機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計-13-14周

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計

時間：第13~14周指導(dǎo)教師:王謙之綱要：課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求準(zhǔn)備工作設(shè)計步驟時間安排答辯與成績評定課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求“兩線”：課程教學(xué)→設(shè)計實踐“三性”：實踐性、綜合性、創(chuàng)新性一、目的1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計及其他先修課的知識，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計訓(xùn)練，使已學(xué)知識得以鞏固、加深和擴(kuò)展；2、通過設(shè)計實踐，熟悉掌握機(jī)械設(shè)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(shè)計思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識和競爭意識；3、通過設(shè)計計算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計基本技能和獲取資料能力的訓(xùn)練。課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求二、內(nèi)容：設(shè)計一般機(jī)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(shè)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(shè)計一般機(jī)械中的傳動裝置——減速器課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求二、內(nèi)容：設(shè)計一般機(jī)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(shè)計一般機(jī)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(jī)的選擇，傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計算（3）主要零件設(shè)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(shè)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(shè)計的目的、內(nèi)容及要求集中課設(shè)地點(diǎn)：1號樓6樓機(jī)房B區(qū)集中課設(shè)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(shè)計方案設(shè)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(jī)的選擇及傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算；傳動零件的設(shè)計計算(確定帶傳動及齒輪傳動的主要參數(shù))；軸的設(shè)計計算及校核；箱體設(shè)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(shè)計的目的、內(nèi)容及要求設(shè)計說明書一份（P77-79）1）封面（P78：圖8-1）2）目錄3）任務(wù)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(xué)陶,機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計,北京:航空工業(yè)出版社,1995.[2]李繼慶,李育錫,機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ),北京:高等教育出版社,2006.課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求說明書封面任務(wù)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(yīng)附有必要的插圖。(4)計算中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)有大小標(biāo)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(dá)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(biāo)題欄、明細(xì)表、技術(shù)要求（參考P207-209）尺寸標(biāo)注（外形尺寸，安裝、配合、特征尺寸）課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求課程設(shè)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(biāo)注（尺寸公差、形位公差）課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求檔案袋封面課程設(shè)計的目的、內(nèi)容及要求二、內(nèi)容：設(shè)計一般機(jī)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(jī)的選擇，傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計算（3）主要零件設(shè)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(shè)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(shè)地點(diǎn)：1號樓6樓機(jī)房B區(qū)集中課設(shè)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(zhǔn)備工作1、準(zhǔn)備資料（機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計課本）

工具（計算器、草稿本、檔案袋）2、明確設(shè)計任務(wù)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(shè)計過程設(shè)計過程設(shè)計準(zhǔn)備傳動裝置總體設(shè)計裝配圖設(shè)計零件工作圖設(shè)計編寫設(shè)計說明書設(shè)計總結(jié)及答辯傳動零件設(shè)計計算閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)；拆裝減速器；閱讀課程設(shè)計指導(dǎo)書；準(zhǔn)備設(shè)計資料及繪圖工具擬定傳動方案；選擇電機(jī)；計算傳動裝置運(yùn)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(shè)計以及軸、軸承、鍵連接等的計算；減速器箱體及附件設(shè)計；最后標(biāo)注尺寸，列明細(xì)表，寫技術(shù)要求，完成裝配圖各級傳動件的設(shè)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(shè)計計算說明書進(jìn)行課程設(shè)計總結(jié)。完成答辯準(zhǔn)備工作時間安排（參考）11.25-11.27：設(shè)計準(zhǔn)備工作、傳動裝置總體設(shè)計、

傳動零件設(shè)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(shè)計，選擇軸承、聯(lián)軸器，校核軸強(qiáng)度

軸承壽命、鍵強(qiáng)度；

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

軸承蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計（軸承組合設(shè)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(jìn)度與平時表現(xiàn)（10%）2、設(shè)計計算說明書和草圖（50%）：設(shè)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(biāo)注及數(shù)據(jù)是否正確，線條是否符合制圖

標(biāo)準(zhǔn)，圖面是否整潔，字跡是否工整等；

問題回答是否準(zhǔn)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(shè)計內(nèi)容的五個提問。1、原則性錯誤(軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤、潤滑密封結(jié)構(gòu)錯誤、視圖之

