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| 內容簡介： |
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《机械设计（及基础）课程设计》包括《机械设计》和《机械设计基础》课程设计指导、设计资料、参考图样等内容，对一般机械传动装置的设计思想、设计内容、设计方法及注意事项等进行了系统、全面的介绍，以培养学生自主学习和提高机械设计实际动手能力为目的，学生使用本书经教师适当指导就能独立完成课程设计。编者还设计制作了配套的电子课件，供选用本教材的读者下载使用，内容包括电子教案、动画演示等。《机械设计（及基础）课程设计》可作为机械及近机械专业学生的课程设计教材，也是学生做毕业设计的参考书，是机械工程技术人员进行机械设计时的好帮手。
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| 關於作者： |
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王凤良，青岛科技大学机电工程学院，副教授，北京航空航天大学工学硕士，专业：机械传动。研究方向：机械**设计、新型机械传动；编著、参编教材、手册4部，专利一项；在核心期刊发表学术论文30余篇，EI收录多篇；获省、部、市级奖多项；现从事《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《机械课程设计》等的教学工作。
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| 目錄：
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第一篇课程设计指导
第一章课程设计总论2
第一节课程设计的目的和要求2
第二节课程设计的题目、任务和内容2
一、课程设计的题目2
二、课程设计的任务3
三、设计的主要内容3
第三节课程设计的步骤和应注意事项3
一、课程设计的步骤3
二、课程设计的有关注意事项3
第二章机械传动装置的总体设计5
第一节拟订传动方案5
一、传动方案分析5
二、拟订传动方案8
第二节电动机的选择8
一、选择电动机类型和结构形式9
二、确定电动机的功率9
三、确定电动机的转速10
四、确定电动机的型号10
第三节传动装置总传动比的计算及分配11
一、总传动比的确定11
二、各级传动比的分配11
第四节传动装置的运动参数和动力参数的计算12
一、各轴的功率12
二、各轴的转速13
三、各轴的转矩13
第五节总体方案设计示例13
第三章传动零件的设计计算17
第一节减速器传动零件的设计要点17
一、减速器外传动零件的设计要点17
二、减速器内传动零件的设计要点19
第二节联轴器的选择要点20
第四章减速器装配工作图设计22
第一节装配图设计前的技术准备22
一、了解减速器结构22
二、减速器的箱体23
三、减速器的附加装置26
第二节减速器的润滑28
第三节装配图底图草图的设计（第一阶段）30
一、进行装配图底图草图设计的前期准备30
二、装配图底图设计的第一阶段31
三、估算轴的直径35
四、轴的结构设计36
五、轴、轴承及键连接的强度校核44
第四节轴系部件的结构设计第二阶段45
一、传动零件结构设计45
二、轴承的组合设计46
第五节减速器箱体和附件设计（第三阶段）51
一、减速器箱体的结构设计51
二、减速器附件设计57
第六节装配图的检查及常见错误示例63
第七节完成装配工作图（第四阶段）67
第八节减速器装配图示例71
第五章零件工作图设计83
第一节零件工作图的要求83
第二节轴类零件工作图的设计和绘制84
一、视图选择84
二、尺寸及公差标注84
三、形位公差85
四、表面粗糙度87
