机械设计基础课程设计指导教案.docx
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机械设计基础课程设计指导教案
机械设计基础课程设计指导大纲
A、总论
一、课程设计的目的、任务和内容
1、课程设计目的
机械设计课程设计是本课程的最后一个教学环节，总体来说，目的有三个：
1）综合运用机械设计及其它有关先修课程，如机械制图、测量和公差配合、金属材料和热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展；
2）学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力；
3）进行基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。
2、课程设计任务
课程设计任务由课程设计任务书给出，内容包括：
设计题目、原始数据、设计条件和设计内容等。
格式如下：
课程设计任务书
课程名称机械设计基础
设计题目带式输送机传动装置
1设计要求（包括主要指标、数据及工作量）
1.1传动系统示意图
1.2原始数据
1.运输带的拉力F=N
2.运输带工作速度V=m/s
3.卷筒直径D=mm
1.3设计条件：
1.工作条件：
锅炉房运煤（室外、多尘）；两班制，每班工作四小时；空载起动、连续、单向运转，载荷平稳；
2.使用期限及检修间隔:
工作期限为8年，每年工作250日；检修期定为三年；
3.生产批量及生产条件：
生产几十台，无铸钢设备；
4.设备要求:
固定；
5．安装形式：
卧式；
6．生产厂：
校办工厂
1.4工作量
1.减速器装配图A0（A1）一张
2.零件图1～4张
3.设计说明书一份约6000～8000字
2设计说明书的主要内容
封面（标题及班级、姓名、学号、指导老师、完成日期）
目录（包括页次）
设计任务书
传动方案的分析和拟定（简单说明并附传动简图）
电动机的选择计算
传动装置的运动及动力参数的选择和计算
传动零件的设计计算
轴的设计计算
滚动轴承的选择和计算
键联接选择和计算
联轴器的选择
减速器的润滑方式和密封类型的选择
润滑油牌号的选择和装油量计算
减速器附件的选择和设计
减速器箱体的设计
设计小结（体会、优缺点、改进意见）
参考文献
3参考文献
1濮良贵，纪名刚主编.机械设计，第7版.北京：
高等教育出版社，2001年5月；
2卢颂峰，王大康主编.机械设计课程设计，北京：
北京工业大学出版社，1998年1月
3毛振杨等编、机械零件课程设计、浙江大学出版社、1985年8月
4哈尔滨工业大学主编.机械零件设计指导书.北京：
人民教育出版社1982年
5陈铁鸣主编.新编机械设计课程设计图册，北京：
高等教育出版社，2003年7月
6王科社，滕启编.机械设计课程设计指导书，北京：
北京机械工业学院，2001年
7周开勤主编.机械零件手册，第5版.北京：
高等教育出版社，2001年7月
8滕启，米洁，王科社编.机械设计课程设计指指南，北京：
北京机械工业学院，2002年
指导老师签字：
年月日
1）设计题目：
带式输送机传动装置。
2）原始数据：
（1）工作机：
带式输送机。
说明：
1）在设计减速器时，应对所有有必要进行强度计算的零件、部件都进行计算，但课程设计安排的时间有限，有必要进行如下的简化：
所有用到的键都进行选择，但只对一个键联接进行强度校核；所有用到的轴承都进行选择，但只对一根轴上的轴承进行寿命计算；所有的轴都按扭转强度条件进行计算，并进行结构设计，但只对一根轴按弯扭合成条件进行计算，还要对这根轴按疲劳强度进行精确校核。
