《機械設(shè)計》課程設(shè)計講稿wxd-

1一、

課程設(shè)計的目的

機械設(shè)計課程設(shè)計是機械設(shè)計課程的一個教學實踐環(huán)節(jié)，由此獲得全面的機械設(shè)計訓練。

其基本目的：

1．

綜合運用機械設(shè)計課程及前修課程所學知識去分析和解決機械設(shè)計問題；

2．

學習機械設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用機械零部件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計和零部件設(shè)計的能力；

3．

通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范、手冊及查閱有關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)機械設(shè)計的基本技能?！稒C械設(shè)計》課程設(shè)計

第一講 概述2二、

課程設(shè)計的方法

1．獨立思考，繼承與創(chuàng)新；

2．綜合考慮機械零部件的強度、剛度、工藝性、經(jīng)濟性及維護等要求；

3．采用“三邊”設(shè)計方法：邊計算、邊畫圖、邊修改；

4．使用標準和規(guī)范。

三、課程設(shè)計的內(nèi)容（見課程設(shè)計任務書）

四、課程設(shè)計時間安排（共3周）

第1周：初步計算和裝配草圖；

第2周：裝配圖和部分零件圖（上機畫圖，采用CAXA）；

第3周：零件圖和整理設(shè)計說明書（3~4天），答辯（1~2天）。3五、

成績評定

1．

等級：優(yōu)、良、中、及格、不及格

2．

評分標準：圖紙，設(shè)計說明書，答辯，課設(shè)期間平時成績（出勤及設(shè)計進度）綜合評定

六、

參考書

[1] 唐增寶等主編，機械設(shè)計課程設(shè)計，華中科技大學出版

社，1999年

[2] 濮良貴等主編，機械設(shè)計（第八版），高等教育出版

社，2006年

[3] 廖漢元等主編，機械原理，機械工業(yè)出版社，1997年4

《機械設(shè)計》課程設(shè)計任務書

一、

設(shè)計題目

設(shè)計一臺冶金、礦山用帶式運輸機的動力及傳動裝置。

已知：工作時有輕微振動，經(jīng)常滿載工作，單向運轉(zhuǎn)，兩班制工作，工作年限10年，大修期3年，每年按300天計。允許運輸帶速度誤差：±5%，動力源為電力（三相交流電220V/380V）。5三，設(shè)計任務

1．減速器裝配圖1張（A1，電腦繪制）及裝配草圖1張（A1，

手工繪制）；

2．零件圖2張（低速軸和低速級大齒輪零件圖各1張A2）；

3．課程設(shè)計說明書1份（按照規(guī)定的格式書寫，并要求有 必要的簡圖）。

四，設(shè)計要求

1.按國家標準的規(guī)定選擇有關(guān)設(shè)計參數(shù)與標準零部件繪 制裝配圖和零件圖；

2.設(shè)計期間，設(shè)計者一律必須在設(shè)計室完成任務，否則 不給成績；

3.每完成一段任務，由指導教師審查。二，原始數(shù)據(jù)：6五，編寫課程設(shè)計說明書內(nèi)容：

1，

目錄

2，

設(shè)計任務（附上課程設(shè)計任務書，注明自己的題號）

3，

機械傳動裝置的總體方案設(shè)計

1）

傳動方案的分析及擬定

2）

選擇電動機

3）

運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算

4）

傳動方案簡圖繪制

4，

齒輪傳動設(shè)計計算（畫出輪齒受力分析圖）

5，聯(lián)軸器的選擇計算

6，

軸的設(shè)計計算

7，

滾動軸承選擇計算

8，

鍵的選擇及計算

9，

潤滑與密封設(shè)計

10，減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計

11，設(shè)計小結(jié)

12，參考文獻7六，課程設(shè)計步驟：見[1]P2

1，

設(shè)計準備

2，

傳動裝置的總體設(shè)計和傳動件等的設(shè)計

3，

減速器裝配草圖設(shè)計

4，

完成減速器裝配工作圖

5，繪制零件圖

6，

編寫設(shè)計說明書8課程設(shè)計說明書封面9

第二講 機械傳動裝置的總體方案設(shè)計

主要內(nèi)容：確定傳動具體方案，選電機，定傳動比，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。

