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第一部份　机械设计课程设计指导书1

第1章　概述1

1.1　机械设计课程设计的目的1

1.2　机械设计课程设计的内容1

1.3　机械设计课程设计的步骤和进度2

1.4　机械设计课程设计的方法和要求2

第2章　机械传动装置的总体设计5

2.1　分析和拟定传动方案5

2.2　电动机的选择9

2.3　传动装置总传动比的确定和各级传动比的分配13

2.4　传动装置运动和动力参数的计算14

第3章　传动零件的设计计算17

3.1　联轴器的选择17

3.2　减速器外的传动零件设计要点18

3.3　减速器内的传动零件设计要点19

第4章　减速器的构造及润滑概述21

4.1　减速器的构造21

4.2　减速器的润滑25

第5章　圆柱齿轮减速器轴系部件设计——装配图设计第一阶段29

5.1　装配草图设计前的准备工作29

5.2　装配草图设计31

5.3　轴、轴承、键的校核计算37

5.4　轴承组合设计38

5.5　齿轮结构设计41

第6章　圆柱齿轮减速器箱体和附件的设计——装配图设计第二阶段43

6.1　减速器箱体的结构设计43

6.2　减速器的附件设计49

第7章　圆锥齿轮减速器装配草图设计要点55

7.1　轴系部件设计——装配图设计第一阶段55

7.2　箱体及附件设计——装配图设计第二阶段60

第8章　圆柱蜗杆减速器装配草图设计要点62

8.1　轴系部件设计——装配图设计第一阶段62

8.2　箱体及附件设计——装配图设计第二阶段66

第9章　减速器装配图的总体设计——装配图设计第三阶段69

9.1　装配图视图的绘制69

9.2　装配图的尺寸和配合标注69

9.3　装配图上零件编号、明细表和标题栏70

9.4　编制减速器的技术特性表72

9.5　编写减速器的技术要求72

9.6　装配图检查及其常见错误示例75

第10章　零件工作图的设计78

10.1　轴类零件工作图的设计要点78

10.2　齿轮类零件工作图的设计要点81

10.3　箱体零件工作图的设计要点82

第11章　编写设计计算说明书和答辩准备85

11.1　设计计算说明书的内容85

11.2　编写设计计算说明书的要求和注意事项85

11.3　书写格式示例86

11.4　课程设计的总结和答辩89

11.5　思考题90

第12章　带式输送机的传动装置设计94

12.1　概述94

12.2　设计计算95

12.3　实例95

第二部份　机械设计常用标准和规范118

第13章　常用数据及一般标准与规范118

13.1　常用数据118

表13-1　常用材料的［质量］密度118

表13-2　常用材料的弹性模量及泊松比118

表13-3　常用材料的摩擦系数118

表13-4　摩擦副的摩擦系数119

表13-5　机械传动和摩擦副的效率概略值119

表13-6　各种传动的传动比（参考值）119

13.2　机械制图的一般规定120

表13-7　图纸幅面、图样比例120

表13-8　明细表格式（本课程用）120

表13-9　装配圈或零件图标题栏格式（本课程用）120

13.3　一般标准121

表13-10　标准尺寸（直径、长度、高度等）（GB2822-81摘录）121

表13-11　滚花（GB 6403.3-86）121

表13-12　一般用途圆锥的锥度与锥角（GB/T157-01摘录）122

表13-13　中心孔（CB 145-85摘录）123

表13-14　中心孔表示法（CB4459.5-84摘录）123

表13-15　零件倒圆角和倒角的推荐值（GB6403.4-86）123

表13-16　圆形零件自由表面过渡圆角（参考）124

表13-17　轴肩和轴环尺寸（参考）124

表13-18　砂轮越程槽（GB 6403.5-86摘录）124

表13-19　齿轮加工退刀槽（JB/ZQ4239-86摘录）125

表13-20　刨切越程槽125

表13-21　铸件最小壁厚（不小于）126

