机械设计课程设计指导书

机械设计课程设计指导书一、机械设计课程设计的目的机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术根底课、课程设计那么是机械设计课程重要的实践环节，其根本目的是：1．通过课程设计，综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；2．学会从机器功能的要求出发，合理选择传动机构类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和平安等问题，培养机械设计能力；3．通过课程设计，学习运用标准、标准、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养机械设计的根本技能。二、机械设计课程设计的内容课程设计题目一般为机械传动装置或简单机械。1．题目1〕带式输送机传动装置设计2〕螺旋运输机输送机传动装置设计2．内容1〕传动方案的分析和拟定；2〕电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；3〕传动件的设计〔带传动、链传动、齿轮传动等〕；4〕轴的设计〔所有轴的结构设计，弯、扭组合强度校核〕；5〕轴承的设计〔轴承的组合设计及寿命计算〕；6〕键的选择及强度校核；7〕联轴器的选择；8〕减速器的润滑与密封；9〕减速器装配图设计〔箱体、箱盖、附件设计等〕；10〕零件工作图设计；11〕编写设计计算说明书。3．工作量每个学生应完成：1〕部件装配图(如减速器装配图)——张(用Al或A0图纸绘制)；2〕零件工作图3张(传动零件、轴等)；3〕设计说明书一份(约6000—8000字)。4．进行方式1〕每人一题，学生按指定题号，在教师指导下，按时、保质、按量完成全部设计；2〕教师每天根本按一定时间到设计教室进行答疑和检查。三、课程设计的步骤课程设计大致按以—下步骤进行：1．设计准备阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件；通过看实物、模型、录像或减速器拆装实验等，了解没计对象；阅读行关资料、图纸；拟定设计方案等。2．传动装置的总体设计比拟和选择传动装置的方案；选定电动机类型和型号；确定总传动比和各级传动比；计算各轴转速和转矩。3．传动件的设计计算设计计算各级传动件的参数和主要尺寸，例如减速器外传动零件(带、链等)和减速器内传动零件(齿轮、蜗杆传动)，以及选择联轴器的类型和型号等。4．装配图设计绘制装配草图；设计轴(强度计算和结构设计等)；选择计算轴承和进行支承结构设计；进行箱体及附件的设计；完成装配图的其他内容(标注尺寸、配合，技术要求，零件明细表和标题栏等)。5．零件工作图设计6．编写设计说明书7．设计小结四、进度1．第一阶段设计准备，分题号、借图板、手册、图册等，传动装置的总体设计、传动件的设计2．第二阶段装配草图的设计与绘制，减速器的拆装，装配工作图的绘制与总成3．第三阶段零件工作图的设计与绘制，编写设计说明书、设计总结五、成绩评定〔优、良、中、及格、不及格五级〕1．图纸质量图纸结构、投影、标注及数据是否正确，线条是否符合制图标准，图面是否整洁，字迹是否工整等。2．设计计算说明书设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等。3．设计表现是否遵守纪律、设计态度端正，能否按进度独立完成工作量，是否迟到早退等〔出勤率〕。六、课程设计中应注意的问题1．课程设计是在教师指导下进行的，为了更好地到达培养设计能力的要求，提倡独立思考、严肃认真、精益求精的学习精神，反对照抄照搬和容忍错误的态度。2．设计过程中，需要综合考虑多种因素，采取多种方法进行分析、比拟和选择，来确定方案、尺寸和结构。计算和画图需要交叉进行，边画图、边计算、反复修改以完善设计是正常的，必须耐心、认真地对待。3．利用已有资料是学习前人经验、提高设计质量的重要保证，但是不应该盲目地、机械地抄袭，要根据具体条件和要求，大胆创新。4．设计中应学习正确运用标准和标准，要注意一些尺寸需要圆整为标准数列或优先数列。5．要注意掌握设计进度，每一阶段的设计都要认真检查，防止出现重大错误，影响下一阶段设计；6．学生每天上、下午必须在指定的设计教室进行设计，不得迟到和早退。附：1．机械设计课程设计进度表2．参考资料3．机械设计课程设计各阶段详细设计指导4．机械设计课程设计计算说明书编写要求、格式说明机械设计课程设计进度表阶段及主要任务1〔1天〕2〔1天〕3〔2天〕4〔4天〕5〔2天〕6〔2天〕7〔2天〕8〔1天〕1.