五、技术要求87
第三节齿轮类零件工作图的设计和绘制87
一、视图选择87
二、尺寸及公差标注92
三、表面粗糙度93
四、啮合特性表93
五、技术要求93
第四节箱体类零件工作图的设计和绘制94
一、视图94
二、尺寸标注94
三、形位公差94
四、表面粗糙度97
五、技术要求97
第六章编写设计计算说明书和准备答辩98
第一节设计计算说明书的编写内容98
第二节设计计算说明书的编写要求98
第三节准备答辩99
第四节答辩思考题100
一、传动装置的总体设计100
二、传动零件的设计计算100
三、轴、轴承的设计计算101
四、键、联轴器的选择与计算101
五、箱体的结构及附件设计101
六、减速器润滑、密封选择及其他102
七、装配图与零件图设计102
第二篇机械设计常用标准和规范
第七章一般标准和规范104
第一节技术制图标准104
一、技术制图图纸幅面104
二、技术制图图框格式和标题栏的方位104
三、技术制图比例105
四、标题栏格式105
五、明细栏格式105
第二节常用标准和规范106
一、标准尺寸（直径、长度、高度）106
二、中心孔表示法107
三、中心孔的有关尺寸108
四、零件的倒圆和倒角108
五、轴肩和轴环尺寸（参考）109
六、回转面及端面、砂轮越程槽109
七、铸件最小壁厚109
八、铸造斜度109
九、铸造过渡斜度110
十、铸造内圆角110
十一、铸造外圆角111
第三节公差配合形位公差表面粗糙度111
一、极限与配合111
二、轴的各种基本偏差的应用112
三、公差等级与加工方法的关系113
四、优先配合特性及应用举例113
五、优先配合中轴的极限偏差114
六、优先配合中孔的极限偏差115
七、线性尺寸的未注公差117
八、形状和位置公差线性尺寸的未注公差117
九、形状和位置公差的数值直线度、平面度公差118
十、圆度、圆柱度公差119
十一、平行度、垂直度、倾斜度公差119
十二、同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差121
第四节键连接122
一、普通平键的形式和尺寸122
二、半圆键的形式和尺寸123
三、矩形花键基本尺寸系列及公差125
第五节其他常用标准件125
一、圆柱销和圆锥销125
二、轴用弹性挡圈A型126
三、孔用弹性挡圈A型127
第八章减速器设计资料129
第一节传动件结构及尺寸129
一、普通V带带轮的结构及尺寸129
二、圆柱齿轮的结构及尺寸131
三、直齿圆锥齿轮的结构及尺寸132
四、蜗杆的结构及尺寸133
五、蜗轮的结构及尺寸133
第二节减速器附件134
一、通气器134
二、油塞及封油垫135
三、油标装置135
四、观察孔及观察孔盖137
五、起吊装置137
六、吊环螺钉137
七、轴承端盖及套杯139
第九章电动机140
一、Y系列封闭式三相异步电动机技术数据140
二、Y系列电动机安装代号141
第十章轴承142
一、深沟球轴承142
二、角接触球轴承143
三、圆锥滚子轴承145
四、圆柱滚子轴承147
第十一章联轴器148
一、联轴器轴孔和键槽的形式、代号及系列尺寸148
二、凸缘联轴器149
三、弹性套柱销联轴器150
四、弹性柱销联轴器151
五、十字滑块联轴器152
第十二章齿轮的精度153
一、渐开线圆柱齿轮的精度153
二、直齿圆锥齿轮的精度157
三、圆柱蜗杆和蜗轮的精度159
第十三章润滑油和密封件162
第一节润滑油162
一、常用润滑油的性能和用途162
二、常用润滑脂的性能和用途163
第二节密封件163
一、毡圈油封及槽163
二、O形橡胶密封圈164
三、J形无骨架橡胶油封164
四、内包骨架旋转轴唇形密封圈165
五、旋转轴唇形密封圈165
第十四章减速器拆装实验167
一、实验内容167
二、减速器拆装实验报告168
