机械设计基础课程设计指南-机械设计基础及复习题.pdf

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1、北京机械工业学院机械设计基础课程设计指南 滕启米洁王科社机械设计基础复习题王科社匕京机械工业学院 二ooT十月刖 S机械设计基础课程设计是机械专业大三同学，在基本学完基础课和技术基础课之后，对常用的机械部件一 减速器，进行独立设计的一门实践性较强的设计类型课程。本课程要求学生运用已学过的机械制图、物理、力学、金属材料、金属工艺学、金工实习、公差与技术测量、机械原理和机械设计等课程的知识和技能，在教师指导下参阅有关指导书、手册、画册等，每人独立完成的一项 设计任务。以此为毕业设计及以后的工作，打下一个初步的设计基础。因此，本课程对培养学生的实践能力和综 合素质是彳艮重要的。正是由于上述原因，多年

2、以来本课程除有简明的指导书外，没有较为详细具体的教材。只是在设计进行到不 同阶段时，教师作一定的讲解。由于讲课的内容，学生往往记不下来，效果相对不够理想。现将我们多年来的讲解内容，经过整理，印发成册。渴望对学生和教师在设计过程有所指导，以期设计质量有所提高。因初次编印，难免有不妥之处，恳望有关教师同学提出宝贵的意见和建议。目录第一章绪论.一、指导思想及方法.二、准备工作.三、检查设计.四、胞.第二章螃设计概述.一、要求.二、目的和进行方式.三、一般过程和进度淞IJ 四、设计的一般知识.五、写计算稿的注意事项.第三章草图设计（上）.一、草图的画法.二、草图的作用.三、画草图的步骤.四、确定轴的跨

3、度.第四章 草图设计（下）.一、轴系的机构设计.二、壳体设计.三、附件设计.四、画草图的注意事项.第五章画正式装配图底图的注意事项，一、检查的问题.二、画底图的要求.第六章 画装配图的要求.一、加粗前的准备和检查.二、加粗后的注意事项.三、装配图上的序号和序号引出线.四、明细表的填写.五、装配图上标注尺寸及技术要求.六、明细表及标题栏格式.第七章零件图和说明书的要求.一、羽牛图.二、说明书.第八章思考题及要点.一、齿轮传动设计.二、轴的计算.三、轴承的选择.四、键联接.五、梃器.六、带隔.附录A：脾设计概念题.一、总体设计与主要零件计算内容.二、减速器轴系机构设计内容.三、减速器箱体和其它有关

4、零件设计限B：飙幡题.第九章机械设计基础醒设计设计结果的自查,第十章蹄机辅助设计第一章 绪论一、指导思想及方法根据课程设计的目的进行指导，使学生在完成课程设计中，学会设计减速器，更主要的是学会设计思想及设 计方法,能根据具体问题去进行分析、学会搜集、使用资料,并正确地进行设计。同时还须使学生知道设计是为社会创造财富，为人类谋福利。故在设计过程中，应处处为他人（制造者、使 用者、维修者等）着想，虚心向别人学习，勇于宓艮困难，精益求精。把自己认为不好之处都改去从而逅IJ应有 的水平，不可只求“行不行”的低标准设计。教师在集中讲解时，只能讲一些共性的，原则性的问题及解决问题的方法，讲解后不是让学生只

5、会代公式、计算、画图，而是让学生根据所讲的内容，独立思考，放手去做。根据学生提出的和出现的问题，引导他根据自己 所设计的内容进行分析，应怎样去考虑问题，该如何去找资料，如何去解决，并让他自己根据所设计的内容去解 决。还要经常强调在考虑问题、解决问题时要联系设计要求及条件。在个别答疑中，更要经常联系所学过的各门课程,帮助学生加深理解和巩固所学的知识。当指出错误时，应告 知学生如何运用已有的基本知识去判断正确与否。总之，课程设计时是综合运用各种知识的课程，也是学生第一次系统性较强及时间很长的一个大作业，所以 对学生的班学习方法、学习态度以至运算技巧等要进行全面指导。至于设计思想、设计方法，则要在整

6、个设计进 行中，经常联系，反复贯彻，才能使学生掌握。二、准备工作要指导自如，事先要有准备，做到心中有数。除具备一般的设计、工艺知识及了解该班所用的机械设计讲 课教材外，还须做下述的工作。1.研究题目及熟悉资料设计题目的内容及条件是设计的依据，必须了解彳艮透彻，记得很清楚，以求在设计中得到满足。例如题目 中的传动简图、运动速度和方向是装配图及零件受力分析的依据；机构的工作情况则对零件的计算载荷系数、寿 命及许用应力有关；工作环境则影响机器润滑、密封及选择材料的性质；批量大小需要考虑零件的制睹方法等。收集资料（包括数据、参考图和手册等）、熟悉资料，对如何准确选取娜，对如何熟练使用手册均很重要。另对

