武漢科技大學《機械設計》課程設計講稿

1、一、課程設計的目的機械設計課程設計是機械設計課程的一個教學實踐環(huán)節(jié)，由此獲得全面的機械設計訓練。其基本目的：1綜合運用機械設計課程及前修課程所學知識去分析和解決機械設計問題2學習機械設計的一般方法，了解和掌握常用機械零部件、機械傳動裝置或簡單機械的設計過程，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和零部件設計的能力3通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范、手冊及查閱有關技術資料，培養(yǎng)機械設計的基本技能機械設計機械設計課程設計課程設計第一講概述二、課程設計的方法1獨立思考，繼承與創(chuàng)新2綜合考慮機械零部件的強度、剛度、工藝性、經(jīng)濟性及維護等要求3采用“三邊”設計方法：邊計算、邊畫圖

2、、邊修改三、課程設計的內(nèi)容（見課程設計任務書）四、課程設計時間安排（第一周第三周，共3周）第1周：完成初步計算和裝配草圖第2周：完成裝配圖和部分零件圖（上機畫圖）第3周：完成零件圖和整理設計說明書（34天）；答辯（12天）五、成績評定1等級：優(yōu)、良、中、及格、不及格2評分標準：圖紙，設計說明書，答辯，課設期間平時成績（出勤及設計進度）綜合評定六、參考書1濮良貴等主編，機械設計，高等教育出版社，2001年2唐增寶等主編，機械設計課程設計，華中科技大學出版社，1999年3廖漢元等主編，機械原理，機械工業(yè)出版社，1997年機械設計機械設計課程設計任務書課程設計任務書一、設計題目設計一臺冶金、礦山用帶

3、式運輸機的動力及傳動裝置。已知：工作時有輕微振動，經(jīng)常滿載工作，單向運轉，兩班制工作，工作年限10年，大修期3年，每年按300天計。允許運輸帶速度誤差：5%，動力源為電力（三相交流220/380V）。運 輸 帶FV卷 筒動 力 及 傳 動 裝 置三，設計任務1減速器裝配圖1張（A1手工和機畫各一張）；2零件圖2張（低速軸和低速級大齒輪零件圖各1張）3課程設計說明書1份（按照規(guī)定的格式書寫，并要求有必要的簡圖）四，設計要求1，按國家標準的規(guī)定選擇有關設計參數(shù)與標準零部件繪制裝配圖和零件圖2，設計期間，設計者一律必須在設計室完成任務，否則不給成績。3，每完成一段任務，由指導教師審查16.80.65

4、2201641.12320220.95310172.90.926033.50.96330182.41.25300153.31.4330302.41.4310序號序號F F(KN)V V(m/s)D D(mm)序號序號F F(KN)V V(m/s)D D(mm)二，原始數(shù)據(jù)：五，編寫課程設計說明書內(nèi)容：1，目錄2，設計任務（附上課程設計任務書，注明自己的題號）3，機械傳動裝置的總體方案設計1）傳動方案的分析及擬定2）選擇電動機3）運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算4）傳動方案簡圖繪制4，齒輪傳動設計計算（畫出輪齒受力分析圖）5，聯(lián)軸器的選擇計算6，軸的設計計算7，滾動軸承選擇計算8，鍵的選擇及計算9，潤滑

5、與密封設計10，減速器結構設計11，設計小結12，參考文獻六，課程設計步驟：見2P2課程設計說明書封面第二講第二講機械傳動裝置的總體方案設計機械傳動裝置的總體方案設計主要內(nèi)容：確定傳動具體方案，選電機，定傳動比，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。一、傳動方案分析及設計（見2P3）機器的組成：動力機傳動裝置工作機動力機：選用電動機傳動裝置的作用：將動力部分的運動（n,v）和動力(P,T)進行轉換傳遞給工作機（又稱執(zhí)行部分），以滿足工作機的需要；傳動裝置的設計是傳動方案設計的關鍵?？蓚鬟f運動和動力的機構有：齒輪傳動，帶傳動，蝸輪蝸桿傳動，鏈傳動，凸輪機構，連桿機構等。各機構特點（見1P137），將這些

