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机械设计课程编码：3073009106课程名称：机械设计总学分： 3.5 总学时：56课程英文名称：Machine Design先修课程：材料力学、机械原理适用专业：机械设计制造及自动化、农业机械化及自动化、机械电子工程一、课程性质、地位和任务机械设计是一门论述基本设计理论和方法的学科基础课；是以通用零部件的设计为核心的设计性课程。
通过机械设计课程教学，使学生掌握设计规律和相关技术措施，培养学生具备初步设计能力。
在本科教学中，机械设计课起着从基础课过渡到专业课的桥梁和纽带作用。
是机械设计制造及自动化、农业机械化及自动化和机电一体化专业的主要必修课程。
其主要任务是：1、掌握通用机械零部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，进而具有综合运用所学知识，研究改进或开发新的基础件及设计简单机械的能力；2、具备运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料和获取相关信息的能力；3、初步建立正确的设计思想方法和工作方法，注重了解国家技术经济政策和国内外发展情况；二、教学目标要求1、了解机械设计课程的特点、学习目的以及适合课程特点的学习方法。
2、理解各章中的基本概念、术语、定义及设计公式的含义和运用条件。
3、掌握机械设计的基本要求、设计原则和方法。
4、掌握机械零件的工作原理、载荷分析、应力分析和失效分析。
5、正确运用先修课的知识和基本理论，对传动件进行工作能力计算和强度校核。
6、结合工艺学方面知识，重视并正确进行零、部件的结构设计。
7、树立总体观念，合理选择工作原理，注重各零件间的协调与配合。
三、理论教学内容及安排第一篇总论本篇集中论述机械设计的基本理论、方法以及具有共性的相关内容。
包括设计要求、设计准则、设计方法、一般设计步骤以及强度理论的运用。
第1章绪论（1学时）教学目标：了解课程的研究对象、内容、课程的性质、任务。
1.1 机械工业在现代化建设中的作用1.2 课程性质的内容、性质与任务第2章机械设计总论（2学时）教学目标：了解机器组成、机械设计的一般步骤、机械零件的设计准则、常用材料、标准化等基础知识。
《机械设计基础》课程标准课程名称：机械设计基础适用专业：机械制造及自动化专业教学模式：“教、学、做”一体化教学计划学时：72第一部分课程概述一、课程的性质《机械设计基础》是电气工程及自动化专业（电机与电器方向）学生必修的一门重要的专业基础课，将机械原理与机械零件的内容有机地结合在一起，它以机械中常用机构和通用零件为基础，为培养学生处理一般工程问题的能力和学习有关后继课、专业课打下基础。
《机械设计基础》课程是从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要转折点，在教学中具有承上启下的作用，课程知识掌握的程度直接影响到后续课程的学习。
通过本课程的学习，可以使学生掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有分析、设计能力，并获得必要的基本技能训练，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风，为学习有关专业课程以及参与技术改造奠定必要的基础。
先修课：高等数学、机械制图、工程力学后续课：电机与电器制造工艺学、模具设计与制造二、课程的基本理念1．坚持以教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，以应知、应会”的原则，以培养锻炼职业技能为重点。
2．注重培养学生的专业思维能力和专业实践能力。
3．把创新素质的培养贯穿于教学中。
采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力。
4．培养学生分析问题、解决问题的能力。
三、课程的设计思路1．以专业教学计划培养目标为依据，以岗位需求为基本出发点，以学生发展为本位，设计课程内容。
2．让学生在了解常用机构及零部件的基本知识及设计方法和设计理论的基础上，能进行简单机械及传动装置的设计，培养学生初步解决工程实际问题的能力。
3．在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验和情感体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。
第二部分课程目标一、课程总体目标通过本课程的学习，使学生获得正确分析、使用和维护机械的基本知识、基本理论及基本技能，初步具备运用手册设计简单机械的能力，为学习有关专业机械设备课程以及参与技术改造奠定必要的基础。
