机械设计课程设计.docx

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机械设计课程设计

机械设计课程设计

指导书

编写：

机械设计及自动化系

目录

一．概述

二．传动装置的总体设计

三．减速器结构

四．传动零件的设计计算

五．装配图设计第一阶段

六．装配图设计第二阶段

七．完成减速器装配图

八．零件工作图设计

九．编写计算说明书

十.准备答辩

参考书目

一．概述

通过本减速器的设计，使学生进一步了解、掌握机械设计中遇到的几个重要问题：

机械设计的一般步骤

1．强度计算与结构、工艺要求的关系。

2．标准在设计中的重要性，正确使用标准。

3．结构与工艺的关系、零件工艺性的考虑。

4．创新与继承的关系。

思考题:

（1）．零、部件的结构设计除考虑强度外还考虑哪些问题？

（2）．为什么说设计是绘图与计算交叉进行的过程？

（3）．为什么要采用标准？

标准有哪些内容？

标准件是否都有产品？

二．传动装置的总体设计

传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动比及计算传动装置

的运动和动力参数，为计算各级传动件做好准备，步骤如下：

1．了解传动装置的组成和不同传动方案的特点、合理拟定传动方案V带传动、链传动、

圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动、行星齿轮传动的特点：

类型

传递功率（KW）

速度

（m/s）

效率

传动比

特点

开式

闭式

一般

最大

普通V带

传动

≤500

25～30

0.94～

0.97

2～4

≤7

传动平稳、缓冲、

中心距大、结构简

单、寿命短。

链传动

≤100

≤20

0.90～

0.93

0.95～

0.97

2～6

≤8

中心距大、高速时不平不平稳、多用于低

速传动。

圆柱齿轮

传动

直齿≤750

斜齿和人字齿

≤50000

7级精度≤25

25

5级及以上

≤15～130

0.94～

0.96

一对齿

0.96～

0.99

一对齿

单级:

3～7

两级：

8～40

单级:

15～20

两级：

≤60

承载能力大、尺寸

小、效率高、制造

精确、成本高、

传动比恒定。

圆锥齿轮

传动

直齿≤1000

曲线齿

≤15000

直齿≤5

曲线齿

≤5～40

0.92～

0.95

一对齿

0.94～

0.98

一对齿

2～4

≤7

承载能力大、尺寸

小、效率高、制造

精确、成本高、

传动比恒定。

蜗杆传动

通常≤50

最大

≤750

滑动速度

≤15

个别≤35

0.50～

0.70

一对齿

0.70～

0.92

一对齿

10～40

单级:

≤80

两级：

≤3600

尺寸小、效率较低

制造精度要求高

成本高、传动比大

传动平稳。

NGW

行星减速器

可达6500

范围广

0.94～

0.98

3～9单

10～60

双

≤14单

≤150

双

尺寸小、效率高、

制造精度要求高

成本高、传动平稳

2．了解减速器的主要类型和应用特点

（参考书目【1】、【2】）

3．初步确定减速器的结构和零部件类型

（1）减速器级数的选择

（2）确定传动件布置型式

（3）初选轴承类型

（4）决定减速器机体结构

（5）选择联轴器类型

4．选择电动机

（1）选择电动机的类型和结构型式

根据经济性、使用要求、工作条件等选择（参考书目【3】）

（2）选择电动机的额定功率Ped等于或稍大于Pd（电机工作功率），即：

Ped≥Pd

式中：

η1、η2、η3、η4、η5分别为带传动、轴承、齿轮、联轴器、卷筒的效率。

（3）确定电机的转速nm

（4）记下电机的型号、额定功率、满载转速nm、外型尺寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸

以备用。

5．确定传动装置的总传动比和分配传动比

分配传动比是设计中的重要问题，应力求合理。

原则如下：

（1）各级传动比应在合理范围内

（2）各级传动尺寸应协调，结构匀称合理

（3）尽量使传动装置外廓尺寸紧凑、重量较小

（4）动零件之间是否干涉、碰撞

（5）各级大齿轮的浸油深度合理

（6）各级齿轮传动强度尽可能一致

6.计算传动装置的运动和动力参数

计算各轴的转速、功率、转矩并列表备用

思考题:

（1）各种机械传动型式有哪些特点？

其适用范围怎样？

（2）为什么带传动布置在高速级？

链传动布置在低速级？

（3）选择电机包括哪些内容？

（4）合理分配传动比有什么意义?

