发布时间 : 星期日 文章机械设计课程设计题目及指导更新完毕开始阅读
二、 机械设计课程设计的目的和要求
课程设计是本课程的最后一个教学环节。课程设计时要综合运用本课程所学知识，以及如制图、工程力学、机械制造、材料及热处理、极限与配合等课程的知识，独立地进行设计。也是学生学习过程中的第一个比较全面的独立进行的设计训练。因而是一个很重要的教学环节。
设计是一种创造性劳动，是培养创造意识和创新能力的重要方法。 1．课程设计的目的
① 学习机械设计的一般方法，了解简单机械装置、通用零件的设计过程和一般步骤。
② 进行基本的工程训练。例如，设计计算、验算、估算及数据处理，绘图表达，使用参考资料、设计手册、标准和规范，编制设计计算书等技术文件。这些都是培养一个工程师所必需的基本训练。
③ 树立正确的科学的设计思想，初步培养学生独立进行工程设计的能力，为今后进行专业课程设计和毕业设计，以及从事其他设计打下良好的基础。
④ 巩固和加深各先修课的基本理论和知识，融会贯通各门课程的知识于设计中。 2．课程设计的要求
课程设计要求学生独立完成，包括分析方案、设计计算、查找资料、手册、标准、规范、绘图、编写设计计算书等。设计过程是一个分析、初步计算、结构设计、绘图、再计算、修改、再绘图的过程，因此，不可避免地会有返工。不要把返工看作是无效劳动和浪费时间，应该通过返工不断感悟如何正确处理设计过程中的各种矛盾。对于没有设计经验的初步设计者，返工更是经验的积累和设计能力不断提高的过程，所以，一旦发现错误或不合理、不满意之处，或指导教师指出需修改的，都应该毫不犹豫地修改，以求完善。 虽然课程设计的题目是虚拟的，但也要当作真题目来做。 独立思考、勤查多问，严肃认真、有错必改，勇于创新、精益求精
三、课程设计的主要内容和进行方式
作为完整的设计，应是从提出设计任务开始，通过调查研究、收集分析各种技术文献和资料，进行可行性分析和论证，明确设计任务，进行功能分析，进行方案设计，经过方案评审、修改，然后进行初步设计（草图设计），再进行技术设计（绘制零部件工作图），编写各种技术文件，进行设计评审，尔后进行样机试制，再进行样机鉴定和必要的修改，再进行生产准备（工艺分析和工艺文件编制，生产设备、量器具等的购置，工装器具的设计制造等等），才能开始正式投产。期间还可能需要进行若干试验，包括方案试验、材料试验、样机试验等。
由于时间的限制和学生综合设计能力的限制，课程设计不可能进行完整的设计。为此，把整个设计任务大大地简化，只要你们进行传动部分的设计和编写设计计算书。 本此课程设计主要进行减速器设计，具体内容有以下几个方面：
1． 运动学计算。
根据给定的传动方案，完成机器运动学计算。包括计算各级传动比，选择电动机。 2． 动力学计算。
确定各级传动零件的计算载荷，根据强度、刚度、寿命等要求，进行动力学计算及承载能力校核。
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3． 绘制装配图图样。
根据机器功能的要求，考虑工艺性、安全性、经济性、使用性等进行结构设计，绘制装配图图样这是课程设计中最主要的工作阶段，工作量也最大，约占整个设计时间的60％。
4． 绘制零件图图样。
要求每个学生完成教师指定的3个零件图图样。
5． 整理和编写计算书（约6000～8000字）。计算书的要求和格式见课程设计指导书P99。 6． 答辩。
三、时间安排
总的时间3周。大致安排如下：
1． 运动学计算并选择电动机2天，其中包括第一次集中讲课、看录象。 2． 动力学与齿轮强度及尺寸计算2天。
3． 装配图设计9天。其中包括轴承、轴、键的承载能力及寿命计算， 联轴器选择。
4． 零件图设计3天。3张零件图图样，轴，齿轮或蜗轮，箱体或箱盖。 5． 编写计算书1天。 6． 答辩2天。
四、运动学计算及电动机选择
1． 工作机转速和所需功率计算 工作机（卷筒）转速 nw (r/min) nw ＝
60000 v / πD
v－ 工作机的移动或提升速度 m/s
D －卷筒直径 mm 工作机所需工作功率 PW (kW)
F
PW ＝ F v
－工作机的工作拉力或提升重力 kN
2． 选择电动机
选择电动机包括确定电动机的类型、结构、容量（功率）和转速，必需满足工作机械的要求。
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⑴ 选择电动机类型和结构型式
电动机分直流电动机和交流电动机两大类，一般无调速及特殊要求时，常用交流电动机。 交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，一般机械多用三相交流异步电动机。三相交流异步电动机又分很多种，其中常用的有笼型电动机和绕线型电动机。
Y系列三相交流笼型异步电动机因结构简单、工作可靠、价格较低、维护方便，故适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等。
