《機械設計基礎》課程設計

1、機械設計基礎課程設計第一節(jié) 機械設計基礎課程設計概述一、課程設計的目的機械設計基礎課程是一門技術(shù)基礎課，目的在于培養(yǎng)學生機械設計能力。課程設 計是機械設計基礎課程最后一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機電類專業(yè)學生第一次 較為全面的機械設計訓練，其目的為：（1）通過課程設計培養(yǎng)學生綜合運用機械設計基礎課程及其它先修課程的理論 知識，解決工程實際問題的能力，并通過實際設計訓練，使理論知識得以鞏固和提高。（2）通過課程設計的實踐使學生掌握一般機械設計的基本方法和程序，培養(yǎng)獨立設 計能力。（3）進行機械設計工作基本技能的訓練，包括訓練、計算、繪圖能力、計算機輔助 設計能力，熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊

2、、標準、規(guī)范等）。二、課程設計的內(nèi)容和任務1、課程設計的內(nèi)容本課程設計選擇齒輪減速器為設計課題，設計的主要內(nèi)容包括以下幾方面： （1）擬 定、分析傳動裝置的運動和動力參數(shù)；（2）選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；（3）進行傳動件的設計計算，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等； （4）繪制減速器裝 配圖及典型零件圖（有條件可用 AutoCAD 繪制）； （5）編寫設計計算說明書。2、課程設計的任務本課程設計要求在 2 周時間內(nèi)完成以下的任務： （1）繪制減速器裝配圖 1 張（A1 圖 紙）；（2）零件工作圖 2 張（齒輪、軸、箱體等任選 2 個，A3 圖紙）； （3）設計計算說 明書 1 份，約

3、 6000 字左右。 三、課程設計的步驟課程設計是一次較全面較系統(tǒng)的機械設計訓練，因此應遵循機械設計過程的一般規(guī)律， 大體上按以下步驟進行：（1）設計準備 認真研究設計任務書，明確設計要求和條件，認真閱讀減速器參考 圖，拆裝減速器，熟悉設計對象。（2）傳動裝置的總體設計 根據(jù)設計要求擬定傳動總體布置方案，選擇原動機，計 算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。（3）傳動件設計計算 設計裝配圖前，先計算各級傳動件的參數(shù)確定其尺寸，并選 好聯(lián)軸器的類型和規(guī)格。一般先計算外傳動件、后計算內(nèi)傳動件。（4）裝配圖設計 計算和選擇支承零件，繪制裝配草圖，完成裝配工作圖。（5）零件工作圖設計 零件工作圖應包括制造和檢驗

4、零件所需的全部內(nèi)容。 （6） 編寫設計說明書 設計說明書包括所有的計算并附簡圖，并寫出 設計總結(jié)。機械設計基礎課程設計時間分配如表 1-1。表 1-1 課程設計步驟 次序 1 2 設計內(nèi)容 設計準備 擬定設計方案 時間分配（天） 0.5 0.5 3 4 5 6 傳動件和軸的設計計算 裝配圖的設計 設計零件圖 編寫設計說明書 1.5 4 2 1.5 四、設計任務書設計題目 設計帶式運輸機傳動裝置 原始數(shù)據(jù)見表 1-2。運輸帶工作拉力 F=_N 運輸帶工作速度 V=_m/s 卷筒直徑 D=_mm 每日工作時間 T=24h傳動工作年限 a=5 年工作條件 轉(zhuǎn)動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，起動載荷為名義載荷的

5、1.25 倍，運輸帶速度允 許誤差為+5%表 1-2 原始數(shù)據(jù) 參數(shù) 運輸帶工作拉力 F/（N） 運輸帶工作速度 V/（m/s） 卷筒直 徑 D/(mm)第二節(jié) 傳動裝置的總體設計傳動裝置的總體設計，主要包括擬定傳動方案、選擇原動機、確定總傳動比和分配各 級傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。一、擬定傳動方案機器通常由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成。傳動裝置將原動機的動力和運動 傳遞給工作機，合理擬定傳動方案是保證傳動裝置設計質(zhì)量的基礎。課程設計中，學生應根據(jù)設計任務書，擬定傳動方案，分析傳動方案的優(yōu)缺點?，F(xiàn)考慮有以下幾種傳動方案如 圖 2-1：題號 1 2300 1.5 400 2

