机械设计基础专业实训指导书(课程设计)2022.8.31

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XX学院

实训指导书

课程编号: 1213646002

实训名称:机械设计基础课程设计

实训总周数/学分: 2/2

适用专业:汽车服务工程、交通运输、能源动力、汽

车维修教育工程

制定人:

制(修)订时间: 2019.7

专业负责人审核:

专业建设工作组审核:

2019年 7月

实训安全纪律要求

1.请按照时间安排准时进入实训室。

2.请不要带入与实训无关的各类用具及杂物。请保持安静、整洁的实训环境。

3.请自觉遵守实训室的各项规章制度,听从实训室管理人员和教师的安排。

4.实训过程中设备出现故障时,请不要擅自处理,并请立即报告实训室管理人员。

5.实训完毕时,请按指定位置摆放实训物品,把工作凳排列整齐,有序地离开实验室。

6.学生操作实验过程中,请不要随意更换实验配置,坚决杜绝盗取配件等行为。

7.请爱护实验室的各种设备。

第一部分实训大纲

一、实训目的和基本要求

机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术基础课、课程设计则是机械设计课程重要的实践环节,其基本目的是:

1.通过课程设计,综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,掌握机械设计的一般规律,树立正确的设计思想,培养分析和解决实际问题的能力;

2.学会从机器功能的要求出发,合理选择传动机构类型,制定设计方案,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.通过课程设计,学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等,培养机械设计的基本技能。

二、实训内容与时间分配

题目:带式输送机传动装置设计

内容:

1)传动方案的分析和拟定; 0.5天

2)电动机的选择,传动装置的运动和动力参数的计算; 1天

3)传动件的设计(带传动、链传动、齿轮传动等); 1天

4)轴的设计(所有轴的结构设计,弯、扭组合强度校核); 1天

5)轴承的设计(轴承的组合设计及寿命计算); 1天

6)键的选择及强度校核; 0.5天

7)联轴器的选择; 0.5天

8)减速器的润滑与密封; 0.5天

9)减速器装配图设计(箱体、箱盖、附件设计等); 1天

10)零件工作图设计; 1天

11)编写设计计算说明书。 1天

12)答辩: 1天

三、实训考核

1.图纸质量

图纸结构、投影、标注及数据是否正确,线条是否符合制图标准,图面是否整洁,字迹是否工整等。

2.设计计算说明书

设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整洁等。

3.设计表现

是否遵守纪律、设计态度端正,能否按进度独立完成工作量,是否迟到早退等(出勤率)。

4.工作量

每个学生应完成:

1)部件装配图(如减速器装配图)—张(用Al或A0图纸绘制);

2)零件工作图2张(传动零件、轴等),A3图纸绘制;

3)设计说明书一份(约6000—8000字)。

成绩的评定主要根据四个方面:

1.平时表现(包括考勤、设计态度、独立设计能力、创新意识等),平时考查成绩占20%;

2.装配图、零件工作图的设计质量,设计图纸成绩占40%;

3.设计计算说明书主要考查传动方案拟定、评价,传动零件设计,轴系部件设计,设计总结等方面的正确性、条理性、合理性、优化设计等,设计计算说明书成绩占20%;

4.课程设计答辩情况,答辩成绩占20%。

教师可以采用节点工作法,主要根据以上四个方面依据《机械设计课程设计评分标准》按百分制综合评定成绩,成绩应单独计分。

四、参考资料(参考书、网络资源等)

[1] 李育锡主编.机械设计课程设计.第2版.北京:高等教育出版社,2014.06.

[2] 濮良贵陈国定吴立言主编.机械设计.第10版.北京:高等教育出版社,2019.07.

五、注意事项

1.课程设计是在教师指导下进行的,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。计算和画图需要交叉进行,边画图、边计算、反复修改以完善设计是正常的,必须耐心、认真地对待。

3.利用已有资料是学习前人经验、提高设计质量的重要保证,但是不应该盲目地、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;

6.学生每天上、下午必须在指定的设计教室进行设计,不得迟到和早退。

第二部分单元实训

一、实训目的

要求学生了解机械零件设计的基本常识,掌握机械设备设计的基本知识和基本技能,在实训过程中得到绘图能力、设计能力、查阅资料能力、分析计算能力、零部件选型等综合技能的提高。

二、实训仪器设备

二级减速器、绘图板、机械设计手册等

三、实训内容与步骤

(一)、分析和拟定传动装置的运动简图

由于每个人的机械设计课程设计题目传动方案已定,只需把同题目的所有方案或自己独立思考出来的方案进行比较,说明优缺点就可以。

(二)、选择电动机类型及功率(查阅资料)

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:P

0=P

P

―工作机所需功率(取决于工作阻力及运行速度)η―电动机至工作机之间传动装置的总效率

带式输送机: P

=Fv (kw)

