機械設計基礎課程設計-13-14周

機械設計課程設計

時間：第13~14周指導教師:王謙之綱要：課程設計的目的、內(nèi)容及要求準備工作設計步驟時間安排答辯與成績評定課程設計的目的、內(nèi)容及要求“兩線”：課程教學→設計實踐“三性”：實踐性、綜合性、創(chuàng)新性一、目的1、綜合運用機械設計及其他先修課的知識，進行機械設計訓練，使已學知識得以鞏固、加深和擴展；2、通過設計實踐，熟悉掌握機械設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決工程問題的初步能力，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識；3、通過設計計算、繪圖以及運用技術(shù)標準、規(guī)范、設計手冊等有關(guān)設計資料，進行全面的機械設計基本技能和獲取資料能力的訓練。課程設計的目的、內(nèi)容及要求二、內(nèi)容：設計一般機械中的傳動裝置——減速器潘存云教授研制展開式雙級圓柱齒輪減速器課程設計的目的、內(nèi)容及要求潘存云教授研制分流式雙級圓柱齒輪減速器二、內(nèi)容：設計一般機械中的傳動裝置——減速器課程設計的目的、內(nèi)容及要求二、內(nèi)容：設計一般機械中的傳動裝置——減速器潘存云教授研制同軸式雙級圓柱齒輪減速器二、內(nèi)容：設計一般機械中的傳動裝置(T8-T10)（1）傳動方案的分析和擬定（P238-239展開式）（2）電動機的選擇，傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算（3）主要零件設計計算或選擇：齒輪、軸、軸承、鍵、聯(lián)軸器（4）CAD繪制減速器裝配圖(A0,P212-213)打印紙質(zhì)版（5）CAD繪制零件圖(A2,輸出軸及大齒輪，P232-234)打印紙質(zhì)版（6）編寫設計計算說明書（7）答辯（12月20日，10208后面教師休息室）檔案袋歸檔。課程設計的目的、內(nèi)容及要求集中課設地點：1號樓6樓機房B區(qū)集中課設時間：13周周一、周四5-8節(jié)，周三1-4節(jié)14周周一、周四1-4節(jié)，周三5-8節(jié)設計方案設計方案給定參數(shù)T8T9T10方案分配前言（題目分析，傳動方案的擬定等，已定）；電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算；傳動零件的設計計算(確定帶傳動及齒輪傳動的主要參數(shù))；軸的設計計算及校核；箱體設計及說明鍵聯(lián)接的選擇和計算；滾動軸承的選擇和計算；聯(lián)軸器的選擇；潤滑和密封的選擇；減速器附件的選擇及說明；計算過程課程設計的目的、內(nèi)容及要求設計說明書一份（P77-79）1）封面（P78：圖8-1）2）目錄3）任務書（P242：附錄）4）計算過程5）小結(jié)6）參考資料（資料的編號、作者、書名、出版單位及出版年月）

例:[1]朱如鵬,郭學陶,機械設計課程設計,北京:航空工業(yè)出版社,1995.[2]李繼慶,李育錫,機械設計基礎,北京:高等教育出版社,2006.課程設計的目的、內(nèi)容及要求說明書封面任務書計算過程編寫說明書的要求(1)論述清楚，文字精煉，計算正確，書寫工整。(2)按格式書寫，采用統(tǒng)一格式的封面，裝訂成冊。(3)說明書中應附有必要的插圖。(4)計算中所引用的公式和數(shù)據(jù)應有根據(jù)，并注明其來源(如由

