(机械制造行业)机械设计考题

单元设计作业题及设计指导

作业一螺纹联接设计

任务书

题目：1．普通螺栓联接

用M16六角头螺栓(GB/T 5782-2000)联接两块厚度各为25mm的钢板，采用弹簧垫圈(GB/T93-1987)防松。

2．铰制孔用螺栓联接

用M16六角头铰制孔用螺栓(GB/T27-1988)联接两块厚度各为25mm的钢板。

3．双头螺柱联接

用M16双头螺柱(GB/T898-1988)联接厚25mm的钢板和一个很厚的铸铁零件。

4．螺钉联接

用M16六角头螺栓(GB/T 5782-2000)联接厚25mm的铸铁凸缘和另一个很厚的铸铁零件，螺栓头与铸铁凸缘间加装平垫圈(GB/T 97.1-1985)；

要求：

(1)按题中给出的条件查手册确定标准联接零件的尺寸；

(2)按1:1比例与制图规范画出上述各种螺纹联接结构图，图1为参考图。

图1

作业二 带传动和齿轮传动设计

一、任务书

题目：V 带传动和齿轮传动的设计(图2)

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注：载荷平稳，单向运转，工作年限5年，每年250个

工作日，每日工作16小时。

2．工作量

(1)小带轮零件图一张或(和)大齿轮零件图一张；

(2)设计计算说明书一份，内容包括电动机的

选择，传动参数的计算，V 带传动的设计计算或(和)齿轮传动的设计计算。

二、设计指导 1．电动机的选择 电动机有各种类型，对于无特殊要求的机械装置，多选用Y 系列三相异步电动机。Y 系列三相异步电动机有四种常用的同步转速，即

3000r/min 、1500r/min 、1000r/min 、750r/min 。同一功率的电动机，转速高则重量轻，价格便宜，但传动装置的总传动比和总体尺寸将加大，一般多选用同步转速为1500r/min 和1000r/min 的电动机。

减速器的输出轴通过联轴器与工作机相联，因此工作机所需功率P w (kW)(略去联轴器效率的影响)为

P w =T n /9550

式中：T--减速器输出轴的转矩，N ·m ；

n--减速器输出轴的转速，r/min 。 电动机所需功率P 0为

P 0=P w /η

式中：η--电动机至工作机之间的传动总效率。

对于本作业的两级传动，η=η1η2。其中η1为V 带传动的效率(包括一对轴承效率在内)，η2为齿轮传动的效率(包括一对轴承效率在内)。其数值可参看机械设计手册或教材。

由于电动机的额定功率P m 应等于或略大于电动机所需功率P 0，因此选择电动机时通常取P m =(1～1.3)P 0。

2．各级传动比的分配 传动装置的总传动比为

i =n m /n w

式中：n m --电动机的满载转速，r/min ；

n w --电动机的转速，即减速器输出轴转速，r/min 。

本作业的传动装置为二级传动，总传动比i =i 1i 2。其中i 1和i 2分别为V 带传动和齿轮传

1---V 带传动；2---减速器；3---输出轴； 4---电动机 图2 V 带传动和齿轮传动简图

动的传动比。为了使传动装置尺寸较小，结构紧凑，应使i1

由于受到齿轮齿数、标准带轮直径等因素的影响，传动装置的实际传动比与所要求的传动比会略有差别。通常机器总传动比的误差应限制在±3％～±5％范围内。

3．传动参数的计算

机器传动装置的传动参数指的是各轴的转速、功率和转矩。对于本作业的二级传动系统，按电动机轴至工作机主轴的传动方向进行推算，各轴的转速为

n1 =n m/ i1

n2 =n m/( i1i2)

各轴的功率为

P1=P wη1

P2=P wη1η2

各轴的转矩(N·m)为

T1= 9550 P1/n1

T2= 9550 P2/n2

4．V带传动的设计计算

V带传动的设计计算、带轮结构尺寸的确定可参考教材和机械设计手册。小带轮的孔径和轮毂部分尺寸应根据电动机的轴伸直径和长度确定，小带轮的半径应小于电动机的机座中心高。图3是供参考的V带轮零件图。

图3 V带轮零件图

5．齿轮传动的设计计算

齿轮传动的设计计算、齿轮结构尺寸的确定可参考主教材和机械设计手册。大齿轮的孔径是根据与其相配合的轴径来确定的，本作业将大齿轮的孔径定为d=60mm：图4是供参考

的齿轮零件图。

图4 齿轮零件图

6．对零件图的要求

零件图是零件制造和检验的依据，工艺人员根据零件图制定工艺规程，检验人员按照零件图进行成品的检验和验收。因此，一张完整的零件图应满足以下要求：

(1)清楚而正确地表达出零件各部分的结构形状；

(2)标出零件各部位的尺寸及其精度；

(3)标出零件各部位必要的形状位置公差；

(4)标出零件各表面的粗糙度；

(5)注明对零件的其它技术要求，例如圆角半径、倒角尺寸及传动件的主要参数等，对于齿轮还应列出其主要几何参数、精度等级及检验项目等；

(6)填写清楚零件图标题栏。

三、设计计算步骤

1．选择电动机，分配传动比，计算传动参数。

2．V带传动设计计算或(和)齿轮传动设计计算。

3．画小带轮零件图或(和)大齿轮零件图。

作业三轴系组件设计

一、任务书

题目1 斜齿圆柱齿轮传动输出轴的轴系组件设计(图5)

注：滚动轴承寿命为10000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击。

图5 斜齿圆柱齿轮轴系结构

2．工作量

(1)输出轴的轴系组件装配图一张。

(2)设计计算说明书一份，主要内容包括：输出轴的设计计算，轴承类型选择和寿命计算，以及其它必要的计算。

题目2 圆锥齿轮传动输入轴的轴系组件设计(图6)

注：滚动轴承寿命为10 000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击。