机械设计课程设计讲义

3 巩 固 、 加 深 和 扩 大 在 本 课 程 和 先 修课 程 中 学 到 的 知 识 。一 、 课 程 设 计 的 目 的1 综 合 运 用 所 学 的 知 识 和 技 能 ， 树 立 正 确的 设 计 思 想 ， 提 高 机 械 创 新 设 计 能 力 。2 熟 悉 机 械 设 计 过 程 ， 掌 握 机 械 设 计 的 一般 方 法 和 规 律 ， 学 会 使 用 设 计 资 料 、 标 准 和规 范 ， 通 过 设 计 实 践 ， 在 机 械 设 计 基 本 技 能上 得 到 训 练 。 二 、 课 程 设 计 内 容联 轴 器 电 动 机减 速 器 滚 筒 三 、 选 择 设 计 题 目 （ 举 例 ）1 高 架 灯 提 升 装 置 设 计 数 据 编 号 ： 1、 2、 3、 4 学 号 ： 1、 2、 3、 4 2 卷 扬 机 传 动 装 置 设 计 数 据 编 号 ： 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10 学 号 ： 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 143 带 式 运 输 机 传 动 装 置 设 计 1组 数 据 编 号 ： 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10 学 号 ： 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 244 带 式 运 输 机 传 动 装 置 设 计 3组 数 据 编 号 ： 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10 学 号 ： 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31、 32、 33、 34 4.设 计 计 算 说 明 书 1份 （ 6000 8000字 ） 。 四 、 设 计 工 作 量1.传 动 装 置 总 体 设 计 方 案 图 1张 ；2.传 动 装 置 装 配 草 图 1张 (0号 坐 标 纸 、 手 绘 )；3.工 作 图 ： 装 配 图 1张 、 零 件 图 2张 （ 输 出 轴 和输 出 轴 上 传 动 零 件 ） 、 计 算 机 绘 图 ,M1:1； 五 、 课 程 设 计 基 本 步 骤 及 参 考 进 度1、 课 程 设 计 的 基 本 步 骤1.1 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 图 书1.2 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 。 1.3 传 动 装 置 设 计 计 算 阶 段 减 速 器 外 传 动 零 件 的 设 计 计 算 ； 计 算 减 速 器 各 齿 轮 参 数 、 尺 寸 和 两 级 中 心 距 。1.4 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 输 出 轴 强 度 ， 计 算 输 出 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 ， 完 成 装 配 图 。 1.5 零 件 工 作 图 绘 制 阶 段 绘 制 减 速 器 输 出 轴 ； 绘 制 减 速 器 输 出 轴 上 的 大 齿 轮 。