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机械设计课程设计机械类专业机械类专业机械类专业机械类专业2024/8/11机械设计课程设计的目的机械设计课程设计的目的 1.综合运用机械设计课程及其他有关已修 课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展 2.学习和掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的基本方法与步骤，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力 3.提高学生在计算、制图、运用设计资料、进行经验估算、考虑技术决策等机械设计方面的基本技能以及机械CAD技术2024/8/11机械设计课程设计的设计任务机械设计课程设计的设计任务•主要设计任务：主要设计任务：–传动方案的分析和拟定；传动方案的分析和拟定；–电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；–传动件传动件(如齿轮、带传动如齿轮、带传动)的设计；的设计；– 轴的设计；轴的设计；–轴承及其组合部件设计；轴承及其组合部件设计；–键联接和联轴器的选择与校核；键联接和联轴器的选择与校核；–润滑设计；润滑设计；–箱体、机架及附件的设计；箱体、机架及附件的设计；–装配图和零件图的设计与绘制；装配图和零件图的设计与绘制；–设计计算说明书的编写。

设计计算说明书的编写2024/8/11机械设计课程设计的要求机械设计课程设计的要求•机械设计课程设计一般要求每个学生完成以机械设计课程设计一般要求每个学生完成以下工作：下工作：1. 减速器装配图减速器装配图(A0号图纸号图纸)1张；张；2. 零件工作图两张零件工作图两张(低速级大齿轮、低速轴或蜗轮、低速级大齿轮、低速轴或蜗轮、蜗杆蜗杆)；； 建议建议A1号图纸号图纸3. 设计计算说明书一份（设计计算说明书一份（40页左右）页左右）4. 课程设计完成后应进行答辩（课程设计完成后应进行答辩（5 ~ 10分钟）2024/8/11机械设计课程设计的一般步骤机械设计课程设计的一般步骤1．设计准备．设计准备(约占总学时的约占总学时的4％％)2．传动装置的总体设计．传动装置的总体设计(约占总学时的约占总学时的10％％) 3．各级传动的主体设计计算．各级传动的主体设计计算(约占总学时的约占总学时的5％％)4．装配草图的设计和绘制．装配草图的设计和绘制(约占总学时的约占总学时的35％％) 5．装配工作图的绘制和总成．装配工作图的绘制和总成(约占总学时的约占总学时的25％％)6．零件工作图的设计和绘制．零件工作图的设计和绘制(约占总学时的约占总学时的10％％)7. 设计计算说明书的编写设计计算说明书的编写(约占总学时的约占总学时的9％％) 8．设计总结和答辩．设计总结和答辩(约占总学时的约占总学时的2％％)2024/8/11机械设计课程设计应注意的事项机械设计课程设计应注意的事项1. 机械设计课程设计是学生第一次比较全面的设计训练，它的意义在于机械设计课程设计是学生第一次比较全面的设计训练，它的意义在于为以后的设计工作打好基础。

为以后的设计工作打好基础2 . 机械设计课程设计是在教师指导下由学生独立完成的教师的主导作机械设计课程设计是在教师指导下由学生独立完成的教师的主导作用在于指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题并按设计进用在于指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题并按设计进度进行阶段审查度进行阶段审查3. 设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系设计是一项复杂、细设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系设计是一项复杂、细致的劳动，任何设计都不可能是由设计者脱离前人长期经验积累的资致的劳动，任何设计都不可能是由设计者脱离前人长期经验积累的资料而凭空想像出来熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复工作，料而凭空想像出来熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证4．学生应在教师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计．学生应在教师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计划保质保量完成设计任务划保质保量完成设计任务5．整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重．整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据、结果、参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设要的论据、结果、参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设计的各方面都做到有理、有据计的各方面都做到有理、有据。

