1、机 械 设 计 基 础课程设计指导书目 录第一章 概述 .1一、课程设计的目的 .1二、课程设计的内容 .1三、课程设计的步骤 .2四、课程设计中应注意的问题 .2第二章 传动装置的总体设计 .3一、总体设计的主要内容 .3二、传动方案的确定 .3三、计算运动和动力参数 .3四、选择电动机 .4五、计算和分配各级传动比 .6第三章 传动零件的设计计算 .6一、内部传动零件设计要点 .7二、外部传动零件设计要点 .7三、选择联轴器的要点 .7第四章 装配工作图设计 .8一、装配图设计步骤 .8二、装配图设计的准备 .8三、初绘装配底图 .9四、减速器的轴系结构设计 .15五、减速器的箱体设计 .
2、21六、减速器附件的设计 .25七、装配图的完善 .27八、装配底图的检查 .29第五章 零件工作图设计 .29一、零件图设计的主要内容 .29二、选择视图的提示 .30三、标注尺寸公差的要点 .30四、标注技术条件的要点 .31五、标注表面粗糙度的要点 .31六、标注几何量公差的要点 .32七、编写传动件啮合特性表 .32八、零件工作图的标题栏 .33第六章 编写计算说明书与答辩 .33一、计算说明书的主要内容 .33二、编写计算说明书的要点 .33三、答 辩 .34附 录 .35机械设计基础课程设计指导书1第一章 概述一、课程设计的目的“机械设计基础课程设计”是“机械设计基础”课程的最后一
3、个重要的教学环节，是学生第一次较全面的设计能力训练，其基本目的是：1培养学生理论联系实际的设计思想和解决实际问题的能力。通过课程设计，综合运用“机械设计基础课程”和其他相关课程的理论与实际知识，解决机械设计问题。通过设计实践掌握机械设计的一般规律。2根据设计题目的要求，制订设计方案，合理选择传动机构类型，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、经济和安全等问题，培养机械设计能力。3加强机械设计基础技能的训练。例如：计算、绘图，运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等。二、课程设计的内容通常， “机械设计基础课程设计”的题目为简单机械系统的传动装
4、置，例如图 1(a)所示的带式运输机，图 1(b)是其机构运动简图。(a) (b)图 1 带式运输机及其机构运动简图 “机械设计基础课程设计”的内容包括：确定传动装置的总体方案；选择电动机；设计传动装置中的零件、部件。通常要求学生完成计算说明书一份、减速器装配图一张、主要零件图 13 张，并参加课程设计答辩。为了顺利完成课程设计，除了要用到“机械设计基础课程设计指导书” （本书）外，还将用到如下主要参考资料：1 “机械设计基础”教材，简称“教材” 。2 “机械设计课程设计手册” ，简称“手册” 。3 “机械设计课程设计图册” ，简称“图册” 。因此，同学们应提前准备好这些资料。减速器电动机 联
5、轴器带式运输机机械设计基础课程设计指导书2三、课程设计的步骤课程设计大致按以下步骤进行：1设计准备认真阅读、研究设计任务书，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设计对象；阅读有关资料、图纸；拟定设计计划等。2传动装置和总体设计比较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）和减速器内的传动零件（齿轮、蜗杆传动等） ，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（结构设计和强度计算等） ，选择轴承和进行支承结构设计，
6、进行箱体及其附件的设计，完成装配图的其他要求（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总结和答辩四、课程设计中应注意的问题为了达到学习的目的，在设计过程中应注意以下几点：1课程设计在教师指导下进行（远程学习的学生可通过网上答疑与导师保持联系） ，为了更好地达到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，采取多种办法进行分析、比较和选择，来确定方案、尺寸和结构。设计中计算和画图一般需要交叉进行，边画图、边计算、反复修改以完善设计是正确的，必须耐心、认真地对待。3利用
7、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规范，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，避免出现重大错误，影响下一阶段设计。机械设计基础课程设计指导书3第二章 传动装置的总体设计一、总体设计的主要内容总体设计的内容包括：（1）确定传动方案； （2）选定电动机； （3）计算总传动比并合理分配各级传动比；（4）确定各传动装置的运动和动力参数，为设计各传动件和装配图提供条件。二、传动方案的确定传动方案一般用机构运动简图表示，它反映运动和动力传递路线以及各部
8、件的组成和联接关系。合理的传动方案首先要满足机器的功能要求，例如传递功率的大小、转速和运动形式。此外还要适应工作条件（工作环境、工作制度等） ，满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。要同时满足这些要求是比较困难的，因此要通过分析比较多种方案，选择能保证重点的较好传动方案。图 2 所示为带式输送机的三种传动方案，方案 a 采用二级圆柱齿轮减速器，适合繁重及恶劣条件下长期工作，使用维护方便，但结构尺寸较大；方案 b 用蜗杆减速器，结构紧凑，但传动效率较低，在长期连续使用时（尤其功率较大时）就不太经济；方案 c 用一级圆柱齿轮减速器和开式齿轮传动，要求
9、工作环境较好，否则开式齿轮易磨损，使用寿命较短。可见这三种方案虽然都能满足带式输送机的功能要求，但结构、性能和经济性都不同，要根据工作条件要求去确定较好的方案。图 2 带式输送机的三种传动方案常用传动机构的性能及适用范围参见附录表 1。初步选定的传动方案，在设计过程中还可能不断修改完善。三、计算运动和动力参数设计计算传动件时，需要知道各轴的转速、转矩或功率，因此应将工作机上的转速、转矩或功率推算到各个轴上。下面以图 3 所示带式输送机为例，介绍各轴转速、转矩和功率的计算。方案 a 方案 b 方案 c机械设计基础课程设计指导书41各轴转速计算r/min0inmr/min1iir/min202in