7、于参考图的工作条件、构造、特点、金、调整、润滑、密封，零件的形状、材料的选取及参考图的投影等 都要了解得m清楚，才能较好得指导学生去用。2.做试做对于新题目，尤其是第一次指导课设者是必须进行的工作。通过计算：可以得知各零件的受力大小，该用什么材料，许用应力多大，各种数据如何选取，计算时什么 地方易出错；计算几种方案，掌握设计的合理尺寸及尺寸的变化范围；深入了解各参数的变化规律。当要调 整或改变尺寸时应调整哪些参数才有效。这样在指导中能即时防止出错，检查计算时，再运用一些速算技巧，很 快就能指出错误出在何处（如参数不合适、单位弄错、计算有误等），该如何去改正。通过画图，不仅掌握具体的构造和尺寸，

8、更主要的是了解到那些地方易画错，各处的结构有多少方案，应参 考那些图纸，怎样取用。同时，力口深了对参考图的了解和对手册内容的熟悉和运用。通过试做，对设计方法、设计步骤，对题目的关键问题等，均可掌握得清清楚楚，使在指导时才不致出错或 无法应付，以致影响指导质量。三、检查设计因为在今后的工作中，自己交出去的设计再无人检查，结果是由自己负责的。因此，对各阶段的设计，必须 进行检查，以免因前阶段结果的错误而引起大返工。在计算阶段，应检查主要的数据，受力分析，所用的公式、公式中各符号所代表的数值和单位等是否正确。再与自己的计算相比较，以判断计算结果有无专昔误。在画图时一，主要检查结构是否正确及画图有无错

9、误。当检查细线图（底图）时，应当集中精力检查必须擦图 才能改正的一切错误。至于不擦图也能改正的如缺线等应放在次要地位，或以后再指出改正也可。这样看图的精 力集中，易把错误指出，学生也容易获得正确和清洁的画面。对于在设计中（计算及图纸）的错误，指导教师应全部指出。因为学生是在学习，有错就表示这些地方不懂,指导教师不指出，他就不知道错在哪儿，更谈不上学会去检查或判断错误的方法。四、答辩答辩最好不是指导教师，但指导教师要参加。五、课堂讲课主要有下述内容：第一章绪论第二章：潮呈设计侬第三章：第四章：在画草图开始时讲草图设计（上）（下）第五章：在画正式装配图底图开始时讲画装配 除这几次以外，根据进行情况

10、及发现的共同问题,图的要求第六章：装配图加粗前讲对画装配图的要求 第七章：零件图设计，写说明书的要求及答辩 的准备。在适当的时候，进行一些讲解说明。第二章 螂设计概述机械设计课是讲每个零件如何设计。机械设计基础课程设计课是运用所学知识，具体设计一个部件,即减速器。一、要求1.设计要求（1）选出电动机型号；（2）选出电动刘触及运输机轴与减速器伸出轴联接的各一个联轴器；（3）计算带传动或开式齿轮传动；（4）设计此减速器。2.具体作业(1)必更娥配图一张；(2)零件图二张(一张画输出轴，另一张画输出轴上的大齿轮或蜗轮)。最后是进行答辩，五级评分。二、目的和进行方式1.目的课程设计是一次比较全面的设计

11、训练，也是楣戒设计课最后的一个重要教学环节。基本目的是：(1)培养理论联系实际的正确设计思想，培养综合运用已经学过的理论知识和生产实际知识去分析和解决 工程实际问题的能力。(2)学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用的秘戒零件、楣戒传动装置和简单机械的设计过程和进行方 式。(3)进行基本技能训练，例如计算，绘图，运用设计资料、手册、标准和规范，以及使用经验数据，进行经 验估算及处理数据等。2.进行方式本课除几次有关课程设计问题的讲解外，不讲新内容。其是在教师指导下，以设计者身分，独立工作来完成 这个大作业。在课程设计进行中，提倡独立思考，深入钻研的学习精神和严肃认真，一丝不苟，精益求精的学习态

12、度。反 对不求甚解、照抄照搬、只求可用、容忍错误、敷衍塞责的作法。有问题，除向本课教师请教外，还可以相互讨论或问其他课程老师，问实验室、研究室、工厂的工程技术人 员及工人等。主要是要把问题弄懂。至于采用什么形式和构造，尺寸的大小等则要根据自己的设计，全面考虑问 题。否贝哙前后矛盾，得不到好的设计。三、一般过程和进度计划1.一般过程(1)设计准备；(2)传动装置的总体设计；(3)装配图设计(分草图设计(在坐标纸上绘图)和正式装配图设计)；(4)零件工作图设计；(5)编写说明书；(6)设计总结和答辩。2.嘱设计指导书此书是完全按此进程编写的，所以在进行每一阶段开始前，应再看看指导书，并把它看懂再做

13、。这样看起来 似乎慢，其实因指导书上有进行的步骤、方法，有问题的分析，正误对比及注意点。看懂后再做就避免了不必要 的弯路。3.进度淤I此计划是提供掌握课程设计进程的参考。表1课程设计的大概过程，内容与具体进度表(仅供参考)。序号过程及阶 段主要内容与要求学时日程1方案选择题目分析、各种方案的比较与分析、方案拟定32传动系统 的计算选择电动机的类型；确定电动机功率和转速；计算总传动比及 其分配；计算各轴功率、转速和转矩43传动件设 计及计算带传动；齿轮传动；蜗杆传动54轴的计算初算轴径；画小草图确定轴的跨度；按弯扭合成计算各危险截 面的直径65轴承设计积及计算古型号；计算寿命46画 装 配齿轮或

