《机械设计》课程设计题目及要求.docx
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《机械设计》课程设计题目及要求
工商学院机09
《机械设计》课程设计题目及要求
指导教师徐致让
一、课程设计的目的和内容
课程设计是本课程的一个重要教学环节。
目的是使学生综合运用本课程以及有关先修课程的知识，进行一次较为全面的设计训练。
课程设计是分阶段进行的：
（1）根据设计任务拟定传动系统参数及进行传动件计算；
（2）装配草图设计及复核计算；（3）绘制工作图【装配图1张（A0或A1）及零件图2张（齿轮轴A3一张，大齿轮A3一张】及编写设计计算说明书1份（约6000字16开纸25页左右）。
设计者通过计算所能得到的只是零件的主要尺寸和参数，因此，各零件的具体结构和全部尺寸必须由设计者根据自己的判断和对类似结构的理解来确定。
这就要求学生：
（1）在设计之初，认真收集及阅读有关资料，对已有结构进行分析研究，掌握它们的特点及适用场合；
（2）在设计过程中，运用画图、初选参数或初估尺寸等手段，通过边画图、边计算、边修改逐步完成设计。
设计工作要靠学生独立完成。
教师在设计中的作用是：
进行阶段检查（重点检查装配草图）和评定成绩。
教师的答疑可采用指引、讨论和建议等方法。
二、课程设计的题目
两级斜齿圆柱齿轮减速机；
传动系统见附图，题目数据见附表；每名学生选一道题目，必须独立完成。
已知条件：
1．输送带工作拉力
；
2．输送带工作速度
（允许输送带速度误差为
）；
3．滚筒直径
；（滚筒效率ηj=0.96包括滚筒与轴承的效率损失）；
4．工作条件：
工作条件（A,B,C任选）
A
B
C
工作年限
8
10
10
工作班制
2
2
1
工作环境
清洁
多灰尘
灰尘极少
载荷性质
平稳
稍有波动
轻微冲击
制造条件及生产批量：
一般机械厂制造，中批量生产。
设计过程及基本要求：
1、根据题目所给数据确定驱动电动机功率及型号，电机参数。
根据辊筒的转速及电机的转速即可确定所设计的减速器的速比；对于所设计的二级齿轮减速机其速比一般可选取为i=15~25比较合理。
2、总体方案设计，并作出草图；根据总体配置方案进行减速机的结构设计：
齿轮、轴、轴承及箱体结构设计。
确定二级直齿/斜齿减速机的各级的传动速比。
3、二级齿轮付传动设计：
确定各轴的传动功率、转速、高速级/低速级齿轮传动设计：
齿轮模数、齿数设计；几何参数计算以及齿轮的结构设计、尺寸计算。
传动系统的计算功率应按所实际选取电机的功率计算。
4、轴的结构及尺寸设计。
并对所设计的轴进行材料选择及强度核算。
要求按机械设计课程要求对轴进行力分析：
支反力计算、弯矩图及扭矩图的绘制；轴的强度计算。
与卷筒相联接的联轴器要进行选型。
5、轴承的类型及型号选择；根据减速机的结构确定轴承的类型及型号并题目已知条件进行寿命计算。
6、减速机的结构设计包括箱体设计：
绘制减速机的总装配图，要求根据实际所设计的减速机的尺寸及所绘总图的图幅确定适当的制图比例。
图纸要求严格按照制图标准进行，；视图表达正确完整、图纸清线条规范尺寸标注完整、字体工整、技术要求及明细表等一应俱全。
与图纸有关装配图及零件图的公差及配合必须符合规范。
7、减速机的润滑与密封；选择及设计润滑及密封方法、选择适当的润滑剂；并在总图及说明书中进行详细细节设计及标明（说明）。
8、绘制零件图；轴及齿轮各一张；图幅一般为A3。
要求用手绘，（可以附有一张CAD图）。