螺旋输送机: P

= Pw /ηw (kw)

F―带式输送机输送带工作拉力(kN)

v―带式输送机输送带工作速度(m/s)

Pw―螺旋输送机工作轴上的功率(kw)ηw―螺旋输送机卷筒的效率(工作装置效率)η―电动机至工作机传动装置的总效率

η= η

2

η

3

…η

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注:

①轴承效率:一般指一对轴承而言

②卷筒效率:η卷=0.95-0.96

③联轴器可用弹性套柱销联轴器或弹性柱销联轴器

④电动机额定功率P

P>P

P

-电动机所需输出功率

P-电动机额定功率

P=(1~1.3)P

(三)、确定电动机转速

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

n

m

计算:1450及960r/min )。

n

m /n =i

1

i

2

i

3

n―工作机转速 i

1、i

2

、i

3

…―各级合理传动比

(四)、选定电动机型号

选定电动机型号后,列表记录所选电动机的外形尺寸,安装尺寸,输出轴的直径、长度及联接键槽尺寸。

注:①设计计算传动装置各级功率时,按电动机实际功率(设计功率)P

0进行计算。

②设计计算传动装置各级转速时,按电动机满载功率(额定功率)P

m

进行计算。

③运动计算要按满载转速n

m

,计算不能按同步转速计算。

(五)计算传动装置的总传动比及分配各级传动比

1、总传动比i = n

m

/n

2、分配传动比原则:各级传动比应在推荐范围内;

i

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

=2~4 可取偏小些的值(2~2.5)

各传动件互不干涉,且有利润滑;

双级圆柱齿轮减速器: i 高=(1.3~1.5)i低

圆锥―圆柱齿轮减速器: i 锥≈0.25i<2~3

注:传动件的参数确定后,验算传动比的误差,应满足δi≤±(3~5)% (六)传动装置的运动和动力参数的计算(公式见课程设计指导书)

1、各轴转速

2、各轴输入功率

3、各轴输入转矩

4、计算参数列表

(七)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、结构布置和尺寸大小的主要是传动零件,如V带传动、链传动和开式齿轮传动等,再进行箱传动零件设计。

1、V带传动

要求计算出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: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)V带轮的结构形式:主要由带轮直径大小而定,具体结构及尺寸可查手册。画出结构草图,标明主要尺寸备用。

2、箱内传动零件设计

圆柱齿轮传动设计时应注意以下几点:

1)齿轮的材料

小齿轮45号钢调质,也可用合金钢,40MnB调质(HB240~285)或40Cr表面淬火(HB240~286);大齿轮45号钢正火(HB170~210);

2)齿轮传动的几何参数和尺寸分别进行标准化、圆整或计算其精确值;

3)具体结构尺寸可参见手册或图册;

4)几何尺寸、参数的计算结果应及时整理并列表。

圆锥齿轮传动:要求基本同上,具体结构尺寸参见手册或图册。

(八)装配图设计

装配图设计内容:

1.在减速器拆装实验的基础上,进一步了解减速器的各种附件、箱体传动件以及轴承的结构特点;

2.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,完成装配图;

4.掌握“边绘图,边计算,边修改”的交替工作法。

减速器的结构:

减速的基本结构由传动零件(齿轮或蜗杆、蜗轮等)、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及附件等组成。根据不同要求和类型,减速器有多种结构,二级直齿轮结构、二级斜齿轮结构、二级锥齿轮-直齿轮结构等。

装配草图设计:

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,用足够的视图和剖面图表达清楚。

1)草图设计(按比例、按投影关系绘制。但可简化与省略,如:不画剖面线,不标注配合及尺寸等)

2)教师审阅

3)装配工作图设计

1.草图设计第一阶段

1)设计内容:

(1)完成轴的结构设计

① dmin:按扭矩初估而得的作为轴端直径。

②确定轴各段直径(考虑零件定位及轮毂孔直径)

③确定轴各段长度(考虑零件宽度及零件间相互距离)

④轴承型号的确定

可初选3类、7类轴承。

(2)确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点

2)设计过程:

(1)绘制前的准备

①电机型号:

查出其外伸轴径d和外伸长度l,中心高H;

②确定联轴器型号;

两端轴孔直径和轴孔长;

③初选轴承类型(径向力和轴向力作用);

④轴承润滑方式;

浸油齿轮v ≤2 m/s时,可采用脂润滑。

⑤齿轮润滑

v≤12 m/s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;锥齿轮:整齿宽(至少半齿)。齿顶圆至油池底面距离≮30~50 mm。

⑥确定密封方式

v轴<5m/s时采用毡圈密封;封油环(齿状)参见手册或图册。

⑦轴承盖结构,参见手册或图册。

(2)草图设计过程

①选择视图、图纸幅面(1号图)、绘图比例(1:2) 及布置图面位置(估计减速器轮廓尺寸);