表13-22　铸造斜度（JB/ZQ4257-86摘录）126

表13-23　铸造过渡斜度（JD/ZQ4254-86摘录）126

表13-24　铸造外圆角（JB/ZQ 4256-86摘录）126

表13-25　铸造内圆角（JB/ZQ4255-86摘录）126

第14章　机械设计中常用的材料127

14.1　黑色金属127

表14-1　钢的常用热处理方法及应用127

表14-2　普通碳素结构钢（GB 700-88摘录）128

表14-3　优质碳素结构钢（GB 699-88摘录）128

表14-4　合金结构钢（GB/T 3077-99摘录）130

表14-5　一般工程用铸造碳钢（GB1352-89摘录）132

表14-6　灰铸铁（GB9439-88）132

表14-7　球墨铸铁（GB1348-88摘录）133

14.2　有色金属材料133

表14-8　铸造铜合金，铸造铝合金和铸造轴承合金133

第15章　联接与紧固135

15.1　螺纹与螺纹联接135

15.1.1　螺纹135

表15-1　普通螺纹基本尺寸（GB/T196-81摘录）135

表15-2　梯形螺纹最大实体牙型尺寸（GB/T 5796.1-86摘录）136

表15-3　梯形螺纹直径与螺距系列（GB/T 5796.2-86摘录）136

表15-4　梯形螺纹基本尺寸（GB/T 5796-86摘录）136

15.1.2　螺栓、螺钉、螺柱137

表15-5　六角头螺栓—A和B级（GB/T5782-00摘录）、六角头螺栓—全螺纹—A和B级（CB/T 5783-00摘录）137

表15-6　六角头铰制孔用螺栓A和B级（GB/T27-88摘录）138

表15-7　内六角圆柱头螺钉（GB 70-85摘录）138

表15-8　十字槽盘头螺钉（GB/T 818-00摘录）、十字槽沉头螺钉（GB/T 819.1-00摘录）139

表15-9　双头螺柱bm=d（GB/T 897-88摘录）、bm=1.25d（GB/T 898-88摘录）、bm=1.5d（GB/T 899-88摘录）140

表15-10　紧定螺钉141

表15-11　吊环螺钉（GB 825-88摘录）142

15.1.3　螺母、垫圈143

表15-12　Ⅰ型六角螺母—A和B级（GB/T 6170-00摘录）、六角薄螺母—A和B级—倒角（GB/T 6172-00摘录）143

表15-13　标准型弹簧垫圈（GD/T 93-87摘录）、轻型弹簧垫圈（CB/T 859-87摘录）143

表15-14　小垫圈—A级（CB/T 848-85摘录）、平垫圈—A级（GB/T 97.1-85摘录）、平垫圈倒角型—A级（GB/T 97.2-85摘录）144

表15-15　外舌止动垫圈（GB/T-88摘录）144

15.1.4　螺纹零件的结构要素145

表15-16　普通螺纹收尾、肩距、退刀槽、倒角145

表15-17　普通粗牙螺纹的余留长度、钻孔余留深度（JB/ZQ4247-86，摘录）145

表15-18　粗牙螺栓、螺钉的拧入深度和螺纹孔尺寸（参考）146

表15-19　扳手空间（JB/ZQ 4005-85摘录）146

15.2　键与花键联接147

表15-20　平键联接的剖面和键槽尺寸（CB1095-90摘录）、普通平键的型式和尺寸（GB1096-90摘录）147

表15-21　矩形花键尺寸、公差（GB1144-87摘录）148

15.3　销联接149

表15-22　圆柱销（GB119-86摘录）、圆锥销（GB117-86摘录）149

表15-23　螺尾锥销（GB 881-86摘录）149

表15-24　内螺纹圆柱销（GB120-86摘录）、内螺纹圆锥销（GB118-86摘录）150

表15-25　开口销（GB 91-86摘录）150

15.4　轴系零件的紧固件151

表15-26　圆螺母（GB/T812-88摘录）和圆螺母用止动垫圈（GB/T858-88摘录）151

表15-27　螺钉紧固轴端挡圈（GB/T 891-86摘录）、螺栓紧固轴端挡圈（CB/T892-86摘录）152

