机械设计课程设计PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 课程设计的意义和目的 1

1.2 课程设计的内容 1

1.3 课程设计的一般步骤 2

表1-1 机械设计课程设计步骤和时间安排 2

1.4 课程设计中应注意的问题 3

第2章 传动系统的总体设计 4

2.1 传动系统的组成和传动方案的拟订 4

2.1.1 传动系统的组成 4

2.1.2 齿轮减速器的类型 4

表2-1 齿轮减速器的类型与特点 5

2.1.3 传动方案的拟订 6

2.2 电动机的选择 7

2.2.1 选择电动机的类型与结构形式 7

2.2.2 选择电动机的容量 7

表2-2 机械传动和摩擦副的效率参考值 8

2.2.3 确定电动机的转速 8

2.2.4 电动机的标准与技术特性 9

表2-3 Y系列（IP44）电动机的技术参数（摘自JB/T10391—2008） 9

表2-4 Y系列电动机安装形式及轴心高度（摘自JB/T10391—2008） 12

表2-5 机座带底脚、端盖无凸缘的电动机安装与外形尺寸（摘自JB/T10391—2008） 12

表2-6 机座带底脚、端盖有凸缘的电动机安装与外形尺寸（摘自JB/T10391—2008） 13

表2-7 机座不带底脚、端盖有凸缘的电动机的安装与外形尺寸（摘自JB/T10391—2008） 14

表2-8 YZR系列电动机的技术参数（摘自JB/T10105—1999） 15

表2-9 YZR、Yz系列电动机安装形式及轴心高度 17

表2-10 YZR系列电动机的安装与外形尺寸（摘自JB/T10105—1999） 17

表2-11 YZ系列电动机的技术参数（摘自JB/T10104—1999） 17

表2-12 YZ系列电动机的安装与外形尺寸（摘自JB/T10104—1999） 18

2.3 传动比的计算与分配 19

表2-13 常用传动机构传动比合理范围 19

2.4 各轴的转速、功率和转矩 20

第3章 轴系零件的设计计算 23

3.1 减速器外部传动零件的设计计算 23

3.1.1 带传动 23

3.1.2 链传动 24

3.1.3 开式齿轮传动 24

3.2 减速器内部齿轮传动零件的设计计算 24

3.2.1 圆柱齿轮传动 25

3.2.2 圆锥齿轮传动 25

3.2.3 蜗杆蜗轮传动 25

3.3 轴及轴上零件的设计 26

3.3.1 轴的初步设计 26

3.3.2 联轴器的选择 27

表3-1 联轴器轴孔和键槽的形式、代号及尺寸（摘自GB/T3852—2008） 27

表3-2 凸缘联轴器（摘自GB/T5843—2003） 29

表3-3 GICL鼓形齿式联轴器（摘自JB/T8854.3—2001） 30

表3-4 弹性柱销联轴器（摘自GB/T5014—2003） 32

表3-5 弹性套柱销联轴器（摘自GB/T4323—2002） 33

表3-6 梅花形联轴器（摘自GB/T5272—2002） 34

表3-7 十字滑块联轴器 35

3.3.3 键和销连接的选择计算 35

表3-8 普通平键的形式、尺寸及键槽尺寸（摘自GB/T1095、1096—2003） 36

表3-9 圆柱销（摘自GB/T119.1—2000） 37

表3-10 圆锥销（摘自GB/T117—2000） 37

3.3.4 滚动轴承的选择 37

表3-11 深沟球轴承（摘自GB/T276—1994） 38

表3-12 角接触球轴承（摘自GB/T292—2007） 40

表3-13 圆锥滚子轴承（摘自GB/T297—1994） 44

表3-14 圆柱滚子轴承（摘自GB/T283—1994） 47

表3-15 推力球轴承（摘自GB/T301—1995） 50

表316 滚动轴承座（摘自GB/T7813—1998） 53

表3-17 角接触轴承的轴向游隙 54

表3-18 安装轴承的轴公差带代号（摘自GB/T275—1993） 55

表3-19 安装轴承的外壳孔公差带代号（摘自GB/T275—1993） 55

表3-20 向心轴承载荷的区分 55

3.3.5 轴的工艺结构设计 56

表3-21 中心孔（摘自GB/T145—2001） 56

表3-22 中心孔的标注（摘自GB/T4459.1—1999） 57

表3-23 配合表面处的圆角和倒角（摘自GB/T6403.4—1986） 57

表3-24 圆形零件自由表面处过渡圆角 57

表3-25 砂轮越程槽（摘自GB/T6403.5—1986） 58

表3-26 轴用弹性挡圈A型（摘自GB/T894.1—1986） 58