6、機構有效的組合，滿足工作機的需要，即為傳動方案的擬定。2P4表2-1給出了由多個齒輪機構組合成的多種傳動方案（即常用的減速器），可分析、比較其優(yōu)缺點，確定較好的傳動方案。傳動方案設計依據(jù)：首先滿足工作機的功能要求；其次滿足工作可靠、效率高、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用維護方便等；確定傳動方案時，應充分了解各傳動機構的性能和特點，結合工作機的工作條件，對多種傳動方案進行分析比較，合理選擇。如下列出了帶式運輸機的5種傳動方案：方案分析比較：方案a)：帶傳動+閉式齒輪傳動。帶傳動布置于高速級，發(fā)揮其傳動平穩(wěn)、緩沖吸振和過載保護特點，但此方案寬度較大，且?guī)鲃硬贿m應繁重的工作要求

7、及惡劣的工作環(huán)境。方案b)：閉式蝸桿傳動。結構緊湊，但傳動效率低，功率損耗大，在長期連續(xù)運轉中不經(jīng)濟。方案c)：錐齒輪+圓柱齒輪傳動。橫向結構較緊湊，適合布置在較狹窄的通道中，錐齒輪一般放在高速級（轉矩T較小），可減小錐齒輪尺寸，便于加工；但錐齒輪加工較困難，加工成本高。方案d)：二級閉式圓柱齒輪傳動。適應在繁重及惡劣的工作條件下長期工作，使用維護方便，但結構較龐大。方案e)：開式齒輪傳動+閉式齒輪傳動。成本較方案d)低，適應于繁重的工作條件，但多灰塵的環(huán)境對開式齒輪壽命有影響。綜合以上方案特點，考慮工作條件及環(huán)境，初選方案d)，二級閉式圓柱齒輪傳動。傳動方案圖如下：VF1.電動機 2.聯(lián)軸器

8、 3.兩級圓柱齒輪減速器4.運輸帶 5.卷筒123452斜齒圓柱齒輪傳動變位直齒圓柱齒輪傳動二、選擇電動機(見2P5)1電動機類型及轉速：三相交流電動機：Y系列：（見2P147）YZ,YZR系列：同步轉速：一般選1500或1000r/min2確定電動機功率和型號1）工作機所需功率Pw=FV/1000Kw2）電動機所需功率Pd=Pw/傳動裝置總效率=12n各傳動副的效率1、2n等見2P6表2-23）電動機額定功率Pe電動機所需功率Pd,由此查2P147選電動機型號記下：電動機型號，額定功率Pe，滿載轉速nm，電動機中心高，外伸軸徑和外伸軸長，供選聯(lián)軸器和計算傳動件用。三、確定總傳動比I及分配傳動

9、比i=電機滿載轉速nm/工作機所需轉速nw,nw=601000V/（D）i=i1i2各級傳動比分配原則：（見2P7）1）滿足推薦值范圍（見2P7表2-3）；2）不發(fā)生干涉現(xiàn)象；3）等強度原則；4）潤滑合理推薦：i1=（1.31.4）i2四、運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算（見2P8）1）計算各軸的轉速，輸入功率，轉矩2）計算各級傳動（高速級，低速級齒輪傳動）的輸入轉速，輸入功率五、繪制傳動方案簡圖：F=6000N電動機Y132M1-6額定功率4KW，滿載轉速960rpmi1=4.989i2=4.019V=0.6m/s第三講第三講齒輪傳動設計齒輪傳動設計（見2P12）主要內(nèi)容：高速、低速級齒輪傳動設計計

