機械設計基礎課程設計(2014)

1、機械設計基礎課程設計2015/1/7伍先安一. 設計目的 綜合運用機械設計及先修課程（制圖，材力，機原，機制，材料等）的理論和實際知識，掌握機械設計的一般規(guī)律，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力 通過本課程設計，在掌握各種運動形式變換，運動參數(shù)確定及力和功率傳遞過程中，對機械運動學和動力學的分析與設計有一較完整的概念，學會從機器功能要求出發(fā)，合理選擇機構的選型與組合，制定機械傳動系統(tǒng)的方案（功能設計），正確計算零件的工作功能，確定它的尺寸、形狀、結構及材料，并考慮制造工藝、使用維修、經濟和安全等問題，培養(yǎng)機械設計能力（結構設計） 學習運用標準，規(guī)范，手冊，圖表和查閱有關資料等，培

2、養(yǎng)設計的基本技能二. 設計內容1.設計題目：液體包裝機的設計 一級蝸桿減速器（二級圓柱齒輪減速器）的設計 2.設計的主要內容包括以下幾方面:確定包裝機設計方案(包括傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構等)選擇電動機,計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)等進行傳動件的設計計算,校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的強度等繪制減速箱裝配圖及典型零件圖整理和編寫設計計算說明書答辯分組 包裝量（袋/分） 5055606570袋尺寸（長寬/mm） 180100 170100 16090 14080 12080計量（ml/袋）5045403530物料輸送力F（N） 300300300300300熱封和剪切所需功率（W）100100100100

3、100裝料所需功率（W）2402202001701503. 設計參數(shù)（設計參數(shù)（P56）及分組如下）及分組如下:分組分組：3人一組，大學號尾號相同一組，如1，11，21等 前5組 二級圓柱齒輪減速箱 6，16，26 重復1組數(shù)據 后5組 蝸桿減速器已知條件已知條件: 1.輸送帶滾筒直徑D=80mm 2.裝料壓縮泵活塞直徑為30mm 3.裝料啟閉閥擺角約90 4.工作情況:兩班制工作，每年工作300天，連續(xù)單向運轉，工作時有輕微振動，空載啟動 5.使用折舊期:使用年限為8年，3年大修一次 6.制造條件及生產批量:一般機械廠制造,小批量生產 7.總體尺寸：6507501600（mmmmmm）以內要

4、求每個學生在設計中完成以下具體工作要求每個學生在設計中完成以下具體工作: 1. 包裝機機構運動簡圖1張（A0/A1）（整機同組相同,手工繪制） 2. 減速箱裝配圖1張（A0/A1）（手工繪制） 3. 零件工作圖2張（A3）（低速軸、齒輪或蝸桿、蝸輪） 4. 設計計算說明書1份（約6-8千字，3035頁） （二級圓柱齒輪減速器可雙面書寫）包裝機的介紹：包裝機的介紹：主要用于農藥的水劑、乳油、洗發(fā)液、調味汁、油脂和脂膏等灌入袋內，適用于農藥、醫(yī)藥、食品和化妝品行業(yè)各種粘度的產品，甚至軟寬狀合物產品都完全可以灌裝液體包裝機具有快速、精確、經濟和耐化學腐蝕的優(yōu)點功能介紹：功能介紹：自動完成計量、充料、

5、制袋、封合、切斷、輸送等全過程各部分功能：各部分功能：電控機構調速機構傳動機構拉袋機構熱封機構供紙機構裝/進料機構成品輸出機構側面主軸投影各組三人分工如圖：熱封部分 (1人)2. 裝料部分（2人）3. 減速器部分（3人均做）各部分設計任務及其要求第一部分:減速器部分的設計（方案設計）,V帶傳動設計,錐齒輪傳動的設計(參考設計手冊中的減速器). 完成減速完成減速器裝配圖裝配圖第二部分: 熱封部分凸輪機構的尺寸綜合設計 （熱封凸輪機構，拉袋機構）第三部分: 裝料部分連桿機構的尺寸綜合設計(已知:擺桿的擺角為 ). （推料連桿機構，下料連桿機構，兩曲柄的位置夾角等）90完成方案設計，即完成方案設計，