資料A)等。[A]p.頁碼1-1式(5)說明書中每一自成單元的內(nèi)容，應有大小標題，使其醒目

便于查閱。

(6)計算部分書寫。首先列出用符號表達的計算公式，再代入

各符號的數(shù)值，最后寫下計算結(jié)果(7)所選主要參數(shù)、尺寸和規(guī)格及主要的計算結(jié)果，寫在每頁

右側(cè)留出的約25mm寬的長框內(nèi)。裝配圖A0圖紙三視圖（參考P238-239圖例）標題欄、明細表、技術(shù)要求（參考P207-209）尺寸標注（外形尺寸，安裝、配合、特征尺寸）課程設計的目的、內(nèi)容及要求課程設計的目的、內(nèi)容及要求輸出軸、大齒輪A2零件圖各一張參數(shù)表全部尺寸標注（尺寸公差、形位公差）課程設計的目的、內(nèi)容及要求課程設計的目的、內(nèi)容及要求檔案袋封面課程設計的目的、內(nèi)容及要求二、內(nèi)容：設計一般機械中的傳動裝置(T8-T10)（1）傳動方案的分析和擬定（P238-239展開式）（2）電動機的選擇，傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算（3）主要零件設計計算或選擇：齒輪、軸、軸承、鍵、聯(lián)軸器（4）CAD繪制減速器裝配圖(A0,P212-213)打印紙質(zhì)版（5）CAD繪制零件圖(A2,輸出軸及大齒輪，P232-234)打印紙質(zhì)版（6）編寫設計計算說明書（7）答辯（12月20日，10208后面教師休息室）檔案袋歸檔。集中課設地點：1號樓6樓機房B區(qū)集中課設時間：13周周一、周四5-8節(jié)，周三1-4節(jié)14周周一、周四1-4節(jié)，周三5-8節(jié)準備工作1、準備資料（機械設計課程設計課本）

工具（計算器、草稿本、檔案袋）2、明確設計任務3、工作條件：（P242：附錄）輕微振動載荷室內(nèi)成批單向傳動每天工作時間：兩班制軸承使用壽命：10000小時4、了解設計過程設計過程設計準備傳動裝置總體設計裝配圖設計零件工作圖設計編寫設計說明書設計總結(jié)及答辯傳動零件設計計算閱讀設計任務書，明確設計任務；拆裝減速器；閱讀課程設計指導書；準備設計資料及繪圖工具擬定傳動方案；選擇電機；計算傳動裝置運動和動力參數(shù)（確定總傳動比，分配各級傳動比，計算各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩等）初繪減速器裝配草圖；軸系部件的結(jié)構(gòu)設計以及軸、軸承、鍵連接等的計算；減速器箱體及附件設計；最后標注尺寸，列明細表，寫技術(shù)要求，完成裝配圖各級傳動件的設計計算（齒輪傳動）繪制指定的零件工作圖整理和編寫課程設計計算說明書進行課程設計總結(jié)。完成答辯準備工作時間安排（參考）11.25-11.27：設計準備工作、傳動裝置總體設計、

傳動零件設計計算11.28-11.29：繪制草圖（A4紙上繪制）

11.28軸的結(jié)構(gòu)設計，選擇軸承、聯(lián)軸器，校核軸強度

軸承壽命、鍵強度；

11.29軸上零件結(jié)構(gòu)尺寸設計（齒輪、套筒、甩油環(huán)等）

軸承蓋結(jié)構(gòu)設計（軸承組合設計、潤滑、密封、

箱體及附件

12.02檢查草圖（減速箱俯視圖）11.30-12.03：正圖（裝配圖）12.04-12.05：正圖（零件圖）

12.06：整理說明書(6000～8000字或A4紙20頁)

12.20：答辯（10208后面教師休息室）1、完成進度與平時表現(xiàn)（10%）2、設計計算說明書和草圖（50%）：設計計算是否正確、完整、字跡是否工整、整潔等；

草圖：裝配結(jié)構(gòu)的正確性3、答辯（40%）：

圖紙結(jié)構(gòu)、投影、標注及數(shù)據(jù)是否正確，線條是否符合制圖

標準，圖面是否整潔，字跡是否工整等；

問題回答是否準確成績評定：答辯與成績評定答辯1、提交草圖、裝配圖、零件圖和說明書；2、回答教師關(guān)于具體設計內(nèi)容的五個提問。1、原則性錯誤(軸系結(jié)構(gòu)設計錯誤、潤滑密封結(jié)構(gòu)錯誤、視圖之

