第1章 概述

第一部份机械设计课程设计指导书-1-第1章概述1.1机械设计课程设计的目的“机械设计”课程是一门培养学生机械设计能力的综合技术基础课程。它在高等工业学校机械类和近机类各专业教学计划中，占有十分重要的地位。机械设计课程设计是学生在学完机械设计课程后理论联系实际的重要教学环节，也是第一次进行较为全面系统的机械设计综合训练。通过机械设计课程设计应使学生达到如下目的：1．把从机械设计以及其他先修课程（画法几何及工程制图、金属工艺学、互换性与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、工厂实习等）中所学到的理论和生产实践知识，通过课程设计实践得到全面地综合运用，使这些知识进一步加深、巩固和提高，并使理论知识与生产实践密切结合起来。2．初步树立正确的设计思想，掌握一般机械设计的基本方法和技能，培养观察、提问、分析和解决问题的独立实际工作能力，训练设计构思和创新精神。3．培养具有查阅参考文献和技术资料以及进行生产现场调研的能力，能熟悉和较熟练地应用机械设计手册、图册、图表、国家标准和规范，了解生产和工程实践情况，为今后成为一名称职的机械工程技术人员进行所必须具备的基本技能和基本素质的训练。此外，机械设计课程设计还为专业课课程设计和毕业设计奠定基础。1.2机械设计课程设计的内容1.2.1选题机械设计课程设计通常选取一般用途的机械传动装置作为设计题目。图1-1所示为两种不同形式的传动装置，其中包含齿轮或蜗杆减速器、带传动、链传动及联轴器等零部件。传动装置是一般机械不可缺少的组成部分，其设计内容包括机械设计课程中学过的主要零部件，也涉及到机械设计的一般问题，适合学生目前的知识水平，能达到课程设计的目的。1.2.2内容课程设计的内容包括：传动装置的总体设计，传动件与支承件的设计计算，减速器装配工作图和零件工作图的绘制及设计计算说明书的编写。要求学生完成的工作有：减速器装配工作图1张（A0或A1幅面图纸）；零件工作图2～3张，包括轴、齿轮或蜗轮、箱体；设计计算说明书一份。1.2.3进行方式课程设计是在教师指导下由学生独立完成。每位学生应明确设计任务及要求并按时完成。每一设计阶段都应认真完成，经教师检查没有原则错误时才能进行下一阶段设计，以保证按机械设计课程设计-2-时、按质完成设计内容。在设计过程中，提倡独立思考，深入钻研，主动地、创造性地进行设计，反对不求甚解、照抄照搬或过分依赖教师。要求设计态度认真，有错必改；反对敷衍塞责，容忍错误存在。只有这样才能保证课程设计达到教学基本要求，在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。1.3机械设计课程设计的步骤和进度任何新机械的设计一般都要经过调研、设计、制造、运行调试、修改设计、评价鉴定、产品定型设计、批量生产等过程。机械设计课程设计只进行其中某一个设计阶段。课程设计步骤和进度大致如表1-1所示。1.4机械设计课程设计的方法和要求1.4.1方法机械设计课程设计与机械设计的一般过程相似，从方案设计开始，进行必要的计算和结构设计，最后以图纸表达设计结果，以计算说明书表示设计的依据。由于影响设计的因素很多，机械零件的结构尺寸不可能完全由计算决定，还需要借助画图、初选参数或初估尺寸等手段，通过边画图、边计算、边修改的过程逐步完成设计。这种设计方法即通常所说的“三边”设计法。因此，企图完全用理论计算的方法来确定零件的所有尺寸和结构，迟迟不敢动手画图，或一旦画出草图便不愿再做必要修改的做法，都是不对的。1.4.2课程设计的要求和注意事项课程设计应注意以下几点。1．设计工作是一项认真仔细的工作，一点也马虎不得。