間不對應(yīng)，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(xì)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(shè)計過程不能正確說明者不及格。評分標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充說明：答辯與成績評定傳動裝置的總體設(shè)計一、分析和擬定傳動裝置的運(yùn)動簡圖（P7～P12自學(xué)）傳動方案已定（任務(wù)書中簡圖）；一人一題（題號已分配）。1、電動機(jī)類型：均用Y系列電動機(jī)（P202-203）二、選擇電動機(jī)類型及功率（P13～P17）2、

確定電動機(jī)功率：

電動機(jī)所需輸出功率：Pd=Pw/η

（1-1）Pw―工作機(jī)所需功率（取決于工作阻力及運(yùn)行速度）η―電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率工作機(jī)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(jī)的工作阻力（N）

V―工作機(jī)卷筒的線速度（m/s）

T－工作機(jī)的工作阻力矩（Ｎ·m）

n―工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速（r/min）

ω―工作機(jī)卷筒的角速度（rad/s）傳動裝置的總體設(shè)計η―電動機(jī)至工作機(jī)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(shè)計電動機(jī)額定功率Pm:

Pm>Pd

Pd－電動機(jī)所需輸出功率

Pm－電動機(jī)額定功率

Pm＝（1～1.3）Pd（參見P16例2-1)(1)各級傳動比應(yīng)在推薦范圍內(nèi)選取，不得超過最大值；分配原則:（2）應(yīng)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(yīng)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(jī)有不同的轉(zhuǎn)速：

電機(jī)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(yīng)綜合考慮。本設(shè)計一般用同步轉(zhuǎn)速為1500及1000r/min兩種電動機(jī)轉(zhuǎn)速（用滿載轉(zhuǎn)速nm計算：1450及960r/min

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

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

Pd＜Pm

，Pm為額定功率，Pd作為設(shè)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(dǎo)書P17-211、各級傳動比應(yīng)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(yīng)滿足

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

電機(jī)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(yùn)動和動力參數(shù)的計算Pd

電機(jī)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(yùn)動和動力參數(shù)的計算列表（表2-7，P23）

傳動裝置的運(yùn)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(shè)計計算開式齒輪傳動一、減速器外傳動零件設(shè)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(shè)計裝配草圖做準(zhǔn)備。原始數(shù)據(jù)：設(shè)計任務(wù)書給定的工作條件運(yùn)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(jìn)行減速器內(nèi)零件設(shè)計二、減速器內(nèi)傳動零件設(shè)計（P42-43）傳動零件的設(shè)計計算圓柱齒輪傳動：設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）齒輪傳動的幾何參數(shù)和尺寸分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、圓整或計算其精確值；中心距取標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械設(shè)計手冊）；（3）幾何尺寸、參數(shù)的計算結(jié)果應(yīng)及時整理并列表。1.了解和熟悉減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)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(zhǔn)備：2.根據(jù)減速器設(shè)計任務(wù)書上的技術(shù)數(shù)據(jù)和設(shè)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(jī)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(shè)計一、確定箱體內(nèi)壁和軸承座端面的位置：裝配草圖設(shè)計基本內(nèi)容：確定各傳動零件間及箱體內(nèi)壁位置；進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jìn)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(shè)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(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)略短于相配輪轂的寬度。（為什么？）（2）裝鍵的軸段，應(yīng)使鍵槽靠近直徑變化處，以便于安裝時鍵與槽對準(zhǔn)。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(yīng)在鍵槽直線部分。（3）當(dāng)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(qiáng)度校核（彎扭合成）滾動軸承壽命校核鍵連接的強(qiáng)度校核裝配草圖設(shè)計主要內(nèi)容：設(shè)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(shè)計（參考教材或手冊）2.滾動軸承組合設(shè)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(dāng)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(shè)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(shè)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(shè)計主要內(nèi)容：箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)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(xì)節(jié)。且在三個視圖上同步進(jìn)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(shè)計3.軸承座螺栓凸臺的設(shè)計

為提高軸承座處聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)螺栓距離S應(yīng)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(shè)置加強(qiáng)肋板5.箱蓋外輪廓的設(shè)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(shè)計時可根據(jù)需要選取。6.箱蓋凸緣與底座結(jié)構(gòu)設(shè)計7.導(dǎo)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(shè)計位置：能看到齒輪嚙合區(qū)大小：手能伸入箱內(nèi)進(jìn)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(yīng)性，規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。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(biāo)（表16-9）注意位置7.環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤（有標(biāo)準(zhǔn)，需查）展開式雙級圓柱齒輪減速器草圖（參考）完成草圖后，應(yīng)進(jìn)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)？特別提示：邊設(shè)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(xì)表和標(biāo)題欄等根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)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、