机械设计课程设计大作业

作业一设计螺旋起重器。

螺旋起重器是用于起重的简单机械装置，人力驱动，借助螺旋传动的增力作用达到起重的目的．

一、结构简图。

图。主要零件：托杯螺钉螺杆螺母手柄底座。

二、设计题目及数据。

三、设计工作量。

设计计算说明书。

设计计算说明书是设计的理论依据，包括起重器各主要零件的设计计算、校核计算及参考资料等。说吸书要求用白纸，钢笔书写，其格式见图。附有必要的插图与说明，字迹整齐、清楚。

图。装配图。

装配图应反映起重器的工作原理，零件间的装配关系，主要零件的结构及必要的尺寸。装配图应符合机械制图国家标准的规定。图纸幅面、标题栏、比例自选。

四、设计计算。

螺杆的设计计算。

)选择材料常用材料为钢。

)设计计算。

螺母的设计计算。

）选择材料。

为提高耐磨性，螺母通常用青铜等强度低的材料制成。

）设计计算。

计算手柄直径及长度。

图。扳手力矩。

扳手力。取，代回前式，即可求出。

扳手抗弯强度条件：

因此，取。托杯与底座的挤压强度验算。

结构形式参见图。

式中：托杯或底座的挤压面积。

材料的许用挤压应力。

常见地面材料的许用挤压应力表。

机械效率。二）结构设计。

参考图，并注意以下几点：

确定螺杆长度时，应满足最大升起高度的设计要求。

螺杆底部应有挡圈，并用螺钉加以固定，以防螺纹全部旋出发生事故。

底座的高度应根据螺杆处于最低位置的尺寸来确定。

注意各零件的工艺结构，如铸件的最小壁厚，过渡表面处要有一定的圆角、轴的边缘应有倒角等。

标准件的尺寸与画法应符合国标规定。

图所示结构供参考，可对部分结构进行改进。

五、设计图例。见图。图。

作业二设计型带传动。

一、设计题目及数据。

注：生产批量均为成批，各原动机均为鼠笼式异步电动机。

二、设计工作量。

设计计算说明书。包括选择型带型号、材料、长度与根数；带轮直径及中心距；计算初拉力与压轴力等说明书格式与要求同作业一。

大带轮的零件工作图。要求注出表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等。

三、设计指导。

带传动的设计步骤比较完整成熟，要求按教材中的顺序进行．在设计时还须注意以下问题：

由输入功率和转速选择带的型号时，若介于两种型号中间的直线区附近时可以同时选择两种型号进行设计、比较结果（带的根数、传动的结构尺寸大小等）选择最佳方案。

帘布结构型带比化纤带应用更广泛，应当优先选用。但化纤带承载能力高，若传动尺寸要求紧凑时，可采用化纤带。

直径时，如果要求结构紧凑，应取（教材表）；若尺寸不受限制，可取大些，对承载能力有利。按带轮直径系列圆整，其转速误差不应大于。

中心距一般可以调整，所以可用计算，并圆整成整数。

计算求出的带的根数应满足，否则应改选型号，重新设计。

大带轮的轮辐部分之结构，由带轮直径选择。绘制带轮工作图时注意非加工表面的圆角过渡，轮槽尺寸的标注应符合标准规定。

四、带轮零件工作图示例。见图。图。

作业三齿轮传动设计。

齿轮是机器中应用最广泛的传动零件，也是受力复杂的关健零件。在设计齿轮传动时，应根据传动要求确定齿轮的传动比并根据齿轮转速、输入功率及传动装置的工作要求，适当选择齿轮材料、确定精度等级；按相应的强度条件计算齿轮的主要参数及几何尺寸；合理进行结构设计。

一、设计工作量。

设计计算说明书一份，格式与要求与作立一相同。

输出轴齿轮工作图一张。

二、设计题目及数据。

注：工作年限均为十年。

三、设计指导与说明。

设计的传动装置为斜齿圆柱齿轮机构。

设计时首先应根据齿轮的工作条件选择传动方式，再根据传动方式建立相应的设计准则，同时应确定齿轮的材料、热处理方式、齿面硬度、精度等级及材料的各项许用应力。

按教材中的强度设计公式计算出齿轮传动的主要参数与几何尺寸，其项目有、、、

有关设计参数的选择。

)小齿轮齿数。对于闭式软齿面传动，分度圆直径取决于齿面接触疲劳强度，不宜过小，一般推荐值为。对于硬齿面或开式传动，其模数取决于齿根弯曲疲劳强度，且在的计算式中包含有，增大不会使明显减少，反而会使增大。

