機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)精品課課程設(shè)計

1、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)精品課課程設(shè)計引言課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程重要的教學(xué)是環(huán)培節(jié)養(yǎng)，學(xué)生機(jī)械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。在本設(shè)計中要求學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，端正學(xué)習(xí)態(tài)度；理論聯(lián)系實(shí)際，綜合考慮問題，力求計合理正確；正確處理繼承和創(chuàng)新的關(guān)系正，確處理理論計算和結(jié)構(gòu)工、藝要求之間的關(guān)系；正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)大綱一、課程設(shè)計設(shè)計的性質(zhì)、目的機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間第一次較全面設(shè)計能力訓(xùn)練，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。本課程設(shè)計的教學(xué)目的是：1 通過課程設(shè)計實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其他先課程的理論與

2、生產(chǎn)實(shí)際知識來分析和解決機(jī)械設(shè)計問題的能力。2 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法、步驟，掌握機(jī)械設(shè)計的一般規(guī)律。3 進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和范，進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計和繪圖的訓(xùn)練。二、課程設(shè)計的主要內(nèi)容與基本要求課程設(shè)計一般選擇機(jī)械傳動裝置或簡單機(jī)械作為設(shè)計題目（比較成熟的題目是以齒輪速器為主的機(jī)械傳動裝置），設(shè)計的主要內(nèi)容一般包括以下幾個方面：（1）擬定、分析傳動裝置的設(shè)計方案；（2）選擇電動機(jī)，計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)；（3）進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等（4）繪制減速器裝配圖；(5) 繪制零件工作圖；(6) 編寫設(shè)計計算說明書。課程設(shè)

3、計要求在周時間內(nèi)完成以下任務(wù)：(1) 繪制減速器裝配圖一張A(2) 零件工作圖一2張(3) 設(shè)計說明書一份(齒輪、軸、箱體等)答辯三、時間分配1準(zhǔn)備階段第一周星期一至星期二1.5天2傳動裝置總體設(shè)計階段第一周星期二至星期三1天3傳動裝置設(shè)計計算階段第一周星期三至星期四1.5天4減速器裝配圖設(shè)計階段第一周星期五至星期六2天第二周星期一至星期二2天5零件工作圖繪制階段第二周星期三1天6設(shè)計計算說明書編寫階段第二周星期四1天7設(shè)計總結(jié)和答辯階段第二周星期五1天機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)(一)傳動裝置的總體分析1、擬定傳動方案傳動裝置的設(shè)計方案一般用運(yùn)動簡圖表示。它直觀地反映了工作機(jī)、傳動裝置和原動 三

4、者間的運(yùn)動和力的傳遞關(guān)系。滿足工作機(jī)性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機(jī)構(gòu)類型以不同的組合形式和布置 序構(gòu)成。合理的方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸 湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)便利。一種方案要同時滿足這些要求彳是困難的，因此要通過分析比較多種方案，選擇能滿足重點(diǎn)要求的較好傳動方案。如圖丿 帶式運(yùn)輸機(jī)的四種傳動方案示意圖：方案一：采用V帶傳動與齒輪傳動的組合即可滿足傳動比要占 旅.求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖、吸振性能，可適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維:方便。缺點(diǎn)是傳動尺寸較大帶使用壽命較短。方案二：傳動效率高，使用壽命長，

5、但要求大起動力矩時，起動沖擊大，使用維護(hù)較方便。 方案三：能滿足傳動比要求，但要求大起動力矩時，鏈傳動的抗沖擊性能差，噪音大，鏈磨 損快壽命短，不易采用。方案四：傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長。當(dāng)要求大起動力矩時，制造成本較高。以上四種傳動方案都可滿足帶式輸送機(jī)的功能要求，但其結(jié)構(gòu)性能和經(jīng)濟(jì)成本則各不相同般應(yīng)由設(shè)計者按具體工作條件，選定較好的方案。常用傳動機(jī)構(gòu)的布置原則:(1) 帶傳動的承載能力較小，傳動平穩(wěn)，緩沖吸振能力較強(qiáng)，宜布置在高速級。(2) 鏈傳動運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，宜布置在低速級。(3) 蝸桿傳動效率較低，但傳動平穩(wěn)，當(dāng)與齒輪副組成傳動機(jī)構(gòu)時，宜布置在高速級。(4) 開式齒輪傳動

