1、机械设计基础课程设计机械设计基础课程设计中国石油大学中国石油大学机电学院机械设计系机电学院机械设计系1 1、综合运用机械设计基础及其他先修课的知识，进行机械设、综合运用机械设计基础及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展巩固、加深和扩展；2 2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析问题及解工程设计能力、分析问题及解决问题的能力；决问题的能力；一、课程设计的目的一、课程设计的目的3 3、提高学生在计算、制图、
2、运用设计资料（手册、提高学生在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能基本技能。题目：展开式一级齿轮减速器二、设计任务二、设计任务 项目项目设计方案设计方案101（单）（单）102（双）（双）103104运输带拉力运输带拉力F(N)2300210019002200运输带速度运输带速度(m/s)1.51.51.51.6卷筒直径卷筒直径(mm)400400400400传动系统图（7）键的选择及强度校核（低速轴上键的校核）；（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、3）传动件的设计（带传动、齿轮传动）；（4）轴的设计（所有轴的结构设计，低速轴的弯、扭组合强度校核）；（6）轴承的寿命设计和计算（所有轴承的组合设计，低速轴上轴承的寿命计算）；具体任务：具体任务：(5)装配草图设计;（8）联轴器的选择；（9）减速器的润滑与密封；（10）零件工作图设计（低速轴和低速齿轮）；（12）编写设计计算说明书；（13）总结及答辩。减速器装配草图：1号方格纸，M 1：2 工作量：工作量：减速器总装图一张：1#图纸 M 1：2 传动零件工作图一张：图纸 M 1：1 绘低速级大齿轮 低速轴的工作图一张：图纸 M 1：1 设计计算说明书一份：50006000字1.技术资料的准备，
4、技术资料的准备，(一个班领一个减速器，押一个证件一个班领一个减速器，押一个证件)设计计算（主要零件的设计计算）设计计算（主要零件的设计计算）12.22到到12月月22号指导老师抽查。号指导老师抽查。三、时间安排2.装配草图的绘制装配草图的绘制 元月元月5号号元月元月6、7号号指导老师审查草图、在基础指导老师审查草图、在基础C508室。室。审查签字后方可绘制装配白图审查签字后方可绘制装配白图3.装配白图的绘制装配白图的绘制 1.12元月元月12号号完成完成4.零件图的绘制零件图的绘制 1.18元月元月18号号完成完成5.说明书的整理、说明书的整理、编写、准备答辩元月编写、准备答辩元月1.5-1.
5、18号号完成完成6.答辩答辩 元月元月19、20号答辩号答辩合计合计 12天。天。答辩地点：基础答辩地点：基础C403四、参考资料四、参考资料1、机械设计课程指导书（路永明）上,人手一本；2、机械设计基础（教材）；3、其他有关设计指导书。不允许从网上下载说明书五、设计环节五、设计环节指导教师抽查传动装置的总体设计及传动零件的设计计算减速器装配草图设计指导教师签字减速箱装配图及轴等零件工作图指导教师签字建立建立QQ石工石工4-7班课程设计群，为了解答疑难问题、班课程设计群，为了解答疑难问题、监督督促进度，每两天拍成照片发给我一次。监督督促进度，每两天拍成照片发给我一次。8693699261.设计
6、计算能力2.结构设计能力【草图、白图（装配图、零件图）】3.分析问题解决问题的能力（答辩）4.编制设计计算说明书的能力5.平时表现：学生缺发三次成绩降一等处理；六、成绩评定指标六、成绩评定指标6.抄袭、拷贝情况处理 一旦发现抄袭、拷贝，抄袭、拷贝者按不及格，被抄袭者成绩将一等处理。七、注意事项七、注意事项1 1、严格要求，独立完成，不得抄袭。、严格要求，独立完成，不得抄袭。2 2、档案袋封面上贴上统一发的纸条，并按要求填写，图纸、档案袋封面上贴上统一发的纸条，并按要求填写，图纸、设计说明书按展览的规范进行。设计说明书按展览的规范进行。3 3、答辩前，把草图、白图、设计说明书、档案袋（含封皮）、
7、答辩前，把草图、白图、设计说明书、档案袋（含封皮）都准备好，方可答辩。都准备好，方可答辩。具体内容具体内容1.1.传动装置的传动装置的总体设计；2.2.计算传动装置的总传动比及分配各级传动比；计算传动装置的总传动比及分配各级传动比；3.3.传动零件的传动零件的设计计算计算 ；1-1 1-1 传动装置的总体设计传动装置的总体设计传动方案（任务书中简图p200）；项目分配按学号。一、分析和拟定传动装置的运动简图（一、分析和拟定传动装置的运动简图（P4P4P8P8自学）自学）分析传动方案：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：Pd=Pw/a Pw工作机所需功率（取
8、决于工作阻力及运行速度）a电动机至工作机之间传动装置的总效率二、选择电动机类型及功率（二、选择电动机类型及功率（P8P8P11P11）Pw=FV/1000w (Kw)或 Pw=Tn/9550w (Kw)F 运输机的工作拉力（N）V运输机的传送速度（m/s）T运输机卷筒的有效扭矩（m）w 运输机卷筒的效率（工作装置效率）a 电动机至工作机传动装置的总效率 a=1 2 3 n 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，见P9表23 注：轴承效率：指一对轴承而言 卷筒效率：卷=0.950.96,联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器 电动机额定功率Pm:mP d Pd 电动机所需输出功
