机械设计基础课程设计指导教案

机械设计基础课程设计指导大纲

A 、总论

一、课程设计的目的、任务和内容

1、课程设计目的

机械设计课程设计是本课程的最后一个教学环节，总体来说，目的有三个：

1）综合运用机械设计及其它有关先修课程，如机械制图、测量和公差配合、金属材料和热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展；

2）学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力；

3）进行基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。

2、课程设计任务

课程设计任务由课程设计任务书给出，内容包括：设计题目、原始数据、设计条件和设计内容等。格式如下：

课程设计任务书

课程名称机械设计基础

设计题目带式输送机传动装置

1 设计要求（包括主要指标、数据及工作量）

1.1 传动系统示意图

1.2原始数据

1.运输带的拉力F= N

2.运输带工作速度V= m/s

3.卷筒直径D= mm

1.3设计条件：

1.工作条件：锅炉房运煤（室外、多尘）；两班制，每班工作四小时；空载起动、连续、单向运转，载荷平稳；

2.使用期限及检修间隔:工作期限为8 年，每年工作250 日；检修期定为三年；

3.生产批量及生产条件：生产几十台，无铸钢设备；

4. 设备要求 : 固定； 5．安装形式：卧式； 6．生产厂：校办工厂 1.4 工作量

1. 减速器装配图 A 0（A 1）一张

2. 零件图 1～ 4 张

5 陈铁鸣主编 . 新编机械设计课程设计图册，北京：高等教育出版社， 2003 年 7 月

6 王科社，滕启编 .机械设计课程设计指导书，北京：北京机械工业学院， 2001 年

7 周开勤主编 . 机械零件手册，第 5 版. 北京：高等教育出版社， 2001 年 7 月

8 滕启，米洁，王科社编 .机械设计课程设计指指南，北京：北京机械工业学院， 2002 年

指导老师签字： 年月日

1）设计题目：带式输送机传动装置。

3. 设计说明书一份约 6000～ 8000 字 2 设计说明书的主要内容

封面 （标题及班级、 姓名、学号、 指导老师、 完成日期 ） 目录（包括页次） 设计任务书

传动方案的分析和拟定 （简单说明并附传动 简图）

电动机的选择计算 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 传动零件的设计计算 轴的设计计算

3 参考文献

1 濮良贵，纪名刚主编 .机械设计，第 7

滚动轴承的选择和计算 键联接选择和计算 联轴器的选择 减速器的润滑方式和密封类型的选择 润滑油牌号的选择和装油量计算 减速器附件的选择和设计 减速器箱体的设计 设计小结 （体会、优缺点、改进意见 ） 参考文献

版 .北京：高等教育出版社， 2001 年5 月；

1998 年 1 月

2 卢颂峰，王大康主编 .机械设计课程设计，北京：北京工业大学出版社，

3 毛振杨等编、机械零件课程设计、浙江大学出版社、 1985 年 8 月

4 哈尔滨工业大学主编 .机械零件设计指导书 .北京：人民教育出版社 1982

2)原始数据：

(1)工作机：带式输送机。

说明：1)在设计减速器时，应对所有有必要进行强度计算的零件、部件都进行计算，但课程设计安排的时间有限，有必要进行如下的简化：所有用到的键都进行选择，但只对一个键联接进行强度校核；所有用到的轴承都进行选择，但只对一根轴上的轴承进行寿命计算；所有的轴都按扭转强度条件进行计算，并进行结构设计，但只对一根轴按弯扭合成条件进行计算，还要对这根轴按疲劳强度进行精确校核。这里规定你零件图画那根轴就对那根轴上的轴承、键进行计算。并按疲劳强度进行精确校核这根轴。设计蜗杆减速器的同学计算蜗轮轴及其蜗轮轴上的零、部件。

2)设计蜗杆减速器的同学的零件应画四张(蜗杆、蜗轮装配图、轮芯、轮缘)。如果精确校核的轴为齿轮轴，则零件图只画一张。

(2) 电动机：Y 系列三相异步电动机。

3)设计条件：

4) 设计内容：

3、课程设计内容

1)传动方案的分析、拟订：

根据设计的要求，分析制定合理的传动方案，如：

方案A:

电机-> 带传动-> 单级圆柱齿轮减

速器-> 工作机

方案G:

电机-> 两级同轴式圆柱齿轮（斜齿或直齿）减速器

-> 工作机

方案F:电机-> 两级展开式圆柱齿轮（斜齿或直齿）减速器-> 工作机

方案J: 电机->蜗杆蜗轮传动

->工

2）电动机的选择（类型、具体型号），传动比分配； 3）传动装置动力参数计算；

4）传动零件（皮带轮、齿轮）的设计； 5）轴的设计和计算； 6）轴承及其组合部件设计； 7）键、联轴器的选择和校核；

8）减速器箱体、润滑和附件等的设计；

9）装配图（ 0 号或 1 号图纸 , 用手）、零件图（用计算机）的绘制； 10）编写设计计算说明书（ 6000--8000 字）； 二、机械产品设计的一般步骤

机械产品的一般组成为：

具体产品还包括监测、控制、电器、安全、润滑、密封、维护等部分，其设计过程是一个分析—— > 综合—— >决策的反复过程。

典型步骤为：

1 、 明确设计任务，制定设计任务书； 2、 提供方案，进行评价；

3

、

按照选定的方案进行总体设计、运动和动力学分析、零件工作 能力计算和结构分析，绘制装

配

图；

4

、

施工设计，既根据装配图，考虑结构工艺性和生产条件等因， 绘制零件工作图；

方案 H:电机 ->圆锥圆柱齿轮

（斜齿 或直齿 ） 减速器 -> 工

5、审核图纸；

6

、

整理设计文件，编写设计计算说明书和使用说明书等。

三、课程设计的基本步骤和日程安排

1、课程设计的基本步骤

1) 准备阶段

◆ 研究设计任务书，分析设计题目，了解原始数据和工作条件，明确设计内容和要求；

◆ 看减速器设计和制造录象片，做减速器拆装实验，阅读教材、课程设计指导书及图册，了解减速器产品及其设计过程，作出进度计划；

◆ 借好教室、图板、资料，准备好图纸和用具。

2) 传动装置总体设计阶段

◆ 分析和拟订传动方案；

◆ 选择电动机，计算总传动比并分配传动比；

◆ 计算各轴转速、功率和转矩。

3)传动装置设计计算阶段

◆ 带传动的设计计算；

◆ 计算减速器各齿轮参数、尺寸和两级中心距。

4)减速器装配图设计阶段

◆ 分析和选定减速器结构方案；

◆ 绘制装配草图，进行轴和轴承、轴上零件、轴承部件的初步设计、计算；

◆ 精确校核指定轴强度，计算指定轴上一对轴承的寿命及该轴上键的强度，选择联轴器；

◆ 进行机体结构及其附件的设计；

◆ 标注尺寸、减速器特性、技术要求，填写标题栏和零件明细表，检查、修正、加深，完成装配图。

5)零件工作图绘制阶段

◆ 绘制指定的零件图(轴,齿轮轴,箱盖,箱座,齿轮,蜗杆,蜗轮(装配图,轮芯,轮缘)；

6)设计计算说明书编写阶段

7)设计总结和答辩

2、课程设计日程安排

四、主要参考资料、要求、注意事项和成绩评定

1. 主要参考资料：教材、《机械设计课程设计指导书》、《机械设计课程设计图册》、《机械零件设计手册》、《机械设计手册》。

2. 课程设计要求：态度认真，独立思考，一丝不苟，求实创新。

3. 注意事项

4. 成绩评定

B 、减速器产品简介

一、减速器的用途和分类

1. 减速器的用途

减速器是指原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转速。在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。

减速器是一种典型的机械基础部件，广泛使用于各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品，甚至艺术舞台。

2. 减速器的分类

减速器分为标准减速器和非标准减速器两类。

标准减速器是按国家有关标准设计和制造的，其主要系列有以下几种：

3、减速器实物图片

二、国内减速器生产状况简介

1.技术上：起步晚，60 年代生产、设计技术采用的是前苏联30～40 年代的技术，“七五”期间，国家投入大量财力、物力研制新型减速器，要求达到国外80 年代的水平，其标志是硬齿面齿轮减速器，目前以过渡系列为主，既中硬齿面减速器。

2.生产上：主要以大、中型生产厂家生产为主。1978 年约年产25 万台，目前年产约为50 万台。

3.品种上：50 年代为16 个系列，目前，有24 个基本型，55 个系列，绝大多数为硬齿面。

三、减速器的主要结构

在生产实际中，标准减速器不可能完全满足机械设备的各种功能要求，故常需要自行设计非标准减速器。非标准减速器有通用减速器和专用减速器两种。课程设计中所设计减速器为非标准通用减速器。在长期的生产实践中，通用减速器的结构已基本定型，其典型结构如下图所示：

3

）计算电机转速

C 、 设计计算有关问题

一、电动机选择、速比计算和分配

1）选择类型和结构形式

Y 系列三相笼型异步电机，额定电压交

流

2）计算电机容量

380V ，全封闭，自扇冷；

4）确定电机型号 根据容量和转速范围，从手册中查出适用的电机型号。如适用型号有数种，应综合考虑

电机和传动装 置的尺寸、重量、价格和传动比，选择出较佳型号，并记录下主要性能参数和安装尺寸。 型号标记为 Y132-S2-2, 这里Y132 表示Y 系列,机座中心高 132Mmm; S2 表示短机座 ,第二钟铁芯长度

（M-中 机座,L- 长机座 ）; 2 表示电机级数为 2.

