生综合运用这些知识去分析和解决问题的能力；
②学习和掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的基本方法与步骤，为今后学习专业技术知识打下必要的基础；
③提高学生运用设计资料、国家标准、规范去解决设计问题的能力；
④提高学生在机械设计中运用计算机的能力。
第二节机械设计基础课程设计的内容
机械设计基础课程设计一般选择由本课程所学过的大部分通用机械零件所组成的机械传动装置或简单机械作为设计题目。
而减速器包含齿轮、铀、轴承、键、联轴器、及箱体等零件，包括了本课程的主要内容，选择减速器进行设计可以使学生得到较全面的基本训练。
故目前主要采用以减速器为主体的机械传动装置作为设计内容。
设计的主要内容包括：
①拟定和分析传动方案；
②选择原动机、计算总传动比及分配各级传动比、计算传动装置运动、动力参数；
③传动件的设计；
④轴的设计及键联接的选择与校核；
⑤轴承及其组合部件的设计、联轴器的选择；
⑥箱体及附件的设计；
⑦润滑和密封的设计；
⑧装配图和零件图的设计与绘制；
⑨设计说明书的编写。
7
第三节机械设计基础课程设计的一般步骤
机械设计基础课程设计与其他机械设计—样，从传动方案的分析开始，通过设计计算和结构的设计，最后以图纸和设计说明书表达设计结果。
在设计过程中，由于在拟订传动方案和设计计算及结构设计时，有—些初选参数或初估尺寸、经验数据等，因此，随着设计的深入，一些开始时没有出现的问题逐渐暴露出来，这就需要设计时“边计算、边绘图、边修改”，设计计算与结构设计绘图交替进行。
机械设计基础课程设计大体按以下几个阶段进行。
1.设计准备
①研究设计任务书，明确设计任务和要求，了解原始数据和工作条件；②通过参观模型、实物、观看录象片、参阅设计资料等来了解设计对象；③拟订设计进度。
2.传动装置的总体设计
①分析或拟定传动方案及传动装置的运动简图；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计算各轴的转速、功率、转矩。
3.各级传动的主体设计
设计计算带传动、齿轮传动、蜗杆传动、链传动等的主要参数和尺寸。
４．装配草图的设计和绘制
①初绘装配草图；②选择联轴器进行轴的结构设计；③校核铀、键强度及轴承寿命；④完成装配草图，并进行检查和修正。
5.装配工作图的绘制和总成
①绘制装配图；②标注尺寸、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。
6.零件工作图绘制
7.设计说明书的编写
8.设计总结和答辩
第四节 机械设计基础课程设计的要求和注意事项
机械设计基础课程设计是学生第一次进行比较全面的综合训练。
在设计过程中必须严肃认真、刻苦钻研、一丝不苟、精益求精，还要积极思考，主动提问，及时向指导教师汇报情况。
并注意处理好以下几个问题，才能在设计思想、设计方法和技能上
都获得比较大的锻炼和提高：
①参考和创新的关系。
设计是一项复杂、细致的工作，任何设计都不可能是设计者脱离前人长期经验积累的资料而凭空想象出来。
熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。
善于掌握和使用各种资料正是设计工作能力的重要体现。
然而，任何新的设计任务总是有其特定的设计要求和具体的工作条件，因而在设计时不可盲目、机械地抄袭资料，而应具体地分析，吸收新的技术成果创造性地进行设计。
②课程设计应是在教师指导下由学生独立完成。
教师的主导作用在于指明设计思路、启发学生独立思考，解答疑难问题，并按设计进度进行阶段审查。
学生必须发挥自己的主观能动性，积极主动地思考问题、分析问题、解决问题，而不应过分地依赖教师的作用，避免“知其然，不知其所以然”。
③标准和规范的采用。
设计中采用标准和规范，有利于零件的互换性和加工工艺，可以收到良好的经济效益；也可减轻设计工作量，节省没计时间，也是评价设计质量的指标之一。
因此，设计时要严格遵守和执行国家标难。
如带轮的直径和长度、齿轮的模数、轴承的尺寸等应取标准值。
为了制造、测量和安装的方便，—些非标准件的尺寸应尽量圆整成标准数列或选用优先数列，如轴的各段直径的选取。
④计算和结构要求的关系。
设计时的设计计算只是提供一个零件的最小尺寸或提供一个方面的依据，还应根据结构和工艺的要求确定尺寸，然后再校核强度，或者直接根据经验公式计算尺寸。
⑤学生应在教师的指导下制订好设订的进度，并按计划保质保量地完成任务。
避免“前松后紧”以至后来时间太紧而无法完成任务。
第二章 设计题目
第一节 机械设计基础课程设计任务书
一、设计任务书格式
课程设计的题目应以设计任务书的形式下达给学生。
课程设计的任务书应主要包括：
设计题目、原始数据、工作条件和设计工作量等，其格式见样本；
二、设计题目选列
题目
（一）设计带式输送机中的传动装置中的一级直齿圆柱齿轮减速器运动简图
原始数据
已知条件
题号
11
12
13
14
15
输送带拉力F/N
5000
6000
7000
8000
8000
输送带速度
V/（m/s）
1.3
1.35
1.5
1.4
1.45
滚筒直径D/mm
280
270
300
260
290
工作条件：
输送机连续工作，单向提升，载荷平稳，两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为土5％。
74
题目
（二） 设计带式输送机中的传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。
运动简图
原始数据
已知条件
题号
21
22
23
24
输送带拉力F/N
3200
3000
2800
2000
输送带速度V/（m/s）
1.7
1.7
1.7
1.2
滚筒直径D/mm
600
600
400
400
工作条件：
传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的１．25倍，输送带速度允许误差为土5％。
两班制工作，工作年限10年。
题目（三）设计皮带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速器。
运动简图
原始数据
已知条件
题号
31
32
33
34
输送带拉力F/N
3000
3400
4000
4200
滚筒直径D/mm
350
300
400
380
卷筒转速n/（r/min）
60
60
40
40
工作条件：
单向转动，轻微振动，连续工作，两班制，使用期限5年，卷筒转速允许误差为土5％。
题目（四） 设计链式输送机传动装置中的一级圆锥齿轮减速器。
运动筒图
原始数据
已知条件
题号
41
42
43
44
输送带拉力F/N
2100
2400
2700
3200
输送带速度V/（m/s）
0.7
0.8
0.9
0.9
滚筒直径D/mm
100
125
150
140
工作条件：
单向运转，载荷平稳，工作时定期停车，每天工作16小时，减速器工作寿命不低于１０年，输送链速度允许误差为土5％。
题目（五）设计带式输送机传动装置中的一级蜗杆减速器。
运动简图
原始数据
已知条件
题号
51
52
53
54
输送带拉力F/N
2000
2200
2500
4100
输送带速度V/（m/s）
0.8
0.9
1.0
0.85
滚筒直径D/mm
350
320
300
380
工作条件：
单向运转，连续工作，空载起动，载荷平稳，三班制工作，减速器工作寿命不低于10年，输送带速度允许误差土５％。
第二节 设计工作量和进度安排
要求每个学生应完成以下
升级会员 