機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書-本科用

1、目 錄前言第一章 概述1.1 機械設(shè)計課程設(shè)計的目的1.2 機械設(shè)計課程設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù)1.3 機械設(shè)計課程設(shè)計中的注意事項第二章機械設(shè)計課程設(shè)計步驟2.1 設(shè)計準(zhǔn)備2.2 傳動裝置的總體設(shè)計2.3 各級傳動零件的設(shè)計2.4 減速器裝配草圖的設(shè)計及繪制2.5 減速器裝配圖工作圖的設(shè)計及繪制2.6零件工作圖的設(shè)計及繪制2.7 整理和編寫設(shè)計說明書2.8 進(jìn)行設(shè)計總結(jié)第三章 機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 3.1 設(shè)計說明書內(nèi)容3.2 要求3.3 書寫格式舉例3.4 推薦參考書目附錄I：機械設(shè)計課程設(shè)計題目附錄II：機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊前 言機械設(shè)計是機械類學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，機械設(shè)計課程設(shè)計又是其

2、中重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)機械類專業(yè)本科學(xué)生機械設(shè)計課程設(shè)計要求，結(jié)合學(xué)院實際，編寫本指導(dǎo)書指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計，與機械設(shè)計教材配套使用。本指導(dǎo)書從教學(xué)要求出發(fā)，教材上有的內(nèi)容不再摘錄，力求內(nèi)容精選、適用，題目難度適中，符合本校實際要求，書中提出了對課程設(shè)計的具體要求，說明了步驟、設(shè)計報告的撰寫以及設(shè)計過程中需要注意的事項，并提供了七組設(shè)計題目，每組題目又有若干小題供設(shè)計時視情況選用。指導(dǎo)教師根據(jù)實際情況，在滿足課程設(shè)計基本要求的前提下，可自選附錄之外的其他設(shè)計題目。本書在李開世教授編寫的機械設(shè)計課程設(shè)計題集的基礎(chǔ)上，由劉郁蔥、黃文權(quán)進(jìn)行了內(nèi)容的增補和重新組織，修訂了原題集中的個別印刷錯誤，并

3、全部重新繪制示例圖。第一章 概述 “機械設(shè)計”是機械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，論述的是各類通用零部件的設(shè)計原理與計算方法。為了對該門課程有充分的認(rèn)識和深入的掌握，教學(xué)過程中除了系統(tǒng)地講授必要的設(shè)計與計算理論，進(jìn)行作業(yè)及實驗等外，還應(yīng)使學(xué)生作較全面的機械設(shè)計技能鍛煉，即在“機械設(shè)計”課程完畢以后，進(jìn)行為期34周的課程設(shè)計。 “機械設(shè)計”課程設(shè)計是對機械類專業(yè)本科學(xué)生進(jìn)行的一次較全面的機械設(shè)計基本技能訓(xùn)練，是該門課程重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。1.1 機械設(shè)計課程設(shè)計的目的 1、培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想，綜合運用“機械設(shè)計”課程及有關(guān)先修課程的理論知識，生產(chǎn)知識去分析和解決工程實際問題的能力。

4、 2,學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程和設(shè)計方法，使學(xué)生具備一定的設(shè)計能力。 3,通過設(shè)計計算、繪圖、查閱有關(guān)設(shè)計資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，數(shù)據(jù)處理，類比等，對學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練。4,了解和學(xué)習(xí)機械設(shè)計的計算機輔助設(shè)計方法和過程。1.2 機械設(shè)計課程設(shè)計的內(nèi)容和任務(wù) 機械設(shè)計課程設(shè)計通常選擇一般用途的機械傳動裝置作為設(shè)計對象，我院機械類本科以兩級齒輪減速器的設(shè)計為主，如圖所示的圓錐圓柱齒輪二級減速器。指導(dǎo)教師根據(jù)實際情況，也可進(jìn)行工作量與此相當(dāng)?shù)钠渌麢C械的設(shè)計。電動機聯(lián)軸器圓錐齒輪減速器鏈傳動鏈?zhǔn)竭\輸機圖每個學(xué)生應(yīng)獨立完成以下任務(wù)： 減速器裝配圖