間不對應，裝配圖、零件圖與說明書不一致)，出現(xiàn)一處成績

降一等，出現(xiàn)三處以上者不及格；2、作圖不規(guī)范、線型不清楚，酌情降一到二等；3、細節(jié)錯誤（漏線、多線、線型錯誤等）每出現(xiàn)3處降一等；4、對關(guān)鍵零部件的設計過程不能正確說明者不及格。評分標準補充說明：答辯與成績評定傳動裝置的總體設計一、分析和擬定傳動裝置的運動簡圖（P7～P12自學）傳動方案已定（任務書中簡圖）；一人一題（題號已分配）。1、電動機類型：均用Y系列電動機（P202-203）二、選擇電動機類型及功率（P13～P17）2、

確定電動機功率：

電動機所需輸出功率：Pd=Pw/η

（1-1）Pw―工作機所需功率（取決于工作阻力及運行速度）η―電動機至工作機之間傳動裝置的總效率工作機所需功率：

Pw=FV/1000

(kW)（1-2）或Pw=Tn/9550(kW)（1-3）或Pw=Tω/1000(kW)（1-4）

F―工作機的工作阻力（N）

V―工作機卷筒的線速度（m/s）

T－工作機的工作阻力矩（Ｎ·m）

n―工作機卷筒的轉(zhuǎn)速（r/min）

ω―工作機卷筒的角速度（rad/s）傳動裝置的總體設計η―電動機至工作機傳動裝置的總效率

η=η0

η1

η2…ηn

傳動裝置中每一級傳動副、每對軸承、每個聯(lián)軸器及卷筒的效率，見P83表9-5

傳動裝置的總體設計電動機額定功率Pm:

Pm>Pd

Pd－電動機所需輸出功率

Pm－電動機額定功率

Pm＝（1～1.3）Pd（參見P16例2-1)(1)各級傳動比應在推薦范圍內(nèi)選取，不得超過最大值；分配原則:（2）應使各級傳動的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、互不干涉。(P83、表9-5)展開式二級圓柱齒輪減速器，主要考慮滿足浸油潤滑的要求，應使兩個大齒輪的直徑大小相近。若兩對齒輪配對材料相同，齒寬系數(shù)相等，其傳動比分配按下圖曲線選取。同軸式二級圓柱齒輪減速器的傳動比分配原則詳見P19功率相同的同類電機有不同的轉(zhuǎn)速：

電機轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小→外廓尺寸小、重量輕、價格便宜。但在總傳動比相同條件下，傳動裝置傳動比大→尺寸及重量大、價格高，故二者應綜合考慮。本設計一般用同步轉(zhuǎn)速為1500及1000r/min兩種電動機轉(zhuǎn)速（用滿載轉(zhuǎn)速nm計算：1450及960r/min

）。三、確定電動機轉(zhuǎn)速傳動裝置的總體設計nm/n=i0i1i2n―工作機轉(zhuǎn)速i0、i1、i2―各級合理傳動比四、選定電動機Y

XXX△xX￣￣￣￣￣￣￣￣￣Y系列三相中心高機座長同一機座和轉(zhuǎn)極數(shù)異步電動機度代號速下不同的功率序號傳動裝置的總體設計②設計計算傳動裝置各級轉(zhuǎn)速時，按電動機滿載轉(zhuǎn)速nm進行計算。不能按同步轉(zhuǎn)速1000r/min或1500r/min注：①設計計算傳動裝置各級功率時，按電動機實際功率Pd進行計算。

Pd＜Pm

，Pm為額定功率，Pd作為設計功率！計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比一、總傳動比ia=nm/n原則：P17-21二、分配傳動比指導書P17-211、各級傳動比應在推薦范圍內(nèi)（P83：表9-5）；2、

i齒不要取整數(shù)，保證齒數(shù)互質(zhì)注：傳動件的參數(shù)確定后，驗算傳動比的誤差，應滿足

ia≤±(3～5)%傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算一、各軸轉(zhuǎn)速i0

電機至I軸的傳動比i1I軸至II軸的傳動比i2II軸至III軸的傳動比二、各軸輸入功率（以T10為例子）P21-23傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算Pd

電機的實際輸出功率三、各軸輸入轉(zhuǎn)矩（以T10為例子）

P22傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算列表（表2-7，P23）

傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算各軸輸出功率、轉(zhuǎn)矩=輸入功率、轉(zhuǎn)矩

軸承效率傳動零件的設計計算開式齒輪傳動一、減速器外傳動零件設計(P41)

