機械設計課程設計機械設計課程設計第1篇

課程設計指導第2篇

參考圖例第3篇

常用標準與規(guī)范第4篇

機械傳動設計實例及課程設計選題第1篇課程設計指導第1章 緒論--課程設計的目的、內(nèi)容、步驟和注意事項第1章緒論1.1課程設計的目的第1章緒論1.2課程設計的內(nèi)容第1章緒論1.3課程設計的步驟第1章緒論1.4課程設計中的注意事項第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.1確定傳動機構及傳動方案第2章傳動系統(tǒng)總體設計類型平帶傳動V帶傳動鏈傳動圓柱齒輪傳動錐齒輪傳動蝸桿傳動推薦值2~42~42~53~62~310~40最大值577106801.選擇傳動機構類型常用的傳動機構有帶傳動、鏈傳動、圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動、蝸桿傳動等類型。常用傳動機構的單級傳動比減速器一般采用單級、兩級傳動，常用減速器的類型、簡圖、特點及應用見書第2章表2-2。第2章傳動系統(tǒng)總體設計1.選擇傳動機構類型第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.合理布置傳動機構第2章傳動系統(tǒng)總體設計3.確定傳動方案擬訂傳動方案就是根據(jù)工作機的功能要求和工作條件，選擇合適的傳動機構類型，確定各類傳動機構的布置順序以及各組成部分的連接方式，畫出傳動系統(tǒng)的運動簡圖。滿足用一種工作機功能要求的傳動方案往往有多種，合理的傳動方案應滿足工作機的功能要求，保證工作可靠，并且結構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。一種傳動方案要同時滿足上述要求往往比較困難，應根據(jù)機器的具體情況綜合考慮，選擇能滿足主要要求的、較合理的傳動方案。第2章傳動系統(tǒng)總體設計3.確定傳動方案舉例：帶式運輸機的四種減速傳動方案第2章傳動系統(tǒng)總體設計3.確定傳動方案舉例：帶式運輸機的四種減速傳動方案項目方案一方案二方案三方案四結構尺寸大小較大較小傳動效率較高低高高工作壽命短中等長長成本低高中等高連續(xù)工作性能較好間歇好好環(huán)境適應性差較好較好較好第2章傳動系統(tǒng)總體設計3.確定傳動方案舉例：例如，在礦井巷道中連續(xù)工作時，因巷道狹小，環(huán)境惡劣，故采用方案四較好。對方案三，如能將電動機布置在減速器另一側，其寬度尺寸得以縮小，不失為一種較合理的傳動方案。若該設備在一般環(huán)境中連續(xù)工作，對尺寸結構無特別要求，則方案一、三均為可選方案。第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.2選擇電動機第2章傳動系統(tǒng)總體設計1.選擇電動機的類型和結構形式一般選用三相異步交流電動機。最常用的是Y（籠型）系列三相異步交流電動機。它具有效率高、工作可靠、結構簡單、維護方便、價格低的特點，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。此外，由于具有較好的啟動性能，也適用于某些啟動轉矩要求較高的機械。對于需要經(jīng)常啟動、制動和反轉的機械，要求電動機有較小的轉動慣量和較強的過載能力，應選用起重及冶金用的YZ（籠型）系列或YZR（繞線型）系列異步電動機。常用的封閉式Y系列電動機的技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸見書第20章表20-1和表20-2。第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.