对于经常起动、制动和正反转的机械，如起重机、提升机及经常满载起动的机械，要求有较大的起动转矩和过载能力，则应选用绕线型三相交流异步电动机YR或起重及冶金用三相交流异步电动机YZ及绕线型三相交流异步电动机YZR。
根据防护性能的不同，电动机结构有开启式、防护式、封闭式、隔爆型等。 根据安装形式，电动机结构有凸缘式、地脚式、凸缘地脚式。 ⑵ 选择电动机容量
电动机容量应根据电动机的发热条件、过载状况、起动能力来决定。
为简化设计和节省时间，课程设计的课题按不变载荷长期连续运行考虑，只要所选电动机的额定功率PN≥Pd（所需的电动机工作功率）即可。 所需的电动机工作功率 Pd
＝ Pw /ηa
F v
其中 工作机所需工作功率 PW ＝
由电动机至工作机执行构件（卷筒）的总传动比ηa＝η1η2η3η4……，即传动链各传
动副和运动副效率之连乘积，如 对题目1，ηa＝
ηb ηge2 ηbe4 ηcu ηw
带传动效率 齿轮传动效率 一对轴承的效率 联轴器效率 工作机效率 （2对） （4对） （卷筒传动） 对题目2 、3 ，ηa＝ηge
2
ηbe4 ηcu2 ηw
3
对题目4， ηa＝ηworm ηbe
ηcu2 ηw
各传动副的效率见手册和指导书表1。
对于专用机械，或非标准设备，或单件小批生产的设备，通常用实际需要的电动机工作功率Pd设计计算各传动零件的强度。
对于通用设备，或大量生产的设备，通常用电动机的额定功率强度。
PN设计计算各传动零件的
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⑶ 确定电动机转速 nN 三相交流异步电动机按定子绕组的极对数2、4、6、8对，有相应的同步转速n 0 ＝3000、1500、1000、750 r/min 。极对数少，即同步转速n 0高，则价格较低，一般常用n 0 ＝3000、1500、1000,低速电动机少用。在负载时的实际转速要比同步转速稍低，在额定转矩TN时的相应转速为额定转速n N ,设计计算时通常按额定转速n N进行计算，如电动机样本未给出n N ,则可按式 n N ≥ 0.95 n 0 近似计算，也可取n N ≈ n 0 。 所选电动机的转速n N ,应使从电动机到工作机的总传动比
n N / n W ＝ia＝ i1 i2 i3 ＝ 各级传动副传动比的连乘积 其中各传动副的传动比尽可能地在合理的范围内。
⑷ 分配总传动比ia
分配总传动比应考虑以下原则：见指导书P16 ① 各级传动比应在合理范围内。
② 应使各级传动件的尺寸协调，结构匀称合理。 ③ 尽量使传动装置的外廓尺寸紧凑和质量较小。 ④ 尽量使各级大齿轮的浸油深度合理。 ⑤ 传动零件之间不发生干涉相碰。
二级圆柱齿轮减速器传动比的分配见指导书图12。
圆锥圆柱齿轮减速器传动比的分配，可取圆锥齿轮的传动比i1 ≈0.25ia ，,并使i1≤3～4 。 注意：现在分配的传动比只是初步的，当齿轮传动设计时，要具体确定齿数，实际传动比为齿数比，可能与初步分配的传动比有误差，一般允许传动比的误差在（3～5）％
⑸ 计算传动装置的运动和动力参数 由高速轴到低速轴，计算出各轴的转速、功率和转矩，见指导书P19,并整理成表格，如P22。
⑹ 进行各级传动的强度计算，并计算主要几何尺寸 包括带传动、齿轮传动、蜗杆传动的强度计算。
本来，应该接下去计算轴及轴承的强度和寿命，但是，由于此时还不知道轴的跨距、支反力，及轴的各段长度，因此，尚无法计算轴的强度及轴承的寿命，即第一阶段的运动学和动力学设计计算告一段落。计算无法进行下去，只能采用结构设计――绘图的方法使设计继续下去。待结构设计进行到能作轴及轴承的计算时，立即停止绘图，进行轴及轴承的计算，计算合格后，再继续进行结构设计。
可见，设计过程是计算，绘图，在计算，在绘图的反复交叉进行的过程。
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五、装配图设计的第一阶段工作，见指导书P39。
1． 布置图面 见指导书图28
尽可能按1：1的比例绘图。根据减速器的大小，也可按其他标准比例绘图。
先绘制俯视图，见图30、图31、图32。绘制时，从齿轮开始画起，确定减速器的内壁线， 接着按扭转强度条件初步估算轴的直径，见教材式15－2。
再按初步故算的轴径，初定轴承类型和尺寸，在图上布置轴承位置，定出轴承跨距，立即按弯扭合成强度条件进行轴的强度计算，并校核轴承的寿命。如不合格，则修改结构尺寸，再计算，直至合格。
接着进行轴的结构设计，再精确校核轴的强度和键强度。如不合格，修改结构尺寸。
六、装配图设计的第一阶段工作，见指导书P55。
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