第十五章设计题目170
参考文献174
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| 內容試閱：
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第四节减速器箱体和附件设计第三阶段 在已确定箱体结构型式如剖分式、箱体毛坯制造方法如铸造箱体以及前两阶段装 配底图设计的基础上，这一阶段的主要内容是进一步设计箱体及其附件的具体结构。设计绘图工作应在三个视图上同时进行。绘图次序应先箱体，后附件；先主体，后局部；先轮廓，后细节。 一、减速器箱体的结构设计 减速器箱体起着支持和固定轴系零件、保证轴系运转精度、良好润滑及可靠密封等重要作用。设计箱体结构，应保证有足够的刚度和良好的工艺性。 1.箱体要具有足够的刚度 箱体的刚度不够，会在加工和使用过程中产生不允许的变形，从而引起轴承座孔中心线歪斜，在传动中产生偏载，导致运动副加速磨损，影响减速器正常工作。箱体的刚度主要取决于箱体的壁厚、轴承座螺栓联接的刚度和肋板尺寸。 （1）箱体的壁厚及其结构尺寸的确定，箱体要有合理的壁厚。对于铸造箱体，壁厚应满足铸造壁厚小值要求，同时壁厚应尽可能一致，并采用圆弧过渡。铸造箱体壁厚与结构尺寸可参考表4-1和图4-4、图4-5确定。焊接箱体多由钢板A3焊成，壁厚约为铸造箱体壁厚的0.7～0.8倍，且不小于4 mm，其他各部分的结构尺寸参考表4-1和图4-4、图4-5确定。 轴承座承受较大的载荷，应有较高的刚度。当轴承座孔采用凸缘式轴承盖时，根据安装轴承盖螺钉的需要所确定的轴承座壁厚壁厚图4-1、图4-2、图4-3中D确定已能保证有足够的刚度。而使用嵌入式轴承端盖时，一般应取与使用凸缘式轴承盖时相同的轴承座壁厚。 为进一步提高轴承座刚度，常加设支撑肋，见图4-1、图4-2、图4-3中尺寸按表4-1确定。支撑肋分外肋式、内肋式和凸壁式，其结构特点参见图4-10。一般减速器常采用外肋结构。 图4-27所示蜗杆减速器的箱体为整体式结构，它的两侧具有两个大端盖孔，蜗轮即由此装入，该孔径要大于蜗轮外圆直径D。。为了保证蜗杆传动的啮合质量，大端盖与箱体采 若没有加肋，则应加大端盖厚度t。蜗轮外圆与箱体上壁之间的距离S应考虑装配时蜗轮与箱体不相碰撞，以便将蜗杆装入箱体。上述有关数值可见图4-27。端盖上应装有起盖螺钉，以便拆卸参考图4-6。 （2）轴承座联接螺栓凸台结构尺寸的确定 1轴承座联接螺栓位置的确定：为提高剖分式箱体轴承座处的联接刚度，座孔两侧的联接螺栓应尽量靠近，为此需在轴承座孔两侧设置凸台结构，如图4-69所示。图4-70所示为设置与不设置凸台结构时的轴承座联接刚度比较。 轴承座凸台上螺栓孔的间距sD2图4-69，D2为凸缘式轴承盖的外径表51。若s值过小，螺栓孔容易与轴承盖螺钉孔或箱体轴承座的输油沟相干涉造成漏油和油沟失去供油作用，如图4-70所示。若两轴承座孔之间装不下两个螺栓时，可在两个轴承座孔间距的中间装一个螺栓。用嵌入式轴承盖时，D。．为轴承座凸缘的外径。 2凸台高度h的确定：凸台高度要保证安装时有足够的扳手空间，如图4-71所示。高度h可根据大的那个轴承座孔旁联接螺栓的中心线位置S值和保证装配时有足够的扳手空间c，和C。值，用作图法来确定，如图4-72中a、b、c、d、e、f所示，应在三个视图上同时进行。用这种方法确定的h值不一定为整数，可向大的方向圆整为尺。标准数列值。为制造加工方便，各轴承座凸台高度应当一致，并且按大轴承座凸台高度确定。考虑铸造拔模，凸台侧面的斜度一般取1：20。轴承座外端面应向外凸出5～10 mm图4-72，以便切削加工。 图4-69轴承旁联接螺栓凸台 图4-70轴承座的联接刚度比较 图4-71联接螺栓相距过近，造成干涉 图4-72 凸台三视图及箱盖圆弧的确定 2.