分配传动比时要考虑哪些原则？

（5）传动装置中各相邻轴间的功率、转矩、转速的关系如何确定？

同一轴的输入功率

与输出功率是否相同？

设计传动件或轴时用哪个功率？

三．减速器结构参考书目【3】

1．减速器各部位及附件的名称和作用

（1）箱体

（2）箱盖

（3）观察孔、观察孔盖、通气器

（4）油标、油尺

（5）放油螺塞

（6）起盖螺钉、定位销

（7）地脚螺拴、轴承旁联接螺拴、箱体与箱盖联接螺拴

（8）轴承端盖、轴承端盖螺钉、密封装置、调整垫片

（9）吊环、吊钩、起吊装置

2．减速器拆装实验

思考题:

（1）箱体上有关尺寸如何确定？

应考虑哪些问题？

（2）密封装置的作用是什么？

有哪些结构型式？

各适用于什么场合？

（3）定位销的作用是什么？

其位置如何确定？

四．传动零件的设计计算

1．带传动的设计计算（参考书目【1】）

确定带的类型、型号、根数、中心距、大（小）带轮的直径、带长、带轮的结构及在轴上

的固定、带作用在轴上的拉力、考虑带的张紧方式。

2．齿轮传动的计算（参考书目【1】）

（1）高速级齿轮传动的计算

确定齿轮传动的参数：

毛坯、材料、热处理方式、精度等级、中心距、传动比、

标准模数、螺旋角、变位系数、齿数、齿宽、齿顶圆直径、

齿根圆直径、分度圆直径、齿轮结构、固定等。

（2）低速级齿轮传动的计算

确定齿轮传动的参数：

毛坯、材料、热处理方式、精度等级、中心距、传动比、

标准模数、螺旋角、变位系数、齿数、齿宽、齿顶圆直径、

齿根圆直径、分度圆直径、结构、固定等。

思考题:

（1）带传动设计的原始数据有哪些？

（2）齿轮传动参数中，哪些应取标准值？

哪些要精确计算？

哪些应圆整？

（3）如对圆柱齿轮传动的中心距数值进行圆整，应如何处理m、z、ß、x等参数？

（4）三种齿宽系数Φd、Φa、Φm之间是什么关系?

能否分别任意选取

（5）齿轮的材料与齿轮的结构之间有什么关系？

直径大于500mm的齿轮应该选用什么材料?

（6）开式齿轮传动的设计要点有哪些?

五．装配图设计第一阶段

1．轴的设计（参考书目【1】）

（1）轴径的初步估算

（2）确定机体内壁和轴承座端面的位置

应考虑轴承的支承刚度、轴承旁螺栓的安装尺寸、端盖尺寸、密封件尺寸及拆卸空间、

挡油环、甩油圈的尺寸、并力求总体尺寸最小。

（3）轴的结构设计

应考虑轴上零件的轴向、周向定位。

轴上零件是标准件时，应以标准件为准定尺寸、结构。

（例如：

轴承、弹性挡圈、联轴器、密封件等）

（4）轴的支点距离和力作用点的位置

（5）轴的校核计算

应用安全系数法校核轴的强度，三根轴各选2～3个危险截面分别校核。

2．传动零件的结构设计

（1）齿轮的结构设计

应考虑齿轮的毛坯、材料、热处理方式、精度等级、批量等

（2）轴承端盖的结构设计（参考书目【3】）

（3）轴承的润滑和密封（参考书目【3】）

思考题:

（1）绘制减速器装配图从何入手？

装配图在设计过程中起什么作用？

（2）绘制减速器装配图前应确定哪些参数和结构?

（3）如何选联轴器？

你采用哪种联轴器？

（4）本阶段设计中哪些尺寸必须圆整？

（5）轴承在轴承座上的位置如何确定？

（6）轴外伸长度如何确定？

（7）阶梯轴各段的长度如何确定？

（8）圆角、退刀槽的尺寸如何确定？

（9）应用安全系数法校核轴的强度时，如何确定危险截面？

六．装配图设计第二阶段

1．减速器的箱体设计

（1）毛坯（铸造、焊接）考虑其工艺性、材料。

（2）刚度

（3）箱体内零计的润滑、密封、及散热。

（4）考虑其加工、装配工艺性

2．减速器的附计设计

（1）观察孔、观察孔盖

观察孔大小要合适，方便观察和手能伸入进行操作。

观察孔盖与箱盖间应用垫片密封，上装过虑网。

（2）放油螺塞

放油孔的位置应开在油池最低处，放油螺塞与箱体间应用垫片密封。

（3）油标、通气器、启盖螺钉、定位销（参考书目【3】）

思考题:

（1）减速器箱体、箱盖的作用是什么？

（2）箱体、箱盖的刚度为什么特别重要？

（3）采用哪些措施保证机体的密封?

