合肥工业大学机械课程设计
合肥工大机械CAD课程设计说明书
一、设计题目参考《机械设计课程设计图册》29页图纸，设计一个传动比为2.8的一级圆锥齿轮减速器 ，要求进行三维立体零件造型、完成三维装配并绘制二维零件图和总装配图。
一级圆锥齿轮减速器简介：本次设计的为一级圆锥齿轮减速器，主要分为箱体和轴，齿轮等相关部件的设计和选取。
减速器箱体分为底座和箱盖，结构简单，便于制造和拆卸。
在箱体内部安装两根相互垂直的齿轮轴，轴两端通过轴承与箱体连接，另外通过轴承端盖和挡板轴肩固定轴承 ，从而使减速器的相关位置确定。
然后在其上盖上箱盖，在箱盖 上设计窥视孔和通气孔。
最后设计放油塞和游标等。
二、设计目的和意义《机械CAD 》课程最重要的两个教学环节是“理论教学”和“课程设计”。
通过本课程设计，巩固通过课程学习到的知识，提高动手实践能力，达到使同学们在综合运用计算机进行机械设计尤其是进行较为复杂的装配图和零件图的绘制、一般的三维实体造型及进行三维装配、图形仿真方面的能力得到提高，进一步提高二维图形绘制能力。
同时，在课程设计的过程中，有部分问题无法运用仅有的机械CAD 知识解决，需要运用其他渠道对机械CAD 进行更加深入地习。
所以通过这个课程设计，我们可以学到更多的机械CAD 相关知识，并提高我们自我涉猎知识的积极性，养成良好的学习习惯。
三数据整理（1）螺栓扳手空间与凸缘宽度安装螺栓直径 x d 8MM10 M12 M16 M20 M24 M30 至外箱壁直径 1min c13 16 18 22 26 34 40 至凸缘边距离 2min c11 14 16 20 24 28 34 沉头座直径2min D20242632404860（2）齿轮设计名称 符号 公式直齿圆锥小齿轮 直齿圆锥大齿轮 齿数 zz2056 模数 m m 7 传动比 ii2.8分度圆锥度 δarctgi =1δ，12-90δδ。
=70.35 19.65分度圆直径 dmz d =140 392 齿顶高ahm h h a a *=77齿根高 fhm c h h af )(**+=8.4 8.4齿全高 hf a h h h +=15.4 15.4 齿顶圆直径ad1*11cos 2δm h d d a a +=，2*22cos 2δm h d d a a +=144.7(大端)405.2（大端）齿根圆直径 fd1*11cos 2δm h d d f f -=，2*22cos 2δm h d d f f -=135.3 392.0齿距 p m p π=21.98 21.98齿厚 s 2m s π= 10.99 10.99齿槽宽 e2m e π= 10.99 10.99 顶隙 c m c c *=1.4 1.4锥距R222121d d R +=208.1208.1四具体设计1齿轮轴长轴短轴2箱体底座3测油杆4键5齿轮6,轴承7轴承端盖：焖盖和透盖8齿轮工程图9减速器装配体10工程图五：心得体会机械CAD课程设计是一项考察我们对机械CAD课程的掌握程度及对SolidWorks软件的熟悉程度的课程设计。
合工大机械手课程设计
合工大机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的结构原理，掌握其关键部件的功能和作用。
2. 学生能够掌握机械手的运动学及动力学基本理论，并能运用相关公式进行计算。
3. 学生能够了解合工大机械手课程设计的相关标准与规范。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行机械手的三维建模和装配。
2. 学生能够运用仿真软件对机械手的运动进行模拟和分析。
3. 学生能够根据设计要求，编写控制程序，实现机械手的运动控制。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对机械工程的兴趣和热爱，提高工程意识。
2. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作能力，增强团队精神。
3. 学生能够关注机械手在工业生产中的应用，认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质分析：本课程为机械工程专业的一门实践性课程，旨在培养学生的动手能力、创新能力和解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生具备一定的机械基础知识，具有一定的三维建模和编程能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 结合理论知识与实践操作，注重培养学生的实际动手能力。
