机械设计基础课设指导(最新)

1/45机械设计基础课程设计集美大学机械工程学院郑新建（单级齿轮减速器轴系部件设计）2/45第一章概述一、课程设计的目的课程设计是机械设计基础课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：1）使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、加深及拓宽有关机械设计方面知识的作用。2）逐步树立正确的设计思想，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。3/45二、课程设计的内容和任务课程设计一般选择通用机械的传动装置或简单机械作为设计课题（比较成熟的题目是以齿轮减速器为主的机械传动装置）。设计的主要内容一般包括以下几方面：（1）拟定、分析传动装置的设计方案；（2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；（4）绘制减速器轴系部件装配图和有关零件工作图；（5）编制设计计算说明书。课程设计要求在2周内完成以下任务：（1）绘制减速器轴系部件装配图1张（用A1图纸绘制）；（2）绘制零件工作图2张（大齿轮、从动轴）；（3）撰写设计计算说明书1份，约25页－7000字左右；（4）答辩。图板领用A1图板。参考文献：王昆，等.机械设计、机械设计基础课程设计[M]。北京：高等教育出版社，1995,124/45设计任务书由指导教师拟定，同学们应对传动方案进行分析，对方案是否合理提出自己的见解。如，传动方案分析（见P3－P6）：（1）带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级；（2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级；（3）蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝青铜；（4）开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级；（5）圆锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。5/45三、课程设计的步骤步骤主要内容完成日期1、设计准备工作（1）熟悉任务书、明确设计内容和要求；（2）熟悉设计指导书、准备有关资料、图纸等；（3）观看录象、实物、模型，进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。半天2、传动装置总体设计(P3~13)（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的传动比，分配各级传动比；（4）计算各轴的转速、功率和转矩。半天3、传动零件设计计算（1）计算齿轮传动（或蜗杆传动）、带传动、链传动的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。注意验算传动系统速度误差两天课程设计一般可按以下顺序进行：设计准备工作、传动件的设计计算、装配图草图的绘制（校核轴、轴承等）、装配图的绘制、编写设计计算说明书、答辩。具体设计步骤如下表：6/45步骤主要内容完成日期4、装配图草图的绘制(P14-31、P33、P35-38、图册)（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、滚动轴承的寿命；两天5、装配图的绘制（P14~38、图册）（1）画底线图、剖面线；（2）选择配合、标注尺寸；（3）编写零件序号、列出明细栏；（4）加深线条、整理图面，书写技术要求等。两天6、零件工作图的绘制（P47~51、图册）（1）绘制齿轮（蜗轮）、从动轴的零件工作图；（2）标注尺寸、公差、粗糙度，书写技术要求等。一天7、编写设计计算说明书（P52~55）（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）写出设计总结（一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所做设计的收获以及不足）。