1.6 设 计 计 算 说 明 书 编 写 阶 段 1.7 设 计 总 结 和 答 辩 2、 课 程 设 计 的 参 考 进 度两 周 三 周 三 周 课 程 设 计 1 准 备 阶 段 第 一 周 周 1 周 2 2天 2 传 动 装 置 总 体 设 计 阶 段 第 一 周 周 3 周 4 2天 3 传 动 装 置 设 计 计 算 阶 段 第 一 周 周 5 周 6 2天 4 减 速 器 装 配 图 设 计 阶 段 第 二 周 周 1 周 6 6天 2天 5 零 件 工 作 图 绘 制 阶 段 第 三 周 周 1 周 2 6 设 计 计 算 说 明 书 编 写 阶 段 第 三 周 周 3 周 4 2天 7 设 计 总 结 和 答 辩 第 三 周 周 5 1天 两 周 课 程 设 计 1 准 备 阶 段 第 一 周 周 1 周 2 1.5天 2 传 动 装 置 总 体 设 计 阶 段 第 一 周 周 2 周 3 1天 3 传 动 装 置 设 计 计 算 阶 段 第 一 周 周 3 周 4 1.5天 4 减 速 器 装 配 图 设 计 阶 段 第 一 周 第 二 周 周 5 周 6周 1 周 2 4天 1天 5 零 件 工 作 图 绘 制 阶 段 第 二 周 周 3 6 设 计 计 算 说 明 书 编 写 阶 段 第 二 周 周 4 1天 7 设 计 总 结 和 答 辩 第 二 周 周 5 1天 六 、 成 绩 评 定 图 纸 质 量 、 说 明 书 、 答 辩 情 况 及综 合 设 计 表 现 ， 按 百 分 制 评 分 。3 机 械 零 件 设 计 图 册 七 、 参 考 书1 机 械 设 计 2 机 械 设 计 课 程 设 计 1.循 序 渐 进 ， 逐 步 完 善 和 提 高 。 八 、 课 程 设 计 的 要 求2.掌 握 机 械 设 计 基 本 技 能 ， 正 确 处 理 理 论 计算 与 结 构 设 计 的 关 系 。 3.汲 取 传 统 经 验 ， 注 重 调 察 研 究 ， 发 挥 主观 能 动 性 和 创 新 精 神 。 4.提 倡 采 用 现 代 设 计 方 法 和 手 段 ， 提 高 综 合设 计 能 力 。 同 步 转 速 ： 3000 1500 1000 750 级 数 ： 2 4 6 8一 、 原 动 机 的 选 择常 用 ： Y系 列 三 相 异 步 电 动 机1.选 择 电 动 机 类 型电 动 机 的 安 装 及 外 形 尺 寸 ： 2.确 定 电 动 机 的 功 率 dP(1) 工 作 机 所 需 电 动 机 功 率 awd PP wwww TnPFvP 95501000 或 传 动 装 置 总 效 率 aF v 连 轴 器齿 轮轴 承带 23a (2)确 定 电 动 机 型 号 例 ：Y132M1 6Y112M 4查 取 电 动 机 轴 外 伸 端 尺 寸 : -直 径 -长 度 等d 3.6kWP m 960r/minn m 1440r/minn DE 二 、 传 动 装 置 总 传 动 比 的 确 定 和 分 配1.确 定 总 传 动 比2.分 配 各 级 传 动 比 减 速 器 外 传 动 比减 速 器 传 动 比 Diia i nni ma 21 iii iii Da (1) 各 级 传 动 比 应 在 推 荐 范 围 内 选 取 ，不 得 超 过 最 大 值(4) 圆 锥 圆 柱 齿 轮 减 速 器 3 1 iii )5.13.1(1 (2)两 级 展 开 式 圆 柱 齿 轮 减 速 器分 配 原 则 :(3) 两 级 同 轴 式 圆 柱 齿 轮 减 速 器iii 21(5) 蜗 杆 减 速 器 4010i 目 的 ： （ 1） 尺 寸 协 调 , 互 不 干 涉 高 速 级 大 齿 轮 与 低 速 轴 干 涉 带 轮 过 大 造 成 安 装 不 便 （ 2） 尺 寸 紧 凑 , 便 于 润 滑 不 同 的 传 动 比 分 配 对 外 廓 尺 寸 的 影 响 注 意 ： 三 、 传 动 装 置 运 动 、 动 力 参 数 计 算 （ 计 算 各 轴 的 功 率 P、 转 速 n和 转 矩 T）1.按 工 作 机 所 需 电 动 机 功 率 Pd计 算 ， 而 不 按 电动 机 额 定 功 率 Ped计 算 。 2.设 计 轴 时 应 按 其 输 入 功 率 计 算 ,设 计 传 动 零 件时 应 按 主 动 轴 的 输 出 功 率 计 算 。 电 动 机 轴1轴2轴3轴滚 筒 轴 一 、 减 速 器 外 传 动 零 件 设 计1.普 通 V带 传 动已 知 ： P , n , T , i。2.链 传 动已 知 ： P , n , T , i。设 计 步 骤 ： 见 教 科 书 例 题 。 1. 