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机械设计课程设计指导书电子扫描件宋宝玉第二版.pdf

http://www.100md.com 2020年10月30日

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    机械设计课程设计指导书电子扫描件

    《机械设计课程设计指导书》，全书分为两篇：第一篇为机械设计课程设计指导书，以减速器设计为例，着重介绍了一般机械传动装置的设计内容、方法和步骤；第二篇为机械设计常用标准、规范和其他设计资料，需要的就快来吧

    作者简介

    《机械设计基础课程设计指导书》是依据教育部“高职高专教育机械设计基础课程教学基本要求”，结合高职高专院校机械类、机电类和动力类专业对机械设计基础课程设计的具体要求编写的。

    《机械设计基础课程设计指导书》以培养学生解决工程实际问题的能力为主要目标，除了介绍机械设计的知识外，注重叙述设计方法和对设计过程的把握。《机械设计基础课程设计指导书》分为两篇。

    第1篇为课程设计指导，以减速器设计为例，介绍了一般机械传动设计内容、方法和步骤。第2篇为课程设计常用规范，其内容基本可以满足课程设计的需要。

    《机械设计基础课程设计指导书》可作为高职高专院校机械类、机电类和数控类等专业学生进行机械设计基础课程设计用书，可供相应专业的电大、职大、函授使用，也可供上述专业的教师指导学生的课程设计参考。

    书籍目录

    第一篇机槭设计课程设计指导书第1章概述 1.1机械设计课程设计的目的 1.2机械设计课程设计的内容 1.3机械设计课程设计的方法和步骤 1.4机械设计课程设计中应注意的几个问题思考题第2章传动装置的总体设计

    2.1分析或确定传动方案 2.2选择电动机 2.3确定传动装置总传动比和分配传动比 2.4计算传动装置的运动和动力参数思考题第3章传动件设计 3.1减速器外传动件的设计要点 3.2减速器内传动件的设计要点思考题

    第4章减速器装配草图的设计 4.1装配草图设计前的准备工作 4.2草图设计的第一阶段 4.3装配草图设计第一阶段自检重点及思考题 4.4轴、轴承及键连接的校核计算 4.5草图设计的第二阶段 4.6装配草图设计第二阶段自检重点及思考题

    4.7草图设计的第三阶段 4.8装配草图设计第三阶段自检重点及思考题 4.9装配草图的检查第5章减速器装配工作图的设计 5.1 装配工作图视图的绘制 5.2装配工作图的尺寸标注 5.3装配工作图上零件序号、明细栏和标题栏的编写

    5.4编制减速器的技术特性表 5.5编写减速器的技术要求 5.6装配工作图设计自检重点及思考题第6章零件工作图的设计 6.1对零件工作图的要求 6.2轴类零件工作图 6.3齿轮类零件工作图

    6.4机体零件工作图 6.5零件工作图设计自检重点及思考题第7章编写设计计算说明书 7.1设计计算说明书的内容 7.2对设计计算说明书的要求和注意事项 7.3 书写格式举例第8章课程设计的总结和答辩

    第二篇机械设计常用标准、规范和其他设计资料第9章常用数据及一般标准与规范 9.1机械传动效率概略值和传动比范

    围 9.2一般标准 9.2.1优先数系和标准尺寸 9.2.2锥度与锥角系列 9.2.3中心孔 9.2.4砂轮越程槽、插齿退刀槽及刨削、插削越程槽 9.2.5零件倒圆与倒角 9.2.6齿轮滚刀外径尺寸 9.2.7弧型键槽铣刀(直齿三面刃铣刀)

    尺寸 9.3机械制图一般规范 9.3.1图样比例、幅面及格式 9.3.2装配图中零部件序号及编排方法 9.3.3尺寸标注的符号和缩写词 9.4铸件设计一般规范第10章机械设计中的常用材料和润滑剂 10.1黑色金属 10.2有色金属材料