6、的工作環(huán)境一般較差，潤滑條件不好，因而磨損嚴(yán)重，壽命較短，應(yīng) 置在低速級。(5) 斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。2、電動機(jī)選擇(1) 選擇類型和結(jié)構(gòu)形式一般選用系列三相異步電動機(jī)。經(jīng)常啟動、制動和正反轉(zhuǎn)的電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式有防 式，封閉自扇冷式和防爆式等根據(jù)要求選擇。常用系列三相異步電動機(jī)的技術(shù)要求和外形 寸見簡明機(jī)設(shè)計手冊或其它手冊。選擇電動機(jī)電動機(jī)的功率對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性能都有影響。功率過大或過小都不能使電 機(jī)發(fā)揮其正常的效能。對于載荷穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，通常只需電動機(jī)的額定功或等于所需電機(jī)功 率(1) 變載下長期運(yùn)行的電動機(jī)、短時運(yùn)行的電動

7、機(jī)(工作時間短，停歇時間較長)； 重復(fù)短時運(yùn)行的電動機(jī)(工作時間和停歇時間都不長)，電動機(jī)的額定功率選擇要按等效 率法計算并進(jìn)行發(fā)熱驗(yàn)算。(2) 長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或很少變化的機(jī)械，要求所選電動機(jī)的額稍大率 于所需電動機(jī)輸出的功率則一般不需校驗(yàn)電動機(jī)的發(fā)熱和起動力矩。1) 所需電動機(jī)輸出的功率-% 二 (kw)匚工作機(jī)器的輸出功率W)77由電動機(jī)到工作機(jī)的總效率2) 工作機(jī)器的輸出功率若已知工作機(jī)器的阻力N,圓周速度(m/s),貝V -° |一 (kw)若已知作用在工作機(jī)器上的轉(zhuǎn)先N.m及轉(zhuǎn)速二(r/min)，則Tnvr口 = (kw)3) 由電動機(jī)到工作機(jī)器的總效率式中n 耳2

8、nw為各級傳動(齒輪、帶或鏈)、一對軸承、每個聯(lián)軸器的效 率。各種傳動效率的數(shù)值見表。在進(jìn)行效率計算時，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 軸承效率指一對而言，如一根軸上有三個軸承時，按兩對計算。 同類型的多對傳動副，要分別計入各自的效率。請注意：設(shè)計計算所依據(jù)的功率，可以是電動機(jī)的沁功卷可是工作機(jī)實(shí)際 需要的功率，對于通用機(jī)械，常用電動機(jī)的額定功作為設(shè)計功率。對于傳動裝置的 設(shè)計功率，一般按實(shí)際需要的電動機(jī)功率轉(zhuǎn)速按電動機(jī)額定功率時的轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn) 速，不等于同步轉(zhuǎn)速)計算。3、確定傳動比傳動裝置的總傳動比可由電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)轉(zhuǎn)速之比得到，總傳動比為各級傳 比連乘積。n=( 一 I -)合理分配總傳動比，

9、可使傳動裝置的外形小或重量輕，以實(shí)現(xiàn)降低成本和結(jié)構(gòu)緊湊白 的；也可以降低齒輪的動載和傳動精度等級的要求；還可以使齒輪有較好的潤滑條件。在 動比分配時，主要考慮以下幾點(diǎn)：(1) 各級傳動比都應(yīng)在各自的合理范圍內(nèi)，以保證傳動形式的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)緊湊。(2) 分配各傳動形式的傳動比時，應(yīng)注意各傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)合理。(3) 各傳動件不能發(fā)生碰撞(4) 在二級減速器中，高速級和低速級的大齒輪直徑應(yīng)盡量相近，以利于浸油潤滑。4、計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)為進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，應(yīng)首先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一般按電動機(jī)至 作機(jī)之間運(yùn)動傳遞的路線推算出各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)體參見機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)指導(dǎo)