借图板、参考资料等2.传动装置总体设计3.传动件的设计4.装配草图设计与绘制5.装配图的绘制与总成6.零件图设计与绘制7.编写设计说明书8.交课程设计成果机械设计课程设计各阶段详细设计指导传动装置的总体设计一、分析和拟定传动装置的运动简图由于每个人的机械设计课程设计题目传动方案已定，只需把同题目的所有方案或自己独立思考出来的方案进行比拟，说明优缺点就可以。二、选择电动机类型及功率〔P11～P16〕1．电动机类型：均用Y系列电动机2．确定电动机功率：电动机所需输出功率：P0=P工/ηP工―工作机所需功率〔取决于工作阻力及运行速度〕η―电动机至工作机之间传动装置的总效率带式输送机：P工=Fv(kw)螺旋输送机：P工=Pw/ηw(kw)F―带式输送机输送带工作拉力〔kN〕v―带式输送机输送带工作速度〔m/s〕Pw―螺旋输送机工作轴上的功率〔kw〕ηw―螺旋输送机卷筒的效率〔工作装置效率〕η―电动机至工作机传动装置的总效率η=η1η2η3…ηn传动装置中每一级传动副上每对轴承及每个联轴器的效率注：①轴承效率：一般指一对轴承而言②卷筒效率：η卷=0.95－0.96③联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器④电动机额定功率PP>P0P0－电动机所需输出功率P－电动机额定功率P＝〔1～1.3〕P0三、确定电动机转速功率相同的同类电机有不同的转速：电机转速高、转矩小→外廓尺寸小、重量轻、价格廉价。但在总传动比相同条件下，传动装置传动比大→尺寸及重量大、价格高，故二者应综合考虑。本设计一般用同步转速为1500及1000r/min两种电动机转速〔用满载转速nm计算：1450及960r/min〕。nm/n=i1i2i3…n―工作机转速i1、i2、i3…―各级合理传动比四、选定电动机型号选定电动机型号后，列表记录所选电动机的外形尺寸，安装尺寸，输出轴的直径、长度及联接键槽尺寸。注：①设计计算传动装置各级功率时，按电动机实际功率〔设计功率〕P0进行计算。②设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载功率〔额定功率〕Pm进行计算。③运动计算要按满载转速nm，计算不能按同步转速计算。计算传动装置的总传动比及分配各级传动比一、总传动比i=nm/n二、分配传动比分配传动比原那么：1．各级传动比应在推荐范围内；2．i带不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，造成安装困难；i带＝2～4可取偏小些的值〔2～2.5〕3．各传动件互不干预，且有利润滑；双级圆柱齿轮减速器:i高＝〔1.3～1.5〕i低圆锥―圆柱齿轮减速器:i锥≈0.25i<2～3注：传动件的参数确定后，验算传动比的误差，应满足δi≤±(3～5)%传动装置的运动和动力参数的计算一、各轴转速二、各轴输入功率三、各轴输入转矩计算参数列表轴名参数电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴工作轴转速n〔r/min〕功率P〔kw〕扭矩T〔N·mm〕传动比i效率η传动零件的设计计算传动装置包括各种类型的零、部件，其中决定其工作性能、结构布置和尺寸大小的主要是传动零件，如V带传动、链传动和开式齿轮传动等，再进行箱传动零件设计。一、箱外传动零件设计V带传动要求计算出V带传动的型号、长度、根数、中心距、初拉力、对轴的作用力；确定带轮直径D1、D2，材料、张紧装置、带轮结构尺寸等。设计时应注意：1．带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。如：装在电动机轴上的小带轮直径与电动机中心高应相称；大带轮不应过大以免与机架相碰等。一般应由电机轴定小带轮轴孔孔径，在带轮轴孔孔径与减速器输入轴协调；2．D1、D2应标准化，由此造成实际带传动的传动比与分配的带传动的传动比之间有差异，应予以修正，从而得到减速器实际的传动比和输入转矩；3．Ｖ带轮的结构形式：主要由带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册。画出结构草图，标明主要尺寸备用。二、箱内传动零件设计1．圆柱齿轮传动设计时应注意以下几点：1〕齿轮的材料小齿轮45号钢调质，也可用合金钢，40MnB调质〔HB240～285〕或40Cr外表淬火〔HB240～286〕；大齿轮45号钢正火〔HB170～210〕；2〕齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算其精确值；3〕具体结构尺寸可参见手册或图册；4〕几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表。