    10.3非金属材料 10.4润滑剂第11章连接 11.1螺纹及螺纹连接 11.1.1螺纹 11.1.2螺纹连接件 11.1.3螺纹零件的结构要素 11.2轴系零件的紧固件 11.3键连接 11.4销连接第l2章滚动轴承 12.1滚动轴承 12.1.1

    常用滚动轴承 12.1.2滚动轴承与轴和外壳的配合 12.2滚动轴承座第13章联轴器 13.1有弹性元件的挠性联轴器 13.2刚性联轴器 13.3无弹性元件的挠性联轴器第14章电动机

    14.1Y系列三相异步电动机技术数据 14.2Y系列机座带底脚、端盖上无凸缘电动机的安装及外形尺寸 14.3YZ系列三相异步电动机技术数据 14.4YZ系列三相异步电动机的安装及外形尺寸

    第15章极限与配合、形位公差及表面粗糙度 15.1极限与配合 15.2形状和位置公差 15.3表面粗糙度第16章齿轮及蜗杆、蜗轮的精度 16.1 渐开线圆柱齿轮的精度 16.1.1精度等级及其选择

    16.1.2检验项目的选用 16.1.3齿轮各种偏差允许值 16.1.4齿侧间隙及其检验项目 16.1.5齿厚和公法线长度 16.1.6齿轮副和齿坯的精度 16.1.7图样标注 16.2直齿锥齿轮精度

    16.2.1锥齿轮及锥齿轮副精度等级和侧隙 16.2.2锥齿轮公差及极限偏差 16.2.3锥齿轮的齿坯精度 16.2.4图样标注 16.3 圆柱蜗杆、蜗轮精度 16.3.1精度等级及其选择 16.3.2蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的检验与公差 16.3.3蜗杆传动的侧隙 16.3.4蜗杆和蜗轮的齿坯公差 16.3.5图样标沣参考文献

    机械设计基础课程设计——单筒卷扬机传动装置

    0.前言——文档说明

    本设计报告，是笔者参加“机械设计基础课程设计”时所撰写的，现将其重新修改整理上传至互联网。上传本设计报告的目的，是为了学习、交流，因此，任何将本报告用于其他用途的行为都是不被允许的。

    报告完整地再现了课程设计的基本过程，然而，由于报告的撰写是由笔者一人完成的，文中错误在所难免，敬请读者谅解。

    由于知乎排版的局限，在这里只展示了该报告的前4部分(文档共8部分)。排版完好的报告书可以在我上传至金山文档中的找到，如果你觉得本报告不错，欢迎到那里查看，也欢迎收藏、点赞。

    1.设计任务

    某单筒卷扬机采用双班制连续工作，中等振动，使用年限为5年，要求电动机轴线与鼓轮轴线平行，如下图所示。

    图1：装置简图

    已知：工作机输入功率为5.8 kW；工作机输入轴转速为36 r/min。

    2.传动方案的初步分析与拟定

    根据工作要求，可以初步分析得到如下的两种传动方案。

    2.1方案分析

    (1)方案一

    采用两级闭式圆柱齿轮传动，电动机直接与两级齿轮减速器相联结，如下图所示。

    图2：方案1

    方案分析：闭式齿轮传动较为平稳，润滑条件好。此方案结构紧凑，圆柱齿轮易于加工，成本较低，但此方案减速器传动比和结构尺寸较大。

    (2)方案二

    采用带传动和两级闭式圆柱齿轮传动。第一级电动机带传动，后接二级闭式齿轮圆柱传动，如图3所示。

    图3：方案2

    方案分析：带传动具有很多优点——1)带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；2)过载时候带与带轮间出现打滑，打滑虽使传动失效，但可防止损坏其他零件。圆柱齿轮传动效率高。此方案外形尺寸较大，传动平稳、效率高。但V带不适合在恶劣环境下长期过载工作。