表3-27 孔用弹性挡圈A型（摘自GB/T893.1—1986） 60

表3-28 螺钉紧固轴端挡圈和螺栓紧固轴端挡圈（摘自GB/T891—1986和GB/T892—1986） 61

第4章 减速器箱体及附件设计 63

4.1 箱体结构设计 63

表4-1 铸铁减速器箱体主要结构尺寸 67

表4-2 凸台及凸缘的结构尺寸 67

4.2 减速器附件及其设计 69

4.2.1 轴承端盖的结构设计 69

表4-3 凸缘式轴承端盖 70

表4-4 嵌入式轴承端盖 71

4.2.2 检查孔与检查孔盖结构设计 71

表4-5 检查孔盖 71

表4-6 通气器的结构形式及尺寸 72

4.2.3 油标和油标尺 73

表4-7 压配式圆形油标（摘自JB/T7941.1—1995） 73

表4-8 长形油标（摘自JB/T7941.3—1995） 74

表4-9 杆式油标 74

4.2.4 放油孔及螺塞 74

表4-10 外六角螺塞（纸封油圈、皮封油圈）（摘自JB/ZQ4450—1997） 75

4.2.5 起盖螺钉 75

4.2.6 定位销 75

4.2.7 起吊装置 76

表4-11 吊环螺钉（摘自GB/T825—1998） 76

表4-12 起重吊耳和吊钩 77

4.2.8 减速器的润滑与密封 78

表4-13 常用润滑油的主要性质和用途 80

表4-14 常用润滑脂的主要性质和用途 81

表4-15 直通式压注油杯（摘自JB/T7940.1—1995） 81

表4-16 接头式压注油杯（摘自JB/T7940.2—1995） 81

表4-17 旋盖式油杯（摘自JB/T7940.3—1995） 82

表4-18 压配式压注油杯（摘自JB/T7940.5—1995） 82

表4-19 密封方式选择 83

表4-20 毡圈油封形式和尺寸（摘自JB/ZQ4606—1997） 83

表4-21 液压气动用O形橡胶密封圈（摘自GB/T3452.1—2005） 83

表4-22 旋转轴唇形密封圈的形式、尺寸及其安装要求（摘自GB/T13871—1992） 85

表4-23 J形无骨架橡胶密封圈（摘自HG4—338—1996） 86

表4-24 油沟式密封槽（摘自JB/ZQ4245—1986） 86

表4-25 迷宫密封 86

表4-26 甩油环（高速轴用） 87

表4-27 甩油环（低速轴用） 87

第5章 减速器装配图的设计 88

5.1 减速器装配图的视图选择与图面布局 88

5.1.1 减速器装配图的视图选择 88

5.1.2 减速器装配图的图面布局 88

5.2 减速器的视图绘制 88

5.2.1 装配草图绘制的第一阶段 89

5.2.2 装配草图设计的第二阶段 91

5.2.3 一级圆锥齿轮减速器装配草图设计要点 93

5.2.4 单级蜗杆减速器装配草图设计要点 94

5.3 装配草图的检查与修改 95

5.3.1 装配草图的检查 96

5.3.2 装配草图的修改 96

5.4 装配工作图的尺寸标注 96

5.5 装配工作图的配合标注 97

表5-1 配合种类及代号 97

表5-2 优先配合的特性及其应用 97

表5-3 减速器主要零件的荐用配合 98

5.6 零件的编号方法、明细表和标题栏 98

5.7 装配工作图的技术要求与技术特性标注 98

5.7.1 编写技术要求 98

5.7.2 装配工作图的技术特性标注 99

表5-4 减速器技术特性表 99

第6章 零件工作图的设计 100

6.1 零件工作图的视图选择与图面布局 100

6.2 轴类零件工作图的绘制 101

6.3 齿轮类零件工作图的绘制 101

表6-1 齿轮参数分段 102

表6-2 Fβ、ftβ、fHβ偏差允许值（摘自GB/T10095.1—2001） 102

表6-3 FPt、FP、Fα、ffα、fHα、fr偏差允许值（摘自GB/T10095.1—2001） 103

表6-4 中心距极限偏差±fa 103

表6-5 中、大模数齿轮最小侧隙jbnmin的推荐值 104

表6-6 切齿径向进刀公差 105

表6-7 齿轮径向跳动公差Fr 105

表6-8 公法线长度变动公差Fw值 106

表6-9 锥齿轮Ⅱ组精度等级的选择 106

表6-10 圆柱蜗杆、蜗轮精度（摘自GB10089—1988） 107

表6-11 蜗杆公差和极限偏差fpx、fpxL、ffl值 107

表6-12 蜗轮周节极限偏差（±fpt）的fpt值 107

表6-13 蜗轮周节累积公差Fp值 108

表6-14 蜗杆传动的最小法向侧隙jnmin值 108

