机械设计课程设计说明书的核心内容是什么？

99ANYc3cd6 课程介绍 2025-12-06 1

机械设计课程设计说明书

（题目：[此处填写你的设计题目，用于带式运输机的二级圆柱齿轮减速器设计]）

学院： [你的学院名称] 专业： [你的专业名称，如：机械设计制造及其自动化] 班级： [你的班级] 姓名： [你的姓名] 学号： [你的学号] 指导教师： [指导教师姓名] 完成日期： [年月日]

摘要

本次课程设计旨在综合运用《机械设计》、《机械原理》、《理论力学》、《材料力学》等先修课程的知识，独立完成一个典型机械传动装置（如二级圆柱齿轮减速器）的完整设计过程，设计内容包括：传动方案的确定、电动机的选择、传动比的分配、各轴的运动和动力参数计算、传动件（齿轮、带/链等）的设计计算、轴系零件（轴、轴承、键连接等）的选择与校核、箱体结构设计、润滑与密封方式的选择，以及关键零件的二维工程图绘制和三维模型构建。

通过本次设计,我不仅巩固和深化了理论知识，还系统地掌握了从方案设计到结构设计的全过程，提升了工程实践能力、创新思维和解决复杂工程问题的能力，设计结果表明，该减速器结构合理、工作可靠、满足预定的工作要求，达到了课程设计的目标。

机械设计；减速器；传动装置；齿轮；轴；轴承；CAD

第四章轴系零件的设计与校核 4.1 高速轴的设计与校核 4.1.1 轴的材料选择与结构设计 4.1.2 轴的强度校核（按弯扭合成强度） 4.2 中间轴的设计与校核 4.2.1 轴的材料选择与结构设计 4.2.2 轴的强度校核 4.3 低速轴的设计与校核 4.3.1 轴的材料选择与结构设计 4.3.2 轴的强度校核

第五章轴承的选择与校核 5.1 高速轴轴承的选择与寿命计算 5.2 中间轴轴承的选择与寿命计算 5.3 低速轴轴承的选择与寿命计算

第六章键连接的选择与校核 6.1 高速轴与联轴器/带轮的键连接 6.2 中间轴与齿轮的键连接 6.3 低速轴与齿轮/联轴器的键连接

第七章箱体及附件设计 7.1 箱体结构设计 7.2 附件设计 7.2.1 窥视孔与窥视孔盖 7.2.2 油标 7.2.3 放油螺塞 7.2.4 起吊装置 7.2.5 轴承端盖 7.2.6 定位销

第八章润滑与密封 8.1 润滑方式的选择 8.2 润滑剂的选择 8.3 密封方式的选择

第九章设计总结与展望 9.1 设计总结 9.2 心得体会 9.3 不足与展望

参考文献

致谢

附录（可选，如主要参数表、标准件清单等）

撰写指南（以“二级圆柱齿轮减速器”为例）

第一章绪论

1 设计目的与意义
- 阐述课程设计是理论联系实际的重要环节,是培养工程意识、创新能力和解决实际问题能力的有效途径。
- 通过设计,掌握机械产品设计的基本流程、方法和规范，熟练运用设计手册、标准和规范。
- 为后续的毕业设计和未来的工程工作打下坚实基础。
2 设计任务与要求
- 原始数据： 清晰列出设计任务书给定的所有数据，
  - 运输机工作拉力 F = [数值] N
  - 运输机工作速度 v = [数值] m/s
  - 滚筒直径 D = [数值] mm
  - 工作条件：单向运转，载荷平稳，每日工作 [时长] h，每年工作 [天数] 天，使用年限 [年限] 年。
- 与要求：
  - 设计一个用于上述带式运输机的传动装置。
  - 要求完成减速器总体方案设计,选择合适的电动机。
  - 完成齿轮、轴、轴承、键、联轴器等主要零部件的设计计算与校核。
  - 完成减速器箱体及其附件的结构设计。
  - 绘制减速器装配图（A0或A1）和零件图（至少2张，如低速齿轮、低速轴）。
  - 编写设计说明书,内容完整、条理清晰、计算准确、图文并茂。
3 设计依据与参考资料
- 列出所有参考的教材、手册、标准和规范。
- - 《机械设计》（第十版），濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社。
  - 《机械原理》（第七版），孙桓、陈作模主编，高等教育出版社。
  - 《机械设计课程设计》（第五版），王昆、何小柏、汪信远主编，高等教育出版社。
  - 《机械设计手册》（最新版），机械设计手册编委会。
  - GB/T 10095-2008 《圆柱齿轮精度制》
  - GB/T 275-2025 《滚动轴承外壳和轴圈产品几何规范》

