机械设计课程设计指导书（带传动）

机械设计基础课程设计指导书

（外传动为带传动）

材料科学与工程学院

第一章 编写设计计算说明书

设计计算说明书既是图纸设计的理论依据，又是整个设计计算过程的总结，同时也是审核设计是否合理，能否满足生产和使用要求的技术文件之一。因此，编写设计计算说明书是设计工作的一个重要环节。

第一节 设计计算说明书的内容与要求

设计计算说明书应以计算内容为主，要写明整个设计的主要计算及简要的说明。

设计计算说明书必须用钢笔或圆珠笔书写（也可打印）在规定格式的用纸上，并装成册。 对于计算过程的书写，要求先写出公式（注明公式来源），代入相关数据，直接得出运算结果、并注明单位，略去演算过程。对于计算结果应作出简短的结语，如：“满足强度要求”、“在允许范围内”等。

在设计计算说明书中，应附有与计算有关的必要简图，如在轴的设计计算中应绘制轴的结构简图、受力图、弯矩图和转矩图等。

设计计算说明书除包括计算内容之外，还应包括一些技术说明。例如在装配和拆卸过程中的注意事项；传动零件和滚动轴承的润滑方法及润滑剂的选择等。然而，由于设计的时间较短，关于技术说明的内容可不详细编入。重点放在设计计算内容的整理上。

第二节 设计计算说明书的编写大纲

设计计算说明书应在全部计算及全部图纸完成之后进行整理编写。所包含内容概括如下： （1）目录（标题及页次）；

（2）设计任务书（原发的任务书）； （3）电动机的选择计算；

（4）传动装置的运动与动力参数的选择和计算； （5）传动零件的设计计算； （6）轴的设计计算；

（7）滚动轴承的选择与寿命验算； （8）键联接的选择和验算； （9）联轴器的选择；

（10）减速器润滑方式与密封形式的选择，润滑油牌号的选择及装油量的计算； （11）课程设计总结（简要说明设计体会，本设计优缺点及改进意见等）； （12）参考资料目录（编号[×]、书目、著者、出版单位、出版年月）。

第三节 设计计算说明书的书写示例

设计计算说明书的书写格式示例：

计 算 及 说 明 4 轴的设计计算 ?????? 4.1 减速器高速轴的设计 ?????? 4.1.4 轴的计算简图（图x） 从动齿轮的受力，根据前面计算可知： 结 果 轴计算公式和有关数据皆引自[×]××～××页 － 1 －

圆周力 Ft2?Ft1??N 径向力 Fr2?Fr1??N 带轮对轴的作用力，根据前面计算可知， Ft2??N Fr2??N QR??N 高速轴的空间受力简图，如图x所示。 4.1.5 求垂直面（xAz）内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 QR??N ?M?0，R??????N ?Z?0，R??????NBAZBZRAZ??NRBZ??N C点垂直面内的弯矩 MCZ??????N D点垂直面内的弯矩 MDZ??????N 作垂直面内的弯矩图，如图x中c所示。 ???????? ????????

图x 低速轴计算简图

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第四节 设计计算说明书的编写大纲模式

1 电动机的选择 或 1 电动机的选择 1.1 选择电动机的转速 1.1 选电动机类型 1.1.1 计算传动滚筒的转速 1.2 选择电动机功率 1.1.2 计算总传动比范围 1.2.1 工作机的功率

1.1.3 确定电动机的转速 1.2.2 传动装置的总效率 1.2.3 所需电动机的输出功率 1.2 所需电动机的输出功率 1.3 选择电动机的转速 1.2.1 工作机的功率 1.3.1 计算传动滚筒的转速 1.2.2 传动装置的总效率 1.3.2 计算总传动比范围 1.2.3 所需电动机的输出功率 1.3.3 确定电动机的转速 1.3 选择电动机的型号 1.4 选择电动机的型号 （列出其主要性能数据） （列出其主要性能数据） 2 传动装置的运动和动力参数计算 2.1 分配传动比 2.1.1 总传动比