14、蜗轮结构；零件在轴上的周向固定；簸校核；零件在 轴向固定；挡油环，圭摊环，甩油环；轴的结构工艺性；润滑密 封；轴解常盖10注：日程根据教学安排填写具体月日。（具体由指导教师根据实际情况给出）。7草 图ssr密封贮油和用油；刚性；工艺性；窥视孔位置及尺寸盖；通气 器；定位销；启盖螺钉尺寸；油标；放油螺塞168总成标注尺寸；编写零件序号；编制零件明细表和标题栏；表写减 速器的技术特性；编写技术要求；检查与改修159画零件工 作图正确选择和合理布置视图；合理标注尺寸标注公差及表面粗糙 度；编写技术要求；零件工作图标题栏1510整理编 写设计计 算说明书封面；目录；前言（题目分析；传动方案的拟定等）；

15、电动机的 选择；传动系运动学和动力学的计算；传动零件的设计计算；轴 的设计与校核；轴承的选择与计算；键联接的选择与校核；联轴 器的选择；箱体的设计；（主要结构尺寸的设计计算及必要的说 明）；润滑与密封的选择，润滑剂牌号及容量的确定；减速器附 件设计及选用说明；设计小结（体会；设计的优缺点及改进意见）；参考资料1011设计总结 与答辩总结设计的收获和经验教训；作好答辩前的准备工作，准备答 辩提纲。所有设计图样及计算说明书完成后，交指导老师初审合 格后，才允许进行答辩12进度计划上的重叠是考虑了各人的情况及进度不同。超前可做得再细些，落后须想法赶上去。最后一天答辩。答辩前必须把全部设计交给指导教师

16、，在指导教师认可后才能参加答辩。设计未完是不能参加答辩的，不答辩即 没有成绩。4.答辩成绩评定的依据（1）平时情况；（2）设计质量（图、说明书）；（3）答辩情况。四、设计的一般知识设计是为社会创造财富，为人类谋福利，所以必须把设计做好。1.好的设计标准（1）性能好：生产率高，产品质量好；效率高；精度高、寿命长；体积小，重量轻、噪音小（2）好使ffl、操作简单、舒适：体力消耗小;精神负担小;检修简单;搬运方便，口常的维护方便（3）安全可靠：人身的安全：操作人员；附近的其他人员.机器的安全：本机；其它器（4）经济性好：缶惜成本低;使用中的维持费低;电、燃料；润滑油;维修（5）美观：造型简单大方；颜

17、色淡雅2.为他人考虑问题为了做好设计，所以在设计中，处处都要精心考虑。设计者还应设身处地，为以下人员考虑问题：（1）经济核算者：制造成本怎样？使用者经济否；（2）制造者：零件加工、装配、检查的繁简难易；（3）使用者：机器的配套问题，操作、检修、维护方便否等；（4）搬运者：方便否、安全否。要善于向有关人学习，认真负责的解决这些问题。还要不怕麻烦，把自己认为不好之处都改去，这样才能达 到精益求精的好设计。3.仔细研究设计任务在设计中对设计任务、内容及技术等，必须理解得艮透彻，记得很清楚。它是设计的出发点，在设计的进行 中必须-得到满足。例如题目中机器的工作环境不清洁，对电机的防护形式及嬲器的密封就

18、要多加考虑。又如机器的工作情况（连续或间断、平稳或冲击等）对电动机的功率和起动力矩及强度均有影响。2再如机器的工作年限，就要考虑零件的工作是属于长期还是有限寿命，这对零件的许用应力有着密切关系。批量要考虑零件毛坯来源（锻、铸、焊）及零件加工方法（机加、冲压等）。4.参阅和分析现有的参考资料（图纸及实物）其是前人经验的结晶，把它弄清楚，并在此基础上，再根据设计条件，进行比较、取舍和改进。这样才能做 好自己的设计。对参考图和实物的分析，可以从下述几方面来考虑：（1）零件：性状、特点如何；的该处有何作用；与相邻零件的关系（松、紧，有无相对运动）怎样 跳、卸，周向及轴向的固定，位置或间隙的调整怎样零件

19、在机器中：力否；恭什么力、力从何处来，经过那些零件传到什么地方去；是那种失效 形式零件：0示准件，如何选；三函准件，如何设计；零件：该用什么材料（硬、韧）；主要制造方法（锻、铸、焊、冲压等）（2）对整机：工作环境；载荷情况；运动件的润滑方式；密封；转拆及维护；孰运（3）使用资料要注意资料上的数据、公式等，应注意它们的使用条件与使用范围。如有注解，不管多长，都必须看完、看懂，方可选用以防用错。（4）计算结果的调整与处理在设计中所得出的各个零件的尺寸及形状，不是唯一的方案，而是多种多样的。好的设计是经过多次计算、比较才能得到的。所以在计算时得出的结果，不是简单地取大值，能满足强度就行了，而要进行分