箱盖顶部外表面轮廓的确定 对于铸造箱体，箱盖顶部外轮廓常以圆弧和直线组成。大齿轮所在一侧的箱盖外表面 －，d 壁厚，△1为内壁到齿轮顶圆的距离，按表4-5确定。大齿轮一侧，可以轴心为圆心，以R为 半径画出圆弧作为箱盖顶部的部分轮廓，如图4-72所示。在一般情况下，大齿轮轴承座凸台均处于箱盖圆弧的内侧。 由于高速轴上齿轮较小，所以在高速轴一侧，用上述方法取半径画出的圆弧，往往会使 小齿轮轴承座凸台出箱盖圆弧。一般好使小齿轮轴承座凸台在箱盖圆弧以内，这时可 盛圆弧半径R大于R 7R 7为小齿轮轴心到凸台处的距离，半径R圆心可以不在轴心上。若取R''＜R画箱盖圆弧，则轴承座凸台将位于箱盖圆弧外侧（图4-73a ）。另外，此处的轴承座凸台有多种结构形式（如图4-73 a、图4-73 b、图4-73c所示），设计时也可根据需要进行选择。 图4-73轴承座凸台位于箱盖圆弧外侧 当在主视图上确定了箱盖基本外廓后，便可在三个视图上详细画出箱盖的结构。前阶段绘制装配底图时，在长度方向小齿轮一侧的箱体内壁线还未确定，这时根据主视图上的内圆弧投影，可画出小齿轮侧的内壁线。 画出小齿轮、大齿轮两侧圆弧后，可作两圆弧切线。这样，箱盖顶部轮廓便完全确定了。 3.油面位置及箱座高度的确定 对于大多数减速器，由于其传动件的圆周速度vl2 m／s,故常采用浸油润滑当速度v12 m／s时，应采用喷油润滑，见表4-3。因此，箱体内需有足够的润滑油，用以润滑和散热。 当传动零件采用浸油润滑时，浸油深度应根据传动零件的类型而定，深了搅油损失增大，浅了不能保证充分润滑，浸油深度具体值可参考表4-3确定。 为了避免传动零件转动时将沉积在油池底面的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮的齿顶圆距箱底内壁的距离大于30～50 mm，即齿轮中心距离箱底内壁 箱座高度 图4-74，为箱座的壁厚，送定一个H。值，再结合浸油深度作图，就可确定油面高度。 图4-74箱座高度的确定 油面高度确定后，即可计算出箱体的贮油量。为保证润滑和散热，应按传动功率大小进行验算。对于单级减速器，每传递1 kW的功率，需油量V。=0．35～0．7dm3油的粘度低，用小值；油的粘度高，用大值；对于多级减速器，按级数成比例增加。若贮油量不能满足要求，应适当改变H1、H值，并将H值圆整为整数。 4.箱盖与箱座联接凸缘、箱体底座凸缘的结构设计 箱盖与箱座的联接凸缘、箱体底座凸缘要有一定宽度和厚度，可参照表4-1确定。为了保证箱盖与箱座的联接刚度，箱盖与箱座的联接凸缘应较箱壁艿厚些，约为1．5，见图4-75 a。为了保证箱体底座的刚度，取底座凸缘厚度为2．5。底座凸缘宽度B应过箱体内壁，一般取B=c1 c2 2，c1、c2为地脚螺栓扳手空间的尺寸。图4-75b为正确结构，图4-75c所示结构是不正确的。 图4-75箱体鐾蓝必及底座凸缘 （b） 5.箱体接合面的密封 为了保证箱盖与箱座接合面的密封，常在接合面上涂密封胶，常用的密封胶有601密封胶、7302密封胶及液体尼龙密封胶等为保证轴承与座孔的配合精度，在接合面上不允许用加垫片的方法来密封。为了保证密封，箱盖与箱座凸缘联接螺栓间距也不宜过大，一般为150～200 mm，并尽量匀称布置。 另外，对接合面的几何精度和表面粗糙度应有一定的要求，其表面粗糙度应不大于Ra6.3m，密封要求高的表面要经过刮研。为了提高密封性，可在箱座凸缘上面铣出回油沟，使渗入接合面上的油沿回油沟的斜槽重新流回箱体内部，回油沟尺寸与导油沟相同。 6.导油沟的形式和尺寸 当轴承利用箱内传动件飞溅起来的润滑油润滑时，通常在箱座的剖分面上开设导油沟，在箱盖上制出斜I=1，使飞溅到箱盖内壁上的油经斜口流人导油沟，再经轴承端盖上的导槽图4-76流入轴承见图4-76。 图4-76轴承的润滑 导油沟有铸造油沟和机械加工油沟两种结构型式。