9、率 Pm电动机额定功率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、价格便宜。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）。n m/n=i1i2 n 工作机转速 i1、i2各级合理传动比 三、确定电动机转速三、确定电动机转速一级圆柱齿轮减速器:优先选用1500 r/min 1000 r/min 确定满载转速（参考手册）Y X X X x X Y系列三相中心高机座长 同一机座和转 极数 异步电动机 度代号 速下不同的功率序号
10、四、选定电动机四、选定电动机 设计计算传动装置各级转速时，按电动机满载转速 进行计算。不能按同步转速1000 r/min 或 1500 r/min注：设计计算传动装置各级功率时，按电动机额定功 率Pm进行计算。1-2 1-2 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比计算传动装置的总传动比及分配各级传动比i=nm/n=i带 i齿原则：P11一、总传动比一、总传动比二、分配传动比二、分配传动比 1、各级传动比应在推荐范围内（表21）；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可取偏小些的值（22.5）3、各传动件互不干涉，且有利润滑:注：传动件的参数确定后，验算传动
11、比的误差，应满足 i(3 5)%1-3 1-3 传动装置的运动和动力参数的计算传动装置的运动和动力参数的计算带dIinn 齿inn一、各轴转速一、各轴转速二、各轴输入功率二、各轴输入功率齿滚IIIPPImdiPP滚I联PP三、各轴输入转矩三、各轴输入转矩IIInPT61055.9N mmIIIIIInPT61055.9N mm列表列表:轴名轴名参数参数电动机轴电动机轴轴轴轴轴工作轴工作轴转速转速n（r/min）功率功率p（kw）转扭转扭T（Nmm）传动比传动比i 效效 率率 1-4 1-4 传动零件的设计计算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
12、大小的主要是传动零件，如V带传动，再进行箱体零件设计。1 1、V V带传动：带传动：要求设计出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：一、箱外传动零件设计（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）带轮的结构形式：主要由
13、带轮直径大小而定，具体结构及尺寸可查手册。（4）中心距650amm 1、圆柱齿轮传动：设计时应注意以下几点：（1）齿轮的材料：一般小齿轮45号钢调质，大齿轮45号钢 正火（HB170210）或小齿轮用合金钢，40MnB调质（HB240 285）或40Cr（HB240286）；或表面淬火 中心距：系列尺寸二、箱内传动零件设计二、箱内传动零件设计（1）齿轮传动标准参数应进行标准化；（2）具体结构尺寸可参见（P32表3）；（3）几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列 表。大齿轮用45号钢正火 边设计边修改，最终装配图、零件 图、计算说明书的结果必须一致，尤其 对于轴、齿轮等。减速器结构设计减速器结构
14、设计1.了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点；的结构特点；2.初绘装配草图及验算轴与轴承；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基础上，在初绘装配草图以及验算轴与轴承的基础上，完成装配图。完成装配图。4.掌握掌握“边绘图，边计算，边修改边绘图，边计算，边修改”的交替工作的交替工作法，复杂装配（工作）图设计程序。法，复杂装配（工作）图设计程序。减速器的基本结构由传动零件（齿轮）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。下面的附图为圆柱齿轮减速器的典型结构。nP36表38为减速器铸造箱体主要结构尺寸关系。2 2减
15、速器的结构减速器的结构一、装配草图设计：一、装配草图设计：装配图反映各个零件的相互关系，结构形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。和剖面图表达清楚。草图设计草图设计（按比例、按投影关系绘制。）（按比例、按投影关系绘制。）教师审阅教师审阅装配工作图设计装配工作图设计2 22 2装配图设计装配图设计装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设
16、计第一阶段二、草图设计第一阶段：二、草图设计第一阶段：l 设计内容：1、完成轴的结构设计：v dmin：按扭矩初估而得的作为轴端直径。v确定轴各段直径 v确定轴各段长度（考虑零件宽度及零件间相互距离）v轴承型号的确定 3minnpCd可初选中（3）窄系列。(中等Cr值)2、确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点。l 设计过程：1、绘制前的准备：电机型号：查出其外伸轴径d和外伸长度l，中心高H；确定联轴器型号：两端轴孔直径和轴孔长；初选轴承类型（径向力和轴向力作用）；轴承润滑方式：（见P101103）：装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段齿轮润滑：（P98101）V12 m/s