20、析与调整。例如计算V带传动中求所需V带的根数Z时，通常计算结果不是整数，若把小数入为整数则又富余。最好 的办法是调整带轮直径。即：当先选的带轮口是最小尺寸时，则适当用稍大的D（gi D.）以增加带的速度v,进而可提高带传递的功率，于是可去掉Z的小数。若选的口不是最小值时，则可减小口（Mi D,）,致使带速v 变小，于是可将Z计算的小数去掉。另外如计算出的Z,即根数过多，则可更换带的型号再算。五、写计算稿的注意事项要使计算稿写得有条理，并做到一目了然，可采用下述办法：（1）计算前画出传动简图，对传动件、轴作统一编号，同时用做计算中所称符号的脚注；（2）全部计算中，不但应与图上一致，而且要保持前后

21、一致；（3）进行每一独立内容之前，应加一明显标题以突出计算的目的；（4）计算错了或调博姗重算，只需把不要的内容划去，切勿涂黑或撕去，以留作此后的参考和比较之 用；（5）每计算一个阶段，均要进行检查，以免大返工。最好把有用的计算结果作出记号或列成表，以便查 用；（6）草稿行间不要太紧，好在其间涂改添加；（7）草稿要保存好，切勿丢失，因为它是写说明书的依据。六、其他1.需要准备的教材和资料（1）机械设计（刚学过的教材）；（2）机械设计基础谢呈设计是本课的主要教材；（3）机械制图；（4）手册及图册等。2.用品（1）草稿本；（2）A1坐标纸一张，第一周即用；（3）A0白图纸一张半；（4）计算工具及绘图

22、工具。3.开始设计时的工作（1）看懂题目；（2）看指导书，先看一遍大小题目以了解指导书有哪些内容，进行的步骤如何。之后从第1页开始仔细 看（注意：指导书是通用的，与自己题目无关的可不必看），边看边做。（3）参观实物及看减速器录像片；3(4)进行计算。第三章草图设计(上)确定轴的跨崛考虑的问题按指导书的步骤现在该进行装配图设计阶段。为了解除同学们初次做设计，怕画错不敢下手的顾虑，以加 快设计进度和提高设计及图面质量，我们安排了一个草图设计阶段。草图设计的步骤与指导书介绍的装配图设计完全一样。一、草图的画法草图设计的草图画法与为LI戒制图课的草图概念(徒手画，比例尺是估计的相对比例)不同。这里的草

23、图是按 比例尺画，是将来画正式装配图的基础。与正式装配图不同之处是线型不标准，剖面线可徒手画，相同形状的图 形可不画，即完全把它当草稿用。二、草图的作用1.检查传动件的计算结果是否合适，如否须重算；2.决定一些零件的尺寸，这样才一能进行该零件的强度计算。如轴的计算，必须先知道力及支点的位置与尺寸，这些只有在草图画出后方可量出；3.决定零件的形状零件间关系和位置；4.为正式装配图打基础，以作进一步的改进。三、画草图的步骤1.计算出齿轮的直径、宽度及传动中心距；2.按比例画出齿轮的中心线、轮廓线及减速箱体的内壁线。由此即可看出减1器的长宽及大小。如不合适则可 调整i、孰及6等重算；3.初定轴的外伸

24、段直径及长度输入轴如与电动机用愉由器联接时，可根据联轴器的孔径定；如不是与电动机直接用联轴器联接的输入轴及输出轴的轴颈，均可用受纯扭求直径d的方法计算；另取长度L=(1.21.8)d,并须满足键的强度。4.初定轴承内径及宽度根据伸出段直径d及考虑装配关系而定出轴颈处的直径，此直径即为初定的轴承内径，进而查得轴承型号,于是即可得到轴承宽度；5.确定轴的跨度及作用力的位置轴的支反力一般取在轴承宽度的中点处，两轴承中点距即为轴的跨度；6.计鳏由的强度、验鳏由承的寿命；7.进行轴系的结构设计；8.进行壳体及附件等的设计。四、介绍草图设计第一阶段，即确定轴的跨度应考虑的问题1.润滑(1)齿轮的润滑方式齿

25、轮的润滑方式取决于齿轮的圆周速度。在普通减速器中，一般采用油池浸油润滑；(2)轴承的润滑轴承既可采用月苗闰滑也可采用汕润滑，具体如何是按轴颈的圆周速度所决定的。膈闰滑和油润滑轴承的优缺点：脂：优点：油清洁对轴承的寿命有利；易密封；箱体上不需开输油沟。缺点：阻力大，散热不好；须增加挡油环进行内面密封。汕：优点：汕的阻力小，散热好；不需要内面密封装置。缺点：油易脏，轴承易磨损；油易向外渗出，尤其是用嵌入盖时；有时要在箱体上开输油沟。2.轴承的选择多用滚动轴承。因为好润滑、好密封，功率损失小。(1)球轴承和滚子轴承的主要特点比较：球点接触线接触对轴挠度不敏感敏感怕震转速极限高低承载台力小大(2)价格

26、：径向球轴承价最低，最好买；次之是径向止推圆锥滚子轴承；径向止推球轴承及特轻型轴承的价格 最贵，故不宜选用。怎样选择呢？是否有轴向力都要选用径向止推轴承？答：不一定。此处主要根据结构需要和载荷大小及 方向来决定，然后再考虑成本。3.轴承端盖型式的选择(1)嵌入盖一构造简单，减速器外形平整。但锋孔时需多锋一沟槽，且易漏油。漏油常选用0型圈密封来解 决。(2)螺钉式端盖一须多件螺钉及防松垫圈，箱体上还须进行攻丝工作。其优点是垫片调整公差容易，同时密 封也较好。4.经验数据的处理(1)螃 6 2最小壁厚：最小壁厚与铸铁的牌号和铸件尺寸有关。取厚了减速器太重，太薄了不好铸造，甚至铸不 出来。(2)螺栓