2.1.2 各级传动比的分配

2.2 各轴功率、转速和转矩的计算 （计算结果汇总列表） 3 传动零件的设计汁算

3.1 减速器箱外带传动的设计计算 3.1.1 确定V带截型 3.1.2 确定V带轮直径

3.1.3 确定中心距及V带基准长度 3.1.4 确定V带根数

3.1.5 计算作用在轴上的载荷 3.1.6 带轮结构设计

（带轮的结构简图和结构尺寸列表（待轴设计结束后画图和列表）） 3.2 减速器箱内的圆住齿轮传动的设计计算

3.2.1 选定齿轮材料和齿面平均硬度（在本节中应确定齿型和设计准则） 3.2.2 按齿面接触疲劳强度设计（按齿根弯曲疲劳强度设计） 3.2.3 确定几何尺寸

3.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度（校核齿面接触疲劳强度） 3.2.5 齿轮的结构设计

（齿轮的结构简图和结构尺寸列表（待轴设计结束后画图和列表）） 4 轴的设计计算

4.1 减速器高速轴的设计 4.1.1 选择轴的材料

4.1.2 按转矩初步估算轴伸直径

4.1.3 设计轴的结构，初选滚动轴承（画出轴的结构图） 4.1.4 轴的计算简图

4.1.5 求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 4.1.6 求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图 4.1.7 求合成弯矩，作合成弯矩图

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4.1.8 作转矩图

4.1.9 求当量弯矩，作当量弯矩图 4.1.10 校核轴的强度 4.2 减速器低速轴的设计 4.2.1 选择轴的材料

4.2.2 按转矩初步估算轴伸直径

4.2.3 初选联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承（画出轴的结构图） 4.2.4 求大齿轮上的作用力（轴的其他计算略） 5 滚动轴承的选择及其寿命计算

5.1 减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算 5.1.1 选择轴承类型及初定型号 5.1.2 计算轴承的受力 5.1.3 计算当量动载荷 5.1.4 计算轴承寿命

5.2 减速器低速轴的滚动轴承选择及其寿命计算 5.2.1 选择轴承类型及初定型号 5.2.2 计算轴承的受力 5.2.3 计算当量动载荷 5.2.4 计算轴承寿命 6 键联接的选择和验算

6.1 减速器大齿轮与低速轴的键联接 6.2 大带轮与减速器高速轴轴伸的键联接 6.3 联轴器与减速器低速轴轴伸的键联接 7 联轴器的选择

7.1 联轴器类型的选择 7.2 联轴器扭矩的选择 7.3 联轴器转速的选择 8 润滑与密封

8.1 减速器齿轮传动润滑油的选择

8.2 减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择

8.3 减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 9 减速器箱体结构尺寸的确定 9.1 减速器箱体材料的选择 9.2 减速器箱体结构尺寸

（以表形式表达各部分结构名称及尺寸值）

第五节 设计计算说明书的装订顺序

1 封面

2 任务书

3 目录 （可按照第四节的给定的大纲模式进行） 4 正文

5 课程设计总结 （要另起页） 6 参考文献 （要另起页）

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第二章 总结与答辩

总结与答辩是机械设计课程设计的最后环节。

学生在完成全部图纸及编写设计计算说明书任务之后，全面地分析此次设计中存在的优缺点，找出设计中应该注意的问题，掌握通用机械设计的一般方法和步骤。通过总结，巩固和提高分析与解决工程实际问题的能力。

答辩是检查学生实际掌握知识的情况和设计的成果，评定设计成绩的—个重要方面。学生完成设计后，应及时做好答辩的准备。通过准备答辩可以对设计过程进行全面的分析和总结，因此准备答辩是一个再提高的过程。

通过个人系统地回顾总结、准备答辩和教师的质疑、答辩，学生能更一进步发现设计计算和图纸中存在的问题，搞清尚末弄懂的，不甚理解或未曾考虑到的问题。从而取得更大的收获，圆满地达到课程设计的目的。

总结和准备答辩时，学生应认真整理和检查全部图纸和说明书，进行系统、全面的回顾和总结。搞清设计中每一个数据、公式的使用，弄懂图纸上的结构设计问题，每一线条的画图依据以及技术要求等其他问题。做好总结可以把还不懂或尚未考虑到的问题搞懂、弄透，以取得更大的收获。总结以书面形式写在设计计算说明书的最后一页，以便老师查阅。