第二章传动方案总体设计

1 传动方案分析
- 画出传动方案简图（系统框图）。
- 分析各传动类型（如电机→V带→减速器→联轴器→工作机）的优缺点，说明选择该方案的理由（如结构简单、成本较低、维护方便等）。
2 电动机的选择
- 计算工作机所需功率： P_w = F * v / 1000 (kW)
- 计算电动机所需功率（计算功率）： P_d = P_w / η_总
  - η_总 为从电机到工作机之间的总传动效率，η_总 = η_带 * η_轴承1 * η_齿轮 * η_轴承2 * η_联轴器，查手册或教材取各部分效率值。
- 确定电动机转速：
  - 计算工作机转速：n_w = 60 * 1000 * v / (π * D) (r/min)
  - 计算电机同步转速：n_m = n_w * i_总。i_总 为总传动比，初步可在[3, 20]范围内选取（例如i_总=7）。
  - 根据计算功率和同步转速,查阅《机械设计手册》或电机产品样本，选择合适的电动机型号（如Y系列三相异步电动机），记录其额定功率 P_ed、满载转速 n_m、轴径等参数。
3 计算总传动比和分配各级传动比
- 计算总传动比： i_总 = n_m / n_w
- 分配传动比： i_总 = i_带 * i_减。i_减 为减速器总传动比，通常分配给高速级和低速级，i_减 = i_1 * i_2。
  - 分配原则：使各级齿轮承载能力大致相等，使浸油深度合理。
  - 常用分配方法：i_1 ≈ (1.1 ~ 1.5) * i_2 或 i_1 = √i_减 * (1.1 ~ 1.2)。
  - 计算出各级传动比 i_带, i_1, i_2。
4 计算各轴的运动和动力参数
- 列表计算各轴的转速、输入功率、输入转矩。
- 公式：
  - 转速 n：n_II = n_m / i_带，n_III = n_II / i_1，n_IV = n_III / i_2
  - 功率 P：P_II = P_d * η_带，P_III = P_II * η_轴承1 * η_齿轮，P_IV = P_III * η_轴承2
  - 转矩 T：T = 9550 * P / n (N·m)
- 将计算结果整理成表格。

第三章主要传动件的设计计算

1 V带传动设计计算 (若有)
- 确定计算功率 P_c、选择带型、确定带轮基准直径 d_d1, d_d2、计算中心距 a 和带长 L_d、确定根数 Z、计算初拉力 F_0 和压轴力 F_Q。
- 所有计算过程要清晰,结果要符合标准。
2 高速级齿轮传动设计计算
- 选择材料、热处理方法及精度等级： 根据工作条件和设计要求，选择小齿轮和大齿轮的材料（如40Cr, 45钢），热处理方式（如调质、正火），并确定精度等级（如8级）。
- 按齿面接触疲劳强度设计：
  - 确定公式中的各参数：小齿轮转矩 T_1、齿宽系数 φ_d、弹性影响系数 Z_E、接触疲劳极限 σ_Hlim、安全系数 S_H、应力循环次数 N、寿命系数 Z_N。
  - 计算小齿轮分度圆直径 d_1。
- 按齿根弯曲疲劳强度校核：
  - 确定公式中的各参数：齿形系数 Y_Fa、应力修正系数 Y_Sa、弯曲疲劳极限 σ_Flim、寿命系数 Y_N、安全系数 S_F。
  - 计算大、小齿轮的弯曲应力 σ_F，并与许用应力 [σ_F] 比较，满足 σ_F ≤ [σ_F]。
- 几何尺寸计算： 计算模数 m、齿数 z、分度圆直径 d、齿宽 b、中心距 a 等。
3 低速级齿轮传动设计计算
过程同上,使用低速轴的参数进行计算。

第四章轴系零件的设计与校核

1 高速轴的设计与校核
- 1.1 轴的材料选择与结构设计
  - 选择材料（如45钢，调质处理）。
  - 根据转矩初步估算轴的最小直径 d_min：d_min ≥ C * (P_II / n_II)^(1/3)。C 为查表得到的系数。
  - 根据最小直径,考虑安装联轴器、轴承、齿轮等零件的要求，进行轴的结构设计，画出轴的结构草图，确定各段轴的直径和长度。
- 1.2 轴的强度校核（按弯扭合成强度）
  - 画出轴的空间受力简图。
  - 将作用在轴上的力分解为水平面和垂直面内的分力。
  - 计算水平面和垂直面内的支反力。
  - 绘制水平面和垂直面内的弯矩图 (M_H, M_V)。
  - 计算合成弯矩 M = √(M_H² + M_V²)。
  - 绘制转矩图 (T)。
  - 计算当量弯矩 M_e = √(M² + (αT)²)。为根据转矩性质（脉动、循环）折算的系数。
  - 绘制当量弯矩图。
  - 校核危险截面的强度：σ_e = M_e / W ≤ [σ_b-1]。W 为抗弯截面系数，[σ_b-1] 为对称循环许用应力。
2 中间轴的设计与校核 (过程同上)
3 低速轴的设计与校核 (过程同上)