27、尺寸不一定都向大的方向圆整。因螺栓尺寸大了，减速器的连接凸缘也大，因而增加了减速器的重量。同时螺 栓尺寸也不能过小，否则，工艺困难，成本增加。(3)大齿轮侧面到箱体内壁的距离是考虑到箱体内壁有拔模斜度，齿轮不能与它相摩擦，减速器大，这个距离 也应取大值。(4)尺寸应圆整化尺寸的圆整化，不是每个尺寸都要圆整，而需要进行具体分析。如齿轮侧到箱内壁的距离就不一定是 触，而应使箱内壁间或两外壁间的距离是圆嬲。又如计算轴时跨度应取整数，以便使计算简化。五、阶段进度第一 段三:三三三第二 段(A)5第二(B)b 轴承端面至机体内壁的距离2-轴承宽度H端策凸缘厚度”端乱外端面至外接零件的走离卜一轴承端面至机

28、体内壁的距离卜&-轴承宽度H 一端盖凸缘厚度一端盖外端面至外接零件的距离第三阶段第四段6六、减速器装配图设计的四个阶段及注意事项减速器装配图的设计过程，基本可包含在以下的四个阶段中。通过这四个阶段设计的练习，使学生进一步了 解和掌握一般机械部件的设计方法和步骤。第一阶段1.主要任务画出减速器的主要外廓，以便检查所设计的传动尺寸、齿轮浸油深度、减速器的大致外形以及中心线在图幅 上的布置等是否合适，否则应及时修改传动件的计算数据或对整个图面布局重新进行调整。2.注意事项（1）根据已计算好的传动主要尺寸（中心距。及齿宽3等），估算的出机体和其它有关部分尺寸。（2）根据估算的尺寸，初步确定减1器的长、

29、宽、高，并初定各视图在图幅中所占的面积，以便确定图幅的 大小和布置中心线。（3）绘图的大致顺序如下：中心线 f 动件的外廓线（这部分已用黑线绘好）机体的内叫 机体的外廓线。一44）以下尺寸的取法和考虑的问题：L一机体外壁至联接螺栓中心线距离，主要考虑拧螺母时扳手转动的空间要求，可由螺栓直径查取；L一机体外壁至联接螺栓中心线距离，4=4+6，b为知座的壁厚；U一联接螺栓中心线至机体端面的距离，主要考虑便于拧紧螺母（例如，沉头座尺寸等），可由螺栓直径查 取。第二阶段1.主要任务确定轴上载荷作用点及其支点的位置，为验算轴和键联接的强度以及为计算轴承的寿命创造条件。本阶段的 设计主要集中在俯视图上。2

30、.注意事项（1）轴伸出端的尺寸应与该处要装的零件（如联轴器、齿轮、链轮、带轮等）相适应。（2）确定轴承端盖的结构形式（嵌入式或凸缘式端盖）。（3）确定轴承的位置。它取决于：0由承采用油润滑还是膈闰滑；麟由承供油方式。（4）初步确定轴承的类型、直径和宽度。在确定轴承支点的位置时应注意，向心轴承取在宽度的中心点，向 心推力*峰则应考廨由承接角所引起支点位置的改变。（5）轴上各作用力之间的距离最好圆整成尾数为0或5的数值，以便于计算。（6）绘图步骤有以下两种方法，可供参考：7A法根据轴的初估直径，搦由上零件的位置和轴向尺寸，并考虑零件的装拆以及轴的加工等工艺因素，画出阶梯 轴的各段直径和长度；初步选

31、出轴承的型号；确定轴承的润滑方式和轴端盖的结构形式，并根据推荐的经验数值 画出轴承的外形；定出轴的支点及载荷作用点的位置，并量出其距离（如图中心的A、B、C和A、B C）,校核轴和键的强度，计算轴承的寿命等。如不合适，可在下阶段按需要尺寸进行修改。B法根据初估直径，初步选择轴承的类型，查出轴承的宽度，确定轴承的润滑方式和轴承端盖的结构型式；确 定轴承的位置时，轴承端面至机体内壁的距离b,可根据润滑方式的要求确定；夕卜伸轴安装零件的位置，要考虑 外接零件及轴承端盖的结构要求，如/和此为端盖外端面至夕耀零件的距离，必须考虑拆装端盖螺钉的长度 要求，然后大致定出轴的支点及载荷作用点的位置；按许用弯曲

32、应力计算阶梯轴的危险断面处所需要的键联接强 度，以便在下阶段中进行轴的结构设计时，能作合理的安排。第三阶段1.主要任务确定轴系零件的形状、尺寸及其在轴上的固定和调整等问题。2.注意事项（1）在画轴结构时应充分考虑：四保证轴和键联接的强度并满足轴承的寿命；方便.轴上零件的轴向和周向固定可靠；在考虑轴向定位的同时，还要使轴承便于调整；轴的加工工艺性好。2.画图时，不论在第二阶段中采用那种方法确定轴的跨距，都应按最合理的情况来考虑轴的直径及轴上零件 的尺寸和位置，必要时，还需进行验算，使装配图上的尺寸尽量符合计算数值，以确保安全。画图时应注意遵循 从加速器中心（实际上就是加速器壳体内的传动零件）开始