2．圆锥齿轮传动要求根本同上，具体结构尺寸参见手册或图册。装配图设计一、装配图设计内容1．在减速器拆装实验的根底上，进一步了解减速器的各种附件、箱、体传动件以及轴承的结构特点；2．初绘装配草图及验算轴与轴承；3．在初绘装配草图以及验算轴与轴承的根底上，完成装配图；4．掌握“边绘图，边计算，边修改”的交替工作法。二、减速器的结构减速的根本结构由传动零件〔齿轮或蜗杆、蜗轮等〕、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。根据不同要求和类型，减速器有多种结构。三、装配草图设计装配图反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸，是绘制零件工作图的依据。所以必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。1〕草图设计〔按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略，如：不画剖面线，不标注配合及尺寸等〕2〕教师审阅3〕装配工作图设计1．草图设计第一阶段1〕设计内容：〔1〕完成轴的结构设计①dmin：按扭矩初估而得的作为轴端直径。②确定轴各段直径〔考虑零件定位及轮毂孔直径〕③确定轴各段长度〔考虑零件宽度及零件间相互距离〕④轴承型号确实定减速器铸造箱体主要结构尺寸关系mm可初选3类、7类轴承。减速器铸造箱体主要结构尺寸关系mm〔2〕确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点2〕设计过程：〔1〕绘制前的准备①电机型号：查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H；Ｈld②Ｈld两端轴孔直径和轴孔长；③初选轴承类型〔径向力和轴向力作用〕；④轴承润滑方式；浸油齿轮v≤2m/s时，可采用脂润滑。⑤齿轮润滑v≤12m/s时可采用浸油润滑。注意油池深度与浸油。一般浸油深度：浸油齿轮一个齿高，但≮10mm；锥齿轮：整齿宽〔至少半齿〕。齿顶圆至油池底面距离≮30～50mm。⑥确定密封方式v轴＜5m/s时采用毡圈密封；封油环〔齿状〕参见手册或图册。⑦轴承盖结构，参见手册或图册。〔2〕草图设计过程①选择视图、图纸幅面(1号图)、绘图比例(1:2)及布置图面位置(估计减速器轮廓尺寸)；②画传动零件的中心线及轮廓线、箱体内壁线由里向外，先画中心线和轮廓线，再画细部结构。步骤及要点：b1＝b2＋5～10；机体内壁与小齿轮端面及大齿轮顶圆应有间隙△2、△1；防止高速级大齿轮与低速级轴相碰。③初估轴的外伸直径；通过绘图进行轴和轴承部件结构的初步设计；定出轴的支承距离及轴上零件作用力的位置。3〕精算〔1〕轴的弯扭组合强度计算〔2〕轴承寿命计算〔3〕键的校核2．草图设计第二阶段任务：轴系结构设计内容：设计传动零件、轴上其它零件及与轴承支点结构有关零件的具体结构。1〕传动件结构设计：齿轮设计时应注意：①齿轮传动的参数和几何尺寸有严格的要求：模数m：取标准值；中心距a：圆整；分度圆直径d1、d2：精确到小数点后3位；螺旋角β：精确到秒；其他结构尺寸尽量取整，以便加工。②小齿轮是否采用齿轮轴2〕轴承组合设计①轴系轴向固定与调整方法；②轴系结构与画法；③轴系润滑与密封；④轴承盖结构；两级展开式圆柱齿轮减速器装配草图的主体局部⑤轴结构细化，圆角、倒角、退刀槽、砂轮越程槽等参见手册或图册。两级展开式圆柱齿轮减速器装配草图的主体局部圆锥—圆柱齿轮减速器装配草图的主体局部圆锥—圆柱齿轮减速器装配草图的主体局部任务：完成装配草图内容：1〕设计减速器机体和附件①机体形状、尺寸确定；②轴承旁凸台结构尺寸；③加强筋；④机体工艺结构〔沉头座、凸台、铸造圆角等〕；⑤联接螺栓、螺钉的尺寸、位置；⑥地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。2.完成减速器附件：七大附件的结构设计①检查孔，盖作用：检查啮合、注油。②通气器作用：内外气压平衡。③起盖螺钉作用：顶起箱盖。通气孔起盖螺钉检查孔检查孔盖板通气孔起盖螺钉检查孔检查孔盖板作用：测量油面高度。⑤排油孔螺塞作用：排出油污。⑥定位销定位销油标放油螺塞定位销油标放油螺塞⑦起吊装置吊环螺钉装在箱盖上，用于吊运箱盖。也可在箱盖上直接铸造出吊耳来起吊箱盖。为吊运整台减速器，在箱座两端凸缘下面铸出吊钩。