一、设计题目:四、设计计算和说明：2确定传动装置的总的传动比和分配传动比（齿轮传递效率）,4η=0.96（卷筒效率）,5η=0.99(凸轮连轴器)aη= 0.96*30.98*0.97*0.99*0.96=0.83所以dP=1000aFVη=2250 1.310000.83⨯⨯=3.5kw确定电动机转速卷筒轴工作转速为：n=601000VD⨯Ω=6010001.3240⨯Ω⨯=103.45 minr取传动比：V带的传动比为'1i=2—4，一级圆柱斜齿传动比为'2i=3—6，所以总的传动比'ai=6—24，故电动机转速的可选范围为：'dn='ai⨯n=(6—24) ⨯103.45=621～2483minr最符合这一条件的电机为Y112M—4该电机的主要参数为：电机选用Y112M—4（主要参数：额定功率：4KW；满载转速：n=1440r/min；启动转矩T=2.0；最大转矩2.0）.安装尺寸如下：电动机选好后试计算传动装置的总传动比，并分配各级传动比。
电动机型号Y112M—4，满载转速1440minr2.1 总传动比：有式ai=mmn=1440103.45=4.64分配传动比因为0ai i i=•式中i，i分别为带传动和减速器的传动比。
为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步选0i=3，则一级4η=0.965η=0.990.83aη=3.5dP kw=n=103.45minr'dn=621～2483minr电动机选用Y112M—4传动装置的总的传动比和分配传动比所用公式皆引自《机械设计课程设计指导书》第18~~22页主要参数：3 V带传动装置：2.2.4各轴的输入转矩：dT=9550dmnP=23.21NM1T=d T0i01η=23.21*3*0.96=66.85NM2121266.85*4.64*0.98*0.97294.86N miT Tη=••==•卷筒轴输入3224294.86*0.98*0.99286.07N mT Tηη=••==•2.2.5各轴的输出转矩：'112'222'33266.85*0.9865.513294.86*0.98288.96286.07*0.98280.35N mN mN mT TT TT Tηηη=•==•=•==•=•==•运行和动力参数计算结果整理于下表：已知原动机为Y112M—4型（主要参数：额定功率：4KW；满载转速：n=1440r/min；启动转矩T=2.0；最大转矩2.0）电动机到I轴的传动比为3.0。
机械设计常用书籍
1.机械设计手册
《机械设计师手册》上册（第2版）吴宗泽主编
机械工业出版社《机械设计师手册》下册（第2版）吴宗泽主编
机械工业出版社
2．MISUMI 标准件选型手册
1〉FA工厂自动化用零件
2〉FA用电子电气配线零部件
3〉模具用零件（附光盘）
3．气动选型手册
1〉《亚德客气动器材》选型手册（模型软件在官网下载）
2〉SMC《综合产品选型样本》（模型软件在官网下载）
4．导轨、滚珠丝杆
1）上海导全自动化设备有限公司（海格斯工业）《产品选型手册》
2）THK 中国（官网上可下载模型软件）
《直线运动系统》
《直线运动系统辅助手册》
4．拖链
1)IGUS。
121410'12u δ-=+2.35mm=5.28mmcos142.66mm =)3199.42mm cos14⨯=200mm ）按圆整后的中心距修正螺旋角 1438'25.1714116.04==查取齿形系数和应力校正系数14⨯0.01382cos1423.01=⨯=231065.1.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢（调质），根据《机械设计（第八版）》表15-3，取0112A =，得mm A 9.171440445.5d 30min ==，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径12d ，为了使所选的轴直径12d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩2A ca T K T =，查《机械设计（第八版）》表14-1，由于转矩变化很小，故取 1.3A K =，则2 1.33611046943ca A T K T N mm ==⨯=⋅A 0=112 d min =17.9㎜查《机械设计课程设计》选LT3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为125000N mm ⋅，半联轴器的孔径mm d 201=，故取mm d 2021=-，半联轴器长度mm 52=l ，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm 。
5.1.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）.为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径mm 27d 32=-2）初步选择滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据mm d 2732=-，由《机械设计课程设计手册》初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7206C ，其尺寸为mm mm mm B D 166230d ⨯⨯=⨯⨯，,306543mm d d ==--而mm l 1643=-。
