课程设计讲稿

《机械设计基础》

课程设计第一章概述《机械设计基础》课程设计是机械类学生培养实践能力的一个重要的实践性教学环节，通过课程设计达到如下的目的：1、综合运用所学知识通过课程设计，把机械设计及其有关先修课程（制图、工程力学、工程材料、金工实习等）中所学的知识在实际设计中综合加以应用，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和发展。§1-1课程设计的目的2、学习机械设计的一般方法在设计实践中，学习和掌握通用机械的一般设计方法和步骤。培养学生分析与解决问题的能力。3、进行基本技能训练通过设计，使学生能熟练的应用有关参考资料、设计手册、国家标准，部颁标准，以完成一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本训练。§1-2课程设计的内容一、设计题目课程设计一般选用由本课程所学大部分零件组成的机械传动装置或简单机械作为课题，目前普遍选择的还是齿轮减速器。考虑我校的专业，故定为一级圆柱直齿轮减速器，适合学生目前的知识水平，有利于达到课程设计的目的。请参看课程设计手册附录中的设计任务

二、设计内容通过设计要求完成下列内容：1、传动方案的评述2、电动机选择3、传动装置运动和动力参数的计算4、主要零件的设计计算5、减速器装配图和零件图绘制（总装配图1张，零件工作图1~2张）6、设计说明书的编写等。§1-3课程设计的步骤课程设计大体可按以下几个步骤进行一、设计准备阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求，工作条件和步骤；通过分析模型、实物、看电视录像，了解设计对象，复习课程有关内容，熟悉有关零件的设计方法，拟定设计计划。二、传动装置的总体设计评述传动装置的的传动方案，选择电动机，确定总传动比和分配各传动比，计算各轴的转速，功率和转矩三、传动零件的设计计算设计计算确定减速器中齿轮传动及减速器外的带传动的主要参数和尺寸。四、减速器装配草图设计在已知减速器中传动零件的主要尺寸和各轴尺寸的基础上，进一步设计减速器草图。但由于我们时间有限，决定草图和工作图使用同一张图。故要求同学们画草图时要轻线，要符合制图要求，要符合零件标准。具体内容和步骤如下：1、设计带传动和齿轮传动2、初步估算轴颈。选择联轴器类型，初选滚动轴承3、进行轴的结构形状设计，确定轴的跨距；4、轴的受力分析，画弯矩图、扭矩图；进行轴的强度校核计算轴承处的反力，5、根据经验计算法在画面上布置三视图的位置一般先从俯视图着手，然后画出主视图，最后画左视图6、校核轴承寿命7、选择并校核键的强度；8、箱体和附件结构设计，并完成画图工作。9、审核和修正装配草图。五、减速器装配工作图设计1、在草图基础上加深2、标注尺寸和配合3、编写减速器特性、技术要求、标题栏和明细表。六、零件工作图的设计和绘制1、大齿轮零件工作图2、从动轴零件工作图。七、整理和编写设计计算说明书八、设计小结和答辩图纸（装配图和零件图）及计算说明书完成后，经指导教师审阅认可，才能参加答辩和考核，不合格要退回重设计。成绩由图纸和设计说明书、答辩综合评定。§1-4课程设计的注意事项一、要求独立思考，严肃认真，一丝不苟的完成设计。课程设计是一个重要的教学环节，是综合运用所学知识，发挥独立思考，培养工作能力的一个过程，学生要明确学习目的，树立正确的学习态度，才能获得较好的锻炼和提高。在设计中不能依赖指导老师的指导，也不能随意定数据、定答案，要按标准或经验公式确定。二、要求初步掌握“三边”设计方法任何设计都是边算边画边改的设计过程。计算和画图不是绝对分开，而是交叉进行的，如轴就是先算后画，再算的过程。三、要求边设计边整理资料设计计算贯穿在全过程。最后要在说明书中反映计算的全部内容，设计中要求边设计边整理，注意积累资料，说明书要求整齐、清洁，不得涂改。四、要求正确使用标准和规范设计中遇到的制图及零部件都要运用到标准和规范，运用得好坏直接关系到零部件的互换性，工艺性和经济效果，也可以影响到设计工作量，是评价设计质量的一项重要指标。五、要求设计过程中合理安排时间在设计过程中合理掌握时间，不要前松后紧，也不要前紧后松，更不要开夜车，注意劳逸结合，保质保量按时完成设计任务。第二章机械基础课程设计一、设计任务见设计指导书附加页P239二、确定传动方案按传动机构类型，画出传动方案简图P6、P239三、电动机的选择P10设计内容设计结果（约3~4厘米宽）1、计算工作机器的功率输送带速度V与卷筒直径D(mm）、卷筒轴转速nw的关系为(2一1)(2一2)