机械加工油沟由于加工方便、油流动阻力小，故较常应用。斜口、导油沟的布置和油沟尺寸见图4-77。 注意回油沟图4-78和导油沟用途不同。 图4-77导油沟形状及尺寸 图4-78回油沟结构 7.箱体应有良好的结构工艺性 箱体的结构工艺性对箱体的质量和成本，以及对加工、装配、使用和维修都有直接影响，故应特别注意。 （1）铸造工艺性 1考虑到液态金属流动的畅通性，力求铸件结构简单，且壁厚不可太薄，小壁厚见 笫七章的附表。为了避免因冷却不均而造成的内应力裂纹或缩孔，结构变化处不应出现金属局部积聚图4-79，倾斜面不宜直接形成锐角图4-80。铸件各部分的壁厚应力求均匀，尺 寸变化平缓过渡，内外转折处都应有铸造圆角。铸造过渡斜度，铸造内外圆角等尺寸见第七章的附表。 图4-80铸造时金属不应局部积聚 图4-80箱壁结构 2为便于制模、造型，铸件外形应力求简单、统一如各轴承座凸台高度应一致。为了造型时拔模方便，铸件表面沿拔模方向应有l：10～1：20的斜度。在拔模方向上有孤立的凸起结构时，模型上要设置活块以减少拔模困难，图4-81所示为有活块模型的拔模过程。当箱体表面有多个凸起结构时，应尽量连成一体，以简化拔模过程。图4-62（a所示结构需用两个活块，若改为图4-80b结构，则不用活块，拔模方便。因此，在拔模方向上应尽量减少孤立的凸起结构。 图4-81有活块模型的拔模过程 图4-82凸起结构与拔模一凸起联接不用活模 a较差；b较好 3蜗杆减速器的发热量大，其箱体大小应满足散热面积的需要。设计中若热平衡计算不符合要求，应适当增大箱体尺寸，或增设散热片，图4-83 a所示散热片结构不便于起模，需做活块，图4-83 b是改进结构。散热片仍不能满足散热要求时，可在蜗杆轴端部加装风扇，或在油池中设置冷却水管。 4铸件还应尽量避免出现狭缝，因这时砂型强度差，在取模和浇注时易形成废品。图4-84a中两凸台距离过近而形成狭缝，应将凸台联在一起，图4-84b为正确结构。 图4-83散热片的铸造工艺性对比 图4-84凸台设计避免狭缝 a不正确；b正确 （2）机械加工工艺性 1设计箱体结构形状，应尽可能减少机械加工面积，以提高劳动生产率，并减少刀具磨损。在图4-85所示的箱座底面结构中，图a全部进行机械加工的底面结构是不正确的，中、小型箱座多采用图b所示的结构，大型箱座则采用图c所示的结构。 图4-85箱座底面的结构a不正确；b中、小型；c大型 2为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减少在机械加工过程中刀具的调整次数。例如，同一轴线的两轴承座孔直径应尽量一致，以便于镗孔和保证镗孔精度。又如同一方向的平面，应尽量对其一次调整加工。所以，各轴承座孔外端面都应在同一平面上，如图4-85 b所示，图4-85a不正确。 图4-85箱体轴承座端面结构a不正确；b正确 3设计铸造箱体时，箱体上的任何一处加工面与非加工面应严格分开，不使它们在同一平面上，如图4-86所示。采用凸起还是凹下结构应视加工方法而定。轴承座孔端面、窥视孔、通气器、吊环螺钉、油塞等处均应做出凸台凸起高度h=3～8 mm，支撑螺栓头部或螺母的支承面，一般多采用凹下的结构，即沉头座。沉头座锪平时，深度不限，锪平为止，在图上可画出2～3 mm深，以表示锪平深度。图4-87所示为沉头座坑的加工方法，图c和图d是刀具如圆柱铣刀不能从下方接近时的加工方法。 图4-86加工表面与非加工表面应当分开 8.箱体结构尺寸的确定 主要结构尺寸可按表4-1和上述内容确定，由于箱体的结构和受力情况比较复杂，其他 结构和尺寸常需根据经验用类比法设计确定。设计中应结合上述内容，并参考其他减速器 箱体设计资料 ，综合分析设计，绘制出箱体结构。 图4-87 沉头座坑的加工方法
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