6、即包裝機包裝機機構運動簡圖機構運動簡圖(包括推料、下料、熱封、拉袋等執(zhí)行機構和傳動系統(tǒng))拉袋機構拉袋機構也可采用步進電機熱封凸輪機構剪袋機構裝/進料機構三. 設計步驟設計準備根據任務書，確定系統(tǒng)總體方案及傳動方案傳動件傳動件和執(zhí)行件設計計算（結構設計，理論計算）裝配草圖的設計（含軸，軸承）及裝配圖的設計，零件圖設計編寫設計計算說明書答 辯具體內容參考如下：確定傳動方案（P13）合理的傳動方案首先應滿足機器的功能要求（功率、轉速、運動形式）還要適應工作條件（工作環(huán)境、場地、工作制度）滿足工作可靠，結構緊湊，傳動效率高，使用維修方便，工藝性和經濟性合理等要求方案1: 一級側置蝸桿減速器(原系統(tǒng)方案

7、) 方案2：展開式二級圓柱齒輪減速器，再在輸出端使用錐齒二級圓柱齒輪減速器，再在輸出端使用錐齒輪傳動換向。輪傳動換向。2）計算總傳動比和分配各級傳動比：P15 合理選擇和分配各級傳動比，應考慮以下幾點：傳動比的大小應在推薦值范圍內選?。ū?-5）P13傳動鏈為減速時，傳動比分配一般宜由小到大應使傳動裝置結構尺寸較小，重量較輕1）選擇原（電）動機：P14類型和結構形式 根據電源（交直流），工作條件（溫度，環(huán)境，空間結構等）和載荷特點（性質，大小等）來選擇容量：電動機的額定功率應大于或等于工作要求的功率確定電動機的轉速：Y系列電動機，常選用同步轉速1500rpm電動機傳動件設計計算 P18 包裝機

8、裝配圖設計時，必須先求得各級傳動件的尺寸、參數(shù)。 當傳動裝置中減速器外有傳動件時，一般先進行外有傳動件（如帶傳動）的設計，以便減速器設計的原始條件比較準確減速器內傳動件： 齒輪傳動：受力分析（方向）與傳動方案一致 電動機軸外伸端看：順時針 注意輸送帶轉向確定蝸桿旋向 裝配圖設計裝配圖設計 P26-45 涉及內容：包括結構設計，校核設計，因此設計過程較復雜：邊畫，邊算，邊改 初繪裝配草圖初繪裝配草圖 目的目的：擬定包裝機的主要結構，進行視圖的合理布置；進行軸的結構設計，確定軸承的位置和型號，找出軸系上所受隔離的作用點，從而對軸，軸承及鍵等零件進行校核 原則：原則：由箱內零件向外畫；先畫主要零件，

9、后畫次要零件；先主視圖，后其他視圖確定箱內傳動件輪廓及其相對位置：先畫箱內傳動件（如齒輪）的中心線，齒頂圓，節(jié)圓及輪轂寬等輪廓線 P27選擇比例尺，初步進行視圖布置及繪制裝配草圖 P26確定箱體軸承內壁線和座孔端面位置 初步計算 軸徑 軸的結構設計（形狀、軸向和徑向尺寸） 確定軸上力的作用點及支點跨距 校核軸，軸承和鍵聯(lián)接2） 設計和繪制減速箱的軸系部件的結構 齒輪的結構設計 滾動軸承的組合設計 ：軸系的軸向固定和調整；軸承蓋的結構；潤滑和密封 P293） 設計和繪制減速器箱體及附件的結構 P33 原則：原則：先箱體，后附件；先主體，后局部；先輪廓，后細節(jié)；以主視圖為主，兼顧其他視圖 箱體的結

10、構設計 箱座的高度，箱體壁厚，軸承座螺栓凸臺等 附件的結構設計 包括油標，放油孔和油塞，定位銷等4）完成裝配圖和零件圖裝配圖 （標注尺寸，編寫技術要求，零件標號，編寫零件明細表、標題欄）P43零件圖（視圖，尺寸及其偏差的標注，形位公差標注，表面粗糙度標注，技術要求等）P45 低速軸大齒輪： P48；低速軸：P46編寫技術設計說明書 內容： P52 格式：見后四 成績評定 機構運動簡圖，裝配圖，零件圖 5055% 設計計算說明書 20% 答辯 1520% 平時 （進度，考勤） 15% 設計時間安排和進程表（每個步驟完成后檢查，確定成績）第1 周 星期一 完成設計準備 (1天 ) 工作量 星期四