2024/8/11机械设计课程设计题目机械设计课程设计题目•分分A、、B、、C三组，下面以三组，下面以A组为例组为例•设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置• •设计展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器设计展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器––皮带输送机双班制工作皮带输送机双班制工作––使用期限使用期限8 8年––尽量动力来源选三相交流电，在中等规模机械厂小批生产尽量动力来源选三相交流电，在中等规模机械厂小批生产––一般输送带速度允许误差为土一般输送带速度允许误差为土5 5％％2024/8/11皮带输送机皮带输送机:2024/8/11•数据数据：：原始数据原始数据编号号A-01A-02A-03A-04A-05A-06A-07A-08A-09A-10输送送带工作拉工作拉力力F（（N））1600180020002200240025002500290030002300输送送带速度速度ν(m/s)11.10.90.91.211.61.51.41.5卷筒直径卷筒直径D（（mm））4003503003003003004504004003202024/8/11选择电动机选择电动机•原原动动机机是是机机器器中中运运动动和和动动力力的的来来源源，，其其种种类类很很多多，，有有电电动动机机、、内内燃燃机机、、蒸蒸汽汽机机、、水水轮轮机机、、汽汽轮轮机机、、液液动动机机等等。

电电动动机机构构造造简简单单、、工工作作可可靠靠、、控控制制简简便便、、维维护护容容易易，，一一般般生生产产机机械械上上大大多多数数均均采采用用电电动动机机驱驱动动电电动动机机已已经经系系列列化化，，通通常常由由专专门门工工厂厂按按标标准准系系列列成成批批或或大大量量生生产产机机械械设设计计中中应应根根据据工工作作载载荷荷(大大小小、、特特性性及及其其变变化化情情况况)、、工工作作要要求求(转转速速高高低低、、允允差差和和调调速速要要求求、、起起动动和和反反转转频频繁繁程程度度)、、工工作作环环境境(尘尘土土、、金金属属屑屑、、油油、、水水、、高高温温及及爆爆炸炸气气体体等等)、、安安装装要要求求及及尺尺寸寸、、重重量量有有无无特特殊殊限限制制等等条条件件，，从从产产品品目目录录中中选选择择电电动动机机的的类类型型和和结结构构型型式式、、容容量量(功功率率)和转速，确定具体型号和转速，确定具体型号2024/8/11选择电动机步骤选择电动机步骤1. 选择电动机的类型和结构型式选择电动机的类型和结构型式–按按照照工工作作要要求求选选择择Y系系列列一一般般用用途途的的全全封封闭闭自自散散冷鼠笼型三相异步电机冷鼠笼型三相异步电机2. 确定电动机功率确定电动机功率 工作装置所需功率：， ， 已知已知 ，， , 工作装置效率考工作装置效率考虑卷筒及轴承效率虑卷筒及轴承效率, 取取 ，， 代代 得：得：2024/8/11选择电动机步骤选择电动机步骤电机输出功率：电机输出功率：查表得，查表得，8级精度一般圆柱齿轮效率级精度一般圆柱齿轮效率 , 滚动轴承滚动轴承效率效率 ,滑块联轴器滑块联轴器 ，， 则：则：由于载荷平稳，电机功率只需略大于由于载荷平稳，电机功率只需略大于P0，查表，查表中中Y系列电机系列电机数据，选择电机额定功率数据，选择电机额定功率Pm为为3KW 卷筒轴作为工作轴，卷筒轴作为工作轴，其转速为其转速为:2024/8/11计算传动装置的总传动比及分计算传动装置的总传动比及分配各级传动比配各级传动比•1. 1. 各各级级传传动动的的传传动动比比最最好好在在推推荐荐范范围围内内选选取取，，对对减减速速传传动动尽尽可可能能不不超超过过其允许的最大值。