高 速 级 齿 轮 传 动已 知 ： P , n , T, i。设 计 步 骤 ： 见 教 科 书 例 题 。 2.低 速 级 齿 轮 传 动已 知 ： P , n, T , i。设 计 步 骤 ： 见 教 科 书 例 题 。二 、 减 速 器 内 传 动 零 件 设 计 三 、 按 转 矩 初 步 计 算 轴 的 最 小 直 径注 意 ： 1.键 槽 单 键 ： 加 5%双 键 ： 加 7%2.圆 整 为 标 准 直 径3.或 按 联 轴 器 圆 整 直 径mind 3 nPC 四 、 验 算 工 作 速 度 误 差 %5五 、 减 速 器 箱 体 结 构 尺 寸注 意 ： 1 ,12,16 1dd f 6,8 32 dd、 理 实理 v vvv 8， 1. 传 动 零 件 的 结 构 和 几 何 尺 寸2. 初 步 计 算 轴 的 直 径4. 轴 承 类 型 以 及 润 滑 、 密 封 方 式3. 电 动 机 输 出 轴 的 尺 寸5. 减 速 器 箱 体 的 结 构 （ 表 3-1）已 知 条 件 ： 设 计 内 容 :1. 初 绘 装 配 草 图2. 轴 、 轴 承 、 键 、 联 轴 器 的 校 核 计 算3. 完 成 装 配 草 图（ 边 设 计 、 边 计 算 、 边 修 改 ） 12345 1 电 动 机 2 联 轴 器 3 减 速 器 4 运 输 带 5 卷 筒 vFv F 一 、 初 绘 装 配 草 图1.布 置 图 ： 尽 量 选 取 1 1的 比 例3.初 步 计 算 轴 直 径2.画 中 心 线 ， da, d, b1, b2 画 出 三 面 内 壁 线 。1= 2 = 3 =8 15mm 4.轴 的 结 构 设 计 确 定 各 轴 段 直 径 和 长 度 。5.箱 体 结 构 及 其 附 件(1)箱 体 、 箱 盖 。(2)联 接 螺 栓 、 启 盖 螺 钉 、 定 位 销 。(3)吊 钩 、 吊 环 螺 钉 。(4)观 察 孔 、 油 塞 、 油 标 、 通 气 器 。 C1C2 l12 LA1LB1LC1 LC2LB2LA2 1L1 阶 梯 轴 结 构d1 d2 d3 d4 d5d齿 轮 联 轴 器 h rcL 外 伸 端 安 装 联 轴 器 的 安 装 尺 寸d d5d1 d2 d3 d4B h弹 性 套 柱 销 联 轴 器 rr l油油 润 滑 轴 承 的 轴 承 盖 结 构 l1c1 c2 LC1 LB1 LA1按 外 接 零 件 要 求 确 定L C2 LB2 LA2 a1a22l23按 外 接 零 件 要 求 确 定 LBL A3 油 润 滑 3-5LA3 LA31 2 LL L L LL LA3按 外 接 零 件安 装 要 求 确 定 B3 L3LB2 LC2 2C1 C2 （ 5 8）C1 C2a LB1LB1LC1C3 1 LA2 支 点 跨 距 与 悬 臂 零 件 间 的 距 离lB1 2 lC1 或 lB12.5ddlB1 lC1 密 封 件轴 用 弹 性 挡 圈 用 垫 片 调 整 锥 齿 轮 轴 向 位 置 D套 杯 结 构 与 轴 向 位 置 的 调 整2 套 杯 小 锥 齿 轮 组 合 （ 正 装 ）LB1 小 锥 齿 轮 组 合 （ 反 装 ）LB1 二 、 验 算 轴 、 轴 承 、 键 、 联 轴 器1. 轴 的 计 算2. 轴 承 的 计 算3. 键 的 计 算4. 联 轴 器 的 计 算 三 、 完 成 装 配 草 图1. 画 出 齿 轮 的 结 构 及 固 定 轴 向周 向2. 画 出 轴 系 的 细 部 结 构 包 括 两 个 内 容 ： 装 配 工 作 图 和 零 件 工 作 图 。一 、 装 配 工 作 图 在 草 图 的 基 础 上 进 行 装 配 图 设 计 。 避免 盲 目 照 抄 草 图 ， 修 改 草 图 中 的 错 误 ， 力求 进 一 步 改 进 和 提 高 设 计 质 量 ） 要 点 ：1. 布 图 尽 量 用 1:1的 比 例 在 两 (或 三 )个 视 图 上画 出 。 必 要 时 画 断 面 、 剖 视 和 局 部 视 图 。