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。