確定電動機功率第2章傳動系統(tǒng)總體設計第2章傳動系統(tǒng)總體設計第2章傳動系統(tǒng)總體設計確定電動機轉速相同類型和功率的電動機具有多種轉速，如三相異步電動機一般有3000r/min（2級）、1500r/min（4級）、1000r/min（6級）和750r/min（8級）四種轉速。轉速越高，尺寸重量越小，價格越低，但與工作轉速差距越大，總傳動比越大，傳動裝置尺寸和重量越大，價格越高。因此，應綜合分析比較，確定合適轉速。一般常選用同步轉速為1500r/min或1000r/min的電動機。確定電動機型號根據(jù)選定的電動機類型、功率和轉速，由書第20章表20-1、表20-2查出電動機型號及其額定功率、滿載轉速、外形和安裝尺寸等數(shù)據(jù)。第2章傳動系統(tǒng)總體設計設計任務2.3分配傳動比1.計算總傳動比2.分配各級傳動比傳動系統(tǒng)總傳動比為傳動裝置總傳動比為各級傳動比的乘積第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.分配各級傳動比例如例如第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.分配各級傳動比第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.4計算運動和動力參數(shù)設計任務：計算各傳動軸的轉速、功率和轉矩先將各軸從高速軸至低速軸依次編號，如軸Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ…再按順序逐步計算例如：兩級圓柱齒輪減速傳動裝置，如圖第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.4計算運動和動力參數(shù)第2章傳動系統(tǒng)總體設計2.5設計實例1—電動機；2—V帶傳動；3—兩級圓柱齒輪減速器；4—聯(lián)軸器；5—卷筒；6—運輸帶1.傳動方案分析第2章傳動系統(tǒng)總體設計第2章傳動系統(tǒng)總體設計Y100L2-4電動機參數(shù)額定功率（kW）同步轉速（r/min）滿載轉速（r/min）315001430第2章傳動系統(tǒng)總體設計傳動比分配總傳動比V帶傳動比高速級圓柱齒輪低速級圓柱齒輪17.8752.52.932.44第2章傳動系統(tǒng)總體設計4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉速電動機軸為0軸，減速器高速軸為Ⅰ軸，中間軸為Ⅱ軸，低速軸為Ⅲ軸各軸轉速為：第2章傳動系統(tǒng)總體設計4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（2）各軸輸入功率按電動機額定功率計算各軸輸入功率：第2章傳動系統(tǒng)總體設計4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（3）各軸轉矩第2章傳動系統(tǒng)總體設計4.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)運動和動力參數(shù)設計計算結果參數(shù)電動機軸高速軸中間軸低速軸轉速（r/min）143057219580功率（kW）32.882.772.66轉矩（N·m）20.0348.08135.66317.54傳動比2.52.932.44效率0.960.960.96第3章傳動零件設計計算減速器外部傳動零件設計帶傳動設計第3章傳動零件設計計算3.1減速器外部傳動零件設計2.鏈傳動設計注意：鏈的節(jié)距越大，其承載能力越強，但沖