10、書)(二)傳動零件的設(shè)計計算設(shè)計減速器的裝配圖前，必須先計算各級傳動件的參數(shù)，確定其尺寸，并選好聯(lián)軸器 類型和規(guī)格。為使設(shè)計減速器的原始條件比較準(zhǔn)確，一般先計算減速器的外傳動件，如帶 動、鏈傳動和開式齒輪傳動等，然后計算其內(nèi)傳動件。1、選擇聯(lián)軸器的類型和規(guī)格傳動裝置中一般有兩個聯(lián)軸器，一個是聯(lián)接電動機(jī)與減速器高速軸的聯(lián)軸器，另一個 應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動慣量的彈性聯(lián)軸如器彈，性柱銷聯(lián)軸器等后；者由于所聯(lián)接的轉(zhuǎn)速較低， 傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，減速器與工作機(jī)常不在同一底座上而要求有較大的軸向偏移，常選用無 性元件的撓性聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器等。對于標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器，按傳遞扭矩的大小和轉(zhuǎn)速選擇型號。選擇時注意：該

11、型號最大、最小孔徑尺寸必須與兩聯(lián)接軸相適應(yīng)。2、設(shè)計減速器外傳動零件 設(shè)計方法參見機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教材。設(shè)計時注意事項(xiàng)：（1）帶傳動采用普通/帶或窄V帶傳動（1） 檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，如裝在電機(jī)軸上的小帶輪直徑與 機(jī)中心高是否對稱，其軸孔直徑是否與電機(jī)軸徑是否一致，大帶輪是否過大與。機(jī)。架相碰（2）帶輪的結(jié)構(gòu)型式主要取決于帶輪直徑的大小。帶輪直徑與電動機(jī)的中心高應(yīng)相稱， 輪軸孔的直徑、長度應(yīng)與電機(jī)軸的直徑、長度對應(yīng)，大帶輪的外圓半徑不能過大，否則會 機(jī)器底座相干涉等。（3）帶輪直徑確定后，應(yīng)驗(yàn)算實(shí)際傳動比和大帶輪的轉(zhuǎn)速，并以此修正減速器的傳 比和輸入轉(zhuǎn)矩。2 、鏈傳動（1）應(yīng)

12、使鏈輪的直徑、軸孔尺寸等與減速器、工作機(jī)相適應(yīng)。應(yīng)由所選鏈輪的齒數(shù)計 算實(shí)際傳動比，并考慮是否需要修正實(shí)際傳動比。（2）如果選用的單列鏈尺寸過大，則應(yīng)該選雙列鏈。畫鏈輪結(jié)構(gòu)圖時只需要畫其軸面 齒形圖3 、開式齒輪傳動（1）開式齒輪傳動一般布置在低速級，常采用直齒齒輪。因開式齒輪的傳動潤滑條件 差，磨損嚴(yán)重，因此只需計算輪齒的彎曲強(qiáng)度，再將計算模1數(shù)0%增2大0%（2）應(yīng)選用耐磨性好的材料作為齒輪材料。選擇大齒輪的材料時應(yīng)考慮毛坯尺寸和制 造方法，例如當(dāng)齒輪尺寸超過m時，應(yīng)采用鑄造毛坯。（3）由于開式齒輪的支承剛度小，其齒寬系數(shù)應(yīng)取小些。3、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件 設(shè)計時應(yīng)選擇正確的設(shè)計準(zhǔn)則，計算

13、出減速器各齒輪的參數(shù)，主要為：模數(shù)、齒數(shù)、 旋角、齒輪寬度、傳動中心距，并計算出各齒輪的主要尺寸。計算中應(yīng)注意以下問題：（1）選擇齒輪材料時，通常先估計毛坯的制造方法，當(dāng)齒輪直徑m時，可以采用鍛造或鑄造毛坯，當(dāng)500m多用鑄造毛坯。小齒輪根圓直徑與軸徑接近時，齒輪與軸如制 成一體，則所選材料應(yīng)兼顧軸的要求。材料種類選定后，根據(jù)毛坯尺寸確定材料機(jī)械性能 以進(jìn)行齒輪強(qiáng)度設(shè)計。在計算出齒輪尺寸后，應(yīng)檢查與所定機(jī)械性能是否相符，必要時， 對計算作必要的修改；同一減速器中的各級?。ɑ螨X大輪齒輪）的材料應(yīng)盡可能一致，以減少 材料牌號和工藝要求。（2）齒輪傳動的計算方法，由工作條件和材料的表面硬度來確定。要