其允许的最大值•2. 2. 应应注注意意使使传传动动级级数数少少、、传传动动机机构构数数少少、、传传动动系系统统简简单单，，以以提提高高传传动动效效率和减少精度的降低率和减少精度的降低•3. 3. 应使各传动的结构尺寸协调、匀称及利于安装，绝不能造成互相干涉应使各传动的结构尺寸协调、匀称及利于安装，绝不能造成互相干涉•4. 4. 应使传动装置的外廓尺寸尽可能紧凑应使传动装置的外廓尺寸尽可能紧凑•5. 在在卧卧式式齿齿轮轮减减速速器器中中，，常常设设计计各各级级大大齿齿轮轮直直径径相相近近，，可可使使其其浸浸油油深深度度大致相等，便于齿轮浸油润滑大致相等，便于齿轮浸油润滑•6．总传动比分配还应考虑载荷性质．总传动比分配还应考虑载荷性质•7．．对对传传动动链链较较长长、、传传动动功功率率较较大大的的减减速速传传动动，，一一般般按按“前前小小后后大大”的的原原则则分分配配传传动动比比i即即自自电电动动机机向向低低速速的的工工作作轴轴各各级级传传动动比比依依次次增增大大较较为为有有利利，，这这样样可可使使各各级级中中间间轴轴有有较较高高的的转转速速及及较较小小的的转转矩矩，，从从而而可可以以减减小小中中间间级级传动机构及其轴的尺寸和重量。

传动机构及其轴的尺寸和重量2024/8/11计算传动装置的总传动比及分计算传动装置的总传动比及分配各级传动比配各级传动比1.传动装置的总传动比：传动装置的总传动比：由表得，单击圆柱齿轮的推荐传动比范围为由表得，单击圆柱齿轮的推荐传动比范围为i=3~5，则总，则总传动比范围为传动比范围为i总总=9~25，故电机转速范围：，故电机转速范围：750r/min和和1000r/min均符合要求，为减少电机重量和价格，均符合要求，为减少电机重量和价格，这里选同步转速为这里选同步转速为1000r/min的的Y系列电动机系列电动机Y132S-6，满载，满载转速转速960r/min2024/8/112.分配传动装置各级传动比分配传动装置各级传动比:总传动比总传动比:,齿轮浸油润滑要求齿轮浸油润滑要求,常取常取 参数参数轴名名电动机机轴第一第一轴第二第二轴第三第三轴工作工作轴传动比比i1.04.63.591.0各轴间传动比如下各轴间传动比如下:3.计算各轴功率计算各轴功率 第一轴第一轴: 第二轴第二轴: 第三轴第三轴: 第四轴第四轴: 2024/8/11计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数•传动装置的运动和动力参数，主要是各轴的转速、功传动装置的运动和动力参数，主要是各轴的转速、功率和转矩，这些是进行传动件设计计算极为重要的依率和转矩，这些是进行传动件设计计算极为重要的依据。

据•最终得到减速器运动和动力参数列表如下最终得到减速器运动和动力参数列表如下 轴名轴名参数参数电动机机轴第一第一轴第二第二轴第三第三轴工作工作轴转速速n（（r/min））960960208.758.158.1功率功率P（（kW））2.372.322.242.162.10转矩矩T（（Nm））23.5823.10102.58355.43346.58传动比比i1.04.63.591.0效率效率η0.9950.95060.95060.97512024/8/11机械传动件的设计机械传动件的设计•齿轮传动设计 ( (参见《机械设计》）参见《机械设计》）已知条件: 输入功率P1、小齿轮转速n1、传动比i、及减速器原始条件求得：模数m、齿数Z1 、Z2 、齿宽比B1、B2等 由于Z1 、Z2 为整数，原传动比会有变化因此上述列表所得的传动比等数据会相应发生变化应将速度波动误差控制在原始条件以内 2024/8/11机械装配图的设计和绘制 右图所示为两级圆柱齿轮减速器运动简图机械装配图表达各零部件之间的相互位置、尺寸关系和各零件的结构形状，是绘制零件工作图、进行机械组装和调试的技术依据。

