武漢科技大學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)講稿

1、一、課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，由此獲得全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其基本目的：1綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程及前修課程所學(xué)知識(shí)去分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題2學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用機(jī)械零部件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)的能力3通過(guò)計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)及查閱有關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第一講概述二、課程設(shè)計(jì)的方法1獨(dú)立思考，繼承與創(chuàng)新2綜合考慮機(jī)械零部件的強(qiáng)度、剛度、工藝性、經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)等要求3采用“三邊”設(shè)計(jì)方法：邊計(jì)算、邊畫(huà)圖

2、、邊修改三、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容（見(jiàn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）四、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排（第一周第三周，共3周）第1周：完成初步計(jì)算和裝配草圖第2周：完成裝配圖和部分零件圖（上機(jī)畫(huà)圖）第3周：完成零件圖和整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（34天）；答辯（12天）五、成績(jī)?cè)u(píng)定1等級(jí)：優(yōu)、良、中、及格、不及格2評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：圖紙，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，答辯，課設(shè)期間平時(shí)成績(jī)（出勤及設(shè)計(jì)進(jìn)度）綜合評(píng)定六、參考書(shū)1濮良貴等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2001年2唐增寶等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，華中科技大學(xué)出版社，1999年3廖漢元等主編，機(jī)械原理，機(jī)械工業(yè)出版社，1997年機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一臺(tái)冶金、礦山用帶

3、式運(yùn)輸機(jī)的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置。已知：工作時(shí)有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿(mǎn)載工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作，工作年限10年，大修期3年，每年按300天計(jì)。允許運(yùn)輸帶速度誤差：5%，動(dòng)力源為電力（三相交流220/380V）。運(yùn) 輸 帶FV卷 筒動(dòng) 力 及 傳 動(dòng) 裝 置三，設(shè)計(jì)任務(wù)1減速器裝配圖1張（A1手工和機(jī)畫(huà)各一張）；2零件圖2張（低速軸和低速級(jí)大齒輪零件圖各1張）3課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份（按照規(guī)定的格式書(shū)寫(xiě)，并要求有必要的簡(jiǎn)圖）四，設(shè)計(jì)要求1，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定選擇有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)零部件繪制裝配圖和零件圖2，設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)者一律必須在設(shè)計(jì)室完成任務(wù)，否則不給成績(jī)。3，每完成一段任務(wù)，由指導(dǎo)教師審查16.80.65

4、2201641.12320220.95310172.90.926033.50.96330182.41.25300153.31.4330302.41.4310序號(hào)序號(hào)F F(KN)V V(m/s)D D(mm)序號(hào)序號(hào)F F(KN)V V(m/s)D D(mm)二，原始數(shù)據(jù)：五，編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：1，目錄2，設(shè)計(jì)任務(wù)（附上課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，注明自己的題號(hào)）3，機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體方案設(shè)計(jì)1）傳動(dòng)方案的分析及擬定2）選擇電動(dòng)機(jī)3）運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算4）傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖繪制4，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（畫(huà)出輪齒受力分析圖）5，聯(lián)軸器的選擇計(jì)算6，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算7，滾動(dòng)軸承選擇計(jì)算8，鍵的選擇及計(jì)算9，潤(rùn)滑

5、與密封設(shè)計(jì)10，減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11，設(shè)計(jì)小結(jié)12，參考文獻(xiàn)六，課程設(shè)計(jì)步驟：見(jiàn)2P2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)封面第二講第二講機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體方案設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：確定傳動(dòng)具體方案，選電機(jī)，定傳動(dòng)比，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。一、傳動(dòng)方案分析及設(shè)計(jì)（見(jiàn)2P3）機(jī)器的組成：動(dòng)力機(jī)傳動(dòng)裝置工作機(jī)動(dòng)力機(jī)：選用電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置的作用：將動(dòng)力部分的運(yùn)動(dòng)（n,v）和動(dòng)力(P,T)進(jìn)行轉(zhuǎn)換傳遞給工作機(jī)（又稱(chēng)執(zhí)行部分），以滿(mǎn)足工作機(jī)的需要；傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)是傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?？蓚鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)構(gòu)有：齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)等。各機(jī)構(gòu)特點(diǎn)（見(jiàn)1P137），將這些