擊也越大。因此，在保證強度足夠的前提下，盡可能選小節(jié)距的鏈，高速重載可選用小節(jié)距多排鏈。大、小鏈輪齒數(shù)最好為奇數(shù)或不能整除鏈節(jié)數(shù)的數(shù)，可使磨損較均勻。鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)。小鏈輪齒數(shù)不宜過少或過多，一般，大鏈輪齒數(shù)不宜過多，一般。傳動尺寸過大時，可改用雙排或多排鏈。第3章傳動零件設計計算3.開式齒輪傳動開式齒輪傳動設計包括：選擇齒輪材料，確定齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、變位系數(shù)、中心距以及齒輪的結構和尺寸。開式齒輪傳動一般用于低速，為使支承結構簡單，常選用直齒齒輪。當開式齒輪傳動為懸臂布置時，軸的剛度較小，齒寬系數(shù)宜取得小些。開式齒輪傳動一般按齒根彎曲強度進行計算。但考慮齒面磨損，應將按彎曲強度計算得到的模數(shù)增大10%~20%。開式齒輪傳動的尺寸確定之后，應注意檢查傳動的結構尺寸是否與其他相關零件發(fā)生干涉。第3章傳動零件設計計算3.2減速器內(nèi)部傳動零件設計1.圓柱齒輪傳動設計第3章傳動零件設計計算3.2減速器內(nèi)部傳動零件設計錐齒輪傳動設計計算出大錐齒輪的分度圓直徑后，要與低速級大圓柱齒輪的齒頂圓直徑相比較，看其浸油深度是否合適，大錐齒輪是否會與低速軸干涉。蝸桿傳動設計（1）蝸輪材料選擇蝸桿副材料要求有足夠的強度、良好的減摩與耐磨性能、抗膠合的能力。蝸輪材料的選擇與相對滑動速度有關。設計時按初估的滑動速度選擇材料，在傳動尺寸確定后，校核其滑動速度是否在初估值范圍內(nèi)，檢查所選材料是否合適。第3章傳動零件設計計算3.2減速器內(nèi)部傳動零件設計第3章傳動零件設計計算3.2減速器內(nèi)部傳動零件設計4.參數(shù)標準化傳動零件的參數(shù)和尺寸應該圓整或取標準值。第3章傳動零件設計計算3.3聯(lián)軸器的選擇根據(jù)機器工作條件、載荷情況及各類聯(lián)軸器適用的場合合理選擇。第4章減速器的結構與潤滑4.1減速器的結構1.減速器箱體減速器箱體應具有足夠的強度和剛度，保證傳動零件的傳動精度、良好潤滑和密封。多采用剖分式鑄造箱體。一般剖分面與減速器內(nèi)部傳動零件軸線平面重合，有利于軸系的安裝和拆卸。單級圓柱齒輪減速器第4章減速器的結構與潤滑4.1減速器的結構單級錐齒輪減速器蝸桿減速器第4章減速器的結構與潤滑4.1減速器的結構2.減速器附件和附加結構第4章減速器的結構與潤滑4.2減速器的潤滑第4章減速器的結構與潤滑4.2減速器的潤滑第4章減速器的結構與潤滑4.2減速器的潤滑脂潤滑飛濺潤滑刮板潤滑第5章裝配圖設計裝配圖應包括內(nèi)容第5章裝配圖設計裝配圖應包括內(nèi)容裝配圖設計通常采用“邊計算、邊畫圖、邊修改”的方法，逐步完善和細化，直至最后完成裝配圖。第5章裝配圖設計裝配圖設計前的準備工作第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計第5章裝配圖設計裝配草圖設計繪圖準備減速器裝配圖用A0或A1圖紙，盡量采用1:1或1:2的比例畫圖。通常用兩或三個基本視圖（正、俯、側）并輔以必要的局部視圖表達。畫圖時，根據(jù)機構運動簡圖和計算得到的減速器內(nèi)部傳動件的直徑、中心距，參考同類減速器圖紙，估計減速器外形尺寸，合理布置主要視圖。同時還需要考慮標題欄、明細欄、技術要求、尺寸標注等所需的圖面。適用情況單級齒輪減速器展開式兩級齒輪減速器錐-圓柱齒輪減速器蝸桿減速器中心距（mm）100~140200~280200~300300~380-150~200200~230>230比例1:11:21:21:2.51:21:21:2.51:3視圖（個）23第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計2.確定各組成件的相互位置裝配圖畫圖順序：由箱體內(nèi)逐步向外畫；先畫主要零件，后畫次要零件；先畫主視圖，后畫其他視圖。（1）圓柱齒輪減速器第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計（a）單級圓柱齒輪減速器中傳動零件的相互位置