机械装配图设计概述 装配图设计是在总体方案、主要参数和尺寸等初步拟定的基础上设计具体的结构，这时要综合考虑工作要求、强度、刚度、寿命、加工、装拆、调整、润滑、检测、维修及经济等多方面因素，采用“由主到次、由粗到细”、“边绘图、边计算、边修改”的方法逐步完成，才能得到较好的结构由于装配图设计过程较复杂，一般先用细线、轻线进行装配草图设计，待检查、修改完毕而后进行装配工作图总成设计ⅠⅡⅢ2024/8/11装配草图的设计和绘制 一、装配草图设计的基本任务和准备工作 装配草图设计的基本任务是通过绘图考察初拟的运动参数、各传动件的结构和尺寸是否协调、是否干涉；定出轴的结构、跨距和受力点的位置以计算轴和轴承；确定出所有部件和零件的结构与尺寸，为零件工作图设计和装配图总成设计提供必须的结构尺寸和依据 装配草图设计包括结构设计、绘图和计算，在其交替进行中常需修改某些零件的结构和尺寸，由主到次，由粗到细，按选定的图样比例进行对于已标准化（或规格化）了的零件（如螺栓、螺母、滚动轴承等）可先用示意法仅表示其外形轮廓尺寸，对一些倒圆、倒角等细部尺寸以及剖面线均无需画出。

2024/8/11 如运动简图可以划分为电动机、V带传动、减速器、联轴器、驱动卷筒轴系部件及机架等部件由总体设计、传动件设计可获电动机的型号、额定功率、输出功率、满载转速，各轴的转速、输入功率和转矩，减速器两齿轮的模数、齿数、轮宽、基准直径和中心距等主要参数和尺寸数据装配草图设计的准备工作主要有两方面： 1.由运动简图划分部件，明确各部件运动、动力和主要参数及尺寸 2.考虑选择结构方案 2024/8/11二、部件装配草图的设计和绘制 在组成机械的各部件中应选择对机械总体关联和影响最大的部件先行设计，如在胶带输送机中考虑为齿轮减速器现以该两级圆柱齿轮减速器为例，说明部件装配草图设计和绘制的大致步骤 1.选择视图、图纸幅面、图样比例及布置图面位置 装配图所选视图应以能简明表达各零件的基本外形及其相互位置关系为原则一般减速器选用正视图、俯视图和侧视图三个视图来表达 图纸幅面应符合标准规定(见表8-1)，课程设计中建议采用A1图纸绘制装配图 在选择图样比例和布置图面之前，应根据传动件的中心距、顶圆直径及轮宽等主要结构尺寸及参考相近似的装配图，估计出外廓尺寸，并考虑零件序号、尺寸标注、明细表、标题栏、技术特性表及技术要求的文字说明等所需图面空间，选择图样比例、2024/8/11合理地布置图面。

通常将正视图、和俯视图布置在图纸左侧，明细表、标题栏和技术特性布置在图纸右侧图样比例须符合标准规定 （见表8-2）为增强设计的真实感，应优先采用1：1的图样比例，若视图相对图纸尺寸过大或过小时，也可选用其他合适且常用的图样比例 视图、图纸幅面、图样比例的选择和图面位置的布置，彼此密切相关，绘图时应全盘考虑、统筹兼顾、合理选定 2.画传动件的中心线及轮廓线、箱体的内壁线 传动件、轴和轴承是减速器的主要零件，其他零件的结构和尺寸通常均需随后设计才能确定绘图时先画主要零件，后画其他零件；由箱内零件画起，内外兼顾，逐步向外展开、为此，应先画传动零件的中心线（在图面上也起到基准定位的作用）、齿顶圆、节圆、齿根圆、轮缘及轮毂宽等轮廓线，按箱体内壁与小齿轮端面应留有一定间距Δ2 ≥δ(δ为箱座壁厚）的关系画出沿箱体长度方向的两条内壁线，再按箱体内壁与大齿轮顶圆应留有一定间距Δ2 ≥ 1.2δ的关系画出沿箱体宽度2024/8/11方向的一条内壁线，画图时应以一个视图为主，合理布置图面兼顾几个视图对于圆柱齿轮减速器，小齿轮顶圆与箱体内壁间的距离Δ4暂不定，待进一步设计结构时，再由正视图上箱体结构的投影确定。