5、一張(0號或1號圖紙)； 零件工作圖2張（傳動零件，軸等，號圖紙）；設(shè)計計算說明書一份（6000-8000字）。在設(shè)計中可以使用各種計算機輔助計算、設(shè)計和分析工具來完成設(shè)計任務(wù)，采用計算機輔助設(shè)計的同學(xué)，設(shè)計說明書要求以電子文檔的形式完成并附上說明書書寫底稿，用計算機軟件繪制的裝配圖要求用號圖紙打印，零件圖用A4圖紙打印。1.3 機械設(shè)計課程設(shè)計中的注意事項 1、機械設(shè)計課程設(shè)計是一個非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，既是對已學(xué)課程的綜合運用，又為以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，因此，務(wù)必要求學(xué)生在設(shè)計過程中嚴(yán)肅認(rèn)真，踏實細(xì)致，并養(yǎng)成保質(zhì)保量，按時完成任務(wù)的良好習(xí)慣。 2、正確處理計算和繪圖的關(guān)系。不能把設(shè)計片面

6、理解為就是理論計算。確定機械零件尺寸時，應(yīng)綜合考慮零件結(jié)構(gòu)，加工，裝配，使用條件，與其它零件的關(guān)系以及經(jīng)濟性。理論計算只是為確定零件尺寸提供了一個方面（如強度）的依據(jù)，有時要利用經(jīng)驗公式來確定尺寸，有時要根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝來確定尺寸。因此在設(shè)計過程中，經(jīng)常是邊畫、邊算，邊修改。計算和繪圖相互補充，交叉進(jìn)行。 3、正確處理參考現(xiàn)有資料與創(chuàng)新的關(guān)系。任何設(shè)計都不可能是設(shè)計者憑空想像，獨出心裁的產(chǎn)物。大量的設(shè)計參考資料是前人設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)，初次進(jìn)行機械設(shè)計，應(yīng)充分熟悉和利用現(xiàn)有資料，參考和分析已有的結(jié)構(gòu)方案，合理選用有關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)。這正是鍛煉設(shè)計能力的一個重要方面。但是，參考資料并不意味著盲目地抄襲資料。

7、設(shè)計者必須根據(jù)自已特定的設(shè)計任務(wù)和具體要求敢于提出新設(shè)想、新方案和新結(jié)構(gòu)并在設(shè)計實踐中總結(jié)和改善，充分發(fā)揮主觀能動性，這樣，設(shè)計者的設(shè)計技能才能不斷得到提高。 4、注意培養(yǎng)工作的計劃性，應(yīng)經(jīng)常檢查和掌握進(jìn)度，并隨時整理設(shè)計計算結(jié)果。這對于設(shè)計的正常進(jìn)行，階段檢查和編寫說明書都是有益的。5,盡可能引用新的設(shè)計方法，采用計算機輔助設(shè)計機械零件。第二章機械設(shè)計課程設(shè)計步驟設(shè)計通常根據(jù)具體條件分析確定出總體傳動方案，然后進(jìn)行必要的運算，通過計算，作圖，查閱資料以及必要的修改得到結(jié)果，最后以機械圖和設(shè)計說明書的形式完成設(shè)計。大致過程如下所示。2.1 設(shè)計準(zhǔn)備認(rèn)真研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計要求、條件、內(nèi)容和

8、步驟；閱讀有關(guān)資料、圖紙，看錄像及參觀實物或拆裝減速器，了解設(shè)計對象；復(fù)習(xí)“機械設(shè)計”課程有關(guān)內(nèi)容，熟悉有關(guān)零件的設(shè)計方法和步驟；擬定設(shè)計計劃（工作進(jìn)度表），準(zhǔn)備好有關(guān)圖書，資料及用具。2.2 傳動裝置的總體設(shè)計準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行傳動裝置總體設(shè)計，總體設(shè)計的內(nèi)容是分析和選定傳動裝置的方案, 選擇電動機的類型、型號和轉(zhuǎn)速，為下一步的傳動件設(shè)計提供條件。2.2.1 分析和選定傳動裝置的方案傳動方案通常用機構(gòu)運動簡圖的方式表達(dá)，根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書中提供的原始參數(shù)，分析減速器的工作條件（如運動特點，有無特殊要求等），工作性能（如運輸帶工作拉力，運輸帶工作速度），再分析比較多種傳動方案的特點，考慮