完成的草图吊环螺钉完成的草图吊环螺钉吊耳吊耳吊钩4．完成减速器装配图装配图内容包括各个视图、尺寸、技术要求、零件编号、明细表、标题栏等。1〕标注尺寸：①特性尺寸；②配合尺寸；③安装尺寸；④外形尺寸2〕零件序号、明细表、标题栏3〕技术特性4〕技术要求5〕检查装配图①装配图是否与传动方案一致；②传动件、轴、轴承及轴上零件结构是否合理；定位、固定是否可靠；加工、装拆是否方便；润滑、密封如何考虑的；③箱体的结构与工艺性是否合理；加工面与非加工面；附件的布置是否恰当、结构是否正确；④设计计算的尺寸与实际尺寸是否一致；⑤视图表达是否符合机械制图规定；三个视图的投影关系是否正确；啮合轮齿、螺纹及滚动轴承等的画法；⑥尺寸标注是否完整且不多余；零件序号是否按顺序编制完整，不遗漏、重复；且与明细表一一对应，注意材料牌号与设计一致；标出技术特性、撰写技术要求。减速器装配图常见错误例如5．减速器装配图常见错误减速器装配图常见错误例如1〕不合理结构：插孔位置太高，测油杆不便插入和拔出，凸台无法加工。2〕不合理结构：放油孔位置偏高，箱内的油放不干净。3〕不合理结构：轴承盖螺钉设计在剖分面上。4〕不合理结构：各轴承座孔外端面不平齐，不利于加工。正确：各轴承座孔外端面平齐，各轴承内端面对齐。5〕不合理结构：定位销孔位置不当。6〕齿轮啮合的正确画法：5条线，从动件齿顶圆画虚线。7〕螺栓联接的正确画法零件工作图设计和绘制一、零件工作图设计概述零件工作图是零件制造、检验和制订工艺规程的根本技术文件。它既要反映出设计意图，又要考虑到制造的可能性、合理性和经济性。零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。零件的根本结构及主要尺寸应与装配图一致，不应随意更改。如必须更改，应对装配图作相应的修改——从装配图拆零件。1．设计内容1〕减数器输出轴2〕减数器输出轴上大齿轮〔锥齿轮或蜗轮〕2．零件工作图的要求1〕正确选择和合理布置视图2〕合理标注尺寸3〕标注公差及外表粗糙度4〕编写技术要求5〕画出零件工作图标题栏二、轴类零件工作图的设计要点1．减数器输出轴1〕视图①一般只需一个主视图；②在有键槽和孔的地方——增加必要的局部剖面图；③细小结构〔如退刀槽、中心孔〕——局部放大图。④设计时用3号图纸。2〕标注尺寸①对所有尺寸包括倒角、圆角都应标注无遗，或在技术要求中说明。②不允许出现封闭的尺寸链。ll串联尺寸组a串联尺寸组a1a3a4a5a8a7a6a2并联尺寸组3〕外表粗糙度轴的所有外表都要加工。外表粗糙度根据手册或可按下表选择。4〕标注尺寸公差①凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。②键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。③在零件工作图上对尺寸及偏差相同的直径应逐一标注，不得省略。5〕形位公差下表列出了在轴上应标注的形位公差工程，供设计时参考。轴的形位公差标注方法及公差值可参考有关手册。齿轮、轴承定位的端面跳动度键槽的对称度齿轮、轴承定位的端面跳动度键槽的对称度7~86~86~78~9圆柱面相对轴心线径向跳动度轴孔的圆柱度6〕技术要求在图上不便表示而在制造时又必须遵循的要求和条件。参见P112。主要内容：①对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料；②对材料外表机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等；③对机械加工的要求；④对未注明倒角、圆角半径的说明。7〕轴零件工作图例如三、齿轮类零件工作图的设计要点齿轮、蜗杆和蜗轮等在零件工作图中除了零件图形和技术要求外，还应有啮合特性表。1．视图这类零件图一般用两个视图表示：主+左简化：侧视图只画轴孔和键槽。注：β角方向应在视图上清楚的画出。设计时用2号图纸。2．标注尺寸1)径向尺寸：以轴的中心线为基准标出。注：齿根圆在图纸上不标出。2)齿宽方向的尺寸：以端面为基准标出。有关齿轮零件工作图的尺寸标注，参见有关手册。除啮合参数〔齿顶圆、分度圆〕为精确值外，其它尺寸〔轮缘厚度、辐板厚度、轮毂及辐板开孔尺寸等〕应圆整。3．外表粗糙度可参考手册。圆柱齿轮主要外表粗糙度4．尺寸公差和形位公差圆柱齿轮主要外表粗糙度尺寸公差1)齿顶圆直径的极限偏差，参见有关手册；作基准〔IT7~9)；不作基准〔IT11)；2)轴孔或齿轮轴轴颈的公差，参见有关手册；3)键槽宽度b的极限偏差和尺寸〔d+t1〕的极限偏差，参见有关手册；形位公