表15-28　轴用弹性挡圈—A型（GB/T894.1-86摘录）153

表15-29　孔用弹性挡圈—A型（GB/T893.1-86摘录）154

第16章　滚动轴承155

16.1　常用滚动轴承155

表16-1　深沟球轴承（GB/T 276-94摘录）155

标16-2　圆柱滚子轴承（GB/T 283-94摘录）157

表16-3　角接触球轴承（GD/T 292-94摘录）158

表16-4　圆锥滚子轴承（GB/T 297—94摘录）160

表16-5　推力球轴承（GB/T 301-95摘录）162

16.2　滚动轴承的配合（GB/T275-93摘录）164

表16-6　向心轴承和轴的配合轴公差带代号164

表16-7　向心轴承和孔的配合孔公差带代号164

表16-8　推力轴承和轴、孔的配合轴和孔公差带代号164

表16-9　与轴承配合轴和孔的形位公差165

表16-10　与轴承配合表面的表面粗糙度165

表16-11 向心推力轴承和推力轴承的轴向游隙（参考）165

第17章　联轴器166

17.1　联轴器轴孔和键槽形式166

表17-1　轴孔和键槽的形式、代号及系列尺寸（GB/T3852-97摘录）166

17.2　联轴器167

表17-2　凸缘联轴器（GB/T5843-86摘录）167

表17-3　GICL型鼓形齿式联轴器（JB/T8854.2-92摘录）168

表17-4　弹性套柱销联轴器（GB/T4323-84摘录）169

表17-5　弹性柱销联轴器（GB/T5014-85摘录）170

表17-6　梅花形弹性联轴器（GB/T5272-85摘录）171

表17-7　尼龙滑块联轴器（JB/ZQ4384-86摘录）172

第18章　润滑与密封173

18.1　润滑剂173

表18-1　常用润滑油的主要性质和用途173

表18-2　常用润滑脂的主要性质和用途174

18.2　润滑装置174

表18-3　直通式压注油杯（JB/T7940.1-95摘录）174

表18-4　接头式压注油杯（JB/T7940.2-95摘录）175

表18-5　旋盖式油杯（JB/T7940.3-95摘录）175

表16-6　压配式压注油杯（JB/T7940.4-95摘录）175

表18-7　压配式圆形油标（JB/T7941.1-95摘录）176

表18-8　长形油标（JB/T7941.3-95摘录）176

表18-9　管状油标（JB/T7941.4-95摘录）177

表18-10　杆式油标177

表18-11　外六角螺塞（JB/ZQ4450-86）、纸封油圈（ZB 71-62）、皮封油圈（ZB 70-62）177

18.3　密封件178

表18-12　毡圈油封及槽（JB/ZQ 4606-86摘录）178

表18-13　O形橡胶密封圈（代号G）（CB 3452.1-92摘录）178

表18-14　旋转轴唇形密封圈的型式、尺寸及其安装要求（GB13871-92摘录）179

表18-15　J无骨架橡胶油封（HG4-338-66摘录）（1988确认继续执行）180

表18-16　油沟式密封槽（JB/ZQ 4245-86）180

表18-17　迷宫式密封槽180

表18-18　甩油环180

表18-19　档油环180

第19章　常用传动零件和减速器附件181

19.1　常用传动零件的结构及其尺寸181

表19-1　圆柱齿轮的结构及其尺寸181

表19-2　锥齿轮的结构及其尺寸182

表19-3　蜗杆的结构及其尺寸182

表19-4　蜗轮的结构及其尺寸183

表19-5　V带轮的结构形式和辐板厚度184

表19-6　V带轮的典型结构184

表19-7　整体式钢制小链轮主要结构尺寸186

表19-8　腹板式、单排铸造链轮主要结构尺寸186

表19-9　腹板式多排铸造链轮主要结构尺寸187

表19-10　齿圈式链轮的结构187

表19-11　滚子链轮轴向齿廓及尺寸187

19.2　减速器附件的结构及其尺寸188

表19-12　检查孔及检查孔盖188