6、機(jī)構(gòu)有效的組合，滿(mǎn)足工作機(jī)的需要，即為傳動(dòng)方案的擬定。2P4表2-1給出了由多個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)組合成的多種傳動(dòng)方案（即常用的減速器），可分析、比較其優(yōu)缺點(diǎn)，確定較好的傳動(dòng)方案。傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)依據(jù)：首先滿(mǎn)足工作機(jī)的功能要求；其次滿(mǎn)足工作可靠、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用維護(hù)方便等；確定傳動(dòng)方案時(shí)，應(yīng)充分了解各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和特點(diǎn)，結(jié)合工作機(jī)的工作條件，對(duì)多種傳動(dòng)方案進(jìn)行分析比較，合理選擇。如下列出了帶式運(yùn)輸機(jī)的5種傳動(dòng)方案：方案分析比較：方案a)：帶傳動(dòng)+閉式齒輪傳動(dòng)。帶傳動(dòng)布置于高速級(jí)，發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)、緩沖吸振和過(guò)載保護(hù)特點(diǎn)，但此方案寬度較大，且?guī)鲃?dòng)不適應(yīng)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(dòng)。結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動(dòng)效率低，功率損耗大，在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中不經(jīng)濟(jì)。方案c)：錐齒輪+圓柱齒輪傳動(dòng)。橫向結(jié)構(gòu)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(jí)（轉(zhuǎn)矩T較?。蓽p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(jí)閉式圓柱齒輪傳動(dòng)。適應(yīng)在繁重及惡劣的工作條件下長(zhǎng)期工作，使用維護(hù)方便，但結(jié)構(gòu)較龐大。方案e)：開(kāi)式齒輪傳動(dòng)+閉式齒輪傳動(dòng)。成本較方案d)低，適應(yīng)于繁重的工作條件，但多灰塵的環(huán)境對(duì)開(kāi)式齒輪壽命有影響。綜合以上方案特點(diǎn)，考慮工作條件及環(huán)境，初選方案d)，二級(jí)閉式圓柱齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)方案圖如下：VF1.電動(dòng)機(jī) 2.聯(lián)軸器

8、 3.兩級(jí)圓柱齒輪減速器4.運(yùn)輸帶 5.卷筒123452斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)變位直齒圓柱齒輪傳動(dòng)二、選擇電動(dòng)機(jī)(見(jiàn)2P5)1電動(dòng)機(jī)類(lèi)型及轉(zhuǎn)速：三相交流電動(dòng)機(jī)：Y系列：（見(jiàn)2P147）YZ,YZR系列：同步轉(zhuǎn)速：一般選1500或1000r/min2確定電動(dòng)機(jī)功率和型號(hào)1）工作機(jī)所需功率Pw=FV/1000Kw2）電動(dòng)機(jī)所需功率Pd=Pw/傳動(dòng)裝置總效率=12n各傳動(dòng)副的效率1、2n等見(jiàn)2P6表2-23）電動(dòng)機(jī)額定功率Pe電動(dòng)機(jī)所需功率Pd,由此查2P147選電動(dòng)機(jī)型號(hào)記下：電動(dòng)機(jī)型號(hào)，額定功率Pe，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm，電動(dòng)機(jī)中心高，外伸軸徑和外伸軸長(zhǎng)，供選聯(lián)軸器和計(jì)算傳動(dòng)件用。三、確定總傳動(dòng)比I及分配傳動(dòng)

9、比i=電機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm/工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速nw,nw=601000V/（D）i=i1i2各級(jí)傳動(dòng)比分配原則：（見(jiàn)2P7）1）滿(mǎn)足推薦值范圍（見(jiàn)2P7表2-3）；2）不發(fā)生干涉現(xiàn)象；3）等強(qiáng)度原則；4）潤(rùn)滑合理推薦：i1=（1.31.4）i2四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（見(jiàn)2P8）1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速，輸入功率，轉(zhuǎn)矩2）計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)（高速級(jí)，低速級(jí)齒輪傳動(dòng)）的輸入轉(zhuǎn)速，輸入功率五、繪制傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖：F=6000N電動(dòng)機(jī)Y132M1-6額定功率4KW，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960rpmi1=4.989i2=4.019V=0.6m/s第三講第三講齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（見(jiàn)2P12）主要內(nèi)容：高速、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)

10、算一、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算）設(shè)計(jì)步驟：參考教材1P216例題10-2或課堂例題、作業(yè)二、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（變位直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算）變位齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：見(jiàn)教材1P226設(shè)計(jì)步驟：參考教材1P209例題10-1，教材3機(jī)械原理P217218例題9-1 先認(rèn)真閱讀機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P12”齒輪傳動(dòng)”部分內(nèi)容 齒輪工作要求、工作條件參考設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)要求來(lái)自于總體方案設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果1、斜齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪參考機(jī)械設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)化）（整數(shù)）2)(21mzzaa通過(guò)變位圓整成整數(shù)或

11、0，5結(jié)尾的整數(shù)a) (aa 變位后的壓力角：aa020cosarccos通過(guò)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(jì)算大齒輪的變位系數(shù)12xxx按照有變位的情況查節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)、齒形系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù);按有變位的情況計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑三，注意事項(xiàng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，則一般低速級(jí)齒輪模數(shù)高速級(jí)齒輪模數(shù)第四講第四講軸系設(shè)計(jì)計(jì)算軸系設(shè)計(jì)計(jì)算一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：高、中、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算；各軸上的軸承、鍵、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)方