2. 采用项目驱动教学，激发学生的兴趣和积极性。
3. 注重团队协作，培养学生的沟通能力和团队精神。
二、教学内容1. 机械手的结构原理- 关键部件的认识：包括机械臂、执行器、传感器等。
- 机械手的分类及特点。
- 机械手的运动学分析：包括正运动学、逆运动学。
2. 机械手的动力学分析- 动力学基本理论。
- 机械手动力学建模。
- 动力学计算与仿真。
3. 机械手设计规范与标准- 合工大机械手设计标准。
- 相关行业规范。
4. 三维建模与装配- 使用CAD软件进行三维建模。
- 机械手的装配与结构优化。
5. 仿真分析- 机械手运动仿真。
- 动力学仿真。
6. 控制程序编写- 控制系统原理。
- 编程实现机械手运动控制。
7. 实践操作与调试- 机械手组装与调试。
- 故障分析与排除。
教学内容安排与进度：第一周：机械手的结构原理与分类。
机械原理课程设计-合工大
欢迎来到机械原理课程设计！本课程将介绍机械原理的基本概念与应用，帮 助您掌握机械运动定律、受力分析方法和机械传动理论等重要知识。
课程设计介绍
本节将介绍课程设计的目标和内容，帮助学生了解课程的重要性和学习期望。
机械原理的概念与意义
深入探讨机械原理的概念和意义，介绍机械原理在工程设计和实践中的应用 价值。
流体运动的基本原理
详细介绍流体运动的基本原理和பைடு நூலகம்体力学的重要概念，使学生能够分析和解 决与流体相关的问题。
流体静力学基础
深入研究流体静力学的基本原理和方程，以及其在机械系统设计和分析中的应用。
流体动力学基础
介绍流体动力学的基本概念和运动方程，让学生理解流体动力学在工程设计 中的重要性。
齿轮传动理论
深入研究齿轮传动的原理和应用，以及常见齿轮传动系统的设计和优化方法。
带传动理论
介绍带传动的基本原理和设计方法，帮助学生理解带传动系统的工作原理和优点。
链传动理论
详细解释链传动的原理和设计要点，引导学生正确选择链传动系统并优化其 性能。
曲柄连杆机构理论
深入研究曲柄连杆机构的基本原理和应用，以及在工程中实现特定运动路径的设计方法。
探索弹性力的本质和应用，让学生理解材料的弹性特性及弹性力在机械设计中的重要作用。
能量守恒原理
详细阐述能量守恒原理的基本概念和应用，使学生能够应用能量守恒原理解 决机械系统的问题。
简单机械原理
介绍简单机械原理的定义和分类，通过具体案例展示它们的应用和重要性。
原动力与传动方式
详细介绍不同类型的原动力装置和常见传动方式，让学生了解如何选择合适 的原动力和传动方式。
机械传动的设计
湖工大机械设计第三版汪建晓(基础)课程设计指导书_轴系设计
输入轴的最小直径显然是安装小链轮处的轴径。考虑到轴上 开有键槽对轴强度的削弱，轴径需增大5%，则dmin=29.176mm ，取标准轴径d =30mm。
(3)轴的结构设计
整个输入轴共分为七个轴段，从右到左依次为：
下面分别说明各段直径和长度的确定方法。
右滚动轴承定位轴肩轴段的长度根据大齿轮端面和轴承端面
与箱体内壁的相对位置及轴环宽度确定。 前面已经确定△2=8mm，轴承端面距箱体内壁距离为4mm。 在安装两个齿轮时，一般将两齿轮按齿宽中点对齐，故大齿
轮端面距箱体内壁的距离为10mm。 则定位轴肩轴段长度为L6=10+4-8=6mm。
φd7 φd6 φd5 φd4 φd3 φd2 φd1
轴外伸长度△L
m
垫片厚度 凸台高度5~8
L
c2 c1 1 δ1=8mm； c1=20mm，c2=16mm； 凸台高度可取6mm； m=8mm； △L=20mm
2 L2=60mm
φd 1 φd 2 φd 3 φd 4 φd 5 φd 6 φd 7
L1
L2
L3 L4
L5
L6 L7
二、输出轴设计
1.设计原始数据：
大齿轮所在轴段的长度需根据大齿轮齿宽确定。因前面已经 确定大齿轮齿宽b2=52mm，为使大齿轮固定可靠，该轴段长度 应比齿宽略小，故可取L4=50mm。
φd7 φd6 φd5 φd4 φd3 φd2 φd1
L7 L6 L5
L4
L3
L2
L1
轴环宽度可根据经验公式b≥1.4h确定。前面已经确定轴环的 轴肩高度h=4.5mm，故可取轴环宽度L5=8mm。
L7 L6 L5
《机械CAD课程设计指导书》