10、算一、高速級齒輪傳動設計計算（斜齒圓柱齒輪傳動設計計算）設計步驟：參考教材1P216例題10-2或課堂例題、作業(yè)二、低速級齒輪傳動設計計算（變位直齒齒輪傳動設計計算）變位齒輪傳動設計：見教材1P226設計步驟：參考教材1P209例題10-1，教材3機械原理P217218例題9-1 先認真閱讀機械設計課程設計P12”齒輪傳動”部分內(nèi)容 齒輪工作要求、工作條件參考設計任務書；設計的運動和動力參數(shù)要求來自于總體方案設計計算的結果1、斜齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪參考機械設計第十章內(nèi)容2、變位直齒圓柱齒輪、變位直齒圓柱齒輪1d1z1im2z（2mm,標準化）（整數(shù)）2)(21mzzaa通過變位圓整成整數(shù)或

11、0，5結尾的整數(shù)a) (aa 變位后的壓力角：aa020cosarccos通過變位系數(shù)圖查總變位系數(shù)x查小齒輪的變位系數(shù)1x計算大齒輪的變位系數(shù)12xxx按照有變位的情況查節(jié)點區(qū)域系數(shù)、齒形系數(shù)、應力修正系數(shù);按有變位的情況計算齒輪的節(jié)圓直徑三，注意事項3）中心距a如偏小，可能引起軸承端蓋干涉，則可先估算一下軸承端蓋的大?。闯醵ㄗ钚≥S徑，逐步加大，初定軸承，確定出軸承座孔徑，初選軸承蓋，即可定其大?。㏄2104）考慮等強度設計時，則一般低速級齒輪模數(shù)高速級齒輪模數(shù)第四講第四講軸系設計計算軸系設計計算一、設計內(nèi)容：高、中、低速軸的結構設計和強度設計計算；各軸上的軸承、鍵、聯(lián)軸器的設計二、設計方

12、法貫徹“三邊”設計法，以軸為主線，考慮減速箱體結構，其它零件并行設計，各零件尺寸相互協(xié)調(diào)。參考內(nèi)容：教材1第15章軸；2P13P14；P24P29；圖5-1；圖5-5；圖5-7；圖5-8；圖5-152表5-1；圖5-22三、初步結構設計設計步驟：1設計前準備：讀懂圖5-1（結構特點，各零部件作用）；圖5-22；弄清2P24表5-1中各符號的意義及計算如：df；d1；d2的確定及螺栓扳手空間c1,c2的確定2，繪制減速器裝配草圖（一）（見2P25）212箱體內(nèi)壁3在草圖（一）基礎上繪出減速器裝配草圖（二）如下：（見2P27圖5-7）箱體內(nèi)壁1油潤滑脂潤滑由結構定二級圓柱齒輪減速器裝配草圖箱蓋外壁

13、見圖5-8高速軸：1）軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開始）（1）初估最小軸徑dmin注：先選聯(lián)軸器，再定dmin，聯(lián)軸器的選擇見2P13或課堂習題（2）逐步加大軸徑（考慮軸上零件的定位、固定或區(qū)分加工面、零件拆裝需要）注意點：a)用于定位時，軸徑變化大（510mm）;否則變化?。?3mm）b)滾動軸承的定位應查其標準c)有標準零件配合的軸徑應取相應標準值（如：滾動軸承、聯(lián)軸器處）d)由d軸初選滾動軸承型號e)齒輪尺寸與軸徑很接近（d1.8ds）時，采用齒輪軸（見2P29或P188和1P227）2）軸的軸向尺寸確定BCCmm及零件拆裝空間間軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空）零件寬靠（軸長軸上零件的軸向定位可度