9、總體結(jié)構(gòu)，尺寸以及加工制造方便，使用和維護(hù)易于操作進(jìn)行，成本低廉等因素從中選擇出最佳的傳動方案。如果設(shè)計的是多級傳動，對于有幾種傳動形式的多級傳動要充分考慮各種傳動方式的傳動特點，合理布置傳動順序，下面幾點在考慮傳動方案時可供參考。1. 帶傳動乘載能力小，傳遞同樣功率時結(jié)構(gòu)尺寸較大，但帶能吸收振動，傳動平穩(wěn)，適宜布置在高速級，通常。2. 鏈傳動因為有運動的不均勻性和附加動載荷，有沖擊，最好布置在低速級，通常。3. 斜齒輪因為是逐漸進(jìn)入和退出嚙合其傳動比直齒輪更平穩(wěn)，故宜布置在高速級。4. 大直徑的圓錐齒輪加工較直齒輪和斜齒輪困難，宜將其布置在高速級，并采用小傳動比以減小其直徑和模數(shù)。5. 蝸桿

10、傳動可得到較大的傳動比，適合于用在高速傳動中?？傮w傳動方案的選擇可參考后面的附圖。2.2.2 選擇電動機電動機由專門廠家生產(chǎn)，是標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計時要選擇電機型號、電機功率和電機轉(zhuǎn)速，這些可根據(jù)工作機性能，工作環(huán)境和工作載荷來選擇，在產(chǎn)品目錄上查閱相關(guān)參數(shù)。如無特殊要求，電機類型通常選用系列的三相籠型異步電動機，因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便。電機功率和轉(zhuǎn)速要根據(jù)具體條件進(jìn)行計算。確定總傳動比和分配各級傳動比；總傳動比由選擇好的電機轉(zhuǎn)速電和計算出的工作機工作機轉(zhuǎn)速工確定 總電 /工 關(guān)于總傳動比的分配，應(yīng)考慮下面幾點1. 各級傳動比應(yīng)在推薦值的范圍。2. 傳動比的分配應(yīng)使各級傳動比尺寸

11、協(xié)調(diào)合理。3. 考慮結(jié)構(gòu)的要求，各級傳動件要有相應(yīng)的合適的空間，不能發(fā)生干涉。4. 對于多級齒輪傳動來說，從潤滑的需要出發(fā)，應(yīng)盡可能使大齒輪的直徑尺寸接近。前面參數(shù)確定后，計算每根軸的轉(zhuǎn)速，功率及扭矩；畫出傳動裝置方案簡圖。為設(shè)計計算各級傳動零件和裝配圖設(shè)計做準(zhǔn)備。2.3 各級傳動零件的設(shè)計傳動件是減速器的核心零件，計算齒輪減速器各級傳動件的參數(shù)，確定出尺寸以及箱外傳動零件如帶傳動、鏈傳動等的主要參數(shù)和尺寸。設(shè)計時先確定出外傳動件，如帶傳動、鏈傳動的有關(guān)參數(shù)，帶傳動通常選用結(jié)構(gòu)簡單的帶傳動，計算確定出帶的型號、長度和根數(shù)，主、從動帶輪的直徑，傳動中心距。對于鏈傳動需要計算確定出鏈的型號、鏈節(jié)數(shù)

12、、排數(shù)，鏈輪的齒數(shù)和直徑，傳動中心距，說明潤滑方式。外傳動件參數(shù)的確定還應(yīng)考慮與電機、聯(lián)軸器等標(biāo)準(zhǔn)部件的配合，即輪轂和軸的尺寸要相配。尺寸確定后，應(yīng)根據(jù)確定的參數(shù)重新計算實際傳動比。閉式齒輪內(nèi)傳動件是指箱體內(nèi)的圓柱齒輪、圓錐齒輪、斜齒輪或蝸桿蝸輪，他們的設(shè)計都有相應(yīng)的設(shè)計公式，具體設(shè)計參看機械設(shè)計教材或有關(guān)的參考資料，設(shè)計時需注意下面幾點；1. 根據(jù)工作環(huán)境和工作性能用類比的方法確定齒輪材料，若設(shè)計成齒輪軸還要兼顧軸的強度、剛度要求，為加工方便起見，盡可能減少材料種類，同級減速器各小齒輪和大齒輪材料盡量分別一致。2. 一對相嚙合的齒輪（圓錐齒輪除外），考慮軸向裝配誤差，通常小齒輪寬度要大于大齒