为使结构紧凑，这类传动方式不宜过大，一般推荐值为。

）斜齿轮的螺旋角。一般推荐，最大值为。

参照教材及设计手册，确定齿轮的结构及相应的尺寸、加工要求、形位公差及尺寸偏差、技术要求等。

各项尺寸及数据的处理应注意以下几点：

)齿轮法面模数必须选用标准值，且应尽量选用第一系列模数。当齿轮用于传递动力时，不应小于。

)中心距的配凑与调整。由于设计时几何尺寸未定，所以应初选，代入公式中，求出及，首先应将圆整为标准值；并由中心距计算式初算中心距；再把计算中心距圆整为标准中心距。中心距圆整后螺旋角亦相应改变，故应按标准中心距重新验算螺旋角。

且应满足。若不满足设计要求，还应进一步调整各参数进行凑配计算，调整方法和注意事项有：

改变、的搭配数目，但应保证传动比误差不大于。

改变的值，但必须保证为标准模数。

改变中心距，但仍应以或结尾。

在调整参数后，应重新计算的精确值，且此值不应小于的计算值，否则不满足强度条件。

）分度圆直径、螺旋角必须求出精确值，尺寸应精确到小数点后三位、角度精确到秒。

）齿宽、应圆整为整数值，其他结构尺寸如轮毂外径、轮毂长度、轮缘宽度等亦应圆整，以便于加工测量。

进行齿轮结构设计时，轮毂孔径是与相配合的轴颈有关的。而轴径的确定又与轴的强度、刚度及结构形式等因素有关，可按初估直径的方法用下式初算轴颈。根据轴的材料，由教材中表选取。

齿轮与轴多用键联接，考虑到键槽对轴的强度的削弱作用，应适当增大轴径。当齿轮安装轴段有一个键槽时，直径放大；有两个键槽时，直径放大。并将放大后的轴径圆整到标准直径系列（）,为保证传动可靠，还应校核键联接的强度。

齿轮零件图应符合齿轮画法（）的规定。各项尺寸参数、形位公差、尺寸偏差、粗糙度等应标注完整准确。标注项目参考附图。

各项公差及偏差值可参考《互换性与测量技术基础》或设计手册进行查取。

四、设计图例。见图。图。

作业四轴承部件设计。

轴承部件设计是在完成作业三（齿轮传动设计）后进行的。设计对象为输出轴的独立轴承部件。即：

通过本次设计应完成轴的强度计算、键及滚动轴承的选择计算、各零件安装方式的确定及轴的结构设计等内容。本次设计涉及的内容较多，并且要综合考虑强度、刚度、制造加工工艺、安装与调试、润滑与密封等各方面的因素。所以，本次作业是一次较综合、系统地设计训练。

一、设计工作量。

设计输出轴及其上的轴承、键及其它传动零件，完成轴的结构设计，编写设计计算说明书。

绘制轴承部件装配图一张．

二、设计内容与说明。

一）确定轴上传动零件的基本结构及基本尺寸。

这部分内容在作业三已基本完成。即作业三中已确定出大齿轮的主要参数和基本结构尺寸，但上述内容的选定并未充分考虑轴的结构因素，所以在本次设计时，有些尺寸（如轮毂孔径、轮毂轴向尺寸等）可能要进行必要的调整与修正。而齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿宽等参数；选择的轴承型号、联轴器型号等，则成为轴承部件设计的基本依据。

二）最小轴径的确定。

阶梯轴的最小轴径应在轴端，且输出轴端应配装联轴器。

按轴的输出扭矩初算出轴径，考虑轴端联轴器的安装，应在轴端开出键槽，故将计算直径相应放大为初选值；参考设计手册，根据轴的输出转速、输出扭矩及预选的联轴器类型，确定联轴器的型号、安装孔径、配合种类及长度尺寸。联轴器的安装孔径应等于或略大于初选值；即为该轴的最小直径。

三）轴的结构设计。

轴的结构设计是本次作业的最重要环节。在这一设计环节中，要通过作图来确定轴的结构方案及几何尺寸。布置轴上各零件的相对位置及定位方法时，应根据轴的受力情况、各零件的受力特性及力的传递路径等因素综合确定，并且没有固定的设计模式。

以下设计步骤可供设计时参考。以图为例说明结构设计的方法步骤。

图。为例进行说明。

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