为了便于学生的总结和准备答辩，针对课程设计的要求，编制出下列题签： 1．综合题目

（1）电动机的额定功率与输出功率有何不同？传动件按哪种功率设计？为什么？

（2）同一轴上的功率P、转矩T、转速n之间有何关系？你所设计的减速器中各轴上的功率P、转矩T、转速n是如何确定的？

（3）在装配图的技术要求中，为什么要对传动件提出接触斑点的要求？如何检验？ （4）装配图的作用是什么？装配图应包括哪些方面的内容？ （5）装配图上应标注哪几类尺寸？举例说明。

（6）你所设计的减速器的总传动比是如何确定和分配的？ （7）在你设计的减速器中，哪些部分需要调整？如何调整？

（8）减速器箱盖与箱座联接处定位销的作用是什么？销孔的位置如何确定？销孔在何时加工？

（9）起盖螺钉的作用是什么？如何确定其位置？

（10）你所设计传动件的哪些参数是标准的？哪些参数应该圆整？哪些参数不应该圆整？为什么？

（11）传动件的浸油深度如何确定？如何测量？

（12）伸出轴与端盖间的密封件有哪几种？你在设计中选择了哪种密封件？选择依据是什么？

（13）为了保证轴承的润滑与密封，你在减速器结构设计中采取了哪些措施？

（14）密封的作用是什么？你设计的减速器哪些部位需要密封？你采取了什么措施保证密封？

（15）毡圈密封槽为何做成梯形槽？

（16）轴承采用脂润滑时为什么要用挡油环？档油环为什么要伸出箱体内壁？ （17）你设计的减速器有哪些附件？它们各自的功用是什么？

（18）布置减速器箱盖与箱座的联接螺栓、定位销、油标及吊耳（吊钩）的位置时应考虑哪些问题？

（19）通气器的作用是什么？应安装在哪个部位？你选用的通气器有何特点？ （20）窥视孔有何作用？窥视孔的大小及位置应如何确定？

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（21）说明油标的用途、种类以及安装位置的确定。

（22）你所设计箱体上油标的位置是如何确定的？如何利用该油标测量箱内油面高度？ （23）放油螺塞的作用是什么？放油孔应开在哪个部位？ （24）轴承旁凸台的结构、尺寸如何确定？

（25）在箱体上为什么要做出沉头座坑？沉头座坑如何加工？ （26）轴承端盖起什么作用？有哪些形式？各部分尺寸如何确定？ （27）轴承端盖与箱体之间所加垫圈的作用是什么？

（28）如何确定箱体的中心高？如何确定剖分面凸缘和底座凸绦的宽度和厚度？ （29）试述螺栓联接的防松方法。在你的设计中采用了哪种方法？ （30）调整垫片的作用是什么？它的材料为什么多采用08F？

（31）箱盖与箱座安装时，为什么剖分面上不能加垫片？如发现漏油（渗油），应采取什么措施?

（32）箱体的轴承孔为什么要设计成一样大小？ （33）为什么箱体底面不能设计成平面？

（34）你在设计中采取什么措施提高轴承座孔的刚度？

（35）机械传动的总传动比如何确定？各级传动比的分配原则是什么？ （36）密封装置的作用及选择根据是什么？

（37）为什么要进行草图设计？草图设计包括哪些内容？ （38）试述低速轴上零件的装拆顺序。 （39）试绘出箱座低面的俯视图。 （40）试述减速器的主要设计步骤。

（41）上下箱体联接螺栓的位置和个数是根据什么确定的？ （41）电动机的型号和转速是如何确定的？

（42）通气器的作用是什么？通气器应布置在箱体的何处？

（43）检查孔的作用是什么？所开孔的大小和位置根据什么条件确定？

（44）试述减速器各传动件布置方案应考虑的原则。带传动、链传动各自布置在高速级还是低速级，为什么？

（45）减速器中心高、低速齿轮的布置应考虑哪些问题？ （46）为减少箱体加工面，在设计中采取哪些措施？ （47）根据什么选用减速器润滑油牌号和油面位置？ （48）减速器地脚螺栓直径是如何确定的？ （49）简述你设计的减速器有哪些特点？ （50）箱缘宽度是根据什么条件确定的？