6、2100 1.6 400 3 1900 1.6 400 4 2200 1.8 450 5 2000 1.2 450 a) b) Ic) d) 圖 2-1 帶式運輸機傳動方案比較 傳動方案應滿足工 作機的性能要求，適應工作條件，工作可靠，而且要求結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，成本低，傳 動效率高，操作維護方便。設計時可同時考慮幾個方案，通過分析比較最后選擇其中較合理的一種。下面為圖 1 中 a、b、c、d 幾種方案的比較。a 方案 寬度和長度尺寸較大，帶傳動不適應繁重的工作條件和惡劣的環(huán)境。但若用 于鏈式或板式運輸機，有過載保護作用；b 方案 結(jié)構(gòu)緊湊，若在大功率和長期運轉(zhuǎn)條件下使用，則由于蝸桿傳動效率低

7、，功 率損耗大，很不經(jīng)濟；c 方案 寬度尺寸小,適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作.但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困 難；d 方案 與 b 方案相比較,寬度尺寸較大，輸入軸線與工作機位置是水平位置。宜在惡 劣環(huán)境下長期工作。故選擇方案 a，采用 V 帶傳動（i=24）和一級圓柱齒輪減速器(i=35)傳動。傳動方 案簡圖如圖 2：654321 1V 帶傳動；2電動機；3圓柱傳動減速器；4聯(lián)軸器；5輸送帶；6 滾筒 圖 2-2 帶式運輸機傳動裝置 二、選擇原動機電動機電動機為標準化、系列化產(chǎn)品，設計中應根據(jù)工作機的工作情況和運動、動力參數(shù)， 根據(jù)選擇的傳動方案，合理選擇電動機的類型、結(jié)構(gòu)型式、容量和轉(zhuǎn)速，提出

8、具體的電動 機型號。1、選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)型式電動機有交、直流之分，一般工廠都采用三相交流電，因而選用交流電動機。交流電 動機分異步、同步電動機，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電 動機應用最多，目前應用較廣的 Y 系列自扇冷式籠型三相異步電動機，結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好，工作可靠、價格低廉、維護方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊 要求的場合，如運輸機、機床、農(nóng)機、風機、輕工機械等。2、確定電動機的功率電動機功率選擇直接影響到電動機工作性能和經(jīng)濟性能的好壞：若所選電動機的功率 小于工作要求，則不能保證工作機正常工作；若功率過大，則電動機不能滿載運行，功率 因素和

9、效率較低，從而增加電能消耗，造成浪費。本課程設計的題目為長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)的機械，確定電動機功率的原則是： Ped kPdPd= Pw/Pw=FV/1000w=Tnw/9550wPed電動機的額定功率 Pd電動機的輸出功率 Pw工作機的輸入功率電動機至工作機間的總效率 =123n123n 分別為傳動裝置中各傳動副（齒輪、蝸桿、帶或鏈、軸承、聯(lián)軸器） 的效率，設計時可參考表 2-1 選取。 F工作機的工作阻力 V工作機卷筒的線速度 T工作機的阻力矩 nw 工作機卷筒的轉(zhuǎn)速 w工作機的效率表 2-1 機械傳動和軸承效率的概略值 類型 效率 開式 圓柱齒輪傳動 V 帶 傳動 滾動軸承（每對） 彈

10、性聯(lián)軸器 計算傳動裝置的總效率時需注意以下幾點：（1）若表中所列為效率值的范圍時，一般可取中間值（2）同類型的幾對傳動副、軸承或聯(lián)軸器，均應單獨計入總效率 （3）軸承效率均 指一對軸承的效率 3、確定電動機的轉(zhuǎn)速0.940.96 0.940.97 0.980.995 0.990.995 閉式 0.960.99 同一類 型、相同額定功率的電動機低速的級數(shù)多，外部尺寸及重量較大，價格較高，但可使傳動 裝置的總傳動比及尺寸減少；高速電動機則與其相反，設計時應綜合考慮各方面因素，選 取適當?shù)碾妱訖C轉(zhuǎn)速。三相異步電動機常用的同步轉(zhuǎn)速有 3000r/min ,1500r/min, 1000r/min, 750r/min,常 選用 1500r/min 或 1000r/min 的電動機。常用傳動機構(gòu)的性能及適用范圍見表 2-2。表 2-2 常用機構(gòu)的性能及適用范圍 傳動機構(gòu) 選用指標 功率（常用值）/kw 平帶 傳動 小 （20） 單級傳動比 常用值 最大值 24 5 25 大 低 好 無 有 短 好 低 V 帶傳動 中 （100） 24 7 查表 2-1 2530 大 低 好 無 有 短 好 低 40