（b）兩級圓柱齒輪減速器中傳動零件的相互位置圓柱齒輪減速器裝配草圖初步第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計（2）錐-圓柱齒輪減速器——應確定齒輪、箱體內(nèi)壁和軸承座外端面的位置第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計錐-圓柱齒輪減速器裝配草圖初步第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計（3）蝸桿減速器——按蝸桿輪外圓確定箱體內(nèi)壁和蝸桿軸承座位置第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計（3）蝸桿減速器——按蝸桿輪外圓確定箱體內(nèi)壁和蝸桿軸承座位置蝸桿減速器裝配草圖初步第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計3.初算軸徑軸徑可按扭轉強度初算：軸材料的A0值軸材料Q235、20Q237、354540Cr、35SiMnA0126~149112~135103~12697~112第5章裝配圖設計估算軸徑時，應注意：第5章裝配圖設計5.1裝配草圖設計4.軸的結構設計通常設計為階梯軸：確定各個軸段的直徑和長度及其結構細節(jié)第5章裝配圖設計4.軸的結構設計（1）確定軸的直徑第5章裝配圖設計軸徑drCD18~301.01.6D=d+(3~4)C，并圓整30~501.62.050~802.02.580~1202.53.04.軸的結構設計（1）確定軸的直徑定位軸肩的尺寸軸肩高度和圓角半徑第5章裝配圖設計4.軸的結構設計（2）確定軸段的長度：各軸段長度主要取決于軸上零件輪轂的長度軸段長度安裝齒輪、帶輪、聯(lián)軸器的軸段略短于相配輪轂的寬度（1~3mm）安裝滾動軸承的軸段取決于軸承位置和寬度軸承采用脂潤滑時，需在軸承旁設甩油盤軸承采用油潤滑時，軸承應盡量靠近箱體內(nèi)壁外伸軸段取決于外伸軸上安裝的傳動零件或聯(lián)軸器的尺寸和軸承蓋的結構采用凸緣式軸承蓋，應考慮裝拆軸承蓋螺栓所需距離裝有彈性套柱銷聯(lián)軸器時，應留有裝拆彈性套柱銷聯(lián)軸器的必要距離第5章裝配圖設計4.軸的結構設計（3）軸上鍵槽的尺寸和位置（4）設計軸的結構：初步繪出減速器裝配草圖第5章裝配圖設計4.軸的結構設計單級圓柱齒輪減速器裝配草圖中軸的設計第5章裝配圖設計校核軸的強度驗算滾動軸承的壽命（2~3年）校核鍵連接的強度在減速器中主要校核擠壓強度：若鍵連接的強度不夠，應采取必要的修改措施，如增加鍵長、改用雙鍵等。小錐齒輪懸臂支承5.軸、軸承及鍵的校核（1）確定軸上力的作用點及軸承支點距離根據(jù)軸上零件和軸承的位置可以確定軸上傳動零件受力點的位置和軸承支點間的距離。第5章裝配圖設計設計內(nèi)容齒輪的齒圈結構、輪輻的形狀、輪轂與軸的連接方式等設計要求綜合考慮齒輪的尺寸、毛坯類型、材料、加工工藝性、使用要求和經(jīng)濟性等因素結構形式齒輪軸式齒輪的直徑與軸的直徑相差不大時，齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸實心式齒頂圓直徑da≤160mm時腹板式齒頂圓直徑da≤500mm時輪輻式齒頂圓直徑400≤da≤1000mm時組合式輪轂與軸的聯(lián)接方式通常用單鍵聯(lián)接，對于轉速較高或有中性要求時，也可用雙鍵或花鍵聯(lián)接蝸輪的結構除鑄鐵蝸輪或直徑較小（例如蝸輪直徑<100～200mm）的青銅蝸輪外，多數(shù)蝸輪采用裝配式結構，其輪緣為青銅等材料制造，輪芯用鑄鐵制造5.2軸系結構詳細設計1.齒輪的結構設計齒輪軸第5章裝配圖設計軸承的配置方式2.軸承的組合設計：軸承的配置、軸向位置的固定、軸承的配合、游隙調(diào)整、裝拆、潤滑和密封等問題（1）軸承的配置角接觸球軸承、圓錐滾子軸承的配置方式主要有面對面、背對背等方式第5章裝配圖設計（2）軸承的支承設計兩端單向固定支承a.兩端單向固定支承常用于軸支承跨距較小的普通齒輪減速器，軸承內(nèi)圈在軸上可用軸肩或套筒作軸向定位，軸