10、inm式中：n m 电动机满载转速（r/min） ，n 、n 、n 分别为、轴的转速（轴为高速轴，轴为低速轴） ，i0、i 1、i 2依次为电机轴至轴 I，轴 I 至轴，轴至轴之间的传动比。2各轴功率P =Pd01 P =P 12=Pd0112 P =P 011223 式中：P d 电动机输出功率（KW ） ；P 、P 、P 、轴输入功率（KW） ；01、 12、 23依次为电机轴与轴、轴与轴、轴与轴之间的传动效率。3各轴转矩T =Tdi001 T =T i112=Tdi0i10112 NmT =T i223=Tdi0i1i2011223 Nm式中：T d 电动机轴的输出转矩， （Nm ）md
11、nP95T 、T 、T I、轴的输入转矩（Nm） 。运动和动力参数的计算数值应整理列表备查。四、选择电动机选择电动机就是要确定电动机的具体型号。内容包括：选择电动机类型、结构形式、容量和转速。 1选择电动机类型和结构形式电动机类型和结构形式要根据电源（交流或直流） 、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质、大小、起动性能和过载情况）来选择。没有特殊要求时均应选用三相交流电动机。三相交流电动机中以 Y 系列三相鼠笼式异步电动机最为常用，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的一般场合以及要求具有较好起动性能的机械。在经常起动、制动和反转的场合（如起重机） ，要求电动机具有转动惯量小和过载
12、能力大，则应选用起重及冶金用三相异步电动机 YZ 型（笼型）或 YZR 型（绕线型） 。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等，可根据防护要求选择。同一类型的电动机又具有几种安装型式，应根据安装条件确定。 联轴器0输送机电动机图 3机械设计基础课程设计指导书52选择电动机的容量电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，要么不能保证工作机正常工作，要么使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，一则增加了成本，二则由于电动机的功率因数低而造成浪费。电动机的容量主要由运行时的发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要
13、其电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必校验发热和起动力矩。所需电动机功率为：KWwdP式中：P d 工作机要求的电动机输出功率，KW ；Pw 工作机所需输入功率， KW； 电动机至工作机之间传动装置的总效率。工作机所需功率 Pw 应由机器工作阻力和运动参数计算求得，例如或 wFv10wTnP950式中：F 工作机的工作阻力（ N） ；v 工作机的线速度（m/s） ；T 工作机的工作阻力矩（Nm） ；n w工作机的转速（r/min） ； w工作机的效率。总效率 按下式计算=123n其中： 1、 2、 3、 n 分别为传动装置中每一传动副（齿轮、蜗杆、带或链） 、每对轴承、每个联轴
14、器的效率，其概略值见附录表 2。3确定电动机转速同一类型的电动机，相同额定功率有多种转速可供选用。如选用低转速电动机，因极数较多而外廓尺寸及重量较大，故价格相对较高，但可使传动装置总传动比及尺寸减小；如选用高转速电动机则正好相反，电动机相对便宜一些，但传动装置总传动比及尺寸可能增大。因此应全面分析比较其利弊来选定电动机转速。按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可推算出电动机转速的可选范围如下：n =（i 1i2in）n w r/min式中：n 电动机可选转速范围（r/min） ；i1、i 2、i n 各级传动机构的合理传动比范围（见附录表 1 或表 3） 。通常多选用同步转速为 15
15、00 r/min 或 1000 r/min 的电动机，如无特殊需要，不要选用低于 750 r/min 的电动机。根据选定的电动机类型、结构、容量和转速，由手册中“常用电动机”表中查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸、机械设计基础课程设计指导书6地脚尺寸等参数备用。设计传动装置时一般按电动机工作功率 Pd 计算，转速则取满载转速。五、计算和分配各级传动比传动装置的总传动比为： wmni式中：n m 电动机的满载转速（r/min） ；n w 工作机转速，r/min 。多级传动中，总传动比为i = i1i2in其中：i 1、i 2、i n 为各级传
16、动机构的传动比。已知总传动比要求时，合理选择和分配各级传动比时要考虑以下几点：1各级传动机构的传动比应在推荐范围内选取（参见附录表 2 或表 3） 。2应尽可能使传动装置结构尺寸较小、重量较轻。如图 4 所示，在二级减速器总中心距和总传动比相同时，实线、虚线所示两种传动比分配方案中，因实线所示方案低速级大齿轮直径要小些，因而使减速器总长度和总高度都相对较小。3应使各传动件尺寸协调，避免干涉碰撞。在二级减速器中，两级的大齿轮直径不可以相差太大，以利于浸油润滑。一般推荐如下：二级圆柱齿轮减速器，展开式 i1 = (1.31.5)i2，同轴式 i1 i2；圆锥圆柱齿轮减速器，锥齿轮传动比可取为 i1
17、 = 0.25 i；蜗杆齿轮减速器，齿轮传动比可取为 i2 = (0.030.06) i；二级蜗杆减速器可取 i1 i2。传动装置的实际传动比由选定的齿数或标准带轮直径计算而得，因而与要求的传动比可能有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为（35）%。第三章 传动零件的设计计算进行减速器装配图设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数，并选好联轴器的类型和尺寸。当传动装置中减速器外有传动零件，一般应先进行其设计，以便使减速器设计的原始条件比较准确。例如先设计带传动，可以得到确定的带传动比（由选定标准带轮直径求得） ，从i1 = 4i2 = 3i1 = 3i2 = 4图 4 传动比分配对箱体尺寸的影响