· 3.初估轴的外伸端直径；通过绘图进行轴和轴承部件结构的初步设计；定出轴的支承距离及轴上零件作用力的位置 式中,P为轴传递的功率，kW；n为轴的转速,r/min；C为系数，按轴的材料确定其取值范围：Q235、20钢可取为160～135，35钢可取135 ～ 118，45钢可取118 ～ 107, 40Cr、35SiMn钢可取107 ～ 98，按上式估算的轴径圆整为标准直径后常作为轴伸出端的最小直径，此时式中系数C宜取较小值；若该轴段开有键槽，轴径应增大4-5％ 轴的直径可按下式进行估算： mm (5-1)2024/8/11 如果轴的外伸端上安装带轮或链轮，则按上述方法确定的直径即作为带轮或链轮轮毂的孔径当外伸端通过联轴器与电动机或工作机的主动轴（如卷筒轴）相联时，外伸端的轴径与电动机的轴径或工作机的主动轴端直径不得相差很大，均应在按计算转矩校核所选联轴器毂孔最大和最小直径的允许范围内，否则应重选联轴器或改变轴径 轴的外伸端可做成圆柱形或圆锥形，前者制造简单，适合于单件和小批量生产中采用；后者装拆方便，定位精度高、且轴向定位无需轴肩，适合于成批和大量生产中采用。

在上述初定轴的外伸端直径的基础上，可初定轴径、选择轴承类型，考虑轴上所装的零件、轴承的布置、润滑密封要求以及箱体内壁线位置等情况通过绘图，进行轴和轴承部件结构初步设计，有关这些零部件结构的分析、尺寸关系、设计资料等已在《机械设计课程设计》4.2有关部分（特别是轴及其支承结构）中作了较详尽叙述通过装配图装配图可以确定轴上零件受力点的位置和2024/8/11轴承支点间的距离A1,B1,C1,A2,B2,C2及A3,B3,C3等尺寸轴上传动零件的作用力以及支承反力一般当作集中力作用于轮缘及轴承宽度的中点但对角接触球轴承、圆锥滚子轴承在计算精度要求比较高时，应取为轴承法向反力在轴上的作用点，该点到轴承端面的距离为a，可参见《机械设计课程设计》一书中表8-144、表8-145 根据上述要求，作装配图 （点击演示）2024/8/11 滚动轴承的寿命最好与减速器的使用寿命或减速器的检修期(2～3年）大致相符若计算结果表明轴承的寿命达不到上述要求，可不改变原选轴承而改用5000 ～ 10000小时作为设计寿命，而在使用过程中需定时更换轴承在轴承寿命达不到规定要求时，宜先考虑选用另一种直径系列的轴承，其次再考虑改换轴承类型，提高轴承基本额定动载荷。

根据以上初绘草图阶段所定的轴的结构、支点和轴上零件的力作用点，分析轴所受的力，按适当比例绘制弯矩图、扭矩图及当量弯矩图，并在其上标出特征点的数值；同时在结构图上判定并标出轴的若干危险截面，参照教材对各危险截面校核轴的强度校核时若发现轴的强度不够，则应加大轴径，或修改轴的结构参数（如加大圆角半径等），以降低应力及应力集中程度若轴的强度富裕，且其计算应力或安全系数与许用值相差不大，则以轴结构设计时确定的轴径为准，一般不再修改对强度裕量过大的情况，应在综合考虑刚度、结构要求以及轴承和键联接等的工作能力后决定是否修改，以防顾此失彼2024/8/11 上述设计的具体结构和尺寸关系可参阅《机械设计课程设计》一书3.2,4-2和4.3之阐述与分析，学生应在融汇贯通的基础上发挥创造性，独立进行本阶段的设计工作，并注意绘图时应先主件后附件，先主体后局部，先轮廓后细部同时在三个视图上交替进行 5.进一步绘图，进行传动件、固定装置、密封装置、箱体及附件的结构设计 平键联接主要校核挤压强度，计算时需注意许用挤压应力应按键、轴、轮毅三者材料最弱的选取，并注意正确计算键长。