    2.2方案拟定

    根据题目要求——单筒卷扬机受中等震动，方案一中虽然结构紧凑、易于加工、成本较低，但不适合在此工作环境下工作。同时，考虑到方案二带传动可缓和冲击、吸收振动、可防过载，最终，选择方案二作为卷扬机的传动装置方案是较为合理的

    3.选定电动机

    (1)电动机选型

    一般工程使用三相异步交流电动机。综合考虑工作要求，选定Y系列(IP23)防护式笼型三相异步电动机。

    (2)选择电动机容量

    电动机所需工作功率为 $\[{P_d} = \frac{{{P_w}}}{\eta }\]/$

    式中， $P_{w} /$ 为工作机所需功率， $\eta/$ 为电动机至工作机的总效率。显然，由设计要求可知 $P_{w}=5.8 \rm kW/$ 。下面，计算电动机至工作机的总效率 $\eta/$ 。

    电动机至工作机的总效率 $\eta/$ 应为组成传动装置的各个运动副效率连乘积，即 $\[\eta = {\eta _1}{\eta _2} \cdots {\eta _n}\]/$

    由文献[2]表格2-3可知，V带传动 $\eta_{1}=0.96/$ ；滚动轴承(一对)的 $\eta_{2}=0.99/$ ；闭式齿轮传动 $\eta_{3}=0.97/$ ；联轴器 $\eta_{4}=0.99 /$ ，由此可知，所选方案的总效率 $\eta/$ 为 $\[\eta = {\eta _1}{\eta^3 _2}{\eta^2 _3}{\eta _4}\]/$

    代入数据有 $\[\eta = 0.96 \times {0.99^3} \times {0.97^2} \times 0.99 \approx 0.8677 = 86.77\% \]/$

    因此，所需电动机功率 $\[{P_d} = \frac{{{P_w}}}{\eta } = \frac{{5.8}}{{86.77\% }} \approx 6.68 {\rm kW}\]/$

    即 ${P_d}=6.68{\rm kW} /$ 。

    因为载荷平稳，电动机额定功率 $P_{ed}/$ 只需要略大于 $P_{d} /$ 即可。查文献[2]表格17-1可知，选定 $P_{ed}/$ 为7.5 kW。

    由文献[2]可知，本课程设计中，宜选用同步转速为1500 r/min或1000 r/min的电动机，并综合考虑到电动机额定功率为7.5 kW，故选用电动机Y160M-6。电动机Y160M-6的有关参数如下：电动机额定功率 $P_{ed}=7.5 \rm kW/$

    电动机满载转速 $n_{m}=970 \rm r/min/$

    电动机轴伸出直径 $D=42 \rm mm/$

    电动机轴伸出长度 $L=110 \rm mm/$

    4.机械装置的运动和动力参数计算

    4.1初步分配传动比

    装置总传动比 $i_{a} /$ 为电动机满载转速 $n_{m} /$ 与工作机输入轴转速 $n_{w} /$ 之比。由设计要求， $n_{w}=36 \rm r/min/$ ，因此有 $\[{i_a} = \frac{{{n_m}}}{{{n_w}}} = \frac{{970}}{{36}} = 26.94\] /$

    考虑到总传动比 $i_{a} /$ 又等于各级传动比之积，即 $\[{i_a} = {i_1}{i_2}{i_3}\]/$ 式中， $i_{1} /$ 为带传动传动比， $i_{2} /$ 为第一级齿轮传动传动比， $i_{3} /$ 为第二级齿轮传动传动比。

    为使V带传动尺寸适中，取其传动比 $i_{1}=2 /$ ，则减速器传动比 $\[i_{\rm Retarder}=\frac{{{i_a}}}{{{i_1}}} = \frac{{26.94}}{2} = 13.47\]/$