33、向轴的两端逐渐延伸这一原则。第四段1.主要任务完由体箱体和附件的设计。2.注意事项（1）应根据视孑遹、油塞、油标通气器的作用来确定它们的结构和位置。（2）有关润滑、密封、通气器等结构，在同一减速器种三者要相互协调。安装螺栓、螺钉处用留有足够的扳手空间。螺栓（螺钉）头以及螺母的职称面应该加工（如做成沉头座孔 等），并应考虑防松问题。（4）机体的铸造工艺（如圆角、拔模斜度）、加工工艺（如加工面于不加工面）等都应考虑在绘制述结构的俯视图时，应同时绘制各零件的其它各个视图第四章草图设计（下）轴系、壳体及附件等的结构设计一、轴系的结构设计（以输入轴或输出轴为例，边看边画）1.轴尺寸的确定（1）轴径的确定

34、勒卜伸段根据：轴的强度；键的强度；饰器的要求霎轴承处：满足轴的强度；满足轴承的寿命跳齿轮处：满足轴的强度；满足键的强度这三处直径，已经进行了计算。在进行轴系的结构设计时必须满足这三处的直径要求。不但育行装配，还须易于装拆及零件在轴上能轴向定位。（2）轴肩的确定轴肩有两种，一种是用做零件轴向定位；另一种只是用做改变轴的直径，其要求是不同的。做定位用的轴肩做定位用的轴肩，轴上的圆角半径必须小于孔的倒角或圆角半径。轴肩与孔的端面接触后还应有一个接触环,环宽不小于1毫米。8轴肩的尺寸，也可参照相关轴上所装轴承的尺寸而定。只改变轴径而出现的轴肩用做按需要即可。最小时轴径可取相同的公称尺寸，不同轴段可用公

35、差来区分。轴上的圆角半径也应尽量用 最大值以减小应力集中。（3）轴各段长度的确定轴上装有零件，一端紧靠轴肩定位，另一端靠轴上其它零件如套筒等来定位时，则轴上所装零件的端面,必须互相紧靠，因此轴上这方向的各轴肩就不能再与这些零件的端面相接触，必须缩入自己轴头上零件的毂孔内。如轴上所装零件还须传递扭矩时，其轴头的长度一般L 1.2d,（d为轴头直径）。以确保零件在轴上的 稳定和满足键的强度要求。不装零件段的长度按需要而定。2.密封轴幅轴翩盖处，影页进行密封。密封须考虑的问题：油的种类；轴径的速度V;环境情况；对密封的要求；轴径应是标准尺寸3.轴的定位转轴是要支撑零件和传递扭矩的。因此要求轴在转动时

36、有固定的位置（即不能左右窜动）。又轴的定位是通 过轴承的安装方式所获得的。安装轴承的方式应考虑：（1）左右两方向轴向力的传递；（2）考虑轴受热伸长及消除加工误差，以保证轴承的间隙，从而能使运转自如和达到运转精度；（3）轴上零件的物与调整。采用双支点单向固定，还是单支点双向固定，要根据具体情况而定（此次设计多采用前者）。二、壳体的设计在剖分式减M器中，壳体设计对零件装配没有问题。主要应考虑壳体轻、刚度好、好铸造、好加工等。另需 注意在螺栓头及螺母处加工有沉头座。螺纹紧固件应有防松装置。三、附件的设计主要注意它们的作用、位置和构造。四、画草图的注意事项1.由内往外；即从内部往外部画；2.先粗后细：

37、先画零件的主要轮廓，后画零件的细节；3.几个视图同时画；4.规定:在俯视图上不用全剖型，即在两轴的夕M则保留箱盖的局部外形；在主视图上，螺栓、定位销、观察 孔、通气器、油标及油塞等要用局部剖以表达它们的构造。螺栓、定位销剖一个即可；箱体外形的铸造斜度和各 圆角都要画出；草图不用画得太规矩（尤其是剖面线），否则费时间，且不必要。五、视器的仓蜥削6.1减速器的设计程序及设计要点1）设计减速器应具备的原始资料a.原动机的种类（如电动机、内燃机等）、特性、功率、转速等；b.工作机械的载荷特性和大小，包括启动特性、启动频率、制动特性、输入功率或输出扭矩的载荷变化图、载荷持续率、振动和冲击程度以及工作机械

38、的转速等；c.原动机和减速器的联接形式，如采用脚器、带传动或链传动等；若用带、链传动，还要考虑减速器输入 端轴伸的悬臂径向力及输入轴的转速等因素；d.减速器与工作机械的联接型式，如采用摘由器、齿轮驱动等；应考虑嬲器输出端轴伸上有无悬臂径向力,并确定减速器输出的转速及扭矩；e.减速器的传动比f.设备布置要求、位置大小、布置方式，如底座安装式、墙壁安装式、天花板安装式、法兰安装式、悬臂式 等；输入轴和输出轴的相对位置如平行式或垂直式；输出轴的位置在水平方向还是竖直方向；g.工作机械的旋转方向，单向旋转和双向可逆旋转；h.工作环境要求，室内或是室外工作环境的温度、湿度、腐晔度和灰尘浓度等，工作环境对