13、輪寬度。3. 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)查表選取，應(yīng)該圓整的尺寸要圓整，重要的計算尺寸精確到小數(shù)點后兩位。2.4 減速器裝配草圖的設(shè)計及繪制裝配圖用于表達(dá)零件的相互裝配關(guān)系，是重要的技術(shù)文件。要最終完成好裝配圖，做草圖是一個很重要的步驟，因為在設(shè)計過程中，為使零件得到合理的結(jié)構(gòu)和表達(dá)，零件和零件之間有協(xié)調(diào)的相互關(guān)系，有些尺寸和圖紙需要進(jìn)行多次修正、修改。在草圖階段，細(xì)線繪制軸承結(jié)構(gòu)及箱內(nèi)外大致結(jié)構(gòu)；校核軸、鍵和聯(lián)軸器的強度及滾動軸承的壽命；進(jìn)行軸承，箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，邊設(shè)計邊修改，以期得到最合理的結(jié)構(gòu)尺寸。草圖完成后應(yīng)檢查并修改。標(biāo)注尺寸和配合，寫出減速器特性；技術(shù)要求、零件序號、考慮明細(xì)表和標(biāo)題欄。2.

14、5 減速器裝配圖工作圖的設(shè)計及繪制裝配圖要符合機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，選擇合適的表達(dá)方式。在認(rèn)真檢查分析草圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行繪制，標(biāo)注尺寸和配合，寫出減速器特性；技術(shù)要求、零件序號、考慮明細(xì)表和標(biāo)題欄。2.6零件工作圖的設(shè)計及繪制要求表達(dá)的零件是軸和齒輪，對于軸類零件，常用一個主視圖來表達(dá)，有孔和鍵槽的地方可用剖視圖來表達(dá)，細(xì)節(jié)部分可用局部放大圖。齒輪的表達(dá)通常用兩個視圖，對于齒輪分度圓、齒頂圓等線條機械制圖上有專門的規(guī)定，必需按規(guī)定繪制。2.7 整理和編寫設(shè)計說明書設(shè)計說明書的編寫參見第三章。2.8 進(jìn)行設(shè)計總結(jié)第三章 機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 設(shè)計說明書是圖紙設(shè)計的理論根據(jù)，又是設(shè)計計算的整理和

15、總結(jié)，而且是審核設(shè)計是否合格的技術(shù)文件之一。編寫設(shè)計說明書是設(shè)計工作的一個重要組成部份。3.1 設(shè)計說明書內(nèi)容 機械設(shè)計課程設(shè)計說明書的內(nèi)容根據(jù)具體的設(shè)計任務(wù)而定，說明書的格式一般可參照下列要求： 目錄（標(biāo)題，頁次）； 設(shè)計任務(wù)書；傳動方案的分析與擬定（傳動方案簡圖）；電動機的選擇與有關(guān)計算； 傳動裝置運動及動力參數(shù)的計算； 傳動零件的設(shè)計計算； 軸的設(shè)計計算（軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖，軸的受力分析圖彎矩圖、扭矩圖）； 滾動軸承的選擇和計算鍵的選擇和計算； 聯(lián)軸器的選擇； 潤滑方式及密封件類的選擇；箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計； 其他（如熱平衡計算，計算機輔助設(shè)計流程圖，程序及計算結(jié)果等。）； 設(shè)計小結(jié)；參考資料（包

16、括書名或期刊名，作者，出版單位及年月）。3.2 要求 1計算正確，論述清楚，層次分明，文字簡潔，書寫工整。 2計算部分寫出計算公式，代入相應(yīng)數(shù)值后不必寫出運算過程，直接寫出計算結(jié)果及單位，并寫出簡短結(jié)論（如“滿足強度要求”，“在允許范圍內(nèi)”等）。 3凡公式或數(shù)據(jù)，應(yīng)注明來源。4為了清楚說明設(shè)計內(nèi)容，應(yīng)附有必要的插圖（如傳動方案簡圖，軸的受力分析圖，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖等）。為了簡練醒目，一些計算可以用表格形式寫出（如傳裝置的運動及動力參數(shù)，傳動零件的幾何尺寸參數(shù)等）。5只要求寫出正確設(shè)計結(jié)果，不必寫出修改過程。3.3 書寫格式舉例計算及說明結(jié)果齒面接觸強度計算初步計算轉(zhuǎn)矩：9.55106P/n1=

17、9.5510620/1000齒寬系數(shù)：由機械設(shè)計第222頁，表12.13取接觸疲勞極限：由機械設(shè)計第224頁，圖12.17取=191000N.mm=1.0=710MPa3.4 推薦參考書目設(shè)計過程中需要了解和使用有關(guān)的規(guī)范、公式，查閱相關(guān)的圖、表，要利用參考資料來進(jìn)行，以下為推薦的參考書目。1機械設(shè)計手冊2機械設(shè)計教材3機械制圖4機械零件設(shè)計手冊5機械設(shè)計課程設(shè)計6機械零件圖冊說明：以上書目沒有列出作者、出版社和版本，同學(xué)可根據(jù)條件選擇不同作者，不同版本相應(yīng)的資料來作設(shè)計參考。注意，在引用公式、圖表時，一定是同一本手冊或教材中的公式和圖表對應(yīng)，不能用這本書的公式而查另一本書的圖表。附錄I：機械