    取 $i_{2}=\sqrt{1.4i_{\rm Retarder}}=4.34/$

    那么 $i_{3}=\frac{i_{\rm Retarde}}{i_{2}}=3.10 /$

    至此，初步确定了各级传动比。实际传动比在各级传动零件参数确定后才能计算出来。

    4.2运动和动力参数计算

    在此约定，根据各根轴的转速大小分别将轴编号为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴，即与电动机直接相连的轴为0轴，齿轮减速器第一级的轴为Ⅰ轴、第二级为Ⅱ轴，齿轮减速器输出轴为Ⅲ轴，鼓轮输入轴为Ⅳ轴。(见图三)

    第 $k /$ 根轴的输入功率为 $\[{P_k} = {P_{k - 1}}{\eta _k}\]/$

    转速为 $\[{n_k} = \frac{{{n_{k - 1}}}}{{{i_k}}}\]/$

    转矩为 $\[{T_k} = 9550\frac{{{P_k}}}{{{n_k}}} = {T_{k - 1}}{i_k}{\eta _k}\]/$

    下面，以计算Ⅰ轴为例。输入功率为 $\[{P_{\rm Ⅰ}} = {P_{\text{0}}}{\eta _{\rm Ⅰ}}{\text{ = }}{P_{\text{d}}}{\eta _{\rm Ⅰ}}=6.41 \rm kW\]/$

    转速为 $\[{n_{{\rm Ⅰ}}} = \frac{{{n_{{\rm Ⅰ}}}}}{{{i_{\text{1}}}}} = \frac{{{n_{\text{m}}}}}{{\text{2}}} = {\text{485}}\rm r/min\]/$

    转矩为 $\[{T_{{\rm Ⅰ}}} = 9550\frac{{{P_{{\rm Ⅰ}}}}}{{{n_{{\rm Ⅰ}}}}} = {\text{9550}} \cdot \frac{{{\text{6}}{\text{.41}}}}{{{\text{485}}}}{\text{ = 126}}{\text{.22}}\rm N\cdot m\] /$

    机械设计基础结课总结

    这门课是机械学院的老师教的。这个老师教学水平算是相当高的，他的教学特色就是冷幽默，不时爆出几句金句让大家哈哈大笑。前期前10几周这门课没有好好对待，上课就随便一听也没有认真做笔记对一些疑点直接放过没有去钻研，作业也做得比较水。这种做法导致了我课程设计过程中处处碰壁，不知所云，为数不多地体验到一脸懵逼的感觉。一句话总结生动形象总结机械课程设计主旋律：欠下的总是要还的。开始认真听课的时候也到了最后两三周快结课的时候了，李昌老师提到了把机械课程设计程序化的想法，正好激起了我在程序设计软件开发方面的兴趣，首当其冲地接受程序设计的挑战。虽然有一些开发基础和经验，但还是低估了机械课程设计庞大繁琐的计算量和不计其数的表格，导致我17周陷入其中无法自拔，仅前五张表格代码行数就已上千，调试优化次数数百有余，面对画图的压力，我只能暂停开发转向最忙碌的画图和马克思考试并存的有史以来最忙碌的第18周。其实图我没有必要全部吃透，一点点按尺寸画，但是那种知其然不知其所以然的感觉真难受，于是又疯狂研究计算过程和各个尺寸和零件的画法，四处求教坚持把减速器各零件的位置和空间结构吃透才一点点画。这里我没有采用边计算边画图边修改的通常做法，我采用的是独创的先总体后局部先轮廓后细节的三个视图同时进行的画法，我把每个视图用一些有代表意义轮廓线分成四到五个部分，然后把这些轮廓线画好后再在各部分里添零件，虽然理论上这种做法可以节省时间，但是需要有娴熟的画图技术才行。所以我采用这种做法实践并没有节省时间，主要是我的画图技术不够精炼，但不代表我独创的这种画图方法不能节省时间。以上就是机械设计基础课程的总结吧!写给未来的自己。THE END 送出我的假期祝福：祝可爱的你“ 一如既往，万事胜意”

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