（ 应 当 完 整 、 准 确 地 表 示 出 每 个 零 件 的 结构 形 状 、 位 置 和 尺 寸 ， 以 及 它 们 之 间 的 连接 性 质 和 相 互 关 系 ）2.画 图 过 程 用 细 线 勾 出 装 配 图 中 各 个 零 件 画零 件 工 作 图 一 起 加 深 。 （ 要 求 各 视 图一 起 画 ） 3. 装 配 图 上 应 标 明 注 册 的 尺 寸 特 性 尺 寸 ： 表 明 机 器 性 能 、 规 格和 特 性 的 尺 寸 。中 心 距 及 偏 差 ： 160 0.0315中 心 高 ： 190 （ 最 好 以 0结 尾 ） 配 合 尺 寸 ： 表 明 配 合 零 件 间 装 配 关 系 的 尺 寸 。 安 装 尺 寸 ： 表 明 机 器 安 装 在 其 基 础 上 的位 置 尺 寸 。 （ 箱 体 底 面 尺 寸 ； 地 脚 螺 钉 中 心距 离 和 对 中 心 的 距 离 ； 带 轮 、 联 轴 器 伸 出 头 尺 寸 及 对 中 心 距 离 ） 外 形 尺 寸 ： 表 明 机 器 占 用 的 空 间 尺 寸 。（ 包 装 、 运 输 、 安 装 、 厂 房 用 ） 4. 配 合 选 择 轴 齿 轮 （ 带 轮 、 联 轴 器 ） ： 轴 轴 承 内 圈 ： 箱 座 孔 轴 承 外 圈 ： 轴 轴 套 （ 挡 油 环 ） ： 轴 承 盖 箱 座 孔 ： 轮 缘 轮 芯 ：H7 H7 H7 H7n6 m6 r6 k6， ， ，k6 H7F9 D11k6 k6， H7 H7h8 f9，H7r6 5. 装 配 图 上 应 标 注 的 技 术 要 求 装 配 前 所 有 零 件 用 煤 油 清 洗 ， 滚 动 轴 承用 汽 油 清 洗 ， 箱 体 内 壁 涂 防 锈 漆 。 齿 轮 传 动 的 齿 面 接 触 斑 点 ； 滚 动 轴 承 的 热 补 偿 间 隙 为 0.20.5mm。 减 速 器 剖 分 面 、 密 封 面 和 接 触 面 均 不 允许 渗 漏 。 剖 分 面 涂 密 封 油 漆 或 水 玻 璃 ， 禁 止使 用 任 何 垫 片 。 箱 体 内 装 全 损 耗 系 统 用 油 ； 轴 承 用 润 滑脂 。 跑 合 试 验 要 求 ， 空 载 试 验 、 负 载 试 验（ 时 间 、 工 作 条 件 ） 。 对 外 观 、 包 装 和 运 输 的 要 求 。6. 减 速 器 的 技 术 特 性 表7. 标 题 栏 、 明 细 表 及 零 件 编 号输 入功 率P/kW 输 入 转 速n/(r/min) 传 动效 率 总 传动 比 i 传 动 特 性第 一 级 第 二 级m n z2/z1 精 度 等 级 mn z2/z1 精 度 等 级 零 件 工 作 图 ： 生 产 用 的 图 纸 一 张 完 整 的 零 件 图 要 求 能 全 面 、 正 确 、 清晰 地 表 达 零 件 结 构 、 制 造 和 检 验 所 需 所 全 部尺 寸 和 技 术 要 求 。 设 计 要 点 ： 1. 视 图 选 择 和 布 图 ： 选 择 适 当 的 标 准 图 幅 , 比 例 尽 量 采 用 1:1。 2. 尺 寸 标 注 ： 零 件 图 上 应 标 注 尺 寸 公 差 、形 位 公 差 及 表 面 粗 糙 度 。 3. 技 术 要 求 热 处 理 ， 表 面 处 理 。 （ 渗 碳 ， 渗 氮 ， 氰化 ， 镀 层 ， 抛 光 ） 未 注 明 的 圆 角 、 倒 角 、 斜 度 等 要 求 。 特 殊 要 求 ： 修 饰 ， 涂 色 ， 检 验 ， 试 验 。（ 平 衡 ， 噪 声 ）4. 标 题 栏 （ 参 照 教 材 图 4-1） 5. 要 求 避 免 零 件 在 车 间 做 任 何 计 算 （ 尺寸 标 注 完 全 ） 零 件 各 部 分 尺 寸 尽 量 标 注 在 同 一投 影 图 上 。 尺 寸 线 、 引 出 线 引 到 看 得 见 的 轮 廓 线 上 。 下 面 介 绍 齿 轮 （ 盘 类 ） 和 轴 （ 轴 类 ） 。 齿 轮 （ 盘 类 零 件 ） 1 视 图 齿 轮 类 零 件 一 般 选 取 1 2个 视 图 ， 侧 视 图可 只 画 主 视 图 表 达 不 清 的 键 槽 和 孔 。 