若强度不够，则可通过加大键的长度，改用双键、花键，加大轴径等措施来满足强度要求 2024/8/11 6.装配草图的检查和修正 　(4)重要零件（如传动件、轴、轴承及箱体等）是否满足强度、刚度、耐磨等要求，是否与设计计算相符 　(2）传动件、轴、轴承及轴上其他零件的结构是否合理,定位、固定、加工、装拆、调整、润滑及密封是否可靠和方便 　(3)箱体的结构与工艺性是否合理 　(1)装配草图是否与传动方案（运动简图）一致 上述工作完成之后,应对装配草图仔细检查，认真修正，检查次序亦如绘制装配草图“由主到次”进行,检查的主要内容如下: 　(5)图纸幅面、图样比例、图面布置等是否合适视图选择 是否完全而不多余视图表达是否符合机械制图标准的规定，投影是否正确可重点检查三个视图的投影关系是否协调一致，啮合轮齿、螺孔及滚动轴承等的规定画法和简化画法是否正确为帮助学生自己检查和修正装配草图，在图5-5所示的单级斜齿圆柱齿轮减速器装配草图中列举结构与绘图错误40例，供参考、分析、领会 三、总装配草图的设计和绘制（略） 2024/8/11 在完成装配草图的基础上应进一步绘制与总成为可供生产用的、正式的、完整的装配工作图。

其上应包括必要的结构视图与尺寸、零部件序号、明细表、标题栏以及技术特性和技术要求等内容现仍以减速器为例，对以上内容分别提示如下 装配工作图的绘制和总成设计 一、按机械制图标准绘制结构视图 装配工作图各视图都应完整、清晰，避免采用虚线表示零件的结构形状，对必须表达的内部结构或细部结构，可以用局部剖视或向视图表示装配图上某些结构可用机械制图标准规定的简化画法，例如辉栓、螺母、滚动轴承可以采用简化画法；对于类型、尺寸、规格、材料均相同的螺栓联接，可以只画一个，其他则用中心线表示 装配工作图也应先用轻线绘制，待零件工作图设计完成后可能尚需进行某些必要的修改后再予加浓如果装配草图质量良好,无需作较多的或重大的改动，也可以在原装配草图上继续进行装配工作图的绘制与总成设计工作 2024/8/11 二、标注主要尺寸和配合 反映技术性能、规格或特征的尺寸；如传动零件的中心距及其极限偏差（偏差值查表8-78、表8-120）等 表明占有的空间尺寸；如减速器的总长、总宽和总高等，可供包装、运输和布置安装场所作参考 2.外形尺寸 1.特性尺寸 3.安装尺寸 为设计支承件（如机架、电动机座）、外接零件提供联系的尺寸；如减速器箱体底面的尺寸，地脚螺栓孔的直径与中心距，地脚螺栓孔的定位尺寸，轴外伸端的配合直径、配合长度、中心高及端面定位尺寸等。

4.配合尺寸 表明各配合零件之间装配关系的尺寸；如传动件与轴头，轴承内孔与轴颈，轴承外圈与轴承座孔的配合尺寸标注这些尺寸的同时应认真考虑并注明选用何种基准制、配合性质及精度等级 2024/8/11 三、编制零件序号、名细表和标题栏 四、标明技术特性 五、撰写技术要求 2024/8/11轴的结构设计（（P.59P.59））2024/8/11胶带输送机卷筒的传动装置胶带输送机卷筒的传动装置端盖端盖(P.70)2024/8/11胶带输送机卷筒的传动装置胶带输送机卷筒的传动装置端盖端盖(P.72)2024/8/11Δ4由主视图上箱体结构的投影确定2024/8/112024/8/112024/8/112024/8/112024/8/112024/8/112024/8/112024/8/11希望•严格按照计划分配时间•认真完成课程设计任务 感谢同学们全力配合！2024/8/11。