一、傳動方案分析及設(shè)計（見[1]P3）

機器的組成：動力機動力機：選用電動機傳動裝置的作用：將動力部分的運動（n,v）和動力（P,T）進行轉(zhuǎn)換傳遞給工作機（又稱執(zhí)行部分），以滿足工作機的需要；傳動裝置的設(shè)計是傳動方案設(shè)計的關(guān)鍵。

傳動裝置工作機10可傳遞運動和動力的機構(gòu)有：齒輪傳動，帶傳動，蝸輪蝸桿傳動，鏈傳動，凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)等。

各機構(gòu)特點（見[2]P137），將這些機構(gòu)有效的組合，滿足工作機的需要，即為傳動方案的擬定。

[1]P4表2-1給出了由多個齒輪機構(gòu)組合成的多種傳動方案（即常用的減速器），可分析比較其優(yōu)缺點，確定較好的傳動方案。

傳動方案設(shè)計依據(jù)：首先滿足工作機的功能要求；其次滿足工作可靠、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用維護方便等；確定傳動方案時，應充分了解各傳動機構(gòu)的性能和特點，結(jié)合工作機的工作條件，對多種傳動方案進行分析比較，合理選擇。

11如下列出了帶式運輸機的5種傳動方案：

12方案分析比較：

a)：帶傳動+閉式齒輪傳動。帶傳動布置于高速級，發(fā)揮其傳動平穩(wěn)、緩沖吸振和過載保護特點，但此方案寬度較大，且?guī)鲃硬贿m應繁重的工作要求及惡劣的工作環(huán)境。

b)：閉式蝸桿傳動。結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動效率低，功率損耗大，在長期連續(xù)運轉(zhuǎn)中不經(jīng)濟。

c)：錐齒輪+圓柱齒輪傳動。橫向結(jié)構(gòu)較緊湊，適合布置在較狹窄的通道中，錐齒輪一般放在高速級（轉(zhuǎn)矩T較?。?，可減小錐齒輪尺寸，便于加工；但錐齒輪加工較困難，加工成本高。

d)：二級閉式圓柱齒輪傳動。適應在繁重及惡劣的工作條件下長期工作，使用維護方便，但結(jié)構(gòu)較龐大。

e)：

開式齒輪傳動+閉式齒輪傳動。成本較方案d）低，適應于繁重的工作條件，但多灰塵的環(huán)境對開式齒輪壽命有影響。13綜合以上方案特點，考慮工作條件及環(huán)境，初選方案d），二級閉式圓柱齒輪傳動。

傳動方案圖如下：14二、選擇電動機(見[1]P5)

1．

電動機類型及轉(zhuǎn)速：

三相交流電動機：Y系列：（見[1]P147）

YZ、YZR系列：

同步轉(zhuǎn)速：一般選1500或1000rpm

2．

確定電動機功率和型號

1）工作機所需功率Pw=F×V/1000Kw

2）電動機所需功率Pd=Pw/η

傳動裝置總效率η=η1×η2·····ηn

各傳動副的效率η1、η2·····ηn等見[1]P6表2-2

3）電動機額定功率Pe>電動機所需功率Pd,由此查[1]P147選電動機型號

記下：電動機型號，額定功率Pe，滿載轉(zhuǎn)速nm，電動機中心高，外伸軸徑和外伸軸長，供選聯(lián)軸器和計算傳動件用。VF15三、確定總傳動比Σi及分配傳動比

Σi=電機滿載轉(zhuǎn)速nm/工作機所需轉(zhuǎn)速nw， nw=60×1000×V/（πD）

Σi=i1×i2

各級傳動比分配原則：（見[1]P7）

1）滿足推薦值范圍（見[1]P7表2-3）；

2）不發(fā)生干涉現(xiàn)象；

3）等強度原則；

4）潤滑合理。

推薦：i1=（1.3~1.4）i216四、運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算（見[1]P8）

1）

計算各軸的轉(zhuǎn)速n，輸入功率P，轉(zhuǎn)矩T

2）

計算各級傳動（高速級，低速級齒輪傳動）的輸入轉(zhuǎn)速及輸入功率

五、繪制傳動方案簡圖：17

第三講 齒輪傳動設(shè)計（見[1]P12）

主要內(nèi)容：高速、低速級齒輪傳動設(shè)計計算

一、高速級齒輪傳動設(shè)計計算（斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計計算）

設(shè)計步驟：參考教材[2]P218例題10-2或課堂例題、作業(yè)