《机械CAD课程设计》指导书合肥工业大学机械设计教研室黄康编2006．1一、设计目的《机械CAD》课程最重要的两个教学环节是“理论教学”和“课程设计”。
通过本课程设计，巩固通过课程学习到的知识，提高动手实践能力，达到使同学们在综合运用计算机进行机械设计尤其是进行较为复杂的装配图和零件图的绘制、一般的三维实体造型及进行三维装配、图形仿真方面的能力得到提高，进一步提高二维图形绘制能力以及进行CAD二次开发的能力，了解软件间的数据交换及与CAM系统的数据传递等。
二．设计任务、要求及时间安排按学号从附录中选择相应的题目，完成以下工作：１）布置题目、确定尺寸（简单计算，查手册）时间：1天；２）减速器的三维实体造型：零件组①机座，轴，端盖零件组②机盖，齿轮或齿轮轴，轴承、其他零件造型完成之后，进行三维装配同一组两位同学各绘一组零件，其中绘零件组①的同学完成装配工作；两位同学的具体分工情况由同一组两位同学自行协商后上报给班长，并由班长汇总后在第二天交给指导老师，一旦确定，不得变更。
要求：要求能表达出零件的主要外形特征与内特征，对于细部结构，也应尽量完整的表达并能将各零件进行正确的装配。
时间：1.5天；３）绘制以下工程图（二维图）：①机盖或机座；②齿轮；③轴；④总装图。
进行装配的同学完成任务④，另一同学完成其余任务。
要求：装配图应绘在0 号幅面图纸上，表达清楚装配关系，其工程图上应标注外形尺寸、安装尺寸、装配尺寸、特性尺寸并应有完整的标题栏和明细表，以及技术特性数据和技术要求。
零件图图纸幅面应为A3 或A4 。
零件工程图上应包括制造和检验零件所需的内容，标注规范（如形位公差、粗糙度、技术要求，对齿轮还要有啮合参数表等）时间：1天；4）写设计报告书（附打印图）：①设计题目、设计目的与意义；②主要尺寸的确定，如中心距，齿轮的齿数等；③心得体会；④建议。
要求字数在3000~5000字。
时间：1天；5) 检查时间：1天；三．参考设计步骤：1．根据设计题目及参考图，确定具体的结构形式并分配传动比；2．拟定原动机-传动装置-工作机之间的联轴方式及尺寸；3．确定传动零件，轴系零件（轴、轴承及其部件）和轴-毂联接的尺寸；4．有关辅助零件（通气装置、油标、放油螺塞等）尺寸的确定；5．绘三维图并进行装配；6．绘制二维工程图，并进行标注；7．写设计报告。
合肥工业大学《机械原理》教案(2006版)
《机械原理》教案内容（2006版）0 绪论本章介绍了机械原理的研究对象及基本概念；机械原理课程的内容及地位、任务和作用；机械原理学科的发展趋势。
教学提示：本章的教学要求为：使学生了解本课程研究的对象、内容以及其在培养高级机械工程技术人才全局中地位、作用和任务，从而明确学习本课程的目的；使学生对机械原理学科的发展趋势有所了解。
本章重点在于让学生了解机械原理课程研究的对象和内容，明确学习本课程的目的和重要性，并通过绪论课的教学，调动学生学习本课程的欲望、兴趣和积极性。
第一章平面机构的结构分析本章主要介绍研究机构结构的目的；运动副、运动链和机构；平面机构运动简图；平面机构的自由度；平面机构的组成原理和结构分析。
教学提示：本章的教学要求有：了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动简图；能计算平面机构的自由度；对平面机构组成的基本原理有所了解。
本章重点是运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。
至于平面机构的组成原理、结构分析及分类，以及高副低代等内容，则属于拓宽知识面的内容。
第二章平面机构的运动分析本章介绍研究机构运动分析的目的和方法；速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用；用相对运动图解法求机构的速度和加速度；用解析法求机构的位置、速度和加速度；运动线图。
教学提示：本章的教学要求为：明确机构运动分析的目的和方法；理解速度瞬心的概念，能运用“三心定理”确定一般平面机构各瞬心的位置；能用瞬心法对简单的平面高、低副机构进行速度分析；能用解析法或图解法对平面机构进行运动分析。
速度瞬心概念及“三心定理”的运用是本章的重点之一。
在讲授用图解法作机构的运动分析时，重点放在如何应用相对运动图解法原理解机构构件上任意点和构件的运动参数上，这时的难点主要是对牵联运动为转动的两构件的重合点间的运动参数的求解。
在讲授用解析法作机构的运动分析时，重点放在通过机构位置矢量多边形建立机构的位置矢量方程上。
合肥工业大学机械课程设计
20Cr 60HRC
4.