这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由《机械设计课程设计》查得7206C 型轴承的定位轴肩高度mm h 5.2=，因此取mm 53d 54=- 3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径mm d 2576=-；为使套筒可靠地压紧轴承，5-6段应略短于轴承宽度，故取mm 15l 65=-。
机械设计及理论（一级学科：机械工程）机械设计及理论是研究机械科学中具有共性的基础理论和设计方法的学科，原名为机械学学科。
本学科1982年获得硕士学位授予权，2000年获得博士学位授予权。
随着科学技术的不断发展，动态设计、优化设计、可靠性设计、有限元设计、智能设计、虚拟设计、计算机辅助设计、创新设计等现代化设计方法完善和发展了传统的设计理论与设计方法。
机械学科与仿生学、电子学、控制理论、信息学、生物学、材料科学等许多种学科相互交叉、渗透，形成了多种与机械学科密切相关的边缘学科。
与其它学科的相互交叉、渗透、融合，促进了机械设计及理论学科的新发展。
本学科的主要研究方向如下。
1．机构学与机器人机械学：平面机构及空间机构的分析与综合理论，机构组合理论，机构创新设计理论与方法，广义机构与仿生机构，空间并联机构，机器人机械学与仿真技术，数学机械化在机器人与机械设计中的应用。
2．机械传动与摩擦学：机械传动理论、设计方法，传动系统故障监控与诊断，机械传动仿真技术，摩擦、磨损和润滑机理，摩擦学理论与设计，摩擦学测试技术，流体润滑技术与应用，特殊轴承润滑。
3．机械系统运动学与动力学：机械系统的动力学模型与动态仿真，液压系统、机械振动分析与控制，模态分析与动态测试、减振降噪。
振动与冲击理论在车辆、航天器、飞行器中的应用。
4．运动生物力学：机构学、生物学、力学、医疗学交叉、渗透形成的边缘学科，涉及到人体结构、功能，人体的运动学、动力学、动态测试与分析、人机工程；主要研究冲击与振动环境下的人体安全与防护问题。
5．计算机图形图像学：计算机图形图象处理的基本理论，包括图形算法、图象处理、仿真显示、可视化，图形库。
图像技术在微观材料、复杂形体、运动形体的应用。
一、培养目标硕士研究生应热爱祖国，热爱人民，有道德、开拓进取，具有严谨的学风。
在本学科上掌握坚实的基础理论和系统的专门知识，具有从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力。
目录第一章传动装置的总体设计一、电动机选择1.选择电动机的类型2.选择电动机的功率3.选择电动机的转速4.选择电动机的型号二、计算总传动比和分配各级传动比三、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速2.各轴功率3.各轴转矩4.运动和动力参数列表第二章传动零件的设计一、减速器箱体外传动零件设计1.带传动设计二、减速器箱体内传动零件设计1.高速级齿轮传动设计2.低速级齿轮传动设计三、选择联轴器类型和型号1.选择联轴器类型2.选择联轴器型号第三章装配图设计一、装配图设计的第一阶段1.装配图的设计准备2.减速器的结构尺寸3.减速器装配草图设计第一阶段二、装配图设计的第二阶段1.中间轴的设计2.高速轴的设计3.低速轴的设计三、装配图设计的第三阶段1.传动零件的结构设计2.滚动轴承的润滑与密封四、装配图设计的第四阶段1.箱体的结构设计2.减速器附件的设计3.画正式装配图第四章零件工作图设计一、零件工作图的内容二、轴零件工作图设计三、齿轮零件工作图设计第五章注意事项一、设计时注意事项二、使用时注意事项第六章设计计算说明书编写第一章 传动装置总体设计一、电动机选择1.选择电动机的类型电动机有直流电动机和交流电动机。
直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高；当交流电动机能满足工作要求时，一般不采用直流电动机，工程上大都采用三相交流电源，如无特殊要求应采用三相交流电动机。
交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型，一般常用的是Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，它具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，适用于没有特殊要求的机械上，如机床、运输机、搅拌机等。
所以选择Y 系列三相异步电动机。
2.选择电动机的功率电动机的功率用额定功率P ed 表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出功率P d 。
功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费。
机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定（1）工作条件：使用年限8年，三班制工作，载荷平稳。
（2）原始数据：滚筒圆周力F=5KN；带速V=1.6m/s；滚筒直径D=500mm。
二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。