14、）承，聯(lián)軸器，齒輪等寬軸上零件的寬度（如軸潤滑）軸承潤滑方式（油或脂軸向尺寸取決于21323)設計思路：（邊計算，邊畫圖，邊設計）以箱體內(nèi)壁為基準（1）確定軸承在軸承座孔內(nèi)位置（即先定軸的支承點位置）取決軸承的潤滑方式軸承采用何種潤滑方式見2P1920或1P324（2）確定軸承座孔長度LL=1+C1+C2+51箱蓋壁厚，查2表5-1C1,C2軸承旁螺栓扳手空間(凸緣尺寸)，查2表5-1（3）確定半聯(lián)軸器的位置半聯(lián)軸器距箱體內(nèi)壁距離=L+e+1520mm并演算空間B是否足夠e軸承端蓋厚，查2P132B考慮零件的拆裝空間7565 1 151053或圖圖見壁脂潤滑，軸承距箱體內(nèi)壁油潤滑，軸承距箱體內(nèi)

15、mmmm于潤滑脂添加軸承采用脂潤滑時，便裝（螺釘長度）軸承蓋上聯(lián)接螺釘?shù)牟鹇?lián)軸器安裝尺寸）聯(lián)軸器上零件拆裝（查舉例說明（以圖5-7為例）中間軸和第三根軸:設計方法同上，考慮低速軸軸徑不能過小而使剛度降低，則一般低速軸的dmin高速軸的dmin+510mm4 4、軸系零件設計中的注意事項、軸系零件設計中的注意事項 高、中速軸上的軸承可選用角接觸球軸承（有斜齒輪），低速軸上的軸承可選用深溝球軸承；聯(lián)軸器可選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 軸的結構設計需要考慮其上齒輪的結構（主要是小齒輪，采用齒輪軸的結構和采用實心式齒輪的結構時有較大差別：采用齒輪軸時不需要鍵和軸向定位，而采用實心式齒輪時則必須要鍵周向定位和

16、考慮齒輪的軸向定位）。 高速軸最小軸徑的確定需要綜合考慮電機輸出軸的直徑，軸的扭轉強度和聯(lián)軸器的軸孔直徑配合。例：例：設所選電機型號為Y132S-6，查表16-2，電機輸出軸直徑為38mm； 設高速軸按扭轉強度設計得最小直徑為d16mm，查表13-5，初選TL6 型聯(lián)軸器，查看相應的“軸孔直徑”系列，可知，高速軸的最小直徑須取 d=32mm。四、軸的強度校核計算減速器裝配草圖（圖5-7）完成后，找出各軸的受力點和支點，進行彎扭合成強度校核計算五、滾動軸承壽命校核計算六、鍵的選擇及校核計算第五講第五講 減速器裝配圖繪制減速器裝配圖繪制（見2P28）此前，應完成2P27圖5-7裝配草圖，軸承、齒輪

17、、軸承端蓋、聯(lián)軸器、鍵等已選好，各零件強度已校核合格。一、選圖樣比例和視圖布置（見2P34圖5-15，P48圖5-22）二、減速器裝配圖繪制在圖紙上畫出減速器裝配草圖1軸系零件的結構設計（見2P28）在俯視圖上畫出各軸系零件（齒輪、軸承、軸承端蓋等）的詳細結構注：軸系結構常見錯誤見2P43表5-52減速器箱體結構設計（見2P29）繪制思路：先箱體后附件；先主體后局部；先輪廓后細節(jié)；畫圖應在三個視圖上同時進行注：箱體結構常見錯誤見2P46表5-93減速器附件設計（見2P32）窺視蓋、通氣器、油面指示器、起蓋螺釘、定位銷等的作用及結構注：減速器附件常見錯誤見2表5-104檢查裝配底圖：檢查內(nèi)容：2P33三、完成減速器裝配圖（2P40）主要內(nèi)容：尺寸標注，技術要求，技術特性，明細表等1）尺寸標注（見2P40）：特性尺寸、外形尺寸、安 裝尺寸、配合尺寸2）技術特性：見2P41，可參考圖5-223）技術要求：見2P41，可參考圖5-22第六講第六講 零件圖繪制及編寫設計零件圖繪制及編寫設計說明書說明書一、零件圖繪制（見2P50）繪制低速軸和低速級大齒輪零件圖各1張（參考2圖6-3，圖6-4）