機械設計課程設計

機械設計課程設計第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六課程設計的目的和要求課程設計的主要內(nèi)容運動學和動力學設計計算裝配圖設計和繪制零件工作圖設計和繪制編寫計算說明書準備答辯機械設計課程設計第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六課程設計的目的和要求一、課程設計的目的學習機械設計的一般方法，了解簡單機械裝置、通用零件的設計過程和一般步驟。進行基本的工程訓練。例如，設計計算、驗算、估算及數(shù)據(jù)處理，繪圖表達，使用參考資料、設計手冊、標準和規(guī)范，編制設計計算書等技術文件。這些都是培養(yǎng)一個工程師所必需的基本訓練。樹立正確的科學的設計思想，初步培養(yǎng)學生獨立進行工程設計的能力，為今后進行專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計，以及從事其他設計打下良好的基礎。鞏固和加深各先修課的基本理論和知識，融會貫通各門課程的知識于設計中

第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六課程設計的目的和要求二、課程設計的要求課程設計要求學生獨立完成，包括分析方案、設計計算、查找資料、手冊、標準、規(guī)范、繪圖、編寫設計計算書。設計過程是一個分析、初步計算、結(jié)構設計、繪圖、再計算、修改、再繪圖的過程，因此，不可避免地會有返工。不要把返工看作是無效勞動和浪費時間，應該通過返工不斷感悟如何正確處理設計過程中的各種矛盾。對于沒有設計經(jīng)驗的初步設計者，返工更是經(jīng)驗的積累和設計能力不斷提高的過程，所以，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤或不合理、不滿意之處，或指導教師指出需修改的，都應該毫不猶豫地修改，以求完善。雖然課程設計的題目是虛擬的，但也要當作真題目來做。獨立思考、勤查多問，嚴肅認真、有錯必改，勇于創(chuàng)新、精益求精第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六課程設計的主要內(nèi)容運動學計算：根據(jù)給定的傳動方案，完成機器運動學計算。包括計算各級傳動比，選擇電動機。動力學計算：確定各級傳動零件的計算載荷，根據(jù)強度、剛度、壽命等要求，進行動力學計算及承載能力校核。繪制裝配圖圖樣：根據(jù)機器功能的要求，考慮工藝性、安全性、經(jīng)濟性、使用性等進行結(jié)構設計。是課程設計中最主要的工作階段，工作量約占整個設計時間的60％。繪制零件圖圖樣：要求每個學生完成教師指定的3個零件圖圖樣。整理和編寫計算書（約6000～8000字）：計算書的要求和格式見課程設計指導書P99。答辯第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六課程設計的時間安排

總的時間3周。大致安排如下：運動學計算并選擇電動機1.5天，其中包括第一次集中講課、看錄象。動力學與傳動零件強度及尺寸計算2天。裝配圖設計9天。其中包括軸承、軸、鍵的承載能力及壽命計算，聯(lián)軸器選擇。零件圖設計3天。3張零件圖圖樣：軸，齒輪或蝸輪，箱體或箱蓋。整理和編寫計算書1.5天。答辯2天。第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六一、工作機轉(zhuǎn)速和所需功率計算二、選擇電動機三、分配總傳動比四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算五、進行各級傳動的強度計算，并計算主要幾何尺寸：運動學和動力學設計計算第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六一、工作機轉(zhuǎn)速和所需功率計算：工作機（卷筒）轉(zhuǎn)速

(r/min)

v－工作機的移動或提升速度m/s

D－卷筒直徑mm

工作機所需工作功率PW(kW)

PW＝Fv

F－工作機的工作拉力或提升重力kN運動學和動力學設計計算第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六二、選擇電動機：1、電動機類型：建議采用Y系列電動機2、確定電動機功率：所需的電動機工作功率:Pd＝Pw

/ηa

其中：Pw―工作機所需功率（PW＝Fv）ηa―電動機至工作機傳動裝置的總效率

電動機額定功率PN：PN≥Pd

Pd－電動機所需輸出功率PN－電動機額定功率運動學和動力學設計計算第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六ηa＝η1η2η3…ηn即：傳動鏈各傳動副和運動副效率之連乘積