表19-13　通气塞188

表19-14　通气器188

表19-15　凸缘式轴承盖189

表19-16　嵌入式轴承盖189

表19-17　螺塞及封油圈189

表19-18　起重吊耳和吊钩190

表19-19　挡油盘190

第20章　极限与配合、形状与位置公差和表面粗糙度及齿轮、蜗杆传动精度及公差191

20.1　极限与配合（GB/T1800.1、GB/T1800.2、GB/T1800.3-98）191

表20-1　基本尺寸至800mm的标准公差数值（GB/T1800.3-98摘录）192

表20-2　轴的极限偏差（GB1801-79摘录）193

表20-3　孔的极限偏差（GB1081-79摘录）198

表20-4　线性尺寸的未注公差（GB/T1804-92）202

表20-5　轴的各种基本偏差的应用202

表20-6　公差等级与加工方法的关系203

表20-7　优先配合特性及应用举例203

20.2　形状与位置公差204

表20-8　直线度、平面度公差（GB/T1184-96摘录）204

表20-9　圆度、圆柱度公差（GB/T1184-96摘录）205

表20-10　平行度、垂直度、倾斜度公差（GB/T1184-96摘录）206

表20-11　同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差（GB/T1184-96摘录）207

20.3　表面粗糙度208

表20-12　表面粗糙度评定的主要参数Ra、Rz、Ry的数值系列（GB/T1031-95摘录）208

表20-13　表面粗糙度评定的主要参数Ra、Rz、Ry的补充系列值（GB/T1031-95摘录）208

表20-14　与公差带代号相适应的Ra数值208

表20-15　表面粗糙度的参数值、加工方法及选择209

表20-16　表面粗糙度符号代号及其注法（GB/T131-93摘录）210

20.4　渐开线圆柱齿轮精度（GB10095-88摘录）211

20.4.1　齿轮及齿轮副误差定义和代号211

表20-17　齿轮及齿轮副的各项误差的定义和代号211

20.4.2　精度等级、公差组及精度等级选择213

20.4.3　齿轮、齿轮副的检验与公差213

表20-18　齿轮公差组214

表20-19　7～9级精度齿轮的加工方法及其应用范围214

表20-20　推荐的圆柱齿轮和齿轮副检验项目215

表20-21　圆柱齿轮的Fr、F″i、ff、±fpt、±fpb、f″i值215

表20-22　圆柱齿轮Fp、FpK的值216

表20-23　圆柱齿轮Fw的值216

表20-24　圆柱齿轮Fβ的值216

表20-25　中心距极限偏差±fa216

表20-26　轴线平行度公差216

表20-27　接触斑点216

20.4.4　齿轮副的测隙217

表20-28　齿厚极限偏差217

表20-29　最小侧隙jnmin参考值217

表20-30　齿厚上偏差与最小侧隙之间的关系217

表20-31　齿厚极限偏差Es参考值218

20.4.5　齿坯公差和齿轮表面粗糙度218

表20-32　齿坯公差值218

表20-33　齿轮的表面粗糙度Ra推荐值218

20.4.6　标注示例219

20.4.7　分度圆弦齿厚和公法线长度219

表20-34　外啮合圆柱齿轮的计算公式（αn=20°）219

20.5　锥齿轮精度（GB11365-89摘录）220

20.5.1　精度等级220

表20-35　齿轮第Ⅱ公差组精度等级与圆周速度的关系211

表20-36　锥齿轮和齿轮副各项公差与极限偏差的分组211

表20-37　推荐的锥齿轮及齿轮副检验项目的名称、代号和定义222

20.5.2　齿轮和齿轮副的检验与公差223

表20-38　齿轮各公差组的检验组223

表20-39　齿轮副各公差组的检验组223

表20-40　齿距累积公差Fp和是k个齿距累积公差FpK值223

表20-41　齿圈径向跳动公差Fr、齿距极限偏差±fpt及齿形相对误差的公差fc值224

