武漢科技大學(xué)《機械設(shè)計》課程設(shè)計講稿

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(xué)實踐環(huán)節(jié)，由此獲得全面的機械設(shè)計訓(xùn)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(xué)知識去分析和解決機械設(shè)計問題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(xué)會運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊及查閱有關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)機械設(shè)計的基本技能機械設(shè)計機械設(shè)計課程設(shè)計課程設(shè)計第一講概述二、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

2、、邊修改三、課程設(shè)計的內(nèi)容（見課程設(shè)計任務(wù)書）四、課程設(shè)計時間安排（第一周第三周，共3周）第1周：完成初步計算和裝配草圖第2周：完成裝配圖和部分零件圖（上機畫圖）第3周：完成零件圖和整理設(shè)計說明書（34天）；答辯（12天）五、成績評定1等級：優(yōu)、良、中、及格、不及格2評分標(biāo)準(zhǔn)：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(jìn)度）綜合評定六、參考書1濮良貴等主編，機械設(shè)計，高等教育出版社，2001年2唐增寶等主編，機械設(shè)計課程設(shè)計，華中科技大學(xué)出版社，1999年3廖漢元等主編，機械原理，機械工業(yè)出版社，1997年機械設(shè)計機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目設(shè)計一臺冶金、礦山用帶

3、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220/380V）。運 輸 帶FV卷 筒動 力 及 傳 動 裝 置三，設(shè)計任務(wù)1減速器裝配圖1張（A1手工和機畫各一張）；2零件圖2張（低速軸和低速級大齒輪零件圖各1張）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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定選擇有關(guān)設(shè)計參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)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(wù)，否則不給成績。3，每完成一段任務(wù)，由指導(dǎo)教師審查16.80.65

4、2201641.12320220.95310172.90.926033.50.96330182.41.25300153.31.4330302.41.4310序號序號F F(KN)V V(m/s)D D(mm)序號序號F F(KN)V V(m/s)D D(mm)二，原始數(shù)據(jù)：五，編寫課程設(shè)計說明書內(nèi)容：1，目錄2，設(shè)計任務(wù)（附上課程設(shè)計任務(wù)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

5、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(xiàn)六，課程設(shè)計步驟：見2P2課程設(shè)計說明書封面第二講第二講機械傳動裝置的總體方案設(shè)計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2P3）機器的組成：動力機傳動裝置工作機動力機：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(jìn)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。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1P137），將這些

6、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。2P4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(yīng)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(jìn)行分析比較，合理選擇。如下列出了帶式運輸機的5種傳動方案：方案分析比較：方案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(yīng)繁重的工作要求

7、及惡劣的工作環(huán)境。方案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。方案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?。蓽p小錐齒輪尺寸，便于加工；但錐齒輪加工較困難，加工成本高。方案d)：二級閉式圓柱齒輪傳動。適應(yīng)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。方案e)：開式齒輪傳動+閉式齒輪傳動。成本較方案d)低，適應(yīng)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。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：VF1.電動機 2.聯(lián)軸器

8、 3.兩級圓柱齒輪減速器4.運輸帶 5.卷筒123452斜齒圓柱齒輪傳動變位直齒圓柱齒輪傳動二、選擇電動機(見2P5)1電動機類型及轉(zhuǎn)速：三相交流電動機：Y系列：（見2P147）YZ,YZR系列：同步轉(zhuǎn)速：一般選1500或1000r/min2確定電動機功率和型號1）工作機所需功率Pw=FV/1000Kw2）電動機所需功率Pd=Pw/傳動裝置總效率=12n各傳動副的效率1、2n等見2P6表2-23）電動機額定功率Pe電動機所需功率Pd,由此查2P147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。三、確定總傳動比I及分配傳動

9、比i=電機滿載轉(zhuǎn)速nm/工作機所需轉(zhuǎn)速nw,nw=601000V/（D）i=i1i2各級傳動比分配原則：（見2P7）1）滿足推薦值范圍（見2P7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=（1.31.4）i2四、運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算（見2P8）1）計算各軸的轉(zhuǎn)速，輸入功率，轉(zhuǎn)矩2）計算各級傳動（高速級，低速級齒輪傳動）的輸入轉(zhuǎn)速，輸入功率五、繪制傳動方案簡圖：F=6000N電動機Y132M1-6額定功率4KW，滿載轉(zhuǎn)速960rpmi1=4.989i2=4.019V=0.6m/s第三講第三講齒輪傳動設(shè)計齒輪傳動設(shè)計（見2P12）主要內(nèi)容：高速、低速級齒輪傳動設(shè)計計

10、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1P216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1P226設(shè)計步驟：參考教材1P209例題10-1，教材3機械原理P217218例題9-1 先認(rèn)真閱讀機械設(shè)計課程設(shè)計P12”齒輪傳動”部分內(nèi)容 齒輪工作要求、工作條件參考設(shè)計任務(wù)書；設(shè)計的運動和動力參數(shù)要求來自于總體方案設(shè)計計算的結(jié)果1、斜齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪參考機械設(shè)計第十章內(nèi)容2、變位直齒圓柱齒輪、變位直齒圓柱齒輪1d1z1im2z（2mm,標(biāo)準(zhǔn)化）（整數(shù)）2)(21mzzaa通過變位圓整成整數(shù)或