例：對題目1，ηa＝ηb

ηge2

ηbe4

ηcu

ηw

帶傳動效率齒輪傳動效率一對軸承的效率聯(lián)軸器效率工作機效率（2對）（4對）（卷筒傳動）

對題目2、3，ηa＝ηge2

ηbe4ηcu2

ηw對題目4，ηa＝ηworm

ηbe3ηcu2

ηw

各傳動副的效率見手冊和指導書表1（P7）。運動學和動力學設計計算第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六3、確定電動機轉(zhuǎn)速：運動學和動力學設計計算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nN計算：1450及960r/min）。

nN/nw

=ia=i1i2i3nw―工作機轉(zhuǎn)速i1、i2、i3―各級合理傳動比

第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六4、選定電動機：運動學和動力學設計計算YXXX△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注意：對于專用機械，或非標準設備，或單件小批生產(chǎn)的設備，通常用實際需要的電動機工作功率Pd設計計算各傳動零件的強度。對于通用設備，或大量生產(chǎn)的設備，通常用電動機的額定功率PN設計計算各傳動零件的強度。第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六三、分配總傳動比：運動學和動力學設計計算

分配總傳動比應考慮以下原則：見指導書P16①各級傳動比應在合理范圍內(nèi)。②應使各級傳動件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構勻稱合理。③盡量使傳動裝置的外廓尺寸緊湊和質(zhì)量較小。④盡量使各級大齒輪的浸油深度合理。⑤傳動零件之間不發(fā)生干涉相碰。二級圓柱齒輪減速器傳動比的分配見指導書圖12（P17）。圓錐圓柱齒輪減速器傳動比的分配，可取圓錐齒輪的傳動比i1≈0.25ia,并使i1≤3～4。注意：現(xiàn)在分配的傳動比只是初步的，當齒輪傳動設計時，要具體確定齒數(shù)，實際傳動比為齒數(shù)比，可能與初步分配的傳動比有誤差，一般允許傳動比的誤差在（3～5）％第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算：運動學和動力學設計計算①各軸轉(zhuǎn)速(P19)②各軸輸入功率(P19)③各軸輸入轉(zhuǎn)矩(P20)④將計算結(jié)果整理成表格，指導書P22所示。第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六五、傳動零件的設計計算：運動學和動力學設計計算進行各級傳動的強度計算，并計算主要幾何尺寸。包括帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動的設計計算。

說明：軸及軸承的強度和壽命計算本來，應該接下去計算軸及軸承的強度和壽命，但是，由于此時還不知道軸的跨距、支反力，及軸的各段長度，因此，尚無法計算軸的強度及軸承的壽命，即第一階段的運動學和動力學設計計算告一段落。計算無法進行下去，只能采用結(jié)構設計――繪圖的方法使設計繼續(xù)下去。待結(jié)構設計進行到能作軸及軸承的計算時，立即停止繪圖，進行軸及軸承的計算，計算合格后，再繼續(xù)進行結(jié)構設計。可見，設計過程是計算，繪圖，在計算，在繪圖的反復交叉進行的過程。第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六過程考核的幾個重要時間通過電子郵件把設計階段性結(jié)果發(fā)給老師！郵箱地址：duanfubin@郵件名稱：學號姓名－×（例如：105638485張三－1）

周四（23日）完成傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算結(jié)果表（P22）。周五（24日）完成檢查減速器技術特性表（參考P81）。周五（31日）上交當天的裝配圖。周一（1月3日）上交完成的裝配圖。周五（1月7日）上交完成的零件圖。

說明書可以手寫，答辯時帶來！第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制一、減速器的結(jié)構

減速器的基本結(jié)構由傳動零件（齒輪或蝸桿、蝸輪等）、軸和軸承、箱體、潤滑和密封裝置以及附件等組成。

P26表3為減速器鑄造箱體主要結(jié)構尺寸關系第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六減速器的結(jié)構附圖1第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六減速器的結(jié)構附圖2第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六減速器的結(jié)構表3(P26)第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制（1）二、裝配圖設計第一階段