9、书写及整理说明书：
说明书要求列出设计课题要求、参数。
力参数计算及电机选择；方案设计、齿轮传动设计、轴及轴承设计计算；联轴器的选型及计算等。
主要零件的简图及尺寸；总结等。
说明书封面要求打印，注明各人的姓名学号；
课程设计中的各个过程，大体可分为三个阶段；每个阶段开始时，由教师作阶段布置。
并对其中的要点进行讲解。
三、课程设计的大约过程
1、传动系统结构及参数计算；力参数计算、驱动电机功率及参数选择。
2、传动件设计及计算；速比分配、高速级及低速级齿轮传动设计及参数计算。
3、轴的计算；作用在轴上的外力计算——扭矩及齿轮受力分析、轴的受力分析；弯矩及扭矩计算；轴的尺寸及强度计算。
4、轴承设计及计算；
5、开始画装配草图；
6、轴系结构设计；
7、箱体设计及其附属零件设计；
8、画工作图（装配图及零件图）；
9、写设计计算说明书；答辩
课程设计大体可分为三个阶段：
根据参数进行总体设计计算，对各个系统如齿轮传动轴等进行细节设计计算，设计制图，完成说明书；每个阶段开始时，可由教师进行讲解并作阶段布置。
四、时间分配（总计三周）
1、总体方案设计，传动系统参数及传动件计算：
5天；
2、装配草图及减速机总图设计及复核计算：
8天；
3、工作图及说明书：
2天；
参考资料：
1、教材：
机械设计濮良贵主编高等教育出版社
2、教材：
机械制图
3、机械设计课程设计手册吴宗泽主编高等教育出版社
斜齿轮的受力分析:
（所有以上公式请见教材有关部份）
斜齿轮参数选择、材料选取、设计计算及强度计算请参见教材的有关章节。
教材上有多个计算实例可供参考（直齿、斜齿软齿面及斜齿硬齿面）。
最后要求计算齿轮的所有几何尺寸，并作出零件简图。
还要求计算齿轮传动时的受力，切向力、径向力以及轴向力。
要在简图上标出力的方向及大小，以此作为下一步轴受力分析的依据。
——轴的设计计算：
首先应进行轴的结构设计，根据减速机的配置，每根轴上均装置有主动/从动齿轮、安装在箱体内的轴承以及相应的轴向固定装置。
还应考虑轴承与齿轮的润滑，如果齿轮采用稀油润滑而轴承采用干油润滑则两种不同的润滑介质必须分开：
具体的是应用档油环等零件，见手册图15-12。
对轴的直径设计，首先要根据轴的材料及传递扭矩计算最小轴径；然后按轴的安装零件及结构确定各部份的轴的长度与直径。
以下以图15-41一级直齿减速机为基础变换为二级斜齿的，首先确定高速轴的各部尺寸。
二级减速机与一级主要差别在于轴的长度增加一个齿轮的宽度并且轴承的类型要改为可承受轴向力的如圆锥辊子或角接触球轴承等类型。
必须按教材有关章节内容认真考虑轴向力及派生轴向力。
——作出轮齿的配置简图；
——作出箱体的内表面轮廓
——定位档油环及轴承，根据最小轴径等尺寸初选轴承的内径及型号
——轴承固定压盖定位，完成轴的结构及尺寸设计。
到此为止，轴上零件的位置均已确定，为下步的轴的强度计算打下基础。
可参参照手册上的图例稍加修改即可。
如下图所示；首先轴承的类型要确定为合适的，再将输出轴的方向改一下即可。
轴的强度校核:
首先根据轴的结构及外载作出轴的受力简图;然后进行力分析，要求作出轴的水平面及垂直面的受力图，先求出轴承处的支反力；再作出各自的弯矩图，将水平及垂直面的弯矩进行迭加后再与所受扭矩合成后对危险截面进疲劳强度校核。
启盖螺丝
以上结构及尺寸详见教材第十一章158页以后到166页。
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