（4）定位销的设计应考虑哪些问题？

（5）减速器各附计的作用是什么？

（6）通气器的位置如何考虑？

（7）输油沟和回油沟有何区别？

（8）

七．完成减速器装配图（参考书目【3】）

1．标注尺寸

（1）特性尺寸：

中心距。

（2）配合尺寸：

基本尺寸、配和代号、精度等级。

（3）安装尺寸

（4）外形尺寸

2．技术特性

包括：

输入功率、转速、传动效率、总传动比、各级传动比、传动特性

3．技术要求

（1）对零件的要求

（2）对润滑剂的要求：

牌号、用量、补充、更换时间

（3）对密封的要求

（4）对安装调整的要求

（5）对实验的要求

（6）对包装、运输、外观的要求

4．对所有零件进行编号

5．列出零件明细表及标题栏

思考题：

（1）装配图上标注的尺寸有哪些？

起何作用？

（2）如何选择减速器主要零件的配合与精度？

滚动轴承与轴和座孔的配合如何考虑？

（3）装配图设计中要写出哪些装配图？

有哪些内容？

（4）为什么在机体剖分面处不允许使用垫片？

（5）减速器各零件的材料如何选择？

（6）轴承为什么要调整间隙？

如何调整间隙？

八．零件工作图设计（参考书目【3】）

1．轴类零件工作图的设计要点

（1）视图：

一般只需一个视图，外加剖视图、局部放大图。

（2）标注尺寸：

凡有配合的直径，都应标出尺寸偏差。

标轴向尺寸时，应选好基准面，

不允许出现封闭的尺寸链。

（3）表面粗糙度

（4）形位公差

（5）技术要求

2．齿轮类零件工作图的设计要点

（1）视图：

一般用二个视图表示，外加局部剖视图。

（2）标注尺寸

（3）表面粗糙度

（4）形位公差

（5）啮合特性表：

包括齿轮的主要参数及测量项目。

（6）技术要求

3．机体类零件工作图的设计要点

（1）视图：

一般用三个视图表示，外加局部剖视图。

（2）标注尺寸

（3）表面粗糙度

（4）形位公差

（5）技术要求

思考题：

（1）零件工作图的设计包括哪些内容？

（2）如何选尺寸基准？

（3）分析表面粗糙度与工作性能、加工成本之间的关系

（4）分析轴的形位公差对工作性能的影响？

（5）零件工作图哪些尺寸需要圆整？

（6）为什么尺寸链不能封闭？

（7）分析机体的形位公差对减速器工作性能的影响？

（8）

九．编写计算说明书

1．内容

（1）目录

（2）设计任务书

（3）传动方案的拟定

（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算

（5）传动零件的设计计算

（6）轴的计算

（7）键联接的选择和计算

（8）滚动轴承的选择和计算

（9）联轴器的选择

（10）参考资料

（11）其它内容：

装配、拆卸、安装时的注意事项，啮合件及轴承的润滑方法和润滑剂的选

择，散热和冷却。

十.准备答辩

完成设计后，应及时做好答辩的准备。

（1）老师签字，叠好图纸。

（2）做好总结、巩固、心得。

（3）提出自己的更好的方案及改进措施。

参考书目

【1】邱宣怀主编，机械设计（第四版），高等教育出版社，2001

【2】龚溎义主编，机械设计课程设计指导书（第二版），高等教育出版社，2001

【3】杨黎明等编，机械零件设计手册，国防工业出版社，1984

【4】蔡春源主编，新编机械设计手册（第一版），辽宁科学技术出版社，1996

【5】周开勤主编，机械零件设计手册，（第一版），机械工业出版社，1994

【6】吴宗泽主编，机械设计课程设计手册（第一版），高等教育出版社，1995