两天8、答辩答辩准备，参加答辩两天课程设计的步骤（续前表）7/45四、课程设计的有关注意事项进行课程设计是同学们第一次接受较全面的设计训练，作为设计的主体，同学们应在教师的指导下发挥主观能动性，积极思考问题，认真阅读设计指导书，查阅有关设计资料，按教师的布置循序渐进地进行认真设计，按时完成每一阶段的设计任务。课程设计注意事项：（1）认真设计草图是提高设计质量的关键，做到边计算、边绘图、边修改，设计计算和绘图交替进行；（2）设计过程中应及时检查、及时修正；（3）注意计算数据的记录和整理；（4）要有整体观念。8/45五、课程设计纪律要求六、成绩评定（1）按学校作息时间准时到规定设计室进行设计，按时完成设计任务参加答辩；答辩完成并修改后经指导老师同意方可离校（2）每位同学独立完成自己的设计任务，不得抄袭他人结果或由他人代替计算和绘图或替别人设计计算和绘图，一经发现双方均为不及格；（3）不无故缺席、迟到、早退，有事请假，班长每天负责考勤。平时表现（包括考勤）：10%；设计能力：10%设计图纸质量：40%；说明书质量、计算正确性：25%答辩：15%注意：没有完成规定的任务、抄袭他人或替代他人设计者为不及格成绩按照等级制来评定，主要依据：9/45七、课程设计教师及教室总体安排：2、指导教师：郑新建老师；另外一位老师；1、时间：共2周(包括星期六、日)。3、设计地点：（暂时）4、设计题目：(由指导教师安排，课后班长从指导教师处领取)5、注意事项：注意设计室的安全、清洁卫生，不得在设计室吃早餐、抽烟、打牌、煮饭!!!10/45第二章具体设计过程与步骤1、选择电动机2、传动比分配3、计算各轴的转速和转矩4、带轮、链轮、齿轮传动设计5、验算传动系统速度误差6、绘制轴系部件装配草图和计算轴类零件7、绘制正式轴系部件装配图8、绘制零件工作图9、撰写设计说明书注：以上过程有时要交互进行。11/4512/45步骤一：选择电动机（见P6－P8）1、确定电动机的功率选择电动机依据：功率，转速。1）工作机所需功率PW工作机所需功率PW由机器的工作阻力和运动参数求得，可由设计任务书给定的工作机参数按下式求得：PW=Fv/1000（kw）或PW=TnW/9550(kw)式中：F为工作机的工作阻力，N；v为工作机的线速度，m/s；T为工作机的阻力矩，N·m；nW为工作机的转速，r/min。2）电动机输出功率Pd电动机输出功率Pd为：Pd=PW/式中：PW为工作机所需输入功率，即工作机主动轴所需功率(kW)；为电动机至工作机主动轴之间的总效率。13/453）传动装置总效率=1·2·3·…·n其中：——由电动机至工作机之间的总效率：1、2、3、…、n分别为传动系统中各传动副、联轴器及各对轴承的效率，其数值见P7表2-4（一般取中间值）。如图：滚筒联轴器链齿轮轴承带314/452、确定电动机的转速三相异步电动机有四种常用的同步转速，即3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。一般多选用1500r/min或1000r/min的电动机。可由工作机的转速要求nW和传动机构的合理传动比范围（P4表2-1），推算出电动机转速的可选范围，即：例：图示的工作机转速为：(rpm)100060Dvnw其中：v——输送机带速(m/s)D——卷筒直径(mm)wndniiiin)(''3'2'1'式中：i1′、i2′、i3′、…、in′——分别为各级传动机构的合理传动比范围。nW——工作机的转速nd′——电动机可选转速范围；15/452）同步转速n：Ped根据nd′确定。建议选用同步转速为1500（rpm）、1000(rpm)。再由同步转速确定满载转速nm。因为：1）用同步转速3000r/min的电机，计算出的总传动比过大；2）同步转速750r/min的电机，尺寸和重量大，价格高，也不划算。3）功率为使传动可靠，电动机的额定功率Ped应大于计算功率Pd。即：Ped≥Pd由表20-1—表20-2查出电动机型号及其额定功率Ped、同步转速n、满载转速nm、外形和安装尺寸等各参数的数据，并列表记录备用。