②画传动零件的中心线及轮廓线、箱体内壁线

由里向外,先画中心线和轮廓线,再画细部结构。

③初估轴的外伸直径;通过绘图进行轴和轴承部件结构的初步设计;定出轴的支承距离及轴上零件作用力的位置。

3)精算

(1)轴的弯扭组合强度计算

(2)轴承寿命计算

(3)键的校核

2.草图设计第二阶段

任务:轴系结构设计

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:

齿轮设计时应注意:

①齿轮传动的参数和几何尺寸有严格的要求:

模数m:取标准值;

中心距a:圆整;

分度圆直径d1、d2:精确到小数点后3位;

螺旋角β:精确到秒;

其他结构尺寸尽量取整,以便加工。

②小齿轮是否采用齿轮轴

2)轴承组合设计

①轴系轴向固定与调整方法;

②轴系结构与画法;

③轴系润滑与密封;

④轴承盖结构;

⑤轴结构细化,圆角、倒角、退刀槽、砂轮越程槽等参见手册或图册。3.装配草图第三阶段

任务:完成装配草图

内容:

两级展开式圆柱齿轮减速器装配草图的主体部分

1)设计减速器机体和附件

①机体形状、尺寸确定;

②轴承旁凸台结构尺寸;

③加强筋;

④机体工艺结构(沉头座、凸台、铸造圆角等);

⑤联接螺栓、螺钉的尺寸、位置;

⑥地脚座凸缘、机座、机盖联接凸缘的厚度及宽度。

2.完成减速器附件:七大附件的结构设计

①检查孔,盖,作用:检查啮合、注油。

②通气器,作用:内外气压平衡。

③起盖螺钉,作用:顶起箱盖。

④油标,作用:测量油面高度。

⑤排油孔螺塞,作用:排出油污。

⑥定位销,作用:确定箱盖箱体的相对位置。

⑦起吊装置,吊环螺钉装在箱盖上,用于吊运箱盖。也可在箱盖上直接铸造出吊耳来起吊箱盖。为吊运整台减速器,在箱座两端凸缘下面铸出吊钩。

4.完成减速器装配图

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:①特性尺寸;②配合尺寸;③安装尺寸;④外形尺寸

2)零件序号、明细表、标题栏

3)技术特性

4)技术要求

5)检查装配图

①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;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;

③箱体的结构与工艺性是否合理;加工面与非加工面;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;

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。

(九)零件工作图设计和绘制

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。

零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容。

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——从装配图拆零件。

1.设计内容

1)减数器输出轴

2)减数器输出轴上大齿轮(锥齿轮或蜗轮)

2.零件工作图的要求

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

轴类零件工作图的设计要点

1.减数器输出轴

1)视图

①一般只需一个主视图;

②在有键槽和孔的地方——增加必要的局部剖面图;

③细小结构(如退刀槽、中心孔)——局部放大图。

④设计时用3号图纸。

2)标注尺寸

①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。

②不允许出现封闭的尺寸链。

3)表面粗糙度

轴的所有表面都要加工。表面粗糙度根据手册选择。

4)标注尺寸公差

①凡有配合处的直径按装配图的配合性质标出尺寸的偏差。

②键槽的尺寸偏差及标注方法可查有关手册。

③在零件工作图上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

轴的形位公差标注方法及公差值可参考有关手册。

形位公差的确定方法:类比法和计算法

6)技术要求

主要内容:

①对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料;

②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;

③对机械加工的要求;

④对未注明倒角、圆角半径的说明。

7)轴零件工作图示例

齿轮类零件工作图的设计要点

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。

1.视图

这类零件图一般用两个视图表示:主+左

简化:侧视图只画轴孔和键槽。

注:β角方向应在视图上清楚的画出。

设计时用3号图纸。

2.标注尺寸

1) 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。

2) 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。

4.尺寸公差和形位公差

尺寸公差

1) 齿顶圆直径的极限偏差,参见有关手册;

2) 轴孔或齿轮轴轴颈的公差,参见有关手册;

3) 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;

形位公差

1) 齿顶圆的径向跳动公差。

2) 齿轮端面的端面跳动公差。

3) 齿轮轴孔的圆柱度公差。其值约为轴孔直径公差的0.3倍,并圆整为标准值;

4) 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,可参考有关手册。

5.啮合特性表

1)啮合特性表内容:

①齿轮的主要参数(不得省略)

②齿轮的测量项目

6)技术要求

主要内容:

①对铸件、锻件或其他类型坯件的要求;

②对材料的机械性能和化学成分的要求及允许代用的材料;

③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;

④对未注明倒角、圆角半径的说明;

⑤对大型或高速齿轮的平衡校验要求。

(十)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6~8千字(或30页),要装订成册。

设计计算说明书的书写格式

3、书写格式标例

(十一)设计总结

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。

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/cneq.html

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