39、减速器有无特 殊要求，如噪声、振动、可靠性等；i.预期寿命，一般为10年左右；9j.经济性要求；k.制造厂的制诞能力及工艺性要求。2）选择传动型式。根据所提供的原始资料，考虑选用何种结构型式的减速器。选型时应尽量考虑选用通用减 速器，否则要设计专用减速器。在大传动比的情况下，可选用各种新型蜗杆减速器（如圆弧圆柱蜗杆传动）、摆线 针速器等。3）定传动比和齿型。在选定减速器结构型式后，可根据总传动比确定传动级数和各级的传动比，然后根据减 速器的载荷、速度以及制造条件，合理选择直齿、斜齿或人字齿。采用斜齿轮时，在轮齿旋向安排上，应使用轴 向力尽可能相互抵消。4）首先按简化的强度计算，初步确定各级中心

40、距和模数，根据已知条件、载荷情况、传动比等数值，并针这 类齿轮失效条件和制造条件，合理地选择齿轮材料和热处理方法、齿轮硬度、齿轮心部硬度及齿宽系数等进行强 度计算。应根据齿面接触强度来确定各级出动的中心距，按齿根弯曲强度确定各级传动的齿轮级数，并将中心距 和模数圆整数到标准系列参数。5）几何计算。按减速器的工作特点、传动比的大小和最可能发生的破坏形式（为防止根切，提高接触强度、弯曲强度、抗胶合能力、耐磨损性能以及凑中心距等），合理地选择变位系数、齿数和螺旋角。然后进行齿轮计的 几何计算，求得减速器齿轮的各级几何尺寸，并根据载荷性质、传动要求、齿轮圆周线速度等因素来合理选取出 论精度等级。必要时

41、还要核算齿轮的其他啮合参数，如重合度、滑动比、弓虽度比等参数。6）齿轮强度的校核。按GB3480-80渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法进行齿面接触强度和齿根弯曲强度 的校核计算。必要时还应按渐开线圆柱齿轮胶合承载能力计算方法进行胶合能力校核计算。7）结构设计。确定齿轮的结构型式，大齿轮选用何种毛坯，如锻造齿坯、铸造齿坯、锻造齿圈、热装式或焊 接齿坯。确定轴、轴承和箱体的结构型式以及轴上零件的固定方式。校核轴的强度及刚度，轴承的使用寿命。对 蜗轮减速器还必须进行效率、发热及散热的计算。对淬硬齿面的齿轮搬器有时齿面也需要作散热功率计算，并 根据散热及润滑油的温升情况和减速器的工作要求，选用合适的冷却

42、方式、润滑方式、润滑油牌号和粘度以及密 封方式等。8）减速器的附件，如油标（或油标尺）、透气塞或通风罩、排油孔和螺塞和视孔盖等。9）绘制设计图纸10）设计中必须贯彻标准化。对模数、齿形角、齿高系数、中心距齿宽系数、传动比、中心高等，一般均应 选择标准系列数据。在系列减速器的设计中，还应该考虑到通用化的原则，减少零件品种，便于生产管理。同时 在设计过成中还要考虑到优化设计的原则，以使减速器的各级传动之间等强度或使减螂的中心距和重量为最小,提高减速器的技术经济指标。在设计中还应该考虑到制造厂的制造能力，铸、锻及机械加工的工艺水平，材料来源，以使设计切实可行，先进可靠。6.3通用标准减速器的发展趋势

43、1）通用标准圆柱齿轮减速器正由调质齿轮向淬硬齿轮方向发展（如ZD、ZL、ZS、ZDH、ZLH、ZSH等系列减速 器）。这类新型淬硬齿轮减速器具有承载能力大、结构紧凑的优点，因而相同功率的新型减速器的重量和体积大大 减小，但箱体的散热面积也相应的减少，一般在选用时应进行散热功率的计算，以便确定该减速器是否需要采用 雌U措施。桥式起重机用标准减速器也正调质一正火齿轮向高硬度调质齿轮（HB350左右，即中硬齿面）方向发展（如 ZQ、ZQH等系列减速器），以提高其承载能力，延长使用寿命。除了传统的展开式圆柱齿轮减速器以外，还发展了通用标准同轴线式圆柱齿轮减速器。这中减速器结构紧凑,布置方便。而且有的减

44、速器还可以将法兰式电动机装在减螂箱体上，直接与减速器联接，省去了联轴器等元件,使用更为方便。2）增添了标准圆锥一圆柱齿轮减速器新品种。这类减速器也采用淬硬齿轮，体积小，重量轻其输入轴和输出 轴呈垂直位置，可满足皮带运输机等行业需要。3）蜗杆减速器除了传统的阿基米德蜗杆减速器（如WS、WD等系列减速器）外，还增加了直廓环面蜗杆减1器、平面二次包络环面蜗杆减速器和圆弧圆柱蜗杆减速器等新品种。这些新型蜗杆减速器的特点为承载能力大，传动 效率高，重量和体积相应减小。4）行星齿轮减速器正在带劲均栽机构，提高制谑工艺，设计新型行星齿轮减速器。5）齿轮减速器电动机是将电动机和减速器合为一体的结构。它具有结构