2 尺 寸 标 准 包 括 圆 、 宽 度 和 键 槽 三 部 分 。 3 啮 合 特 性 表 齿 轮 类 零 件 的 主 要 参 数 和 误 差 检 验 项 目 应在 齿 轮 （ 蜗 轮 ） 啮 合 特 性 表 中 列 出 。 啮 合 特性 表 一 般 布 置 在 图 幅 的 右 上 角 。 齿 轮 （ 蜗 轮 ）的 精 度 等 级 和 相 应 的 误 差 检 验 项 目 的 极 限 偏差 或 公 差 取 值 见 第 十 八 章 。 4 技 术 要 求 1） 对 毛 坯 的 要 求 ： 如 铸 件 不 允 许 有 缺 陷 ，锻 件 毛 坯 不 允 许 有 氢 化 皮 及 毛 刺 。 2） 对 材 料 化 学 成 分 和 力 学 性 能 的 要 求 ， 允许 使 用 的 代 用 材 料 。 3） 零 件 整 体 和 表 面 处 理 的 要 求 ： 如 热 处 理方 法 、 热 处 理 后 的 硬 度 、 渗 碳 /渗 氮 要 求 及 淬火 深 度 。 4） 未 注 倒 角 、 圆 角 半 径 、 斜 度 等 的 说 明 。 5） 其 他 特 殊 要 求 ： 如 修 形 或 对 高 速 齿 轮 的动 平 衡 试 验 等 。 轴 ( 轴 类 零 件 ) 1 视 图 选 择 轴 的 结 构 可 用 一 个 视 图 加 若 干 断 面 。 2 尺 寸 标 注 满 足 加 工 、 检 验 、 装 配 要 求 。 注 意 ： 基 准 面 ， 加 工 过 程 ， 尺 寸 链 不 封 闭 。 3 形 位 公 差 重 点 是 轴 颈 和 轴 头 部 分 。 4 表 面 粗 糙 度 5 技 术 要 求 轴 类 零 件 的 技 术 要 求 包 括 ： 1） 对 材 料 化 学 成 分 和 力 学 性 能 的 要 求 ，允 许 使 用 的 代 用 材 料 。 2） 热 处 理 方 法 和 要 求 ： 如 热 处 理 后 的 硬度 、 渗 碳 /渗 氮 要 求 及 淬 火 深 度 等 。 3） 未 注 倒 角 、 圆 角 的 说 明 。 4） 其 他 加 工 要 求 ： 如 对 某 些 关 键 尺 寸 、加 工 状 态 要 求 的 特 殊 说 明 。 检 查 ： 视 图 数 量 是 否 足 够 。 零 件 结 构 是 否 正 确 。 尺 寸 标 注 、 公 差 、 形 位 公 差 、 表 面 粗 糙 度 是 否 正 确 。 技 术 要 求 是 否 完 善 、 正 确 。 标 题 栏 、 明 细 表 填 写 是 否 完 整 、 正 确 。 检 查 修 改 后 加 深 。 图 纸 全 部 内 容 要 符 合 制图 国 家 标 准 。 保 持 整 洁 ， 文 字 、 数 字 用 仿 宋体 写 出 。 一 、 设 计 计 算 说 明 书要 求 ： 计 算 正 确 、 论 述 清 楚 、 文 字 精 炼 、 插 图 简 明 、 书 写 工 整 。格 式 ： 内 容 ：（ 1） 目 录 （ 标 题 及 页 次 ） ；（ 2） 设 计 任 务 书 ；（ 3） 传 动 方 案 的 分 析 与 拟 定 （ 简 要 说 明 并附 传 动 方 案 简 图 ） ；（ 4） 电 动 机 的 选 择 计 算 ；（ 5） 传 动 装 置 的 运 动 及 动 力 参 数 计 算 ；（ 6） 传 动 零 件 的 设 计 计 算 ；（ 7） 轴 的 计 算 ；（ 8） 滚 动 轴 承 的 选 择 和 计 算 ； （ 9） 键 连 接 的 选 择 和 计 算 ；（ 10） 联 轴 器 的 选 择 ；（ 11） 减 速 器 的 润 滑 方 式 和 密 封 类 型 的 选择 ， 润 滑 油 的 牌 号 选 择 和 装 油 量 计 算 ；（ 12） 设 计 小 结 （ 对 课 程 设 计 的 体 会 ， 设计 的 优 缺 点 和 改 进 意 见 等 ） ；（ 13） 参 考 资 料 （ 资 料 编 号 、 作 者 、 说 明 、出 版 单 位 和 出 版 年 份 ） 。 二 、 准 备 答 辩装 配 图 、 零 件 图 和 设 计 计 算 说 明 书完 成 后 ， 装 订 成 册 ， 方 可 进 行 答 辩 。叠 图 示 例