17、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10 mm。齿顶圆至油池底面距离3050 mm。确定密封方式：（P103111）V轴5m/s时采用毡圈密封；封油环：（P109、图6-14）轴承盖结构：（P112）装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段2、草图设计过程：参图32（P19）1)比例 M1：2，1号方格纸；2)合理布置图面；估计减速器轮廓尺寸;3)画法：装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段由里向外由里向外，先画，先画中心线中心线和和轮廓线轮廓线，再画，再画细部结构细部结构。画出传动零件的中心线和轮廓线，机件内壁线和机体对称
18、线，定出轴承和轴承座端面位置，设计轴的结构，由dmindi。841594150装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段 步骤及要点：步骤及要点：机体内壁与小齿轮端面及大齿轮顶圆应有间隙。4)确定轴上力作用点及支点跨距，计算轴承寿命。装配草图设计装配草图设计草图设计第一阶段草图设计第一阶段三、精算：三、精算：轴的弯扭组合强度计算轴承寿命键四、草图第二阶段：四、草图第二阶段：P22P26l 任务:l 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：（P3235）装配草图设计装配草图设计精
19、算阶段精算阶段装配草图设计装配草图设计草图设计第二阶段草图设计第二阶段2.轴承组合设计：（P2632）轴系轴向固定与调整方法；轴系结构与画法；轴系润滑与密封；轴系盖结构；轴结构细化 圆角、倒角 退刀槽 砂轮越程槽等装配草图设计装配草图设计草图设计第二阶段草图设计第二阶段五、装配草图第三阶段：五、装配草图第三阶段：l 任务：完成装配草图l 内容：1、设计减速器机体和附件 机体形状、尺寸确定，P35P44；轴承旁凸台结构尺寸；加强筋；机体工艺结构（沉头座、凸台、铸造圆角等）；联接螺栓、螺钉的尺寸、位置；地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三
20、阶段作图确定。考虑联接刚度、保证联接可靠并结合扳手空间（C1+C2）2.完成减速器配件：七大附件的结构设计检查孔,盖 P118；通气器 P113；油标 P114；排油孔螺塞 P118；起盖螺钉；定位销；起吊装置 P116117。3.检查审核装配图（P4445）装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段装配草图设计装配草图设计草图设计第三阶段草图设计第三阶段六、完成减速器装配图六、完成减速器装配图参见图41（P47P50）。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：特性尺寸；配合尺寸；安装尺寸；外形尺寸。2.零件序号、明细表、标题栏。3.技术
21、特性。4.技术要求。装装 配配 工工 作作 图图 设设 计计 装装 配配 工工 作作 图图 设设 计计 简化画法简化画法常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误常出现的错误u装配图的检查装配图的检查1、装配图是否与传动方案一致；、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；、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；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；润滑、密封如何考虑的；3、箱体的结构与工
22、艺性是否合理；、箱体的结构与工艺性是否合理；加工面与非加工面；加工面与非加工面；附件的布置是否恰当、结构是否正确；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；、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。1.零件工作图设计和绘制零件工作图设计和绘制2.编写设计计算说明书编写设计计算说明书3.答辩准备及答辩答辩准备及答辩3-1 3-1 零件
23、工作图设计概述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基本技术文件。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。p 零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。p 零件的基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。从装配图零件。l 设计内容：1 1、低速轴、低速轴 2 2、低速齿轮、低速齿轮l 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.标注公差及表面粗糙度4.编写技术要求5.画出零件工作图标题栏3-2 轴类零件工作图的设计要点l设计内容：低速轴1、视图u一般只需一个主视图；u在有键槽和孔的地方