2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×ηw×η搅油=0.96×0.99×0.99×0.97×0.99×0.96×0.98=0.85(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=5000×1.6/1000×0.85=9.41KW3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：Nw=60×1000V/πD=60×1000×1.6/π×500=61.15r/min根据推荐的合理传动比范围，取V带传动比i1=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围i2=3~6，则合理总传动比i的范围为i=6~24，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~24）×61.15=366.9~1467.6r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min和1000r/min。
由《机械设计课程设计手综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1转速、质量适中。
故选择电动机型号Y160L-6。
三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=970/61.15=15.862、分配各级传动比（1）取i带=3.17（2）∵i总=i齿×i 带π∴i齿=i总/i带=15.86/3.17=5四、运动参数及动力参数计算1轴（电动机轴）n1=970r/minp0=pd=9.41kwTd=9550×pd/n1=9550×9.41/970=92.64N·m2轴（减速器高速轴）n2=n1/i1=970/3.17=306 r/minP2=P0·n带=9.41×0.96=9.03kwT2=9550·P2/n2=9550×9.03/306=281.82 N·m 3轴（减速器低速轴）N3=n2/i2=306/5=61.2 r/minP3=P2×0.99×0.97×0.98=8.5kwT3=9550·P3/n3=9550×8.5/61.2=1326.39 N·m 4轴（工作轴）N4=n3=61.2 r/minP4=P3×0.99=8.42kwT3=9550·P3/n3=9550×8.42/61.2=1313.91 N·m五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带截型由已知传送带运动平稳取kA=1.3 P=9.41KWPC=KAP=1.3×9.41=12.23KW据PC=12.23KW和n1=306r/min由课本P136图7-8得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速取dd1=160mmdd2=i带dd1(1-ε)=3.17×160×(1-0.02)=497.01mm由课本得取dd2=500mm带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×160×970/60×1000=8.12m/s在5~25m/s范围内，带速合适。
机械设计课程设计Course practice of machine design实践学时：3周学 分： 3先修课程：工程图学、理论力学、材料力学、互换性与测量技术、工程材料及机 械制造基础、机械原理、机械设计指导书名称：吴宗泽等编. 机械设计课程设计手册 .北京：高等教育出版社，2002一、目的及任务、要求1．目的机械设计课程教学基本要求规定，每个学生必须完成一个课程设计。
它是机械设计课程的最后一个重要教学环节，也是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练，其基本目的是：1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识； 2）通过制订设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法；3）进行设计基本技能的训练。
例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料(手册、图册、标准和规范等)以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。
2．任务、要求为了保证机械设计课程设计能够达到预期的目的，通常选择一般用途的齿轮减速器或 蜗杆减速器作为设计题目。
选择这类减速器作为设计题目，不仅能够充分反映《机械设计》课程的教学内容，而且与生产实际密切联系，同时设计的工作量又能和教学计划中所规定 的课程设计学时数相适应。
在规定的学时数内，要求每个学生完成以下工作：1）根据实验指导书的要求，进行与设计题目相同类型的减速器的拆装 2）拟定(或评述)传动系统的总体方案；3）选择电动机；4）计算减速器内、外的传动零件和轴系零件；5）设计减速器总装配图一张（画在0号图纸上）；6）设计零件工作图若干张(具体绘哪几个零件工作图，由指导教师指定)；7）编写设计计算说明书一份。