確定傳動零件的材料、熱處理方法、參數(shù)、尺寸和主要結(jié)構(gòu)，為設計裝配草圖做準備。原始數(shù)據(jù)：設計任務書給定的工作條件運動和動力參數(shù)計算得出的數(shù)據(jù)（表2-7）

先計算減速器外的傳動零件，確定其實際傳動比，然后修改減速器內(nèi)傳動比，再進行減速器內(nèi)零件設計二、減速器內(nèi)傳動零件設計（P42-43）傳動零件的設計計算圓柱齒輪傳動：設計時應注意以下幾點：（1）齒輪傳動的幾何參數(shù)和尺寸分別進行標準化、圓整或計算其精確值；中心距取標準值或使尾數(shù)

為0或5mm（2）具體結(jié)構(gòu)尺寸可參見（教材或機械設計手冊）；（3）幾何尺寸、參數(shù)的計算結(jié)果應及時整理并列表。1.了解和熟悉減速器的結(jié)構(gòu)特點，設計內(nèi)容和方法。（翻閱資料，參觀或拆裝減速器）畫草圖前的準備：2.根據(jù)減速器設計任務書上的技術(shù)數(shù)據(jù)和設計要求，選擇計算出零部件的結(jié)構(gòu)和主要尺寸，并匯總和檢查繪制裝配圖時所需要的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)：（1）確定各級傳動的中心距、最大圓直徑和寬度（輪轂和輪緣）等主要尺寸；（2）選出電動機類型和型號，并查出其軸徑和軸伸尺寸；（3）選出聯(lián)軸器的類型和型號，并查出兩端軸孔直徑和孔寬等有關(guān)裝配尺寸；3.確定滾動軸承類型及軸的支承型式（兩端固定或一端固定一端游動），軸承的具體型號可暫時不確定。4.根據(jù)軸上零件的受力、固定和定位等要求，初步確定軸的階梯段。具體尺寸暫不定。5.確定箱體的結(jié)構(gòu)方案（整體式或剖分式）和軸承端蓋形式。6.選定圖紙幅面及繪圖比例。減速器裝配草圖設計一、確定箱體內(nèi)壁和軸承座端面的位置：裝配草圖設計基本內(nèi)容：確定各傳動零件間及箱體內(nèi)壁位置；進行軸的結(jié)構(gòu)設計、初選軸承型號和確定軸承位置；對軸、軸承及鍵聯(lián)接等進行校核計算。P47表5-1P46圖5-3P48圖5-5一、確定箱體內(nèi)壁和軸承座端面的位置：P47表5-1l2l2l2=10-15mml2=0-10mm滾動軸承的內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁之間距離l2：二、軸的結(jié)構(gòu)設計1.初步估算軸徑2.確定軸的各段直徑階梯軸各段直徑的變化是根據(jù)軸上零件的受力、安裝、固定及對軸表面粗糙度、加工精度等要求而定的。軸上裝有軸承、齒輪、帶輪和聯(lián)軸器處的直徑應取標準值倒角倒圓P90表10-113.軸的各段軸向尺寸