第五章轴承的选择与校核

1 高速轴轴承的选择与寿命计算
- 选择轴承类型： 通常选用深沟球轴承或角接触球轴承。
- 计算径向载荷 F_r 和轴向载荷 F_a： 根据轴的受力分析，计算出轴承所受的径向力和轴向力。
- 选择轴承型号： 根据轴颈初步选择轴承型号，查得基本额定动载荷 C 和基本额定静载荷 C_0。
- 校核轴承寿命：
  - 计算当量动载荷 P：P = f_p * (X * F_r + Y * F_a)。f_p 为载荷系数，X, Y 为径向和轴向动载荷系数。
  - 计算轴承寿命 L_h：L_h = (10^6 / 60n) * (C/P)^(ε)。为寿命指数（球轴承ε=3）。
  - 校核 L_h 是否大于轴承预期寿命 L'h（如10000小时）。
2 中间轴轴承的选择与寿命计算 (过程同上)
3 低速轴轴承的选择与寿命计算 (过程同上)

第六章键连接的选择与校核

1 高速轴与联轴器/带轮的键连接
- 选择键的类型（通常为A型普通平键）。
- 根据轴径 d 和轮毂长度 L，查标准确定键的尺寸 b × h × L。
- 校核键连接的挤压强度：σ_p = (4T)/(dhl) ≤ [σ_p]。T 为传递的转矩，l 为键的工作长度。
2 中间轴与齿轮的键连接 (过程同上)
3 低速轴与齿轮/联轴器的键连接 (过程同上)

第七章箱体及附件设计

1 箱体结构设计
- 说明箱体材料（如HT200灰铸铁）。
- 确定箱体结构形式（如剖分式）。
- 确定主要尺寸：壁厚、凸缘厚度、轴承座孔直径、螺栓尺寸、中心距等，可参考经验公式或手册。
2 附件设计
- 窥视孔与窥视孔盖： 位置、尺寸，材料（钢板）。
- 油标： 类型（如杆式油标），位置，安装。
- 放油螺塞： 位置（在箱体最底部），螺纹尺寸。
- 起吊装置： 吊环螺钉（箱盖上）、吊钩（箱座凸缘上）。
- 轴承端盖： 选择嵌入式或凸缘式，结构尺寸。
- 定位销： 类型（圆锥销），数量（2个），位置（对称布置）。

第八章润滑与密封

1 润滑方式的选择
- 齿轮润滑： 采用浸油润滑，计算浸油深度，确保大齿轮浸油深度约为1-2个齿高。
- 轴承润滑： 采用脂润滑或飞溅润滑，若为脂润滑，需在轴承旁安装挡油环。
2 润滑剂的选择
- 根据齿轮类型、圆周速度和工作温度，选择润滑油牌号（如L-CKC 220工业闭式齿轮油）。
- 根据轴承类型和工作条件,选择润滑脂牌号（如锂基润滑脂）。
3 密封方式的选择
- 轴伸端密封： 采用毡圈密封或唇形密封圈（如骨架橡胶密封圈）。
- 箱体接合面密封： 在接合面上涂密封胶。

第九章设计总结与展望

1 设计总结
- 概括整个设计过程,说明最终的设计成果。
- 列出主要设计参数,如总传动比、电机型号、各级齿轮参数、轴径、轴承型号等。
- 总结设计的优缺点,是否满足所有设计要求。
2 心得体会
结合自己的设计过程,谈谈收获、遇到的困难、如何解决、对理论知识的深化理解等。
3 不足与展望
- 客观分析设计中存在的不足之处（如未进行有限元分析、优化设计考虑不足等）。
- 提出未来可以改进的方向。

参考文献

按规范格式列出所有引用的文献。
[1] 濮良贵, 纪名刚. 机械设计(第十版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2025. [2] 王昆, 何小柏, 汪信远. 机械设计课程设计(第五版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2025. [3] 成大先. 机械设计手册(第六版)[M]. 北京: 化学工业出版社, 2025.

致谢

感谢指导教师的悉心指导,感谢同学的帮助等。

图纸要求

装配图 (1张 A0 或 A1)
- 视图：至少两个视图（主视图、俯视图），必要时加侧视图或局部剖视图。
- 标注：标注必要的尺寸（如特性尺寸、配合尺寸、外形尺寸、安装尺寸）、序号、技术要求。
- 明细表：在标题栏上方列出所有零件的序号、名称、数量、材料、标准等信息。
- 标题栏：包含设计题目、比例、图号、设计者等信息。
零件图 (至少2张 A3 或 A4)
- 选择1-2个重要的非标准零件（如低速齿轮、低速轴）绘制。
- 视图：能完整表达零件结构。
- 标注：标注所有尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度、技术要求（如热处理、倒角等）。
- 标题栏：包含零件名称、图号、材料、比例、设计者等信息。

撰写注意事项

独立性： 必须独立完成，严禁抄袭。
规范性： 使用统一的纸张、字体、字号和格式，公式、图表、单位要规范。
逻辑性： 条理清晰，章节安排合理，计算过程连贯。
准确性： 所有数据、公式、引用必须准确无误。
完整性： 内容完整，不缺项、漏项。
图文并茂： 合理使用流程图、结构简图、受力图、弯矩图等辅助说明。

标签：结构设计计算校核

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机械设计课程设计说明书的核心内容是什么？