12、法貫徹“三邊”設(shè)計(jì)法，以軸為主線(xiàn)，考慮減速箱體結(jié)構(gòu)，其它零件并行設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：1設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備：讀懂圖5-1（結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各零部件作用）；圖5-22；弄清2P24表5-1中各符號(hào)的意義及計(jì)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(jiàn)2P25）212箱體內(nèi)壁3在草圖（一）基礎(chǔ)上繪出減速器裝配草圖（二）如下：（見(jiàn)2P27圖5-7）箱體內(nèi)壁1油潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑由結(jié)構(gòu)定二級(jí)圓柱齒輪減速器裝配草圖箱蓋外壁

13、見(jiàn)圖5-8高速軸：1）軸的徑向尺寸確定（從最小軸徑開(kāi)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(jiàn)2P13或課堂習(xí)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(diǎn)：a)用于定位時(shí)，軸徑變化大（510mm）;否則變化?。?3mm）b)滾動(dòng)軸承的定位應(yīng)查其標(biāo)準(zhǔn)c)有標(biāo)準(zhǔn)零件配合的軸徑應(yīng)取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值（如：滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器處）d)由d軸初選滾動(dòng)軸承型號(hào)e)齒輪尺寸與軸徑很接近（d1.8ds）時(shí)，采用齒輪軸（見(jiàn)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(zhǎng)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(rùn)滑）軸承潤(rùn)滑方式（油或脂軸向尺寸取決于21323)設(shè)計(jì)思路：（邊計(jì)算，邊畫(huà)圖，邊設(shè)計(jì)）以箱體內(nèi)壁為基準(zhǔn)（1）確定軸承在軸承座孔內(nèi)位置（即先定軸的支承點(diǎn)位置）取決軸承的潤(rùn)滑方式軸承采用何種潤(rùn)滑方式見(jiàn)2P1920或1P324（2）確定軸承座孔長(zhǎng)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(jiàn)壁脂潤(rùn)滑，軸承距箱體內(nèi)壁油潤(rùn)滑，軸承距箱體內(nèi)

15、mmmm于潤(rùn)滑脂添加軸承采用脂潤(rùn)滑時(shí)，便裝（螺釘長(zhǎng)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(shuō)明（以圖5-7為例）中間軸和第三根軸:設(shè)計(jì)方法同上，考慮低速軸軸徑不能過(guò)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(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)、軸系零件設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng) 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(xiāo)聯(lián)軸器。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮其上齒輪的結(jié)構(gòu)（主要是小齒輪，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)和采用實(shí)心式齒輪的結(jié)構(gòu)時(shí)有較大差別：采用齒輪軸時(shí)不需要鍵和軸向定位，而采用實(shí)心式齒輪時(shí)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(jī)輸出軸的直徑，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和聯(lián)軸器的軸孔直徑配合。例：例：設(shè)所選電機(jī)型號(hào)為Y132S-6，查表16-2，電機(jī)輸出軸直徑為38mm； 設(shè)高速軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)得最小直徑為d16mm，查表13-5，初選TL6 型聯(lián)軸器，查看相應(yīng)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(qiáng)度校核計(jì)算減速器裝配草圖（圖5-7）完成后，找出各軸的受力點(diǎn)和支點(diǎn)，進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算五、滾動(dòng)軸承壽命校核計(jì)算六、鍵的選擇及校核計(jì)算第五講第五講 減速器裝配圖繪制減速器裝配圖繪制（見(jiàn)2P28）此前，應(yīng)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(qiáng)度已校核合格。一、選圖樣比例和視圖布置（見(jiàn)2P34圖5-15，P48圖5-22）二、減速器裝配圖繪制在圖紙上畫(huà)出減速器裝配草圖1軸系零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)2P28）在俯視圖上畫(huà)出各軸系零件（齒輪、軸承、軸承端蓋等）的詳細(xì)結(jié)構(gòu)注：軸系結(jié)構(gòu)常見(jiàn)錯(cuò)誤見(jiàn)2P43表5-52減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)2P29）繪制思路：先箱體后附件；先主體后局部；先輪廓后細(xì)節(jié)；畫(huà)圖應(yīng)在三個(gè)視圖上同時(shí)進(jìn)行注：箱體結(jié)構(gòu)常見(jiàn)錯(cuò)誤見(jiàn)2P46表5-93減速器附件設(shè)計(jì)（見(jiàn)2P32）窺視蓋、通氣器、油面指示器、起蓋螺釘、定位銷(xiāo)等的作用及結(jié)構(gòu)注：減速器附件常見(jiàn)錯(cuò)誤見(jiàn)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(biāo)注，技術(shù)要求，技術(shù)特性，明細(xì)表等1）尺寸標(biāo)注（見(jiàn)2P40）：特性尺寸、外形尺寸、安 裝尺寸、配合尺寸2）技術(shù)特性：見(jiàn)2P41，可參考圖5-223）技術(shù)要求：見(jiàn)2P41，可參考圖5-22第六講第六講 零件圖繪制及編寫(xiě)設(shè)計(jì)零件圖繪制及編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)說(shuō)明書(shū)一、零件圖繪制（見(jiàn)2P50）繪制低速軸和低速級(jí)大齒輪零件圖各1張（參考2圖6-3，圖6-4）