11、完成執(zhí)行機構設計(3天 ) 星期五 完成包裝機機構運動簡圖(1天 ) 20% 第2 周 星期二 完成傳動機構設計及件初步設計計算 5%第3 周 星期一 完成減速箱裝配草圖（包括軸，軸承）設計 （結構設計，強度計算 ） 30% 星期四 完成裝配圖設計 25% 星期五 完成零件圖 5%第4 周 星期二 編寫設計計算說明書 15% 星期四、五：答辯課設時間：上午 8:30 下午1:30設計準備1. 仔細閱讀設計任務書設計任務書,明確設計要求,分析原始數(shù)據、工作條件及設計 、內容 和步驟等；2. 了解設計對象,閱讀有關資料、圖紙等,參觀包裝機樣機，進行減速器拆裝實驗；3. 準備好設計需要的圖書、設計資

12、料、繪圖工具 、圖紙 、設計計算說明書用紙 等, 初步擬定設計計劃與步驟。 參考書：機械設計綜合課程設計張莉彥等編； 機械原理(重點第8章)；機械設計 圖板: 1號(蝸桿減速器)或0號(二級圓柱齒輪減速器) （教學樓一層左側值班室）(周一) 圖板在六層 圖紙：0號11.5張，3號2張：天豐利（班級自行統(tǒng)一購買） 設計計算說明書封面及用紙：科技樓東面平房教材科（班級統(tǒng)一購買3035張/人）7. 設計教室及指導教師裝備1201 裝備1202 李慧芳老師裝備1203 裝備1204 魏鶴琳老師機實1201 裝備1205 6. 參觀包裝機時間安排等（每班2組，每組20分鐘） 地點 ：機械樓110 機實1

13、201 周一上午 8:008:40 裝備1205 周一上午 8:409:20 裝備1203 周一上午 9:2010:00 裝備1204 周一上午 10:0010:40 裝備1201 周一下午 1:001:40 裝備1202 周一下午 1:402:20 4. 組成設計小組，并進行設計任務分工5. 減速器在機械樓108室 劉月星老師系統(tǒng)總體方案及傳動方案的設計1.擬定系統(tǒng)裝置的總體布置方案，并繪制機構運動簡圖 （包括傳動系統(tǒng)方案和執(zhí)行機構方案） 按設計任務擬定執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理； 確定執(zhí)行機構的類型及組合方式； 初步計算執(zhí)行構件要求實現(xiàn)的各個運動及動力參數(shù)； 繪制執(zhí)行機構運動循環(huán)圖；2.計算電動機

14、的功率、轉速，確定電動機的型號3.確定傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比4.計算各級運動和動力參數(shù)，計算出各軸的功率、轉速、轉矩5. 按運動參數(shù)要求對執(zhí)行機構進行運動尺寸設計6. 傳動系統(tǒng)尺寸設計 傳動件的設計1.進行減速器外部傳動零件設計（帶傳動、開式齒輪傳動等）2.進行減速器內部傳動零件設計（蝸桿傳動、齒輪傳動等）3.進行聯(lián)軸器類型和型號的選擇減速器裝配草圖設計（結構設計和強度校核） 1.選擇合適的比例尺,合理布置視圖,確定減速器各零件的相互位置 2.選擇或設計軸端零件（聯(lián)軸器、帶輪或開式齒輪），初步計算各軸的軸徑，初選軸承型號，進行各軸的結構設計 3.確定支承形式，初定軸承的型號，進行軸

15、承組合結構設計 4.分析軸上的載荷，確定軸上力的作用點及支承距離，進行軸、軸承及鍵的強度校核計算，最后確定軸承型號 5.分別進行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結構設計減速器裝配圖設計1.選擇足夠的視圖足夠的視圖來正確表達裝置的裝配關系,繪制裝配圖2.標注必要的尺寸、公差配合及零件的標號3.編寫明細表、標題欄,編寫傳動裝置的技術特性及技術要求4.完成裝配圖整體設計零件工作圖設計軸類零件工作圖(蝸桿軸、低速軸)齒輪類零件工作圖(蝸輪、低速級大齒輪)編寫設計計算說明書 設計計算說明書是全部設計計算的整理和總結，是圖紙設計的理論基礎和基本依據，是審查設計是否合理、是否正確的重要技術文件。因此