二、低速級齒輪傳動設(shè)計計算（變位直齒齒輪傳動設(shè)計計算）

變位齒輪傳動設(shè)計：見教材[2]P226★▲

設(shè)計步驟：參考教材[2]P209例題10-1，

教材[3]P217~218例題9-118三、注意事項1）變位系數(shù)的確定d1→z1→m→z2→標準中心距a（為非整數(shù)）→采用變位齒輪→實際中心距a’（a圓整為0～5結(jié)尾）→實際嚙合角α’；由z1＋z2和α’→查表或計算求得總變位系數(shù)xΣ=x1＋x2;由xΣ

、i查表→x1，則x2=xΣ－x1。19203）中心距a如偏小，可能引起軸承端蓋干涉，則可先估算一下軸承端蓋的大小（即初定最小軸徑，逐步加大，初定軸承，確定出軸承座孔徑，初選軸承蓋，即可定其大小）4）考慮等強度設(shè)計時，則一般低速級齒輪模數(shù)＞高速級齒輪模數(shù)5）設(shè)計的齒輪da＞400～500mm時，齒輪需鑄造，則齒輪材料要鑄鋼2）關(guān)于模數(shù)和齒數(shù)的確定有多種方法（1）見[2]P210例題，d1→初取z1→m=d1/z1

（2）d1→求中心距a=d1(1+i)/2，將a圓整→m=(0.007～0.02)a→z1=d1/m一般傳動動力齒輪模數(shù)m≥2mm，d一定時，希望在保證齒輪彎曲強度前提下，使m降低，z增加，傳動更平穩(wěn)。21

第四講 軸系設(shè)計計算

一、

設(shè)計內(nèi)容：

高、中、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度設(shè)計計算；

各軸上的軸承、鍵、聯(lián)軸器的設(shè)計。

二、

設(shè)計方法

貫徹“三邊”設(shè)計法，以軸為主線，考慮減速箱體結(jié)構(gòu)，其它零件并行設(shè)計，各零件尺寸相互協(xié)調(diào)。

參考內(nèi)容：

[2]第15章軸；

[1]P13~P14；P24~P29；圖5-1；圖5-5；圖5-7；圖5-8；圖5-15；表5-1；圖5-2222三、初步結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計步驟：1．

設(shè)計前準備：讀懂圖5-1（結(jié)構(gòu)特點，各零部件作用）；圖5-22；弄清[1]P24表5-1中各符號的意義及計算如：df，d1，d2的確定及螺栓扳手空間c1、c2的確定。23242，繪制減速器裝配草圖（一）（見[1]P25，圖5-5）

253．

在草圖（一）基礎(chǔ)上繪出減速器裝配草圖（二）如下：（見[1]P27圖5-7）26LLL=δ1+C1+C2+5~8

δ1——箱蓋壁厚，查[1]表5-1

C1,C2——軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查[1]表5-1軸承內(nèi)端面距箱體內(nèi)壁脂潤滑:10~15油潤滑:3~5a箱體內(nèi)壁30B---拆裝空間8~1527高速軸1）

軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）

（1）

初估最小軸徑dmin考慮：軸上的聯(lián)軸器及電機軸徑，再定dmin，聯(lián)軸器的選擇見[1]P13或課堂習題28

（2）逐步加大軸徑（考慮軸上零件的定位、固定或區(qū)分加工面、零件拆裝需要）注意點：a)用于定位時，軸徑變化大(5~10mm)，否則變化小b)滾動軸承的定位應查其標準 c)有標準零件配合的軸徑應取相應標準值（如：滾動軸承、聯(lián)軸器處）d)由d軸初選滾動軸承型號e)齒輪尺寸與軸徑很接近（d<1.8ds）時，采用齒輪軸（見[1]P29)29以箱體內(nèi)壁為基準（1）確定軸承在軸承座孔內(nèi)位置（即定軸的支承點位置）設(shè)計思路：

（邊計算，邊畫圖，邊設(shè)計）2）

軸的軸向尺寸確定30（2）確定軸承座孔長度L半聯(lián)軸器距箱體內(nèi)壁距離= L+e+30~40mm,并演算空間B是否足夠

e—軸承端蓋厚，查[1]P132

B—考慮零件的拆裝空間（3）確定半聯(lián)軸器的位置LLL=δ1+C1+C2+5~8mm

δ1—箱蓋壁厚，查[1]表5-1

C1,C2—軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查[1]表5-131

中間軸和第三根軸設(shè)計:

設(shè)計方法同上，考慮低速軸軸徑不能過小而使剛度降低，則一般低速軸的dmin≥高速軸的dmin+5~10mm32高速軸：

1）

軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）

（1）

初估最小軸徑dmin

注：先選聯(lián)軸器，再定dmin，聯(lián)軸器的選擇見[1]P13或課堂習題

（2）逐步加大軸徑（考慮軸上零件的定位、固定或區(qū)分加工面、零件拆裝需要）

33高速軸：

1）

軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）

注意點：

a)用于定位時，軸徑變化大（5~10mm）;否則變化小（1~3mm）

b)滾動軸承的定位應查其標準

c)有標準零件配合的軸徑應取相應標準值（如：滾動軸承、聯(lián)軸器處）

d)由d軸初選滾動軸承型號

e)齒輪尺寸與軸徑很接近（d<1.8ds）時，采用齒輪軸（見[1]P29和[2]P227）342）

軸的軸向尺寸確定353)設(shè)計思路：（邊計算，邊畫圖，邊設(shè)計）

以箱體內(nèi)壁為基準

（1）

確定軸承在軸承座孔內(nèi)位置（即先定軸的支承點位置）

取決軸承的潤滑方式

軸承采用何種潤滑方式見[1]P19~20或[2]P324363)設(shè)計思路：（邊計算，邊畫圖，邊設(shè)計）

以箱體內(nèi)壁為基準

（2）確定軸承座孔長度L

L=δ1+C1+C2+5～8

δ1—箱蓋壁厚，查[1]表5-1

C1,C2—軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查[1]表5-1

（3）確定半聯(lián)軸器的位置

半聯(lián)軸器距箱體內(nèi)壁距離=L+e+15~20mm并演算空間B是否足夠

e—軸承端蓋厚，查[1]P132

B—考慮零件的拆裝空間37舉例說明（以[1]圖5-7為例）

中間軸和第三根軸:設(shè)計方法同上，考慮低速軸軸徑不能過小而使剛度降低，則一般低速軸的dmin≥高速軸的dmin+5~10mm38四、

軸的強度校核計算

減速器裝配草圖（圖5-7）完成后，找出各軸的受力點和支點，進行彎扭合成強度校核計算

五、

滾動軸承壽命校核計算

六、

鍵的選擇及校核計算

39

第五講 減速器裝配圖繪制（見[1]P28）

[1]P27圖5-7裝配草圖，軸承、齒輪、軸承端蓋、聯(lián)軸器、鍵等應已選好，各零件強度已校核合格。

一、選圖樣比例和視圖布置（見[1]P23圖5-4，P48圖5-22）

40二、減速器裝配圖繪制

先在圖紙上畫出減速器裝配草圖（P27圖5-7

）

1．

軸系零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（見[1]P28）

在俯視圖上畫出各軸系零件（齒輪、軸承、軸承端蓋等）的詳細結(jié)構(gòu)

注：軸系結(jié)構(gòu)常見錯誤見[1]P43表5-5

2．

減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計（見[1]P29）

繪制思路：

先箱體后附件；

先主體后局部；

先輪廓后細節(jié)；

畫圖應在三個視圖上同時進行

注：箱體結(jié)構(gòu)常見錯誤見[1]P46表5-9413．

減速器附件設(shè)計（見[1]P32）

窺視蓋、通氣器、油面指示器、起蓋螺釘、定位銷等的作用及結(jié)構(gòu)

注：減速器附件常見錯誤見[1]表5-10

在圖紙上畫出減速器裝配草圖（[1]P34圖5-15）

4．

檢查裝配底圖：檢查內(nèi)容：[1]P33

三、完成減速器裝配圖（[1]P40）

主要內(nèi)容：尺寸標注，技術(shù)要求，技術(shù)特性，明細表等

1）尺寸標注（見[1]P40）：特性尺寸、外形尺寸、安裝尺寸、配合尺寸

例：中心距及偏差（[1]表18-4）

422）技術(shù)特性：見[1]P41表5-3，可參考[1]圖5-22

精度等級：齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組公差組的精度等級例:8-8-8GJGB10095-88(簡寫：8GJGB10095-88)

3）技術(shù)要求：見[1]P41，可參考[1]圖5-22齒厚極限偏差上偏差代號齒厚極限偏差下偏差代號查[1]表18-643

第六講零件圖繪制及編寫設(shè)計說明書

一、零件圖繪制（見[1]P50）