14、注意當(dāng)有短期過載 用時，要進(jìn)行過載靜強(qiáng)度校驗(yàn)計算。（3）根據(jù)dd=b/d1求齒寬b時，b應(yīng)是一對齒輪的工作寬度，為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置 誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，因此大齒輪I寬度小齒輪寬度取=b+（5- 10）mm齒寬數(shù)值應(yīng)圓整。（4）齒輪傳動的幾何參數(shù)和尺寸有嚴(yán)格的要求，應(yīng)分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、圓整或計算其精確 例如模數(shù)必須標(biāo)準(zhǔn)化，中心距和齒寬盡量圓整，嚙（合節(jié)尺圓寸、分度圓、齒頂圓以及齒根 圓的直徑、螺旋角、變位系數(shù)等頁計算精確值，長度尺寸準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)3位（單位為mm）角度準(zhǔn)確到秒。圓整中心距時，對直齒輪傳動，可以調(diào)整和齒數(shù)z；對斜齒 輪傳動可以調(diào)整螺旋角B。(5) 齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，如輪

15、緣內(nèi)徑輪輻厚度C1輪輻孔徑。、輪裁直徑，和長度_ 等，按參考資料給定的經(jīng)驗(yàn)公式計算，但都應(yīng)盡量圓整，以便于制造和測量。注意： 各級大、小齒輪幾何尺寸和參數(shù)的計算結(jié)果應(yīng)及時整理并列表，同時畫出結(jié) 簡圖，以備裝配圖設(shè)計時應(yīng)用。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計題目題目一：設(shè)計一臺帶式運(yùn)輸機(jī)中使用的單級直齒圓柱齒輪減速器。原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力=400QI運(yùn)輸帶速度=0.75m/,袞筒的計算直徑=300mm 原動機(jī)為電動機(jī)，齒輪單向傳動，有輕微沖擊，工作10時年間，每年按300天計，單班工 作(每班8小時) 。題目一 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動示意圖題目二: 設(shè)計零件清洗運(yùn)輸裝置中的一級斜齒圓柱齒輪減速器。原始條件

16、：運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力=650QI運(yùn)輸帶速度=0.42m/,袞筒的計算直徑=400mm 原動機(jī)為電動機(jī)，齒輪單向傳動，工作平穩(wěn)，有輕微沖擊，雙班制工作，運(yùn)輸帶速度允許 差正負(fù)5%，工作年限為10年，每年按300天計，單班工作（每8班小時）。察看題目二 帶式運(yùn)輸裝置傳動示意圖機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計范例工作條件及要求：用于運(yùn)輸碎粒物體，工作時載荷有輕微沖擊，輸送帶允許速度誤差土 二班制，使用期限0年(每年工作日00天)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計原始數(shù)據(jù)于下表：組別運(yùn)輸帶牽引龍W(N運(yùn)輸帶速費(fèi)W(m/S傳動滾筒直彳:D(mm)126001. 25320235001. 454201電動機(jī);5、傳動滾筒; 設(shè)

17、計的基本步驟:帶式輸送機(jī)的傳動裝置簡圖2、三角帶傳動；3、減速器；4、聯(lián)軸器;6、皮帶運(yùn)輸機(jī)一、電動機(jī)的選擇及運(yùn)動參數(shù)的計算 一般電動機(jī)均采用三相交流電動機(jī)，如無特殊要求都采用三相交流異步電 動機(jī)，其中首選系列全封閉自扇冷式電動機(jī)。電動機(jī)的選擇1、確定皮帶輸送機(jī)所需功率PW=FWW/1OO0W式(11)2、傳動裝置的效率3 n=n1,n2,n3,n4,5式(12)式中：n-三角帶傳動效率n 2-齒輪傳動效率 n3-滾動軸承的效率 n 4 聯(lián)軸器的效率n 5 運(yùn)輸機(jī)平型帶傳動效率常見機(jī)械效率參見附1表3、電動機(jī)的選擇 電動機(jī)的額定功率：P>PW/= FWVWn (kW式(1-3)4、確定電