承外圈用軸承蓋作軸向固定。軸的兩個支點中每一個支點都限制軸的單向移動，它適用于工作溫度變化不大的短軸，考慮到軸因受熱而伸長，在

軸承蓋與圈端面之間應留出0.2~0.3mm熱補償間隙。第5章裝配圖設計（2）軸承的支承設計a.兩端單向固定支承對于可調(diào)間隙的軸承（如圓錐滾子軸承或角接觸球軸承），可利用調(diào)整墊片或螺紋件來調(diào)整軸承游隙，以保證軸系的游動和軸承的正常運轉。用墊片調(diào)整軸承游隙用螺紋件調(diào)整軸承游隙第5章裝配圖設計（2）軸承的支承設計b.一端固定一端游走支承在兩個支點中使一個支點雙向固定以承受軸向力，另一個支點可作軸向游動，適用于環(huán)境溫

度變化較大的長軸。做游動支點的軸承可以選深

溝球軸承或圓柱滾子軸承。選深溝球軸承作為游

動支點時，應在軸承外圈與端蓋之間留適當間隙；選圓柱滾子軸承時，軸承外圈應作雙向固定。一端固定一端游走支承第5章裝配圖設計（2）軸承的支承設計對于錐-圓柱齒輪減速器的軸承，小錐齒輪軸較短，常采用兩端固定式支承結構。對于圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，軸承有兩種不同的布置方案：正安裝和反安裝當小錐齒輪頂圓直徑大于套杯凸肩孔徑時，采用齒輪與軸分開的結構裝拆方便；當小錐齒輪頂圓直徑小于套杯凸肩孔徑時，采用齒輪與軸制成一體的錐齒輪軸的設計。軸承正安裝（錐齒輪軸）軸承正安裝（齒輪與軸分開加工）第5章裝配圖設計（2）軸承的支承設計對于軸承反安裝時，通常采用圓螺母調(diào)整游隙，在圓螺母處要加套筒，否則保持架會妨礙螺母的裝配。一般較少使用反安裝設計。軸承反安裝（錐齒輪軸）跨距軸的剛度游隙調(diào)整軸承正安裝較小差方便軸承反安裝較大好不方便第5章裝配圖設計適用情況支承設計軸承選擇安裝方式蝸桿軸較短(<300~400mm)溫升不高時兩端單向固定支承向心推力軸承正安裝蝸桿軸較長(>300~400mm)溫升較大時一端固定一端游動支承固定端軸向力較小時兩個向心推力軸承（角接觸球軸承或圓錐滾子軸承）正安裝固定端軸向力較大時一個雙向推力軸承或兩個單向推力軸承加向心軸承或圓錐滾子軸承組合，游動端采用深溝球軸承或圓柱滾子軸承正安裝兩端單向固定支承一端固定一端游動支承（2）軸承的支承設計對于蝸桿減速器第5章裝配圖設計2.軸承的組合設計（3）軸向緊固：包括軸向定位和軸向固定，軸向緊固裝置主要有：鎖緊螺母、止動墊圈、彈性擋圈、緊定套、軸承端蓋等。第5章裝配圖設計2.軸承的組合設計（4）軸承的配合：滾動軸承是標準件，軸承內(nèi)圈孔與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與外殼孔的配合采用基軸制。選擇配合時，應考慮載荷的方向、大小等性質(zhì)，以及軸承類型、轉速和使用條件等因素。當外載荷方向不變時，轉動套圈應比固定套圈的配合緊一些。一般情況下是內(nèi)圈隨軸一起轉動，外圈固定不轉，內(nèi)圈與軸常取具有過盈的過渡配合，如軸的公差采用k6、m6；外圈與座孔常取較松的過渡配合，如座孔的公差采用H7、J7或Js7。當軸承作游動支承時，外圈與座孔取保證有間隙的配合，如座孔公差采用G7。第5章裝配圖設計2.軸承的組合設計（5）軸承端蓋的結構：不是標準件，有凸緣式和嵌入式兩種。凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時不需開箱蓋，密封性也較好；嵌入式軸承蓋不需要螺釘緊固，結構簡單，但密封性差。對于圓錐-圓柱齒輪減速器，常采用軸承套杯。軸承套杯與箱體制成一體第5章裝配圖設計2.軸承的組合設計（6）滾動軸承的潤滑與密封減速器中滾動軸承的潤滑方式有浸油潤滑和噴油或噴霧潤滑。當軸承用潤滑脂潤滑時，為了防止軸承中的潤滑脂被箱內(nèi)齒輪嚙合時擠出的油沖刷、稀釋而流失，需在軸承內(nèi)側設置甩油盤；當采用油潤滑時，若軸承旁小齒輪的齒頂圓小于軸承的外徑，為防止齒輪嚙合時（特別是斜齒輪嚙合時）所擠出的熱油大量沖向軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力，常設置擋油盤。甩油盤擋油盤第5章裝配圖設計2.軸承的組合設計（6）滾動軸承的潤滑與密封蝸輪軸承一般采用脂潤滑或刮板潤滑。下置蝸桿及軸承一般采用浸油潤滑。蝸桿的浸油深度≥1個蝸桿齒高；軸承的浸油深度不應超過最低滾動體的中心。當油面高度符合軸承浸油深度要求而蝸桿齒尚未浸入油中，或蝸桿浸油太淺時，可在蝸桿兩側設置濺油輪，利用飛濺油來潤滑傳動件。滾動軸承的密封滾動軸承密封方法的選擇與潤滑的種類、工作環(huán)境、溫度、密封表面的圓周速度有關。在減速器輸入軸和輸出軸的外伸段，應在軸承蓋的軸孔內(nèi)設置密封件。密封裝置分為接觸式（如毛氈圈密封、密封圈密封）和非接觸式（如間隙密封、迷宮式密封）兩類。為了提高密封效果，必要時可以采用2個或2個以上的密封件或不同類型的密封構成的組合式密封裝置，如毛氈圈＋迷宮式組合密封。蝸桿減速器的軸承潤滑（蝸桿齒未浸入油中時）第5章裝配圖設計5.2軸系結構詳細設計裝配圖草圖——軸系結構詳細設計第5章裝配圖設計5.3