24、增加必要的局部剖面图；u细小结构（如退刀槽、中心孔）局部放大图。u设计时用合适的图纸，选用比例1:1。2、标注尺寸p 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。p 不允许出现封闭的尺寸链。p 应根据加工工艺的要求选择基准面，进行标注；、并联尺寸组、并联尺寸组、串联尺寸组、串联尺寸组a1a3a4a5a8a7a6a2laacLa3cl la3claacLL为主基准为辅助基准3、表面粗糙度q 轴的所有表面都要加工。其余 12.54、标注尺寸公差p凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。p键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。(键槽深度标注d-t的尺寸偏差)p 在零件工作图上
25、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项目，供设计时参考。轴的形位公差标注方法及公差值可参考P79表5-2。轴孔的圆柱度圆柱面相对轴心线径向跳动度齿轮、轴承定位的端面跳动度键槽的对称度 786867896、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。主要内容：对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料；对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等；对机械加工的要求对未注明倒角、圆角半径的说明。7、轴零件工作图示例3-3 3-3 齿轮类零件工作图的设计要点齿轮类零件工作图的设计要点 这类零件系
26、指齿轮、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。l 设计内容：大齿轮1、视图q 这类零件图一般用两个视图表示：主+侧q 简化：侧视图只画轴孔和键槽。注：角方向应在视图上清楚的画出。设计时用合适的图纸，选用比例1：1。2、标注尺寸a)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。b)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P80或有关手册。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、表面粗糙度 可参考手册P89表5-3。4、尺寸公差和形位公差q 尺寸公差a)齿顶圆
27、直径的极限偏差。参见有关手册；b)轴孔或齿轮轴轴颈的公差。c)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；q 形位公差d)齿顶圆的径向跳动公差。e)齿轮端面的端面跳动公差。f)齿轮轴孔的圆柱度公差。g)键槽的对称度公差。其值可取轮毂键槽宽度公差的1/2；键槽的平行度公差。一般可不注，精度高，可参见有关手册。5、啮合特性表u 啮合特性表内容：齿轮的主要参数 （不得省略）齿轮的测量项目6、技术要求主要内容：对铸件、锻件或其他类型坯件的要求；对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料；对材料表面机械性能的要求，如热处理方法，对处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等；对未注明倒角
28、、圆角半径的说明；对大型或高速齿轮的平衡校验要求。3 34 4 编写设计计算说明书编写设计计算说明书计算说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论根据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书的内容和设计任务有关。对于本课程设计，其说明书的内容大致包括：1、内容（1）目录（标题及页次）；（2）设计任务书；（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；（5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；（6）轴的设计计算及校核；（7）箱体设计及说明（8）键联接的选择和计算；（9）滚动轴承的选择和计算；（10）联轴器的选择；（11）润滑和密封的
29、选择；（12）减速器附件的选择及说明；（13）设计小结；（14）参考资料（资料的编号【】及书名、作者、出版单位、出版年月）；2、要求和注意事项 必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。本次课程设计说明书要求字数不少于5-6千字（或30页），要装订成册。3、书写格式标例手册P96：35 准备答辩事宜 完成设计后，应及时做好本课程设计的最后一个环节答辩的准备工作及答辩。在答辩前，应做好以下两方面的工作：1、整理工作：按要求完成规定的设计任务，把图纸叠好；说明书装订好，一同放在机械设计课程设计资料袋内；资料袋封面写上班级、姓名、学号、指导教师、题目等。、做好总结认真回顾有关设计过程及设计内容，进一步把还不懂的、不甚懂的或尚未考虑到的问题弄懂、弄透，以便取得更大的收获。充分做好答辩前的准备工作。本次课程设计答辩采用学生单独答辩的形式进行。每位同学的答辩时间为510分钟。具体答辩次序由指导教师确定。希望同学们按时进行答辩，并预祝同学们取得好成绩！