16、，編寫設計計算說明書也是整個設計工作的重要組成部分。(齒輪力的大小，軸承軸向力大小齒輪力的大小，軸承軸向力大小)1.設計計算說明書的內容（1）目錄（寫明標題并標明頁次）（2）設計任務書(包括所布置的設計任務)（3）系統(tǒng)總體方案的擬定及說明（通過對題目的分析，說明總體方案擬訂的依據，并附上總體方案簡圖總體方案簡圖）（4）執(zhí)行系統(tǒng)方案的設計（機構選型、尺寸綜合、執(zhí)行機構的運動協(xié)調機構工作循環(huán)圖）（5）傳動系統(tǒng)方案的設計 （畫傳動機構簡圖即可）（6）電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 （包括計算電動機所需功率和轉速，選擇電動機的型號，計算總傳動比并分配各級傳動比，計算各軸的轉速、功率和轉矩等

17、內容。）（7）傳動零件的設計計算（指確定傳動件的主要參數(shù)和尺寸的過程。）（8）軸的設計計算和校核計算 （包括初步估算軸徑、進行軸的結構設計和強度校核等設計內容。）（9）滾動軸承的選擇和計算 （包括滾動軸承類型、代號的選擇以及壽命計算、靜強度計算和極限轉速計算。）（10）鍵連接的選擇和計算 （包括鍵的型號、尺寸的選擇及強度的校核等。）（11）聯(lián)軸器的選擇 （根據具體使用情況，選擇各聯(lián)軸器的類型和型號，并給出其主要結構尺寸和性能指標。） （7）（11）寫法 參考機械設計教材（12）箱體的設計 （主要是結構尺寸的設計計算，并附必要的簡圖及說明。）（13）潤滑和密封的選擇 （包括傳動件和滾動軸承的潤滑

18、方式、潤滑劑的選擇，密封方式、密封件的選擇等，對蝸桿減速器，還要進行熱平衡的計算。）（14）減速器附件的選擇和說明 （如吊環(huán)、吊耳、起蓋螺釘、定位銷、游標、放油塞、窺視孔蓋、排氣裝置等的結構形式的選擇和說明等。）（15）設計小結 （簡要說明課程設計的體會，分析整個設計的優(yōu)缺點，并提出改進意見。）（16）參考文獻（ 按編號、作者、書名或文章名、出版社和期刊號、出版單位和時間的順序編寫。書寫格式參考后文。）2.設計計算說明書的要求和注意事項 編寫設計計算說明書應準確、簡要地說明設計中所考慮的主要問題和全部計算項目。并注意以下事項：（1）設計計算說明書應按內容順序列出標題，做到層次清楚，重點突出（2

19、）每一個自成單元的內容，都應有大小標題，使其醒目突出。（3）計算部分的書寫，只需列出計算公式，代入有關數(shù)據，略去計算過程，直接得出計算結果，并注明單位，并寫出根據計算結果所得到的結論或說明。單位要統(tǒng)一，寫法要一致，即全用符號或全用漢字，不能混用。（4）對所引用的計算公式和數(shù)據，要標明來源，即參考資料的編號。（5）為了清楚地說明計算內容，應附必要的簡圖，如傳動方案簡圖，軸的結構、受力、彎矩圖和轉矩圖以及軸承組合形式簡圖軸承組合形式簡圖等。（6）主要參數(shù)、尺寸、規(guī)格和計算結果，可在右側計算結果欄中列出。（7）在傳動方案簡圖中，對減速器中的零件應統(tǒng)一編號，如齒輪（1,2,3,4,5,6）軸（、）等，

20、以便在計算中稱呼或作腳注之用。在全部計算中所使用的參數(shù)符號和腳注，應前后一致且單位統(tǒng)一，不要混用。（8）設計計算結果一般應予以圓整。但幾何計算結果不得圓整，如圓柱齒輪的分度圓直徑、圓錐齒輪的錐距都應精確到小數(shù)點后兩位數(shù)，斜齒圓柱齒輪的螺旋角、圓錐齒輪的錐角和蝸桿的升角等都應精確到秒。 （9）計算部分可用校核形式書寫。應有對計算結果的簡單結論，如應力計算中的“安全”、“計算應力低于許用應力，強度不夠”或“在規(guī)定范圍內”等；或用不等式表示。 （10）要求計算正確、書寫完整，文字精煉、通順，論述清楚明了，書寫整潔、無勾抹，插圖簡明。 （11）設計計算說明書一般用16開紙（可雙面書寫）（可雙面書寫）按合理的順序及規(guī)定格式用藍、黑鋼筆（中性筆）書寫或用計算機按規(guī)定格式書寫于說明書用紙上 。標出頁次，編好目錄，最后加封面裝訂成冊 設計說明書書寫格式（包