无论是在数字计算上或结构设计中，a)电动绞车简图1—电动机，2—带传动，3—减速器，4—联轴器，5—卷筒，6—轴承b)带式运输机简图1—电动机，2，3—联轴器、制动器，4—减速器，5—开式齿轮传动，6—链传动，7—传送带，8—轴承图1-1设计题目类型第一部份机械设计课程设计指导书-3-表1-1课程设计步骤和进度步骤及阶段设计内容进度(%)设计准备①仔细阅读和研究设计任务书，明确设计要求，分析原始数据和工作条件，复习本课程和有关先修课程的有关内容；熟悉有关机械零件的设计方法和设计步骤；②通过看实物、模型、录像、减速箱装拆实验，对设计对象有一感性认识，通过阅读设计图册、设计资料，了解各种减速器的结构、特点和性能；了解各附件的结构、作用及位置；③准备好设计所需资料、图册、手册、绘图仪器和绘图纸等；2传动装置的总体设计①分析、研究并讨论传动装置的总体布置方案，拟定总体方案运动简图；②选择电动机的种类、类型及结构形式，确定电动机的额定功率及满载转速；③确定传动装置的总传动比，合理分配各级传动零件的传动比；④计算各轴的转速、功率及转距；5传动零件设计①减速器以外的传动零件（带、链、开式齿轮传动）的设计计算；②减速器内部的传动零件（齿轮传动、蜗杆传动）的设计计算；10装配草图的设计①了解减速器中各个零件的结构、作用、相互位置关系；滚动轴承的固定、游隙调整、安装拆卸和润滑及密封等知识；②初步计算各轴的最小直径；初步选择联轴器以及滚动轴承类型及型号；③参照图册、手册和设计资料，用轻线绘制出轴上各零件的中心线及轮廓线、机体内壁线以及对称线（选择比例尺为1：1）；④拟定出轴和轴上零件的装配方案，进行轴系的零件结构设计；⑤找出轴的支点和力的作用点的位置，进行轴、轴毂联接的强度校核计算，以及滚动轴承的寿命校核计算；⑥逐一检查轴的结构、支承结构、箱缘尺寸设计的正确性和合理性；4０装配图的设计及绘制①在完成装配草图设计基础上,参考图册进行机体结构和附件结构的设计；②认真检查并修改装配图中不合理的结构，使设计尽可能精益求精；③编排零件序号、标注尺寸和配合公差，写出减速器的工作特性、技术要求；画出零件的剖面线；编写标题栏和明细表；④在认真、仔细的检查后，将零件的轮廓线加深、描实，完成装配图的设计绘制；20零件工作图绘制绘制出箱体或箱盖、轴、齿轮等零件工作图；10编写设计计算说明书按照课程设计指导书中的要求，认真、强细地整理、编写设计计算说明书；10设计总结回顾并总结设计过程，准备进行答辩。3＊进度用占设计总工作量的百分比表示一点细小的差错都会导致产品的报废。因此，要通过课程设计培养出认真、细致、严谨、整洁的工作作风。2．理论联系实际，综合考虑问题，力求设计合理、实用、经济、工艺性好。3．正确处理继承与创新的关系，正确使用标准和规范。正确继承以往的设计经验和利用已有的资料，既可减轻设计的重复工作量，加快设计的进程，又有利于提高设计质量。但是，机械设计课程设计-4-继承不是盲目地机械抄袭。设计中正确地运用标准规范，有利于零件的互换性和加工工艺性，从而收到良好的经济效益，同时也可减少设计工作量。对于国家标准和本部门的规范，一般都要严格遵守。设计中是否尽量采用标准和规范，也是评价设计质量的一项指标。但是，标准和规范是为了便于设计、制造和使用而制定的，不是用来限制其创新和发展的。因此，当遇到与设计要求有矛盾时，也可以突破标准和规范的规定，自行设计。4．学会正确处理设计计算和结构设计之间的关系，要统筹兼顾。确定零件尺寸有几种不同的情况。(1)由几何关系导出的公式计算出的尺寸是严格的等式关系。若改变其中的某一参数，则其他参数必须相应改变，一般是不能随意圆整或变动的。例如齿轮传动的中心距a＝m(Z1＋Z2)/2，如欲将a圆整，则必须相应地改动Z1，Z2或m，以保证其恒等式关系。(2)由强度、刚度、磨损等条件导出的计算公式通常是不等式关系。有的是表示机械零件必须满足的最小尺寸，却不一定就是最终采用的结构尺寸。