机械设计基础课程指导

《机械设计基础》课程设计指导书

前言

本书是根据工科院校机械类专业《机械设计基础》教学大纲编写的。可作为工科院校机械类、机电结合类专业《机械设计基础课程设计》课程的教学用书，也可供有关专业师生和工程技术人员参考。

本书以齿轮减速器及以齿轮减速器为主体的一般机械传动装置的设计过程为例，按照课程设计的一般步骤，对课程设计从准备到编写设计计算说明书与准备答辩的全过程，逐一作了具体、扼要的阐述，并注意讲清楚设计中各个阶段的设计思想及设计方法，注意设计思路和方法的引导，启迪学生在融汇贯通的基础上进行设计。针对目前课程教学中的薄弱环节及设计中易出现的错误，除加强了结构设计方面的内容外，还用大量的图例，采用正误对照的形式，表达设计中常见的错误结构，使学生在设计中少走弯路。学生使用本书经教师适当指导就能独立完成课程设计。

本书将设计指导书、参考图例、有关标准规范和设计资料及设计题目等有机地结合起来编成一本书，使本书内容更加完整、系统、适用，既便于教学使用，又能减轻学校和学生的负担。

本书采用了最新国家标准、规范和设计资料。为了缩减篇幅和便于使用，书中摘录的标准和规范都根据常用的参数范围进行了精心压缩和编排。

2

目录

前言 (2)

目录 (3)

第一章概述 (5)

第一节机械设计

机械设计基础课程改革总结

《机械设计基础》作为高职高专机电类专业的一门专业技术基础课。基于该课程在机电专业的核心地位，为了提高该课程的教学效果和设计水平，本学期把它作为机电专业教学改革的试点课程，在机电1003班进行教学试点。通过这一学期的教学，教与学两方面取得了一定的教学效果，同时也存在一些问题，现总结如下：

首先在教学内容方面。本学期注重教学内容的重组，重视结论，忽略详细的推导证明，删减过时内容。完善设计所必要的基本知识和基本理论，增加基本设计方法和实践性内容。比如在机构分析中，增加了解析法内容。解析法更能准确全面地反映工程实际，同时也是机械系统向智能化、高精度、高可靠性等方向发展的要求。结合专业培养目标整合教学内容。整合教学内容以后，简化了很多内容，学生负担减轻了，同时也提高了同学们的学习积极性、能够很好地参与到教学中。

其次在教学方法改革方面。采用启发式、师生互动、诱导激励等教学方法，培养创新意识，激发学生创造性思维，在课堂教学中，鼓励学生积极思考，敢于提出问题，回答问题，营造一个活跃的课堂氛围，使学生养成积极主动思维的习惯。通过教学方法的改革，改变了以往灌输式的教学模式，一定程度上提高了学生参与学习的积极性。

再次在实践性教学环节方

《机械设计基础课程》习题

第1章 机械设计基础概论

1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？

1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？

1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？

1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？

1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途： Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。

第2章 现代设计方法简介

2-1 简述三维CAD系统的特点。

2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？

2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。

第3章 平

机械设计基础课程设计大纲

一、 课程基本概况

课程名称：机械设计基础课程设计

课程编号：基本技能

课程类型：必修

学 时：2周 学分：2 其中 ：讲课学时6学时 ，实验学时2学时

适用对象：机电一体化技术，机械制造与自动化，汽车，冶金等

先修课程：机械制图，工程力学，工程材料与热加工基础，互换性与测量技术等

二、 课程设计的性质、目的

1.性质：

机械设计基础课程设计是机械设计基础课程的重要实践性环节，是学生在校期间第一次较全面的设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。

2.教学目的：

1)通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力。

2)学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。

3)进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。

三、 课程设计的主要内容与基本要求

1.主要内容

每个学生必须独立完成课程设计任务，课程设计题目为一般用途的机械传动装置，其工作量相当于以一级圆柱齿轮减速器为主体的机械传动

机械设计基础课程设计说明书

武汉理工大学

机械设计基础课程设计报告

专业班级：

课题名称：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器

姓名：

学号：

指导老师：

完成日期：

页脚内容23

机械设计基础课程设计说明书

页脚内容23 一 、电动机的设计

1．电动机类型选择

按工作要求和条件选取Y 系列一般用途的全封闭（自扇）冷笼型

三相异步电动机。

2．选择电动机容量

(1)计算工作机所需功率Pw

P w = = 4000×1.2/1000×0.98 Kw ≈ 11Kw

其中，带式输送机的效率:ηw =0.98(查《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1)。

(2)计算电动机输出功率P 0

按《机械设计、机械设计基础课程设计》P131附表10-1查得V

带传动效率ηb = 0.96，一对滚动球轴承效率ηr = 0.99，一对圆锥齿轮传动效率ηg = 0.97，联轴器效率ηc = 0.98。 （其中，η为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V 带传动、一对圆锥齿轮传动、两对滚动球轴承及联轴器等的效率）。