如果给出带式输送机驱动卷筒的圆周力（即卷筒牵引力）F(N）和输送带速度v（m/s)，则卷筒轴所需功率(2一3)kW

2）电动机的输出功率。考虑传动装里的功率损耗，电动机输出功率为 （2一4)式中，为从电动机至工作机主动轴之间的总效率，即（2一5)其中分别为传动系统中各传动副、联轴器及各对轴承的效率，其数值见表1-8或13-2。

根据计算出的功率,可选定电动机的额定功率应使等于或稍大于Pd3）确定电动机额定功率。3．选择电动机的转速

同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。如选用转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。因此，应综合考虑电动机及传动装置的尺寸、重量、价格，分析比较，权衡利弊，选出合适的电动机转速二 选择电动机转速时，可先根据工作机主动轴转速n，和传动系统中各级传动的常用传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，以供参照比较，即

(2一6)式中：―电动机转速可选范围；一般常选用同步转速为150or/min或1000r/min的电动机。3、电动机的额定功率PedPed>Pd=3.459KW取Ped=4KW（手册P155）4、确定电动机转速（手册P169表13-2）V带传动比的范围

i1’=2-4齿轮传动比范围

i2’=3-5

电动机转速可选范围nw工作机转速4．确定电动机型号

根据选定的电动机类型、结构型式、功率和转速，由表20一1、表20一2查出电动机型号及其额定功率、满载转速、外形和安装尺寸（如中心高、轴伸及键联接尺寸、机座尺寸）等各参数的数据，并列表记录备用。

电动机选型在课设P193

选择电动机类型时，应使其性能与机器的工作状况大致相适应。工业上应用最多的是三相异步电动机，它结构简单，价格低廉、维护方便，可直接接到三相交流电网。设计时应优先考虑选用。常用电动机为Y系列（IP44），它是我国最新设计的统一系列。是取代JQ2系列的更新换代产品，功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会的标准，防护等级为IP44。

同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。如选用转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。因此，应综合考虑电动机及传动装置的尺寸、重量、价格，分析比较，权衡利弊，选出合适的电动机转速。选择电动机转速时，可先根据工作机主动轴转速n，和传动系统中各级传动的常用传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，一般常选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。主要尺寸：三、传动装置的总传动比及其分配

1．计算总传动比

由电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速n，可确定传动装置应有的总传动比为

(2一7)

传动装置总传动比是各级传动比的连乘积，即

(2一8)设计多级传动装置时，需将总传动比分配到各级传动机构．2．合理分配各级传动比

各级传动比如何取值，是设计中的一个重要问题。分配传动比时通常应考虑以下几方面：(1）各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内（见表2一1)，不应超过最大值，以利发挥其性能，并使结构紧凑。(2）应使各级传动的结构尺寸协调、匀称．例如，由V带传动和齿轮传动组成的传动装置（如图2一la),V带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半径超过减速器的中心高，造成尺寸不协调，并给机座设计和安装带来困难。(3）应使传动装置外廓尺寸紧凑，重量轻。如图2一2所示两级圆柱齿轮减速器，在相同的总中心距和总传动比情况下，方案b具有较小的外廓尺寸。

（4）在减速器设计中常使各级大齿轮直径相近，以使大齿轮有相接近的浸油深度。如图2-2b所示，高、低速两级大齿轮直径相近，且低速级大齿轮直径稍大，其浸油深度也稍深一些，设计内容设计结果4)、分配各级传动比P12总传动比各种传动比在课设P7表2-1一般先选定齿轮传动传动比：随后便确定带轮的传动比（要查表核定传动比是否合乎使用范围）(2）应使各级传动的结构尺寸协调、匀称．例如，由V带传动和齿轮传动组成的传动装置,V带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半径超过减速器的中心高，造成尺寸不协调，并给机座设计和安装带来困难。

各级传动比如何取值，是设计中的一个重要问题。分配传动比时通常应考虑以下几方面：(1）各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内，不应超过最大值，以利发挥其性能，并使结构紧凑。5）各轴输入功率例如：电动机P0=4KW则：高速轴PI=P0

η1η3=低速轴PII=PI

η2η3=6)各轴扭矩的计算电动机的扭矩高速轴的扭矩低速轴的扭矩设计内容设计结果轴号功率转矩转速传动比效率电动机轴高速轴低速轴工作机轴运动和动力参数设计内容设计结果五、带传动设计（可参照课本例题进行,