4.1选择材料
选择45调质处理，查表14.1，《机械设计基础》
强度极限 =600MPa，许用弯曲应力[ ] =55MPa
4.2按扭转强度初步计算最小直径
主动轴d1 C =18.85mm
从动轴d2 C =26.40mm
由P218表14.3查得标准直径
d1取22mm d2取30mm
初选中心距
0.7（D1+D2） a 2(D1+D2)
241.5 a 690
取a = 500mm
由公式计算带长
L = 2a + (D1+ D2)+
=1553.67mm
选用基准长度系列L =1600mm
计算实际中心距
a=
= 523.44mm
3.1.6验算最小包角
1= - =163.03 >120 符合要求
分配V带和减速器上的传动比， = 2.7 , = 2.8812
2.4计算各轴的转速
I轴：n=nm/i1=1440/2.7=533.33 r/min
II轴: n=n1/i2=533.33/2.88=185.16r/min
卷筒轴：n3= 185.16r/min
2.5计算各轴的输入输出功率
输入功率：
I轴：p1=pd* =2.35KW
选取普通A型V带
3.1.3.确定直径
取D1=95mm, = 1%
则D2= n1/n2*D1(1- ) = 235.94 mm取D2=250mm
由此计算的n2= =541.73 r/min
误差为 =1.6% <5%符合要求
3.1.4.验算带速
v= =7.16 m/s速度在5——25m/s之间
机械设计基础(合肥工业大学)
机械设计基础(合肥工业大学)机械设计基础是机械工程专业的核心课程之一，它是一门重要的基础课程，为学生了解产品设计的基础知识、设计方法和设计流程提供了必要的理论基础。
本课程主要从设计原理、设计方法、设计基础知识、设计计算、设计制图等方面进行讲解。
本文将对机械设计基础课程的教学内容和教学方法进行简要介绍。
1. 教学内容1.1 设计基础知识设计基础知识包括设计概念、设计要素、设计原则和流程等方面。
学生需要了解设计的基本概念和一些术语，如设计目标、设计要求、设计参数、设计约束和设计规范等，理解机械产品设计的基本原理和方法，及其应用领域和发展状况。
同时，学生还需要掌握计算机辅助设计（CAD）软件的基本操作方法。
1.2 设计原理设计原理是机械设计的理论基础，它包括材料力学、机械力学、结构力学、热力学等方面的知识。
学生需要掌握机械产品的受力分析和计算方法，了解常见材料的力学性能和热力学原理，能够根据设计要求进行选择和应用。
机械产品设计方法主要分为分步设计法和综合设计法。
分步设计法包括需求分析、方案论证、方案评价和确定设计方案等环节；综合设计法则是考虑到机械产品设计是一个多学科交叉的领域，需要结合市场、经济、技术等多种因素进行一体化的设计。
学生需要了解这些方法的特点和适用范围，掌握设计的基本流程。
设计计算是机械产品设计的重要环节，它是在满足指定的功能和性能条件下，依据适当的理论或经验公式，求得各类设计参数大小的一系列计算过程。
设计制图包括使用CAD软件进行机械产品三维图形的建模和二维制图。
学生需要掌握使用CAD软件进行机械产品制图的基本方法和技巧，了解绘图符号和标准，掌握出图规范。
2. 教学方法理论课是机械设计基础课程的主要教学方式。
在讲授设计基础知识、设计原理、设计方法、设计计算和设计制图方面，教师需要采用讲解、演示、案例分析、实验等教学方法，注重理论与实践相结合，力求使学生掌握相关知识，培养分析问题、解决问题的能力。
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传动比I= 2.7由表12.4确定P0= 1.183KW
P0=0.168KW
由表12.8查得K = 0.959
KL= 0.99
Z= =3.74
取Z = 4根
3.1.8求压轴力FQ
由表12.2查得q = 0.10kg/m,由公式得单根V带的张紧力
F0=500 ( - 1)+ = 139.78 N
注：下标大小为六号
1
⑴选择圆柱齿轮减速器，斜齿，一级传动；
⑵卧式减速器；
⑶选择角接触轴承
⑷箱体采用水平剖分
⑸联轴器类型：弹性联轴器
2
2.1电动机的类型选择
根据电动机工作环境和电源条件，选择三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。
2.2电动机功率选择
电动机所需工作功率为
= = kw
I轴
II轴
材料及齿面硬度
20Cr 60HRC
4.