各軸段的長度主要取決于軸上的零件（齒輪、帶輪和軸承等）的寬度以及相關(guān)零件（箱體軸承座和軸承端蓋等）的軸向位置和結(jié)構(gòu)尺寸。（1）安裝齒輪、帶輪等盤類零件的軸段，應略短于相配輪轂的寬度。（為什么？）（2）裝鍵的軸段，應使鍵槽靠近直徑變化處，以便于安裝時鍵與槽對準。若采用過盈配合固定軸上零件時，為便于裝配，直徑變化可用錐面過渡，錐面大端應在鍵槽直線部分。（3）當軸承位于整個軸的一端時，軸的外側(cè)一般與軸承外側(cè)對齊。（4）軸的外伸長度與外接零件及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)有關(guān)。三、軸、軸承及鍵連接的校核計算軸的受力分析彎矩圖繪制強度校核（彎扭合成）滾動軸承壽命校核鍵連接的強度校核裝配草圖設計主要內(nèi)容：設計傳動零件、軸上其它零件、軸的支承等具體結(jié)構(gòu)1.齒輪的結(jié)構(gòu)設計（參考教材或手冊）2.滾動軸承組合設計和軸承蓋結(jié)構(gòu)P156表16-11、12，P47表5-13.軸承的潤滑與密封當軸承采用脂潤滑時，為防止軸承中的潤滑脂被箱內(nèi)齒輪嚙合時擠出的潤滑油沖刷、稀釋而流失，須在軸承內(nèi)側(cè)設置甩油環(huán)（封油盤）。若軸承旁的小齒輪的齒頂圓小于軸承的外徑，為防止齒輪嚙合時（特別是斜齒輪嚙合和高速轉(zhuǎn)動時）所擠出的熱油大量沖向軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力，常設置擋油盤（沖壓、鑄造或車制）。4.軸外伸出的密封密封形式選擇主要取決于密封處軸表面的圓周速度、潤滑劑的種類、工作溫度、周圍環(huán)境等（P143-146）裝配草圖設計主要內(nèi)容：箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設計以及必要的驗算（如熱平衡）次序：先箱體，后附件；先主體，后局部；先輪廓后細節(jié)。且在三個視圖上同步進行1.箱體高度齒頂圓到油池底面距離H2不小于30~50mm，且能容納一定量的潤滑油。最小浸油深度為一個齒高H1，且不小于10mm，最大≤d/6。2.箱體要有足夠的剛度軸承座、箱體底座等受載荷較大處壁厚加大。一、箱體結(jié)構(gòu)設計3.軸承座螺栓凸臺的設計

為提高軸承座處聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)螺栓距離S應盡量靠近（以不與端蓋螺釘孔干涉為原則），同時留出足夠的扳手空間（P33表3-2）。4.設置加強肋板5.箱蓋外輪廓的設計

箱蓋外輪廓常以圓弧和直線組成。

高速軸一側(cè)的箱蓋外表面通常根據(jù)軸承座凸臺的結(jié)構(gòu)尺寸來確定。一般可使軸承座螺栓凸臺位于箱蓋圓弧內(nèi)側(cè)。

首先確定軸承座螺栓凸臺的位置和高度，再取R>R’畫出箱蓋圓弧。此處軸承凸臺有多種結(jié)構(gòu)形式，設計時可根據(jù)需要選取。6.箱蓋凸緣與底座結(jié)構(gòu)設計7.導油溝（回油溝）的形式和尺寸

P38圖3-14、15P39圖3-18二、減速器附件設計位置：能看到齒輪嚙合區(qū)大?。菏帜苌烊胂鋬?nèi)進行檢查操作加密封墊1.檢查孔和檢查孔蓋（表16-1）2.通氣器（表16-10）考慮其環(huán)境適應性，規(guī)格尺寸應與減速器大小相適應。3.起蓋螺釘4.定位銷（表12-29）螺紋長度要足夠，注意螺釘桿頂部形狀5.放油螺塞（表16-5）6.油標（表16-9）注意位置7.環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤（有標準，需查）展開式雙級圓柱齒輪減速器草圖（參考）完成草圖后，應進行如下檢查：1.所繪制的裝配圖是否符合總的傳動方案；2.傳動件、軸系部件的結(jié)構(gòu)設計是否正確、合理；3.各個零部件是否能滿足加工、裝配、潤滑、密封等要求；4.視圖選擇是否合理？是否有必要再增加視圖或調(diào)整視圖？是否符合國家制圖標準？特別提示：邊設計邊計算邊修改，最終裝配圖、零件圖、計算說明書的結(jié)果必須一致，尤其對于軸、齒輪等。展開式圓柱齒輪減速器常見錯誤示例（P90-93）完成裝配圖完整的裝配圖包括減速器各視圖、主要尺寸和配合、技術(shù)要求和技術(shù)特性、零件編號、零件明細表和標題欄等根據(jù)制圖標準，裝配圖中某些結(jié)構(gòu)可采用簡化畫法，如螺栓、螺母、滾動軸承均可采用簡化畫法。一、標注尺寸1.外形尺寸總長、總寬、總高等2.特征尺寸傳動零件中心距3.安裝尺寸箱體底面尺寸（長寬厚）、地腳螺栓孔中心的定位尺寸地腳螺栓孔直徑及孔間距、減速器中心高、