传动装置总效率为：

η =ηb ηr 2ηg ηc = 0.95×0.992×0.97×0.98 = 0.894，

电动机所需功率为：

P 0 = η

w P =

一、 设计任务书

1.1设计题目 1.2工作条件 1.3技术条件

二、 传动装置总体设计

2.1电动机选择 2.2分配传动比

2.3传动装置的运动和动力参数计算

三、 传动零件设计计算以及校核

3.1减速器以外的传动零件设计计算 3.2减速器内部传动零件设计计算

四、 轴的计算

4.1初步确定轴的直径 4.2轴的强度校核

五、 滚动轴承的选择及其寿命验算

5.1初选滚动轴承的型号 5.2滚动轴承寿命的胶合计算

六、 键连接选择和验算 七、 连轴器的选择和验算

八、 减速器的润滑以及密封形式选择 九、 参考文献

1.设计任务书

1.1设计题目

设计胶带传输机的传动装置

1.2工作条件

工作年限 工作班制 工作环境 载荷性质 生产批量 小批 8 2 清洁 平稳 1.3技术数据

题号 ZDL-3 滚筒圆周带速 滚筒直径 滚筒长度 力F(N) v(m/s) D(mm) L(mm) 1600 1.6 320 400 2.传动装置总体设计

2.1电动机的选择

2.1.1选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应选用三相异步电动机，封闭自扇冷

式结构，电压380伏，Y系列电动机

2.1.2选择电动机的功率

（1）卷筒所需有效功率

pw?FV1

一、设计任务书

1） 设计题目 ：设计胶带输送机的传动装置

2） 工作条件： 工作年工作班工作环载荷性生产批限 制 境 质 量 8 2 清洁 平稳 小批

3） 技术数据 题号 滚筒圆周带速 滚筒直滚筒长力F(N) v(m/s) 径 度 D(mm) L(mm) ZDL-7 2000 2.0 300 400 二、电动机的选择计算

1）、选择电动机系列 根据工作要求及工作条件应

选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380伏，系列电动机

2）、滚筒转动所需要的有效功率Fv/1000=4.0kw 根据表4.2-9确定各部分的效率:

Y

闭式链传动效率 η1 =0.92 一对滚动球轴承效率 η2 =0.99 闭式齿轮的传动效率 η3 =0.97 弹性联轴器效率 η4 =0.99 滑动轴承传动效率 η5 ＝0.97 传动滚筒效率 η6=0.96

则总的传动总效率

η = η1×η2η2 ×η3×η4×η5×η6

第六章部分题解参考

6-9 试根据图6-52中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。

b＜d： lma?xlmi?nd?c≤?l其余?a?b ∴ b≥d?c?a?21?8?17?12

结论：12≤b≤30时机构有曲柄存在，DC杆为曲柄 6-12 证明图6-55所示曲柄滑块机构的最小传动角位置

习题6-9图

解 (a) ∵ lmax?lmin?110?40?150＜?l其余?90?70?160

最短杆为机架

∴ 该机构为双曲柄机构

(b) ∵ lmax?lmin?120?45?165＜?l其余?100?70?170 最短杆邻边为机架

∴ 该机构为曲柄摇杆机构

(c) ∵ lmax?lmin?100?50?150＞?l其余?70?60?130 ∴ 该机构为双摇杆机构

(d) ∵ lmax?lmin?100?50?150＜?l其余?90?70?160

最短杆对边为机架 ∴ 该机构为双摇杆机构

6-10 在图6-53所示的四杆机构中，若a?17，c?8，d?21。则b在什么范

围内时机构有曲柄存在？它是哪个构件？

解 分析：⑴根据曲柄存在条件②，若存在曲柄，则b不能小于c；若b=c，

则不满足曲柄存在条件①。所以b一定大于c。

⑵若b＞c，则四杆

★表示为重点

《机械设计基础》考点

本科目为重点考试科目,分值占考试总分值的2/5

第一章（非重点） 1、自由度定义

2、自由度=原动件数（★★课件中P23 ） 第二章

1、平面四杆机构定义，名词解释（课件P4）

2、三个基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构 3、机构的三大特性（★★） 1）急回特性

2）压力角和传动角（压力角越小越好，任何机构均有压力角，且压力角为锐角）

3）机构死点（克服死点：1）利用惯性2）利用两组连杆机构错开排列，如火车头车轮） 第三章

1、凸轮机构优缺点

优点：可精确实现任意运动规律（★★★） 缺点：线接触，易磨损，传力不大

2、压力角与凸轮机构尺寸大小关系：压力角越小，机构尺寸越大。（设计时可用压力角大小约束机构尺寸大小）

3、分类：1)按凸轮形状分：盘形、 移动、圆柱凸轮 ( 端面 ) 。

2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、平底从动件。 特点：

尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构 滚子――磨损小，应用广

平底――受力好、润滑好，用于高速传动 4、本章计算了解不考 第四章

1、齿轮结构优点（★★★） 2齿轮的分类 3、 齿轮参数

1） 齿数： 2） 模数：（★★★有单位mm

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说 明 书

机 械 制 造 及 自 动 化 专 业 Jixie zhizao ji zidonghua zhuanye 机 械 设 计 基 础 课 程 设 计 任 务 书 2

Jixie sheji jichu kecheng sheji renwu shu 2

姓 名: x x x 学 号: 班 级: 09级机电1班 指导教师: x x x 完成日期: 2010/12/12

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机械制造及自动化专业 机械设计基础课程设计任务书2

学生姓名： 班级： 学号： 一 、设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆锥齿轮减速器

给定数据及要求

543621-电动机4-联轴器2-带传动3-减速器5-滚筒6-传送带

已知条件：运输带工作拉力F=4kN；运输带工