例如根据强度计算，轴的某段直径至少需要32mm，但考虑到与其相配合的零件（如联轴器、齿轮、滚动轴承等）的结构、安装、拆卸和加工制造等要求，最终采用的尺寸可能为50mm，这个尺寸不仅满足了强度要求，也满足了其他要求，是合理的，而不是浪费。(3)由实践总结出来的经验公式，常用于确定那些外形复杂、强度情况不明等尺寸，例如箱体的结构尺寸。这些经验公式是经过生产实践考验的，应尊重它们。但这些尺寸关系都是近似的，一般应圆整取用。(4)另外，还有一些次要尺寸可由设计者自行根据需要确定，根本不必进行计算。这些零件的强度往往不是主要问题，又无经验公式可循，故可由设计者考虑加工、使用等条件，参照类似结构，用类比的方法确定，例如轴上的定位套筒、封油盘等。5．要求图纸表达正确、清晰，符合机械制图标准；说明书计算准确、书写工整，并遵守要求的书写格式。第一部份机械设计课程设计指导书-5-第一部份机械设计课程设计指导书第1章概述1.1机械设计课程设计的目的1.2机械设计课程设计的内容1.2.1选题1.2.2内容1.2.3进行方式1.3机械设计课程设计的步骤和进度1.4机械设计课程设计的方法和要求1.4.1方法1.4.2课程设计的要求和注意事项b)电动绞车简图1—电动机，2—带传动，3—减速器，4—联轴器，5—卷筒，6—轴承b)带式运输机简图1—电动机，2，3—联轴器、制动器，4—减速器，5—开式齿轮传动，6—链传动，7—传送带，8—轴承图1-1设计题目类型机械设计课程设计-6-表1－1课程设计步骤和进度步骤及阶段设计内容进度(%)＊设计准备①仔细阅读和研究设计任务书，明确设计要求，分析原始数据和工作条件，复习本课程和有关先修课程的有关内容；熟悉有关机械零件的设计方法和设计步骤；②通过看实物、模型、录像、减速箱装拆实验，对设计对象有一感性认识，通过阅读设计图册、设计资料，了解各种减速器的结构、特点和性能；了解各附件的结构、作用及位置；③准备好设计所需资料、图册、手册、绘图仪器和绘图纸等；2（31/12）传动装置的总体设计①分析、研究并讨论传动装置的总体布置方案，拟定总体方案运动简图；②选择电动机的种类、类型及结构形式，确定电动机的额定功率及满载转速；③确定传动装置的总传动比，合理分配各级传动零件的传动比；④计算各轴的转速、功率及转距；5（4/1上午）传动零件设计①减速器以外的传动零件（带、链、开式齿轮传动）的设计计算；②减速器内部的传动零件（齿轮传动、蜗杆传动）的设计计算；10（4/1下午）装配草图的设计①了解减速器中各个零件的结构、作用、相互位置关系；滚动轴承的固定、游隙调整、安装拆卸和润滑及密封等知识；②初步计算各轴的最小直径；初步选择联轴器以及滚动轴承类型及型号；③参照图册、手册和设计资料，用轻线绘制出轴上各零件的中心线及轮廓线、机体内壁线以及对称线（选择比例尺为1：1）；④拟定出轴和轴上零件的装配方案，进行轴系的零件结构设计；⑤找出轴的支点和力的作用点的位置，进行轴、轴毂联接的强度校核计算，以及滚动轴承的寿命校核计算；⑥逐一检查轴的结构、支承结构、箱缘尺寸设计的正确性和合理性；4０（5/1～11/1）装配图的设计及绘制①在完成装配草图设计基础上,参考图册进行机体结构和附件结构的设计；②认真检查并修改装配图中不合理的结构，使设计尽可能精益求精；③编排零件序号、标注尺寸和配合公差，写出减速器的工作特性、技术要求；画出零件的剖面线；编写标题栏和明细表；④在认真、仔细的检查后，将零件的轮廓线加深、描实，完成装配图的设计绘制；20（12/1～14/1）零件工作图绘制绘制出箱体或箱盖、轴、齿轮等零件工作图；10（15/1～18/1）编写设计计算说明书按照课程设计指导书中的要求，认真、强细地整理、编写设计计算说明书；10（19、20/1）设计总结回顾并总结设计过程，准备进行答辩。3（21/1）＊进度用占设计总工作量的百分比表示