11、0，5結(jié)尾的整數(shù)a) (aa 變位后的壓力角：aa020cosarccos通過變位系數(shù)圖查總變位系數(shù)x查小齒輪的變位系數(shù)1x計算大齒輪的變位系數(shù)12xxx按照有變位的情況查節(jié)點區(qū)域系數(shù)、齒形系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù);按有變位的情況計算齒輪的節(jié)圓直徑三，注意事項3）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?。㏄2104）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)第四講第四講軸系設(shè)計計算軸系設(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

12、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：教材1第15章軸；2P13P14；P24P29；圖5-1；圖5-5；圖5-7；圖5-8；圖5-152表5-1；圖5-22三、初步結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計步驟：1設(shè)計前準(zhǔn)備：讀懂圖5-1（結(jié)構(gòu)特點，各零部件作用）；圖5-22；弄清2P24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2，繪制減速器裝配草圖（一）（見2P25）212箱體內(nèi)壁3在草圖（一）基礎(chǔ)上繪出減速器裝配草圖（二）如下：（見2P27圖5-7）箱體內(nèi)壁1油潤滑脂潤滑由結(jié)構(gòu)定二級圓柱齒輪減速器裝配草圖箱蓋外壁

13、見圖5-8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2P13或課堂習(xí)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）注意點：a)用于定位時，軸徑變化大（510mm）;否則變化?。?3mm）b)滾動軸承的定位應(yīng)查其標(biāo)準(zhǔn)c)有標(biāo)準(zhǔn)零件配合的軸徑應(yīng)取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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（d1.8ds）時，采用齒輪軸（見2P29或P188和1P227）2）軸的軸向尺寸確定BCCmm及零件拆裝空間間軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空）零件寬靠（軸長軸上零件的軸向定位可度

14、）承，聯(lián)軸器，齒輪等寬軸上零件的寬度（如軸潤滑）軸承潤滑方式（油或脂軸向尺寸取決于21323)設(shè)計思路：（邊計算，邊畫圖，邊設(shè)計）以箱體內(nèi)壁為基準(zhǔn)（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2P1920或1P324（2）確定軸承座孔長度LL=1+C1+C2+51箱蓋壁厚，查2表5-1C1,C2軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查2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+1520mm并演算空間B是否足夠e軸承端蓋厚，查2P132B考慮零件的拆裝空間7565 1 151053或圖圖見壁脂潤滑，軸承距箱體內(nèi)壁油潤滑，軸承距箱體內(nèi)

15、mmmm于潤滑脂添加軸承采用脂潤滑時，便裝（螺釘長度）軸承蓋上聯(lián)接螺釘?shù)牟鹇?lián)軸器安裝尺寸）聯(lián)軸器上零件拆裝（查舉例說明（以圖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+510mm4 4、軸系零件設(shè)計中的注意事項、軸系零件設(shè)計中的注意事項 高、中速軸上的軸承可選用角接觸球軸承（有斜齒輪），低速軸上的軸承可選用深溝球軸承；聯(lián)軸器可選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮其上齒輪的結(jié)構(gòu)（主要是小齒輪，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)和采用實心式齒輪的結(jié)構(gòu)時有較大差別：采用齒輪軸時不需要鍵和軸向定位，而采用實心式齒輪時則必須要鍵周向定位和

16、考慮齒輪的軸向定位）。 高速軸最小軸徑的確定需要綜合考慮電機輸出軸的直徑，軸的扭轉(zhuǎn)強度和聯(lián)軸器的軸孔直徑配合。例：例：設(shè)所選電機型號為Y132S-6，查表16-2，電機輸出軸直徑為38mm； 設(shè)高速軸按扭轉(zhuǎn)強度設(shè)計得最小直徑為d16mm，查表13-5，初選TL6 型聯(lián)軸器，查看相應(yīng)的“軸孔直徑”系列，可知，高速軸的最小直徑須取 d=32mm。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(jìn)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第五講第五講 減速器裝配圖繪制減速器裝配圖繪制（見2P28）此前，應(yīng)完成2P27圖5-7裝配草圖，軸承、齒輪

17、、軸承端蓋、聯(lián)軸器、鍵等已選好，各零件強度已校核合格。一、選圖樣比例和視圖布置（見2P34圖5-15，P48圖5-22）二、減速器裝配圖繪制在圖紙上畫出減速器裝配草圖1軸系零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（見2P28）在俯視圖上畫出各軸系零件（齒輪、軸承、軸承端蓋等）的詳細(xì)結(jié)構(gòu)注：軸系結(jié)構(gòu)常見錯誤見2P43表5-52減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計（見2P29）繪制思路：先箱體后附件；先主體后局部；先輪廓后細(xì)節(jié)；畫圖應(yīng)在三個視圖上同時進(jìn)行注：箱體結(jié)構(gòu)常見錯誤見2P46表5-93減速器附件設(shè)計（見2P32）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2表5-104檢查裝配底圖：檢查內(nèi)容：2P33三、完成減速器裝配圖（2P40）主要內(nèi)容：尺寸標(biāo)注，技術(shù)要求，技術(shù)特性，明細(xì)表等1）尺寸標(biāo)注（見2P40）：特性尺寸、外形尺寸、安 裝尺寸、配合尺寸2）技術(shù)特性：見2P41，可參考圖5-223）技術(shù)要求：見2P41，可參考圖5-22第六講第六講 零件圖繪制及編寫設(shè)計零件圖繪制及編寫設(shè)計說明書說明書一、零件圖繪制（見2P50）繪制低速軸和低速級大齒輪零件圖各1張（參考2圖6-3，圖6-4）