☆布置圖面：如下圖所示。（指導書圖28p39）

根據(jù)減速器的大小，選擇適當比例繪圖。第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制（1）☆先繪制俯視圖，見圖30、圖31、圖32。繪制時，從齒輪開始，按規(guī)定繪制減速器的內(nèi)壁線，p40；☆完成軸的結(jié)構設計：

dmin：按扭矩初估而得的作為軸端直徑。確定軸各段直徑確定軸各段長度（考慮零件寬度及零件間相互距離）軸承型號的確定由里向外，先畫中心線和輪廓線，再畫其它結(jié)構。第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制（1）☆軸的支點距離和力作用點的確定p50；按彎扭合成強度條件進行軸的強度計算，并校核軸承的壽命。如不合格，則修改結(jié)構尺寸，再計算?！罹_校核軸的強度和鍵強度。如不合格，修改結(jié)構尺寸。第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制（2）三、裝配圖設計第二階段P55任務:軸系結(jié)構設計內(nèi)容：設計傳動零件、軸上其它零件及與軸承支點結(jié)構有關零件的具體結(jié)構。1.傳動零件結(jié)構設計：2.軸承短蓋的結(jié)構：3.軸承的潤滑和密封

第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配草圖設計——草圖設計第二階段第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配草圖設計——草圖設計第二階段第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制（3）四、裝配圖設計第三階段P61任務:設計減速器機體和附件機體：①機體形狀、尺寸確定P61②軸承旁凸臺結(jié)構尺寸P62③加強筋④確定各處凸緣厚度、寬度和聯(lián)接螺栓、螺釘?shù)某叽?、位置P62⑤機體內(nèi)零件的潤滑、密封和散熱P62⑥機體結(jié)構工藝性（鑄造、機加工等）P67作圖確定。考慮聯(lián)接剛度、保證聯(lián)接可靠并結(jié)合扳手空間（C1+C2）第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六附件：①窺視孔、蓋P71；②放油螺塞P71；③油標P71；④通氣器P73；⑤起蓋螺釘P83；⑥定位銷P74；⑦起吊裝置P74。裝配圖設計和繪制（3）第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配草圖設計——草圖設計第三階段第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配圖設計和繪制（4）五、完成減速器裝配圖P801.標注尺寸：P80①特性尺寸；②配合尺寸；③安裝尺寸；④外形尺寸。2.零件序號、明細表、標題欄：P85～P86。

要求采用國標推薦的標題欄和明細表。3.技術特性：P814.技術要求：P815.檢查裝配圖P81第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六裝配工作圖設計

第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六1、不合理結(jié)構：插孔位置太高，測油桿不便插入和拔出，凸臺無法加工。

裝配圖常見錯誤（1）第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六2、不合理結(jié)構：放油孔位置偏高，箱內(nèi)的油放不干凈裝配圖常見錯誤（2）第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六3、不合理結(jié)構：軸承蓋螺釘設計在剖分面上。

裝配圖常見錯誤（3）第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六4、不合理結(jié)構：各軸承座孔外端面不平齊，不利于加工。

裝配圖常見錯誤（4）第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六5、不合理結(jié)構：定位銷孔位置不當。

裝配圖常見錯誤（5）第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六零件工作圖是零件制造、檢驗和制訂工藝規(guī)程的基本技術文件。它既要反映出設計意圖，又要考慮到制造的可能性、合理性和經(jīng)濟性。零件工作圖應包括制造和檢驗零件所需全部內(nèi)容。零件的基本結(jié)構及主要尺寸應與裝配圖一致，不應隨意更改。如必須更改，應對裝配圖作相應的修改。從裝配圖拆零件。零件工作圖設計和繪制第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六設計內(nèi)容：1、軸或蝸桿

2、齒輪或蝸輪

3、箱體或箱蓋

零件工作圖的要求：正確選擇和合理布置視圖合理標注尺寸標注公差及表面粗糙度編寫技術要求畫出零件工作圖標題欄（按國標推薦畫法）零件工作圖設計和繪制第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六軸類零件工作圖的設計要點1、視圖一般只需一個主視圖；在有鍵槽和孔的地方——增加必要的局部剖面圖；細小結(jié)構（如退刀槽、中心孔）——局部放大圖。建議選用比例1:1。零件工作圖設計——軸類零件設計要點零件工作圖設計和繪制第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六零件工作圖設計——軸類零件設計要點零件工作圖設計和繪制第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六2、標注尺寸對所有尺寸包括倒角、圓角都應標注無遺，或在技術要求中說明。不允許出現(xiàn)封閉的尺寸鏈。凡有配合處的直徑按裝配圖的配合性質(zhì)標出尺寸的偏差。對尺寸及偏差相同的直徑應逐一標注，不得省略。對于軸向尺寸：應根據(jù)加工工藝的要求選擇基準面，進行標注。鍵槽的尺寸偏差及標注方法可查手冊。零件工作圖設計——軸類零件設計要點零件工作圖設計和繪制第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六