表6-15 蜗杆齿厚上偏差（Ess1）中的误差补偿部分Es△值 108

表6-16 蜗杆和蜗轮的齿厚公差Fs1值 109

表6-17 蜗杆齿厚公差Ts1值 109

表6-18 蜗轮齿厚公差Ts2值 109

6.4 箱体类零件工作图的设计 110

6.5 零件工作图的尺寸标注 110

表6-19 圆柱齿轮轮坯公差 111

6.6 零件工作图的尺寸公差标注 112

表6-20 优先配合中轴的极限偏差（基本尺寸大于10mm且至315mm） 112

表6-21 优先配合中孔的极限偏差（基本尺寸大于10mm且至315mm） 113

表6-22 蜗杆、蜗轮齿坯尺寸和形状公差 114

表6-23 蜗杆、蜗轮齿坯基准面径向和端面跳动 114

表6-24 中心距极限偏差（±fa）的fa值 114

表6-25 箱座与箱盖的尺寸公差 114

6.7 零件工作图的几何公差标注 115

表6-26 轴的几何公差推荐项目（摘自GB/T1181—1996） 115

表6-27 轴与齿轮、蜗轮配合部位的径向圆跳动 115

表6-28 轴与联轴器、带轮配合部位的径向圆跳动 116

表6-29 轴与齿轮、蜗轮轮毂端面接触处的轴肩端面圆跳动 116

表6-30 圆度、圆柱度公差（摘自GB/T1182—1996） 116

表6-31 同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差 117

表6-32 齿坯基准面径向和端面跳动公差 118

表6-33 轮坯的几何公差推荐项目及影响 118

表6-34 箱座与箱盖的几何公差 118

6.8 零件工作图的粗糙度标注 119

表6-35 配合面的表面粗糙度值 119

表6-36 轴加工表面粗糙度Ra推荐数值 119

表6-37 齿轮轮齿表面粗糙度Ra推荐值 120

表6-38 蜗杆蜗轮的表面粗糙度Ra值 120

表6-39 箱座、箱盖加工表面荐用的表面粗糙度值 121

6.9 零件工作图的标题栏 121

6.10 零件工作图的技术要求标注 121

第7章 机械设计课程设计参考图例 123

第8章 设计计算说明书的编写 160

8.1 设计计算说明书的内容与要求 160

8.1.1 设计说明书的内容 160

8.1.2 设计说明书的要求 160

8.2 设计计算说明书的书写格式举例 161

第9章 课程设计总结和答辩 165

9.1 课程设计总结 165

9.2 课程设计答辩 166

9.3 减速器装配图中常见错误示例分析 166

表9-1 减速器箱体及附件设计常见错误示例 166

表9-2 齿轮与轴局部结构设计常见错误示例 168

表9-3 斜齿轮轴轴系结构设计常见错误示例 168

表9-4 蜗杆轴轴系结构设计常见错误示例 169

表9-5 锥齿轮轴轴系结构设计常见错误示例 169

9.4 答辩参考题 170

第10章 机械设计课程设计题目 174

10.1 机械设计课程设计选题原则 174

10.2 课程设计题目 174

10.2.1 第一类课程设计题目——减速器设计 174

题目1 带式输送机传动装置（一级圆柱齿轮减速器）设计 174

题目2 带式输送机传动装置（二级展开式圆柱齿轮减速器）设计 175

题目3 带式输送机传动装置（二级同轴式圆柱齿轮减速器）设计 175

题目4 带式输送机传动装置（二级圆锥-圆柱齿轮减速器）设计 176

题目5 带式输送机传动装置（单级蜗杆减速器）设计 176

题目6 螺旋输送机传动装置（一级圆锥齿轮减速器）设计 176

题目7 加热炉推料机传动装置（单级蜗杆减速器）设计 177

题目8 链式输送机传动装置设计 177

题目9 斗式提升机传动装置设计 178

10.2.2 第二类课程设计题目——综合类设计 178

题目10 平板搓丝机传动装置设计 178

题目11 蛙式打夯机传动装置设计 179

附录 机械设计课程设计常用标准和规范 180

附录A 一般标准 180

附录A.1 图纸标准 180

表A-1 图纸幅面、图样比例 180

附录A.2 常用材料的特性参数 182

表A-2 金属材料的熔点、热导率及比热容 182

表A-3 常用材料的密度 182

表A-4 常用材料的线胀系数α／（10-10／℃） 182

表A-5 黑色金属硬度对照表（摘自GB/T1172—1999） 183

表A-6 常用材料的弹性模量及泊松比 183

表A-7 常用材料的滑动摩擦系数（静摩擦） 183

表A-8 常用材料的滑动摩擦系数（动摩擦） 183