（51）上、下箱体结合面和密封是如何考虑的？

（52）电动机的功率是如何确定的？当已知工作机功率时，在传动装置的设计中应根据哪个功率进行计算？

（53）装配图中应标注哪些尺寸？结合你所设计的图纸说明各尺寸的作用。 （54）结合你的设计，试述轴上所选择的形位公差。

（55）工作机轴的实际转速应如何确定？如何使工作机轴的实际转速与所要求的转速相差最小？

（56）轴承旁联接螺栓起何作用？其位置及凸台高度是如何确定的？ （57）试述各类机械传动传动比的大致范围。

（58）减速器上吊环或吊耳的作用是什么？试比较两者的优缺点。 （59）在确定油面指示装置位置时，应考虑哪些问题？

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（60）试述减速器内滚动轴承润滑方法的选择？

（61）减速器中大、小齿轮与箱壁的径向间隙是如何确定的？

（62）减速器上下箱体联接处的定位稍起什么作用？它的直径、安装位置如何确定？ （63）有关减速器齿轮的润滑是怎样考虑的？ （64）箱体的壁厚是怎佯确定的？

（65）试述传动装置在机械设备中的作用。

（66）减速器的油塞起什么作用？在布置其位置时应考虑哪些问题？ （67）说明计算载荷中的载荷系数K的意义？它主要考虑些什么问题？ 2．轴、轴承及轴毂联接的有关题目

（1）结合你的设计，说明如何考虑向心推力轴承轴向力Fa的方向？

（2）试分析轴承的正、反装形式的特点及适用范围。

（3）你所设计减速器中的各轴分别属于哪类轴（按承载情况分）？轴断面上的弯曲应力和扭转切应力各属于哪种应力？

（4）以减速器的输出轴为例，说明轴上零件的定位与固定方法? （5）试述你的设计中轴上所选择的形位公差。 （6）试述低速轴上零件的装拆顺序。

（7）轴承在轴上如何安装和拆卸？在设计轴的结构时如何考虑轴承的装拆？

（8）为什么在两端固定式的轴承组合设计中要留有轴向间隙？对轴承轴向间隙的要求如何在装配图中体现？

（9）说明你所选择的轴承类型、型号及选择依据。

（10）你在轴承的组合设计中采用了哪种支承结构形式？为什么？

（11）轴上键槽的位置与长度如何确定？你所设计的键槽是如何加工的？ （12）设计轴时，对轴肩（或轴环）的高度及圆角半径有什么要求？ （13）轴的设计为何要初估轴径，而后再进行强度验算？ （14）轴承如何拆装，在轴的设计中应如何考虑？

（15）在进行轴的设计中如何使轴不产生轴向窜动，又不致因发热而卡死轴承。 （16）轴上在不同轴段上若有两个键槽时，在设计时应如何考虑？ （17）试述轴的设计步骤和设计方法。

（18）轴的结构尺寸应如问确定？以低速轴为例说明之。 （19）根据什么条件选择轴承的类列？

（20）键的常用材料有哪些？它和轴与轮毂的材料有什么样的关系？ （21）试述低速轴力的作用点和支点位置的确定方法。

（22）键的结构尺寸：宽度b，厚度h和长度L应如何确定？键在轴上的安装位置如何确定？

（23）角接触轴承为什么要成对使用？

（24）圆锥滚子轴承的压力中心为什么不通过轴承宽度的中点？ （25）传动装置中各轴的功率、转速和转矩是什么关系？ （26）键的强度验算，主要考虑什么强度？

（27）试述角接触轴承正装和反装布置的优缺点，你选择的布置有何特点？ （28）在什么条件下，采用齿轮轴？其优缺点如何？

（29）根据什么条件选择联轴器？联轴器与箱边距离应如何考虑？

（30）对角接触轴承应如何考虑轴向力Fa的方向？

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（31）齿轮轮毅与轴联接的键的强度不满足要求时，如何处理?