这里规定你零件图画那根轴就对那根轴上的轴承、键进行计算。
并按疲劳强度进行精确校核这根轴。
设计蜗杆减速器的同学计算蜗轮轴及其蜗轮轴上的零、部件。
2）设计蜗杆减速器的同学的零件应画四张（蜗杆、蜗轮装配图、轮芯、轮缘）。
如果精确校核的轴为齿轮轴，则零件图只画一张。
（2）电动机：
Y系列三相异步电动机。
3）设计条件：
1.设备要求:
固定
4.安装形式：
卧式
2.工作环境:
室外、多尘
5.生产工厂：
校机械厂
3.工作条件:
连续
6.生产批量：
小批
7.工作年限:
两班制，工作八年，年工作日250天
4）设计内容：
1
装配图1张
0号图纸或1号图
2
零件图1～4张
3
设计计算说明书一份
3、课程设计内容
1）传动方案的分析、拟订：
根据设计的要求，分析制定合理的传动方案，如：
方案A:
电机->带传动->单级圆柱齿轮减速器->工作机
方案G:
电机->两级同轴式圆柱齿轮（斜齿或直齿）减速器
->工作机
方案F:
电机->两级展开式圆柱齿轮（斜齿或直齿）减速器->工作机
方案J:
电机->蜗杆蜗轮传动->工作机
方案H:
电机->圆锥圆柱齿轮（斜齿或直齿）减速器->工作机
2）电动机的选择（类型、具体型号），传动比分配；
3）传动装置动力参数计算；
4）传动零件（皮带轮、齿轮）的设计；
5）轴的设计和计算；
6）轴承及其组合部件设计；
7）键、联轴器的选择和校核；
8）减速器箱体、润滑和附件等的设计；
9）装配图（0号或1号图纸,用手）、零件图（用计算机）的绘制；
10）编写设计计算说明书（6000--8000字）；
二、机械产品设计的一般步骤
机械产品的一般组成为：
具体产品还包括监测、控制、电器、安全、润滑、密封、维护等部分，其设计过程是一个分析——>综合——>决策的反复过程。
典型步骤为：
1、明确设计任务，制定设计任务书；
2、提供方案，进行评价；
3、按照选定的方案进行总体设计、运动和动力学分析、零件工作能力计算和结构分析，绘制装配图；
4、施工设计，既根据装配图，考虑结构工艺性和生产条件等因，绘制零件工作图；
5、审核图纸；
6、整理设计文件，编写设计计算说明书和使用说明书等。
三、课程设计的基本步骤和日程安排
1、课程设计的基本步骤
1）准备阶段
◆研究设计任务书，分析设计题目，了解原始数据和工作条件，明确设计内容和要求；
◆看减速器设计和制造录象片，做减速器拆装实验，阅读教材、课程设计指导书及图册，了解减速器产品及其设计过程，作出进度计划；
◆借好教室、图板、资料，准备好图纸和用具。
2）传动装置总体设计阶段
◆分析和拟订传动方案；
◆选择电动机，计算总传动比并分配传动比；
◆计算各轴转速、功率和转矩。
3）传动装置设计计算阶段
◆带传动的设计计算；
◆计算减速器各齿轮参数、尺寸和两级中心距。
4）减速器装配图设计阶段
◆分析和选定减速器结构方案；
◆绘制装配草图，进行轴和轴承、轴上零件、轴承部件的初步设计、计算；
◆精确校核指定轴强度，计算指定轴上一对轴承的寿命及该轴上键的强度，选择联轴器；
◆进行机体结构及其附件的设计；
◆标注尺寸、减速器特性、技术要求，填写标题栏和零件明细表，检查、修正、加深，完成装配图。
5）零件工作图绘制阶段
◆绘制指定的零件图（轴,齿轮轴,箱盖,箱座,齿轮,蜗杆,蜗轮（装配图,轮芯,轮缘）；
6）设计计算说明书编写阶段
7）设计总结和答辩
2、课程设计日程安排
1
准备阶段
第一周
周1-2
2天
2
传动装置总体设计阶段
第一周
周3-4
2天
3
传动装置设计计算阶段
第一周
周5-6
2天
4
减速器装配图设计阶段
第二周
周1-6