课本P207例13-2）1.选择三角带型号2.确定小带轮和大带轮直径8.带轮结构设计（略）5.验算小带轮包角3.验算带速4.确定带的长度和中心距6.确定三角带根数7.确定初拉力和作用在轴上的力设计内容设计结果六、齿轮传动的设计（参照课本例题进行,课本P169例11-1）1.选择齿轮材料2.选择齿数和齿宽系数3.确定许用应力4.按齿面接触强度条件确定小齿轮直径5.确定模数和齿宽6.验算齿根的弯曲强度7.验算齿轮圆周速度8.直齿圆柱齿轮传动的几何尺寸计算选择齿轮材料（注：常用齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢，合金结构钢，铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮较大而轮坯不易锻造时，可采用铸钢；开式低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢。）标准齿轮的齿数应不小于17，一般可取z1>17。齿数多，有利于增加传动的重合度，使传动平稳，但当分度圆直径一定时，增加齿数会使模数减小，有可能造成轮齿弯曲强度不够。）序号名称代号计算公式或查表依据结果序号名称代号计算公式或查表依据结果1齿数z1按工作要求329齿根圆直径df1df1=d1-2hf73.75z2z2=5z1160df2df2=d2-2hf393.752模数m按强度计算2.510基圆直径db1db1=d1cosa75.23压力角a20o20odb2db2=d2cosa375.94分度圆直径d1d1＝mz18011分度圆齿距pP=3.14m7.85d2d2＝mz240012分度圆齿厚sS=p/23.9255齿顶高haha=ha*m2.513分度圆齿槽宽ee=s3.9256齿根高hfhf=(ha*+c*)m3.12514中心距aa=(d1+d2)/22407齿高hh=ha+hf5.62515齿宽bb1=b2+(5~10)808齿顶圆直径da1da1=d1+2ha85b275da2da2=d2+2ha4059.齿轮结构设计(自选齿轮结构形式）设计内容设计结果七、轴的设计㈠高速轴的设计1.选择轴的材料2.初步估算轴的直径3.确定轴的各段直径（注意要规范为标准数据值）（d1注意要符合密封圈内径标准轴颈）（①d2注意要符合轴承内径标准值，）②计算出d2后可试定出轴承类型，比如我们可试选6207或6107滚动轴承。d

由最小直径计算公式得出，此处直径必须取成标准值，因为此处要安装带轮。d1

必须与密封圈的内径一致，为轴间高度，请查手册确定合理值d2必须符合轴承内径直径标准d3必须取成标准值，因为此处要安装齿轮。d4形成轴环，d5要与d2相同，因为滚动轴承要求成对使用。设计内容设计结果4.确定轴的各段长度符号名称尺寸（单位：mm）备注L3伸出端零件与轴的配合长度应按零件宽度确定（带轮或联轴器）查带轮（课本P209）L4输入或输出轴伸出端零件至轴承盖端面或螺钉头的距离15~20（推荐值）L5轴承端盖及螺钉头高度根据轴承盖结构形式确定（请先设计轴承端盖）课设P154和P146B轴承宽度根据轴承型号确定（根据试选的轴承型号确定）课设P62L2轴承端面至箱体内壁距离轴承用油池内润滑油润滑时，5~8（推荐值）轴承用油脂润滑且有挡油环时，6~8（推荐值）a齿轮端面到减速器内壁的距离，a>∆，∆为减速器壁厚，10~15课设P146b齿轮的宽度由齿轮的结构确定（查齿轮的设计值）5.按弯扭组合变形进行轴的强度校核设计内容设计结果2)计算作用在齿轮上的力1)绘制轴的计算简图3)求支座反力设计内容设计结果4)绘制弯矩图水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩图5)绘制扭矩图设计内容设计结果6)计算当量弯矩7)计算危险截面轴径设计内容设计结果(二）低速轴的设计（低速轴的设计雷同高速轴）1.选择轴的材料2.初步估算轴的直径3.确定轴的各段直径4.确定轴的各段长度5.按弯扭组合变形进行轴的强度校核设计内容设计结果八.滚动轴承的选择和校核设计内容设计结果（一）高速轴滚动轴承的选择与校核1)计算轴承上的总支反力A端轴承：B端轴承：2)计算轴承上的当量载荷设计内容设计结果3)计算滚动轴承的寿命如果计算出的滚动轴承的寿命值低于使用年限，请返回第七步即从轴的设计重新开始。设计内容设计结果（二）低速轴滚动轴承的选择与校核（计算过程雷同高速轴的滚动轴承。）1)计算轴承上的总支反力2)计算轴承上的当量载荷3)计算滚动轴承的寿命设计内容设计结果九、键的设计（一）、高速轴三角带轮用键联结的设计1、选择键的类型及宽与高根据此处轴的直径查键的手册得。。。。。。2、根据键的工作强度条件确定键的长度（键的长度一定要符合键的长度系列值，如果计算出的长度值大于该段轴的长度值，怎么处理？）（二）、高速轴齿轮用键联结的设计（详细步骤雷同上面）设计内容设计结果（三）、低速轴齿轮用键联结的设计（详细步骤雷同上面）十、联轴器的设