3、选择电动机根据求出的Pd、nd′查手册.1）类型和结构型式：工业上一般选择三相交流异步电动机，最常用的电动机是Y系列笼型三相交流异步电动机（推荐）。常用结构型式为卧式封闭型。16/45步骤二：计算总传动比和分配传动比（见P8－P9）由选定的电动机满载转速nm和工作机的转速nW，可得传动装置总传动比为：wmnni总传动比i为各级传动比i1、i2、i3…in的乘积，即i=i1i2i3…in要求：（1）各级传动的传动比应在推荐的范围内选取；（2）应使传动装置的结构尺寸较小、重量较轻；17/45步骤二：计算总传动比和分配传动比（见P8－P9）要求：（3）应使各传动件的尺寸协调，结构匀称、合理，避免互相干涉碰撞。如果是多级减速器，应使高、低速级的大齿轮直径相近，使其能同时浸油润滑（见下图左）。或传动比相差过大，产生齿轮与轴的干涉。多级减速器的传动比分配见P9。18/45步骤三：计算各轴的转速与转矩（见P9－P10）注意：设计传动装置时，一般按实际需要的电动机输出功率Pd（也可按电机额定功率计算Ped）计算，转速则取满载转速nm。以图2-4所示的两级齿轮减速传动装置为例：1、各轴的转速n（r/min）：nⅠ=nmnⅡ=nⅠ/i1=nm/i1nⅢ=nⅡ/i2=nm/(i1i2)2、各轴输入功率P（kW）：PⅠ=Pd·01PⅡ=PⅠ·12=Pd·01·12PⅢ=PⅡ·23=Pd·01·12·233、各轴输入转矩T（N·m）TⅠ=9550PⅠ/nⅠTⅡ=9550PⅡ/nⅡTⅢ=9550PⅢ/nⅢ记录各轴的运动和动力参数。19/45步骤四：带轮、链轮、齿轮传动设计（参考教材）1）普通V带传动设计参照课本或设计手册进行，可选择普通V带或窄V带。要确定：传动比iv实际、中心距，带的型号、根数，带轮的材料、结构和尺寸，作用在轴上的压轴力等。注意：检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。例如，小带轮外圆半径与电动机的中心高是否相称；小带轮轴孔直径和长度与电动机轴径和长度是否对应；大带轮外圆是否过大而与箱体底座干涉。如有不合理的情况，应该考虑改选带轮直径甚至改选V带型号，并重新设计。带速v满足5m/s≤v≤25m/s、小带轮包角α1≥120°、一般带的根数Z≤6等方面的要求。1、减速器外传动零件设计20/45步骤四：带轮、链轮、齿轮传动设计（参考教材）2）链传动设计参照课本或设计手册进行，可选择套筒滚子链。要确定：传动比iT实际、中心距，链的型号、节距、节数，链轮的材料、结构和尺寸，作用在轴上的压轴力等。注意：检查链轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。例如，链轮轴孔直径和长度与减速器或工作机轴径和长度是否协调；为控制链传动的外廓尺寸，大链轮尺寸不宜过大，对速度较低的链传动，齿数不宜取得过多。如果采用单排链传动而计算出的链节距较大时，应改选双排链或多排链；大、小链轮的齿数最好选择奇数；为避免使用过渡链节，链节数最好取偶数等。3）开式齿轮传动（直齿、硬齿面）参照课本或设计手册进行。要确定：传动比iK实际、中心距、模数（m≥1.5-2mm），齿轮的材料、结构和尺寸，作用在轴上的力等。注意：检查齿轮尺寸与工作机是否相称。1、减速器外传动零件设计21/45步骤四：带轮、链轮、齿轮传动设计2、减速器内传动零件设计【闭式齿轮传动（直齿、硬齿面）】参照课本或设计手册进行。要确定：齿轮的材料、齿轮的精度、齿数（Z1、Z2）、传动比i实际、中心距a，模数m，结构和尺寸（d1、d2、da1、da2、df1、df2、b1、b2），作用在齿轮（轴）上的力等。注意:1)传动用模数m≥1.5-2mm。2)为了加工方便，尽可能采用软齿面（当然可以用硬齿面），大小齿轮材料尽可能一致。3）齿轮传动中，有些参数要取标准值，有的要圆整。一些结构尺寸一般要求圆整。22/45步骤五：验算传动系统速度误差工作机的实际速度在求解过程中与理论值（或需求值）发生了变化，故应验算传动系统速度误差。例如，设图示的输送带速实际速度vw,而要求的速度是v，则：e——按任务书要求取值。一般取5%。若不满足应重新计算。e