6天
5
零件工作图绘制阶段
第三周
周1-2
2天
6
设计计算说明书编写阶段
第三周
周3-4
2天
7
设计总结和答辩
第三周
周5
1天
四、主要参考资料、要求、注意事项和成绩评定
1.主要参考资料：
教材、《机械设计课程设计指导书》、《机械设计课程设计图册》、《机械零件设计手册》、《机械设计手册》。
2.课程设计要求：
态度认真，独立思考，一丝不苟，求实创新。
3.注意事项
1）
正确处理参考已有资料和创新的关系；
2）
贯彻“三边”设计方法，即：
边计算，边绘图，边修改；
3）
及时整理和记录设计过程中的数据，包括计算结果、重要数据、参考资料来源，使设计有理、有据，以利于设计的正常进行、阶段性自我检查和编写设计计算说明书；
4）
正确使用标准和规范，尽量采用标准件，以降低成本。
4.成绩评定
优秀
态度认真，按时完成，小错误不多于三处；
良好
非原则性错误不多于六处；
中
非原则性错误多于六处,但原则性错误不多于两处；
及格
基本完成，原则性错误两处以上；
不及格
错误过多，不能独立完成。
B、减速器产品简介
一、减速器的用途和分类
1.减速器的用途
减速器是指原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转速。
在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。
减速器是一种典型的机械基础部件，广泛使用于各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品，甚至艺术舞台。
2.减速器的分类
减速器分为标准减速器和非标准减速器两类。
标准减速器是按国家有关标准设计和制造的，其主要系列有以下几种：
1）
圆柱齿轮减速器
2）
ZL型轴装式减速器
3）
起重机减速器
4）
起重机底座式减速器
5）
辊道电机减速器
6）
运输机械用减速器
7）
锥面包络圆柱蜗杆减速器
8）
圆弧圆柱蜗杆减速器
9）
直廓环面蜗杆减速器
10）
NGW型行星齿轮减速器
减速器的主要类型和特点如下所示：
3、减速器实物图片
二、国内减速器生产状况简介
1.技术上：
起步晚，60年代生产、设计技术采用的是前苏联30～40年代的技术，“七五”期间，国家投入大量财力、物力研制新型减速器，要求达到国外80年代的水平，其标志是硬齿面齿轮减速器，目前以过渡系列为主，既中硬齿面减速器。
2.生产上：
主要以大、中型生产厂家生产为主。
1978年约年产25万台，目前年产约为50万台。
3.品种上：
50年代为16个系列，目前，有24个基本型，55个系列，绝大多数为硬齿面。
三、减速器的主要结构
在生产实际中，标准减速器不可能完全满足机械设备的各种功能要求，故常需要自行设计非标准减速器。
非标准减速器有通用减速器和专用减速器两种。
课程设计中所设计减速器为非标准通用减速器。
在长期的生产实践中，通用减速器的结构已基本定型，其典型结构如下图所示：
C、设计计算有关问题
一、电动机选择、速比计算和分配
1.电动机选择
1）选择类型和结构形式
Y系列三相笼型异步电机，额定电压交流380V，全封闭，自扇冷；
2）计算电机容量
3）计算电机转速
4）确定电机型号
根据容量和转速范围，从手册中查出适用的电机型号。
如适用型号有数种，应综合考虑电机和传动装置的尺寸、重量、价格和传动比，选择出较佳型号，并记录下主要性能参数和安装尺寸。
型号标记为Y132-S2-2,这里Y132表示Y系列,机座中心高132Mmm;S2表示短机座,第二钟铁芯长度（M-中机座,L-长机座）;2表示电机级数为2.