18、零件課程設(shè)計題目題目A設(shè)計一用于帶式運輸機上的圓錐園柱齒輪減速器。工作經(jīng)常載，空載起動，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。單班制工作。運輸機卷筒直徑 =320,運輸帶容許速度誤差為5。減速器為小批生產(chǎn)，使用期限10年。附表1原始數(shù)據(jù)題號運輸帶工作拉力（）21032.11032.21032.31032.41032.5103運輸帶工作速度（/）1.21.31.41.51.551.6電動機聯(lián)軸器圓錐齒輪減速器帶式運輸機附圖1題目B設(shè)計一用于帶式運輸機上的同軸式兩級圓柱齒輪減速器。工作平穩(wěn)。單向運轉(zhuǎn)，兩班制工作。運輸帶容許速度誤差為5。減速器成批生產(chǎn)，使用期限年。附表2原始數(shù)據(jù)題號B1B2B3B4B5B6B7運輸機

19、工作軸扭矩（。）1300135014001450150015501600運輸帶工作速度（/）0.650.700.750.800.850.900.80卷筒直徑（）300320350350350400350帶傳動電動機同軸式兩級圓柱齒輪減速器帶式運輸機卷筒附圖2題目C設(shè)計一用于鏈?zhǔn)竭\輸機上的圓錐圓柱齒輪減速器。工作平穩(wěn)，經(jīng)常滿載，兩班制工作，引鏈容許速度誤差為5。減速器小批生產(chǎn)，使用期限年。附表3原始數(shù)據(jù)題號曳引鏈拉力（）91039.51031010310.51031110311.510312103曳引鏈速度（/）0.300.320.340.350.360.380.4曳引鏈鏈輪齒數(shù)8888888曳

20、引鏈節(jié)距（）80808080808080電動機聯(lián)軸器圓錐齒輪減速器鏈傳動鏈?zhǔn)竭\輸機附圖3題目D設(shè)計一斗式提升機傳動用的二級斜齒圓柱齒輪同軸式減速器。傳動簡圖如下，設(shè)計參數(shù)列于附表4。附表斗式提升機的設(shè)計參數(shù) 題 號參 數(shù)題 號D1D2D3D4生產(chǎn)率（/）15162024提升帶速度（/）1.822.32.5提升高度（）32282722提升鼓輪直徑（）400400450500 注：1)斗式提升機用來提升谷物、面粉、水泥、型沙等物品； 2)提升機驅(qū)動鼓輪（圖2.7中的件5）所需功率為： （10.8）/367(KW) 3)斗式提升機運轉(zhuǎn)方向不變，工作載荷穩(wěn)定，傳動機構(gòu)中裝有保安裝置（如安全聯(lián)軸器）；

21、4)工作壽命8年，每年300個工作日，每日工作16小時。電動機。聯(lián)軸器減速器驅(qū)動嘉鼓輪運料斗提升帶附圖4題目E：設(shè)計用于帶式運輸機上的展開式二級圓柱齒輪減速器。連續(xù)單項運轉(zhuǎn)，空載啟動，中等沖擊，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為5%，工作期限為10年。附表5原始數(shù)據(jù)題號E1E2E3E4E5E6E7E8E9E10運輸機工作軸扭矩（。）800800800850850850850900900900運輸帶工作速度（/）0.700.900.800.750.850.950.900.750.800.85卷筒直徑（）350390360360370400380350370380帶傳動電動機兩級圓柱齒輪減速器帶式運輸機卷筒附圖5注：此題上圖的二級同軸式改為二級展開式題目F設(shè)計一鏈?zhǔn)竭\輸機上的蝸桿減速器。工作平穩(wěn)，經(jīng)常滿載，不反轉(zhuǎn)，引鏈容許速度誤差為。減速器通風(fēng)良好，成批生產(chǎn)，使用期限5年。附表6原始數(shù)據(jù)題號FFFFFF曳引鏈拉力（）6.41036.8103610371036.21037103曳引鏈速度（/）0.260.250.