4.1选择材料
选择45调质处理，查表14.1，《机械设计基础》
强度极限 =600MPa，许用弯曲应力[ ] =55MPa
4.2按扭转强度初步计算最小直径
主动轴d1 C =18.85mm
从动轴d2 C =26.40mm
由P218表14.3查得标准直径
d1取22mm d2取30mm
卷轴输入转矩T3= 9550*P3/n3= 111.92N·m
输出转矩为输入转矩乘以0.98
运动和动力参数计算结果
轴名
功率kw
转矩N·m
转速r/min
传动比
i
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
2.45
16.25
15.93
1440
2.7
0.96
I轴
2.35
2.30
42.08
41.24
533.33
2Hale Waihona Puke 880.95选取普通A型V带
3.1.3.确定直径
取D1=95mm, = 1%
则D2= n1/n2*D1(1- ) = 235.94 mm取D2=250mm
由此计算的n2= =541.73 r/min
误差为 =1.6% <5%符合要求
3.1.4.验算带速
v= =7.16 m/s速度在5——25m/s之间
3.1.5确定中心距和带长
II轴
2.24
2.20
115.53
113.22
185.16
1
0.97
卷筒轴
2.17
2.13
111.92
109.68
185.16
3.传动零件的设计计算
3.1V带的设计
3.1.1.计算功率。KA=1.2 PC=KA*P = 4.8KW
3.1.2.选取V带的型号
根据PC=4.8 KWn = 1440 r/min
4.3根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
II轴:P2=P1* =2.24 KW
卷筒轴：P3=P2* =2.17 KW
输出功率为输入功率乘以0.98
2.6计算各轴的输入输出转矩
输入转矩：
电动机的输出转矩为Td= 9550*Pd/Nm=16.25 N·m
I轴：T1=9550*P1/n1=42.08N·m
II轴T1=9550*P2/n2=115.53N·m
初选中心距
0.7（D1+D2） a 2(D1+D2)
241.5 a 690
取a = 500mm
由公式计算带长
L = 2a + (D1+ D2)+
=1553.67mm
选用基准长度系列L =1600mm
计算实际中心距
a=
= 523.44mm
3.1.6验算最小包角
1= - =163.03 >120 符合要求
所以8级精度合适
3.2.5两个齿轮都做成实心式
3.2.6圆柱齿轮传动参数表
名称
单位
小齿轮
大齿轮
中心距
mm
125
传动比
2.88
模数
mm
2.5
螺旋角
14 4’12’’
齿数
25
72
分度圆直径
mm
62.5
180
齿顶圆直径
mm
67.5
185
齿根圆直径
mm
56.25
173.75
齿宽
mm
55
50
螺旋角方向
左旋
右旋
滚筒上的力F=680 N，转速n=185r/min，滚筒直径d= 310mm
= · · · · =0.96* *0.97*0.99*0.96 = 0.833
V= = 3.00 m/s
= = 2.45 kw
选择的电动机为：功率4KW，转速1440r/min ,电动机型号为Y112M-4
2.3总的传动比为 =1440/185 = 7.78
分配V带和减速器上的传动比， = 2.7 , = 2.8812
2.4计算各轴的转速
I轴：n=nm/i1=1440/2.7=533.33 r/min
II轴: n=n1/i2=533.33/2.88=185.16r/min
卷筒轴：n3= 185.16r/min
2.5计算各轴的输入输出功率
输入功率：
I轴：p1=pd* =2.35KW
齿轮按8级精度制造，取载荷系数K = 1.2，齿宽系数 =0.4
小齿轮上的转矩T1= 9.55 = 4.21 N﹒mm
初选螺旋角 =15 ，取小齿轮齿数Z1= 25 ,
则Z2= 25 2.88=72
查表得YF1=2.72 , YF2= 2.35
>
所以将 带入下式
法向模数Mn =1.92mm
查表4.1取Mn= 2.5mm
压轴力为
FQ=2zF0sin = 1101.3 N
3.2齿轮设计
3.2.1选取材料
大小齿轮都采用20Cr渗碳淬火，表面硬度为60HRC
查表得 = = 390 MPa
= = 1550 MPa
取SH= 1.1,SF= M1.5
则[ ] = [ ] =1364MPa
[ ] =[ ] =200MPa
3.2.2按齿轮的弯曲强度进行设计计算
则中心距a = = 125.5mm
取a = 125mm ,确定螺旋角
= arccos = 14 4’11’’
b = 0.4 = 50 mm
取b1= 55mm b2= 50mm
3.2.3验算齿面接触强度
将各参数带入下式
= = 1105 MPa < 1364MPa安全
3.2.4齿轮的圆周速度
v= =1.8 m/s <10m/s