主要尺寸：

2. 总速比计算

3. 速比分配

速比分配时，主要考虑以下因素：

a ） 各级传动比在合理范围内；

b ） 各

级传动尺寸协调，结构匀称合理；

推荐 : 普通V 带传动比 i= 2.5 ～3.5

；

c) 尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最

小；

d) 尽量使各级大齿轮浸油深度合理；

两级圆柱齿轮减速器传动比i 1=(1.25 ～1.35)i 2。

4、运动和动力参数计算

上述工作完成之后，应进行传动装置的运动和动力参数计算。主要包括各轴的转速、转矩，各级之间的传动比和效率，并整理填写在表格中，如下表所示。

二、传动零件设计计算

1.带传动设计

采用普通V 带或窄V 带传动，具体设计计算方法参见教材有关内容。设计过程中，主要注意以下问题：

1)检查带轮尺寸和传动装置外廓尺寸的相互关系，如装在电机轴上的小带轮直径和电机中心高

是否对称，其轴孔直径是否和电机轴径是否一致，大带轮是否过大和机架相碰等；

2)在课程设计说明书中给出设计计算方法、结论等，并绘制出带轮草图。

2、齿轮传动设计

设计时应选择正确的设计准则，计算出减速器各齿轮的参数，主要为：模数、齿数、螺旋角、齿轮宽度、

传动中心距，并计算出各齿轮的主要尺寸。计算中应注意以下问题：

1)动力传递时，齿轮模数mn 应不小于1.5mm ；

2)为减小轴承轴向力，齿轮螺旋角推荐取为β =8 °～15 °；

3)利用公式a = mn (Z1+Z2)/ (2COS(β)) 调整中心距，取中心距为整数；

4)齿轮宽度：小齿轮宽度= 大齿轮宽度+ (5 ～10) mm；

5)正确选择齿轮结构形式，如小齿轮尺寸过小，可采用如下结构：

6)为了较为方便的布置图面，按1 ：1 比例绘制0 号装配图时，一级减速器中心距a 应小于180mm；两级减速器中心距之和a1+a2 应小于280mm。按1 ：1 比例绘制1 号装配图时，一级减速器中心距a 应小于120mm。

7)齿轮各参数计算出来后，应以表格的形式记录下有关的尺寸参数，供绘制装配图和零件图使用。

三、减速器结构尺寸的确定绘制减速器装配图之前，必须确定减速器的基本机体结构尺寸。如下图所示：

注意：如果减速器采用环首起吊螺钉，其直径尺寸为d=0.8df ，其标准应在相关手册中查取。

四、轴承和联轴器的选择

1、轴承的选择

选择轴承时主要应注意以下问题：

1)正确选择轴承类型：直齿圆柱齿轮推荐采用深沟球轴承；斜齿圆柱齿轮推荐采用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；

2)正确设计轴承装置的固定方式；

3)正确选择轴承的润滑方式：油润滑或脂润滑；

4)正确设计轴承的密封方式；

5)正确设计轴承的间隙调整方式；

2. 联轴器的选择高速端推荐选用弹性联轴器；低速端推荐选用刚性可移式联轴器。

五、图面布置绘制装配图时，首先必须考虑图面布置问题，其布置形式和参考数据如下图所示

六、其它有关事项

1、完成装配图

装配图草图完成后，应进行尺寸、技术要求、减速器特性的标注、零件的编号及零件明细表和标题栏的填写，检查无误后加深，形成完整的装配图。

1) 尺寸标注

装配图上应标注的尺寸有: ★ 特性尺寸：传动零件中心距；★配合尺寸；★安装尺寸；★ 外形尺寸。

2) 技术特性应在装配图上适当位置写出减速器的技术特性，包括：★输入功率和转速、★传动效率、★总传动比及各级传动比、★传动特性等，可在装配图上列表表示。

3)技术要求在装配图上应标注出在视图上无法表示的关于装配、调整、检验、维护等方面的技术要求，通常包括以下几方面：对零件的要求；对润滑剂的要求；对密封的要求；对安装调整的要求；对试验的要求；对包装、运输和外观的要求。

4 ) 零件编号按要求以顺时针或逆时针方向对各个零件正确编号。

5)零件明细表和标题栏零件明细表和标题栏必须符合标准。

6)图纸加深应在图纸检查无误后再加深。完整的装配图如下图所示：

2、绘制零件图

零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。主要内容有图形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、材料和热处理说明、技术要求、标题栏。

3、编写设计计算说明书

计算说明书内容主要包括：

4、设计总结和答辩

完成设计之后，应将图纸叠好，说明书订好，一同放入资料袋中，并正确写出资料袋封面内容，其格

式如图所示：

另外应对课程设计的全过程做较为系统、全面的回顾和总结，进一步把还不懂的、不甚懂的或未考虑

到的问题弄懂、弄透，以取得更大的收获。