表20-42　齿轮副轴交角综合公差F″i∑c、齿轮副侧隙变动公差Fvj及齿轮副一齿轴交角综合公差f″i∑c值224

表20-43　齿圈轴向位移极限偏差±fAM、齿轮副轴间距极限偏差±fa和齿轮副轴交角极限偏差±E∑值224

表20-44　接触斑点225

20.5.3　齿轮副侧隙225

表20-45　最小法向侧隙jn min值225

表20-46　齿厚公差T？值225

表20-47　齿厚上偏差E？值226

表20-48　最大法向侧隙jn max中的制造误差补偿部分E？值226

20.5.4　齿坯要求226

表20-49　齿坯尺寸公差227

表20-50　齿坯轮冠距与顶锥角极限偏差227

表20-51　齿坯顶锥母线跳动和基准端面跳动公差227

20.5.5　标注示例227

20.6　圆柱蜗杆、蜗轮精度（GB10089-88摘录）227

20.6.1　精度等级227

表20-52　蜗杆传动的加工方法及应用范围228

20.5.2　蜗杆、蜗轮及传动的检验与公差228

表20-53　蜗杆、蜗轮和蜗杆传动公差的分组228

表20-54　蜗杆、蜗轮部分误差的定义和代号229

表20-55　推荐的蜗杆、蜗轮及其传动检验项目230

表20-56　蜗杆的公差和极限偏差值230

表20-57　蜗轮的公差和极限偏差值231

表20-58　蜗杆副接触斑点的要求231

表20-59　与蜗杆副有关的极限偏差±fa、±fx、±f∑值232

20.5.3　蜗杆传动的侧隙232

表20-60　蜗杆副的最小法向侧隙232

表20-61　齿厚偏差计算公式233

表20-62　蜗杆齿厚公差Ts1和蜗轮齿厚公差Ts2值233

表20-63　蜗杆齿厚上偏差（Ess1）中的制造误差补偿部分Es△值234

20.5.4　齿坯公差和蜗杆、蜗轮的表面粗糙度234

表20-64　齿坯公差值234

表20-65　蜗杆、蜗轮的表面粗糙度Ra推荐值234

20.5.4　蜗杆副标注示例235

第21章　电动机236

21.1　Y系列三相异步电动机（ZBK22007-88）236

表21-1　Y系列（IP44）电动机的技术数据236

表21-2　Y系列电动机安装代号237

表21-3　机座带底脚、端盖无凸缘（B3、B6、B7、B8、V5、V6型）电动机的安装及外形尺寸237

表21-4　机座带底脚、端盖无凸缘（V35、V15、V36型）电动机的安装及外形尺寸238

21.2　YZR、YZ系列冶金及起重用三相异步电动机（ZBK26007、26008-89）239

表21-5　YZR系列电动机技术数据239

表21-6　Y2R、Y2系列电动机安装型式及其代号240

表21-7　YZR系列电动机的安装及外形尺寸（IM1001、IM1003及IM1002、IM1004型）241

表21-8　YZ系列电动机技术数据242

表21-9　YZ系列电动机的安装及外形尺寸（IM1001、IM1003及IM1002、IM1004型）243

第三部份　机械设计课程设计参考图例第22章　减速器装配图参考图例244

图22-1　一级圆柱齿轮减速器244

图22-2　展开式二级圆柱齿轮减速器246

图22-3　分流式二级圆柱齿轮减速器248

图22-4　同轴式二级圆柱齿轮减速器250

图22-5　一级锥圆柱齿轮减速器252

图22-6　锥—圆齿轮减速器254

图22-7　蜗杆减速器（蜗杆下置）256

图22-8　蜗杆减速器（蜗杆上置）258

图22-9　立式蜗杆减速器（蜗杆侧置）260

图22-10　齿轮—蜗杆减速器262

图22-11　蜗杆—齿轮减速器264

第23章　零件工作图参考图例266

图23-1　轴266

图23-2　圆柱齿轮轴267

图23-3　圆柱齿轮268

图23-4　圆锥齿轮轴269

图23-5　圆锥齿轮270

图23-6　蜗杆轴271

图23-7　蜗轮272

图23-8　蜗轮轮芯273

图23-9　蜗轮轮缘273

图23-10　箱盖274

图23-11　箱座275

附录　机械设计课程设计题目276

文献参考280