表A-9 常用机械零件工作面的摩擦系数 184

表A-10 常用材料工作面的滚动摩擦力臂 184

表A-11 常用材料极限强度的近似关系 184

表A-12 常用热处理工艺及其代号（摘自GB/T12603—2005） 184

表A-13 常用热处理方法 185

表A-14 优质碳素结构钢性能参数（摘自GB/T699—1999） 185

表A-15 普通碳素结构钢性能参数（摘自GB/T700—1988） 186

表A-16 灰铸铁性能参数（摘自GB/T9439—1988） 187

表A-17 普通碳素铸钢性能参数（摘自GB/T11352—1989） 187

表A-18 球墨铸铁性能参数（摘自GB/T1348—1988） 187

表A-19 合金结构钢性能参数（摘自GB/T3077—1999） 188

表A-20 弹簧钢性能参数（摘自GB/T1222—1984） 189

表A-21 常用有色金属性能参数 189

表A-22 常用工程塑料性能参数 190

表A-23 冷轧钢板和钢带（摘自GB/T708—1988） 191

表A-24 热轧钢板（摘自GB/T709—1988） 191

表A-25 热轧圆钢直径和方钢边长尺寸（摘自GB/T702—2004） 191

表A-26 热轧等边角钢（摘自GB/T9787—1988） 191

表A-27 热轧槽钢（摘自GB/T707—1988） 193

表A-28 热轧工字钢（摘自GB/T706—1988）& （1 93

附录A.3 标准尺寸与标准工艺结构 194

表A-29 铸造过渡斜角（摘自JB/ZQ4254—1986） 194

表A-30 铸造外圆角（摘自JB/ZQ4256—1986） 195

表A-31 铸造内圆角（摘自JB/ZQ4255—1986） 195

表A-32 铸造斜角（摘自JB/ZQ4257—1986） 195

表A-33 标准尺寸（直径、长度、高度等）（摘自GB/T2822—2005） 196

附录B 螺纹及螺纹紧固件 197

附录B.1 螺纹 197

表B-1 螺纹的主要类型、特点和应用 197

表B-2 普通螺纹螺距及基本尺寸（摘自GB/T193—2003、196—2003） 198

表B-3 普通螺纹的旋合长度（摘自GB/T197—2003） 199

表B-4 梯形螺纹设计牙型尺寸（摘自GB/T5796.1—2005） 199

表B-5 梯形螺纹直径与螺距系列（摘自GB/T5796.2—2005） 200

表B-6 梯形螺纹基本尺寸（摘自GB/T5796.3—2005） 200

表B-7 55°密封管螺纹的基本尺寸（摘自GB/T7307—2001） 200

附录B.2 螺纹零件的结构要素 201

表B-8 普通螺纹收尾、肩距、退刀槽、倒角（摘自GB/T3—1997） 201

表B-9 粗牙螺栓、螺钉的拧入深度和螺纹孔尺寸 202

表B-10 紧固件通孔及沉孔尺寸（摘自GB/T5277—1985、GB/T152.2—1988、1523—1988、152.4—1988） 203

表B-11 扳手空间（摘自JB/ZQ4005—1997） 203

附录B.3 螺纹紧固件 204

表B-12 六角头螺栓—粗牙—A级和B级、六角头螺栓—细牙—A级和B级（摘自GB/T5782—2000、GB5785—2000） 204

表B-13 六角头螺栓—全螺纹—A级和B级（摘自GB/T5783—2000） 205

表B-14 六角头铰制孔用螺栓—A级和B级（摘自GB/T27—1988） 206

表B-15 双头螺柱（bm=1.25d）（摘自GB/T898—1988） 206

表B-16 内六角圆柱头螺钉（摘自GB/T70.1—2000） 207

表B-17 十字槽盘头螺钉（摘自GB/T818—2000） 208

表B-18 十字槽沉头螺钉（摘自GB/T819.1—2000） 208

表B-19 开槽锥端紧定螺钉、开槽平端紧定螺钉、开槽长圆柱端紧定螺钉（摘自GB/T71—1985、GB/T73—1985、GB/T75—1985） 209

表B-20 A级和B级粗牙、细牙Ⅰ型六角螺母（摘自GB/T6170—2000、GB/T6171—2000） 209

表B-21 圆螺母（摘自GB/T 812—2000） 210

表B-22 小垫圈、平垫圈（摘自GB/T848、97.1、97.2—2002） 211

表B-23 弹簧垫圈（摘自GB/T93、859—1987） 211

表B-24 外舌止动垫圈（摘自GB/T856—1988） 212

表B-25 圆螺母用止动垫圈（摘自GB/T858—1988） 213

参考文献 214