18、動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)：(1滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nW=601000VWD (r/min)式(1-4)式中： VW皮帶輸送機(jī)的帶速D 滾筒的直徑(1電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：n Ji，nW式 (1-5)式中：i /是由電動機(jī)到工作機(jī)的減數(shù)比i x=i1 x-i2 x-i3 / in / 式(1-6)i1 /i2 /i3 / in /是各級傳動比的范圍按n"的范圍選取電動機(jī)的轉(zhuǎn)速（2）常用機(jī)械傳動比的范圍見網(wǎng)2表5、列出電動機(jī)的主要參數(shù)電動機(jī)額定功率（KW電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速m（r/mi n）電動機(jī)軸伸出端直徑（mm電動機(jī)軸伸出端的安裝高度（電動機(jī)軸伸出端的長度nm常用機(jī)械傳動效率附表1機(jī)械傳動類型傳動效率圓柱齒輪傳

19、動閉式傳0.96-0.98 （7-9級精度）開式傳動190.96圓錐齒輪傳動閉式傳動190.97 （7-8級精度）開式傳 0.92-0.95帶傳動平型帶傳動0.95-0.98V型帶傳動0.94-0.97滾動軸承（一對）0.98-0.995聯(lián)軸器0.99-0.995常用機(jī)械傳動比范圍附表2傳動類型 選用指標(biāo)平型帶三角帶齒輪傳動功率K）?。?0中（100大（最大可達(dá)0000單級傳動比（常用值）2-42-4員柱圓錐3-52-3最大值615106-10二、總傳動比的計算及傳動比的分配(1) 傳動裝置總傳動比 i=nm/nW 式 (21 )(2) 分配傳動裝置各級傳動比i=i1 i2 i3 in式(2-

20、2)式中：1、i2、i3 in從附表2中選值三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計算1、各軸的功率計算：P仁pi -n3式 G- 1)P2=pi -n2 -n3式(3-2)2、各軸的轉(zhuǎn)速計算：(1)高速軸轉(zhuǎn)速 n1=nm/i1(r/min)式(3 3)(2)低速軸轉(zhuǎn)速 n2=nm/(i1 - i2)(r/min)式(3-4 )3、各軸扭矩的計算：TK=9.5 煤 10XPK/ nK (N.mm)式(35 )四、三角帶傳動設(shè)計1、選擇三角帶型號；2、選擇帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶m/SVC25m/S ;3、確定中心距和帶長，驗(yàn)算小輪包角；耗ao )4、按許用功率計算帶的根數(shù);5、確定作用在軸上的壓力;6

21、、確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸(只要求繪制大帶輪的零件圖);五、齒輪傳動設(shè)計1、參考教材步驟設(shè)計這一對齒輪的尺寸(只要求繪制大齒輪的 零件圖);2、選擇齒輪傳動的潤滑油粘度、潤滑方式；六、軸的設(shè)計參考教材的附加內(nèi)容的例子及設(shè)計步驟進(jìn)行設(shè)計，只要求低速軸的設(shè)計并繪 制低速軸的零件圖。七、滾動軸承的選擇（低速軸） 按教材選擇步驟進(jìn)行滾動軸承的選擇，并確定潤滑方式。八、鍵的選擇及強(qiáng)度校（核低速軸的鍵），鍵的尺寸選擇可參照公差與配合教材的相關(guān) 章節(jié)。九、聯(lián)軸器的選擇低（速軸），參考第十五章。主要檢驗(yàn)它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的類型選 擇可參照機(jī)械設(shè)計手冊十、繪制各種規(guī)格的零件圖、裝配圖1零件圖的繪制圖面全部縣3號紙繪制，比例可用1或1: 2圖面布置合理，線型 正