45、紧凑、使用方便的优点。目前也向淬 10硬齿轮方向发展，结构上改为同轴线式，由二级传动改为三级传动，扩大了传动比范围，输出轴转速范围也相应 扩大。此外，电动机一制动器L减速器三者合为一体的齿轮减速器电动机，电磁调速电动机与减速器组合，机械无 级变速器与减速器组合等也正在发展，以满足多方面发需要。6）通用标准减速器也正在摆脱过去单一的底座安装式的结构型式，向多工位方向发展。既减速器不仅可做成 底座安装式，也可做成天花板底座安装式，在侧面墙壁上底座安装式。输出轴可以在水平位置，也可以在垂直位 置，甚至倾斜位置。也可以采用法兰联接式，将减速器直接固定在工作机械上。另外 还有悬挂式减速器，将减 速器的输

46、出轴（空心轴）直接安装在工作机械输入轴上。这样就使减速器安装简便，适合于各种不同的场合。6.4结构创新设计方法一变元法结构设计是引设计中的最主要的环节，是将机械的工作原理变成技术图纸的过程。变元法源于德国，是 用于机械产品结构设计的一种富有创造性内涵的新方法。在应用变元法进行产品结构设计时，必须首先确定该产品的一种基本结构方案。然后在此基础上开发出多 种新的结构方案。变元法的内涵有两个；第一是定义机械结构的变元，这些变元有数量、形状、材料、位置、联接、尺寸和 工艺共7个；第二是通过改变这些变元创造性地构造出多个结构方案。下面对7个变元逐一介绍。机械产品结构中零件的轮廓线、轮廓面、工作面、加工面

47、以至整个零件均可视为基本元素，可通过改变产 品结构中基本元素的数量以实现产品结构的改变。改变结构零件的轮廓形状、表面形状、整体形状以及改变零件的类型和规格都可以得到不同的结构方案。零件选用不同的工程材料往往导致该零件的尺寸结构随之改变，因而加工工艺也发生变化，从而影响整个 产品的结构；因此通过改变材料变元可以构造出不同的结构方案。通过改变产品结构中基本元素之间的布置位置可得到不同的结构方案。联接变元有两层含义：一是联接方式，有螺纹联接、焊接、钾接、胶接及过盈联接等；二是对于每一种联 接方式都有多种联接结构。通过改变联接方式和联接结构可得带不同的结构方案。尺寸变元包括长度、距离和角度等，通过改变

48、零件部件及构件的尺寸可改变产品的结构。结构设计与工艺是紧密相关的。由于零件的制诞工艺不同，零件和产品的制造成本、质量以及性能也不同，从而影响产品的结构。根据所设计为产品的特点，灵活的运用上述7个变元，同时设计者依据所具备的知识、经验，运用创造 性思想方法，如类比、推理、归纳、模拟、想象、直觉及灵感等，可构思出很多种结构方案。为保证产品结构方案设计的正确与可靠，在结构设计时应遵循力学准则、工艺准则、材料准则、装配准则、防腐蚀准则、公差配合准则、支承准则和安全与外观准则等项准则。6.5设计中应注意的技术要求1.外购材料与零部件应具有JB/ZQ4000.1-86产品检验通用技术要求中规定的检验报告与

49、合格证。2.用于紧固机架，引座和压力容器压紧法兰的紧固件，在紧固后，螺钉或螺母的端面与被紧固零件间的倾斜 不得大于1。3.螺栓与螺母拧紧后，螺栓应露出螺母2-4扣，不许露出过长或过短。4.各种密封毡圈、毡垫、石棉绳、皮碗等密封件装配前必须浸透油。钢纸板用热水泡软，紫铜垫作退火处理（加 热至600-650后在水中冷却）o5.d4mm圆锥销与孑应进行着色检查，其接触率不得低于5毓带螺尾圆锥销打入后，大端须沉入相关件2-3 扣。6.钩头键与楔键装配后，工作面上的接触率应在7端以上，其不接触部分不得集中于一段。装配后外露尺寸 应为斜面长度的10T5%（不包括钩头）o7.花键或齿形离合器的装配，单齿分度

50、加工的矩形花键或齿形离合器的工作而研合后，同时接触的齿数不得 少于2/3；接触率在齿长和齿高方向上均不得低于5%,研合时可用。05mm的塞尺检查齿侧隙，塞尺不得插入全 11齿长。8.锥轴伸与轴孔配合表面接触应均匀，着色研合检验时其接触率不得低于7(o9.各类联轴器技术要求及轴向(AX)、径向(AY)与角向(a)的许用利尝量,应符合有关联轴器标准的规定。10.轴承外圈与开式箱体或轴承座的各半圆孔间不惭夹帮现象。11.采用润滑脂的轴承，装配后在轴承空腔内注入相当空腔容积65-8算的清洁润滑脂。12.轴承装在轴上后应靠紧轴肩，轴承内圈在常温状态经打击没有串动现象的情况下，圆锥滚子轴承和向心难 力球轴