主要尺寸：
2.总速比计算
3.速比分配
速比分配时，主要考虑以下因素：
a）各级传动比在合理范围内；
b）各级传动尺寸协调，结构匀称合理；
c）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小；
d）尽量使各级大齿轮浸油深度合理；
e）传动零件不产生干涉碰撞。
推荐:
普通V带传动比i=2.5～3.5；
两级圆柱齿轮减速器传动比i1=（1.25～1.35）i2。
4、运动和动力参数计算
上述工作完成之后，应进行传动装置的运动和动力参数计算。
主要包括各轴的转速、转矩，各级之间的传动比和效率，并整理填写在表格中，如下表所示。
二、传动零件设计计算
1.带传动设计
采用普通V带或窄V带传动，具体设计计算方法参见教材有关内容。
设计过程中，主要注意以下问题：
1）检查带轮尺寸和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和电机中心高是否对称，其轴孔直径是否和电机轴径是否一致，大带轮是否过大和机架相碰等；
2）在课程设计说明书中给出设计计算方法、结论等，并绘制出带轮草图。
2、齿轮传动设计
设计时应选择正确的设计准则，计算出减速器各齿轮的参数，主要为：
模数、齿数、螺旋角、齿轮宽度、传动中心距，并计算出各齿轮的主要尺寸。
计算中应注意以下问题：
1）动力传递时，齿轮模数mn应不小于1.5mm；
2）为减小轴承轴向力，齿轮螺旋角推荐取为β=8°～15°；
3）利用公式a=mn（Z1+Z2）/（2COS（β））调整中心距，取中心距为整数；
4）齿轮宽度：
小齿轮宽度=大齿轮宽度+（5～10）mm；
5）正确选择齿轮结构形式，如小齿轮尺寸过小，可采用如下结构：
6）为了较为方便的布置图面，按1：
1比例绘制0号装配图时，一级减速器中心距a应小于180mm；两级减速器中心距之和a1+a2应小于280mm。
按1：
1比例绘制1号装配图时，一级减速器中心距a应小于120mm。
7）齿轮各参数计算出来后，应以表格的形式记录下有关的尺寸参数，供绘制装配图和零件图使用。
三、减速器结构尺寸的确定
绘制减速器装配图之前，必须确定减速器的基本机体结构尺寸。
如下图所示：
注意：
如果减速器采用环首起吊螺钉，其直径尺寸为d=0.8df，其标准应在相关手册中查取。
四、轴承和联轴器的选择
1、轴承的选择
选择轴承时主要应注意以下问题：
1）正确选择轴承类型：
直齿圆柱齿轮推荐采用深沟球轴承；斜齿圆柱齿轮推荐采用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；
2）正确设计轴承装置的固定方式；
3）正确选择轴承的润滑方式：
油润滑或脂润滑；
4）正确设计轴承的密封方式；
5）正确设计轴承的间隙调整方式；
2.联轴器的选择
高速端推荐选用弹性联轴器；低速端推荐选用刚性可移式联轴器。
五、图面布置
绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式和参考数据如下图所示
六、其它有关事项
1、完成装配图
装配图草图完成后，应进行尺寸、技术要求、减速器特性的标注、零件的编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，形成完整的装配图。
1）尺寸标注
装配图上应标注的尺寸有:
★特性尺寸：
传动零件中心距；★配合尺寸；★安装尺寸；★
外形尺寸。
2）技术特性
应在装配图上适当位置写出减速器的技术特性，包括：
★输入功率和转速、★传动效率、
★总传动比及各级传动比、★传动特性等，可在装配图上列表表示。
3）技术要求
在装配图上应标注出在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方面的技术要求，
通常包括以下几方面：
对零件的要求；对润滑剂的要求；对密封的要求；对安装调整的要
求；对试验的要求；对包装、运输和外观的要求。
4）零件编号按要求以顺时针或逆时针方向对各个零件正确编号。
5）零件明细表和标题栏零件明细表和标题栏必须符合标准。
6）图纸加深应在图纸检查无误后再加深。
完整的装配图如下图所示：
2、绘制零件图
零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。
主要内容有图形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、材料和热处理说明、技术要求、标题栏。
3、编写设计计算说明书
计算说明书内容主要包括：
1
目录（标题及页次）
2
设计任务书
3
传动方案的拟订（简要说明，附传动方案简图）
4
电机选择及传动装置的运动和动力参数）
5
传动零件的设计计算
6
轴的设计计算
7
键联结的选择和计算
8
滚动轴承的选择和计算
9
联轴器的选择
10
主要参考资料
4、设计总结和答辩
完成设计之后，应将图纸叠好，说明书订好，一同放入资料袋中，并正确写出资料袋封面内容，其格式如图所示：
另外应对课程设计的全过程做较为系统、全面的回顾和总结，进一步把还不懂的、不甚懂的或未考虑到的问题弄懂、弄透，以取得更大的收获。
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