（32）轴的强度计算公式中C考虑了些什么问题？其大、小如何确定？ （33）轴承外圈与箱体、内圈与轴径的配合根据什么选择？

（34）轴承盖的类型有哪些？试说明你设计中所选用轴承盖的原因。 （35）试比较轴承用稀油和油脂润滑的优缺点。

（36）轴承为何留有轴向间隙？采取什么措施？如何进行调整？ （37）轴承的密封方式有几种？你在设计中是如何选择的？ （38）滚动轴承采用什么润滑剂？为什么？ （39）轴上零件的轴向固定应考虑哪些问题？ 3．齿轮减速器的有关题目

（1）试分析齿轮啮合时的受力方向。

（2）试述尺寸大小、生产批量对选择齿轮结构型式的影响。 （3）试述你所设计齿轮传动的主要失效形式及设计准则。

（3）试述获得软齿面齿轮的热处理方法及软齿面闭式齿轮传动的设计准则。 （4）你所设计齿轮减速器的模数m和齿数z是如何确定的？为什么低速级齿轮的模数大于高速级？

（5）在进行齿轮传动设计时，如何选择齿宽系数?d？如何确定轮齿的宽度b1与b2？ （6）为什么通常大、小齿轮的宽度不同，且b1＞b2？

（7）影响齿轮齿面接触疲劳强度的主要几何参数是什么？影响齿根弯曲疲劳强度的主要几何参数是什么？为什么？

（8）在齿轮设计中，当接触疲劳强度不满足要求时，可采取哪些措施提高齿轮的接触疲劳强度？

（9）在齿轮设计中，当弯曲疲劳强度不满足要求时，可以采取哪些措施提高齿轮的弯曲疲劳强度？

（10）在进行闭式齿轮传动设计时，如何使弯曲疲劳强度的裕度减少？ （11）大、小齿轮的硬度为什么有差别？哪一个齿轮的硬度高？ （12）在圆锥齿轮传动中，如何调整两齿轮的锥顶使其重合？ （13）在什么情况下采用直齿轮，什么情况下采用斜齿轮？ （14）可采用什么办法减小齿轮传动的中心距？

（15）圆锥齿轮的浸油高度如何确定，油池深度如何确定？如果油池过浅会产生什么问题？

（16）套杯和端盖间的垫片起什么作用？端盖和箱体间的垫片起什么作用？ （17）如何保证小圆锥齿轮轴的支承刚度？ （18）试述小圆锥齿轮轴轴承的润滑。

（19）在二级圆柱齿轮减速器中，如果其中一级采用斜齿轮，那么它应该放在高速级还是低速级？如果两级均采用斜齿轮，那么中间轴上两齿轮的轮齿旋向应如何确定？为什么？

（20）齿轮设计计算的步骤是怎样的？结合设计叙述其合理性。 （21）为何大、小齿轮的弯曲强度要分别校核？

（22）试述齿轮强度计算时，所用计算载荷的意义。 （23）试述闭式齿轮的主要失效形式和计算准则。

（24）齿轮常用润滑油的牌号有哪些？你是如何选择的？

（25）大、小齿轮的硬度为什么有差别？你设计的大、小齿轮齿面硬度是否相同？接触

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疲劳强度校核中用哪一个齿轮极限应力值？

（26）大、小齿轮的弯曲应力是否相等？如何进行校核？

（27）斜齿轮轮齿的螺旋角的大小和旋向是根据什么原则确定的？ （28）选择齿轮材料应考虑哪些方面？你设计中的材料是如何选择的？ （29）齿轮的轴向固定有哪些方法？你采用什么方法？为什么？ （30）齿轮接触应力和弯曲应力变化的规律如何？ （31）齿宽系数的选择与哪些因素有关？

（32）说明齿轮计算载荷中的工况系数KA的意义？它主要考虑什么问题？

4．带传动的有关题目

（1）V带的根数是怎样确定的？为什么将其限制在3～10根范围内？ （2）大带轮直径有何限制？为什么？ （3）试述带传动的大致设计步骤。 （4）铸件在设计中应注意哪些问题？

（5）V带传动在设计时，要确定哪些主要参数？ （6）带传动的包角有何限制？为什么？

（7）带传动的主要失效形式是什么？其设计准则是什么？

（8）如果包角小于120?，应采取何种措施可增大包角？简述该种措施的几种形式。 （9）简述V带带轮结构形式。

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