箱體設計1.箱座高度第5章裝配圖設計5.3

箱體設計1.箱座高度錐-圓柱齒輪減速器箱座高度可按與圓柱齒輪減速器相似的方法確定。在確定油面高度時，對于單級圓錐齒輪減速器按大圓錐齒輪的浸油深度確定；對于錐-圓柱齒輪減速器，則要綜合考慮大圓錐齒輪和低速級大圓柱齒輪兩者的浸油深度?？砂创髨A錐齒輪必要的浸油深度確定油面位置，然后檢查是否符合低速級大圓柱齒輪的浸油深度要求。蝸桿減速器工作時發(fā)熱量較大，為了保證散熱，對于下置式蝸桿減速器，常取蝸輪軸中心高≈(1.8~2)a，a為蝸桿傳動中心距。整體式箱體結構簡單，重量輕，外形也較整齊，但軸系的裝拆及調(diào)整不如剖分式箱體方便，常用于小型蝸桿減速器。設計時應使箱體頂部內(nèi)壁與蝸輪外圓之間留有適當?shù)拈g距S，以方便蝸輪裝拆。蝸桿減速器的整體式箱體和端蓋第5章裝配圖設計5.3

箱體設計2.箱體要有足夠的剛度軸承座旁螺栓凸臺尺寸第5章裝配圖設計5.3

箱體設計2.箱體要有足夠的剛度第5章裝配圖設計導油溝的尺寸5.3

箱體設計5.導油溝的形式和尺寸當利用箱內(nèi)傳動件飛濺起來的油潤滑抽承時，通常在箱座的凸緣面上開設導油溝，使飛濺到箱蓋內(nèi)壁上的油經(jīng)導油溝進入軸承。導油溝的形狀第5章裝配圖設計5.3

箱體設計當箱體尺寸確定后，對于連續(xù)工作的蝸桿減速器，應進行熱平衡計算。如散熱能力不足，需采取增強散熱的措施。通常可適當增大箱體尺寸（增加中心高）和在箱體上增設散熱片。如仍不能滿足要求，還可考慮采取在蝸桿軸端設置風扇，或在油池中增設冷卻水管等強制冷卻措施。散熱片一般垂直于箱體外壁布置。當蝸桿軸端安裝風扇時，應注意使散熱片布置與風