１、并聯(lián)尺寸組２、串聯(lián)尺寸組零件工作圖設計——軸類零件設計要點a1a3a4a5a8a7a6a2l第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六

零件工作圖設計——軸類零件設計要點①②a５a８cL５a3cla3cla５a８cL５L①②③①為主基準②為輔助基準①②第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六3、表面粗糙度軸的所有表面都要加工。表面粗糙度可查手冊P80或參照指導書P91表12選擇。零件工作圖設計——軸類零件設計要點其余12.5零件工作圖設計和繪制第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六4、形位公差指導書P92表13列出了在軸上應標注的形位公差項目，供設計時參考。形位公差標注方法及公差值可參考手冊P59、68零件工作圖設計——軸類零件設計要點軸孔相配合的圓柱面的圓柱度圓柱面相對軸心線徑向全跳動齒輪、軸承定位的端面圓跳動鍵槽的對稱度7~86~86~78~9零件工作圖設計和繪制第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六5、技術要求①對材料的機械性能和化學成分的要求，允許代用的材料；②對材料表面機械性能的要求，如熱處理方法，對處理后的硬度、滲碳深度及淬火深度等；③對機械加工的要求，如中心孔④對未注明倒角、圓角的說明。零件工作圖設計——軸類零件設計要點零件工作圖設計和繪制第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六零件工作圖設計——軸類零件設計要點零件工作圖示例第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六齒輪類零件工作圖的設計要點

這類零件系指齒輪和蝸輪。在零件工作圖中除了零件圖形和技術要求外，還應有嚙合特性表。1、視圖這類零件圖一般用兩個視圖表示：主+左簡化：左視圖只畫軸孔和鍵槽。零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點強調(diào)：β角方向應在視圖上清楚的畫出。零件工作圖設計和繪制第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六2、標注尺寸徑向尺寸：以軸的中心線為基準標出。

標注齒頂圓、分度圓，不標：齒根圓。軸向尺寸：以端面為基準標出。

嚙合參數(shù)（齒頂圓、分度圓，圓錐齒輪的錐距和錐角）標注精確值；輪緣厚度、輻板厚度、輪轂及輻板開孔尺寸等應按照課程設計圖冊圖74、75、77確定并取整數(shù)。齒頂圓、軸孔和鍵槽應標記公差。零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六3、表面粗糙度

按照指導書93頁或手冊P329標注。

4、齒坯形位公差

零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點軸孔的圓柱度齒頂圓的徑向圓跳動基準端面對軸線的端面圓跳動鍵槽的對稱度7~8按齒輪或蝸輪精度7~8標注方法和公差值可參考手冊第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六5、嚙合特性表①齒輪的主要參數(shù)

按照指導書95頁表16

②齒輪的誤差檢驗項目

圓柱齒輪按照GB/T10095.1-2001確定；蝸輪檢驗蝸輪齒距極限偏差和蝸輪一齒徑向綜合公差。

零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點第五十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六6、技術要求①對鑄件、鍛件或其他類型坯件的要求；②對材料的機械性能和化學成分的要求及允許代用的材料；③對材料表面機械性能的要求，如熱處理方法，對處理后的硬度、滲碳深度及淬火深度等；④對未注明倒角、圓角半徑的說明；⑤對大型或高速齒輪的平衡校驗要求。零件工作圖設計——齒輪類零件設計要點第五十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六箱體類零件工作圖的設計要點

內(nèi)容：繪制箱體或箱蓋零件圖。1、視圖這類零件圖一般用三個視圖表示。為表示機體內(nèi)部和外部結(jié)構尺寸，常需要增加一些局部剖視圖或局部視圖。對于油尺孔、螺栓孔、銷釘孔、放油孔等細部結(jié)構，一般采用局部剖視圖。零件工作圖設計——箱體類零件設計要點零件工作圖設計和繪制第五十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期六2、標注尺寸（較復雜）形狀尺寸：應直接標出，不應有任何運算。定位尺寸：應從基準（或輔助基準）直接標出。

尺寸基準選擇：加工基準、中心線、軸承孔中心線。直接標出影響機器工作性能的尺寸。如軸承孔中心距等。標注尺寸要考慮鑄造工藝的特點。配合尺寸給出其偏差。不要標出