導(dǎo)語：機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：《機械設(shè)計課程設(shè)計》是一門針對機械類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行的設(shè)計實踐課。該課程覆蓋了《機械設(shè)計》課程中所講解的大部分零件的設(shè)計、計算以及校核，設(shè)計任務(wù)繁重。因此，為學(xué)生在有限的學(xué)時下能夠很好地完成課程設(shè)計帶來了較大的難度。該文結(jié)合《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，從方案設(shè)計、數(shù)據(jù)計算、草圖繪制、裝配圖繪制等方面探討了如何提高《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)質(zhì)量的方法，對今后的課程設(shè)計具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計課程設(shè)計；機械設(shè)計；“三邊”設(shè)計準(zhǔn)則；減速器

《機械設(shè)計課程設(shè)計》的題目通常為一般用途的機械傳動裝置設(shè)計。設(shè)計的主體即為圓柱齒輪減速器。因為減速器包括了《機械設(shè)計》課程的大部分零部件，具有典型的代表性。筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出了學(xué)生在進(jìn)行《機械設(shè)計課程設(shè)計》過程中常見的一些問題，針對相關(guān)問題提出了一些改進(jìn)措施和方法，為提高《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)質(zhì)量給出了一些針對性建議與分析。

1方案設(shè)計環(huán)節(jié)

傳動方案的擬定是設(shè)計傳動裝置的第一步，其合理性決定著整個設(shè)計過程的成敗。在擬定傳動方案時，應(yīng)遵循以下原則[1]。

1.1帶傳動應(yīng)放在傳動裝置的高速級上

帶傳動傳動平穩(wěn)、噪音低、能緩沖吸振，故此，設(shè)計時應(yīng)充分利用帶的彈性滑動以及過載打滑等特點，將帶傳動安置在傳動裝置的高速級。

1.2鏈傳動應(yīng)放在傳動裝置的低速級上

鏈傳動受其結(jié)構(gòu)限制，具有“多邊形效應(yīng)”。因此，會引發(fā)附加動載荷和速度波動。故應(yīng)將鏈傳動安置在傳動裝置的低速級。

1.3開式齒輪傳動應(yīng)放在傳動裝置的低速級上

開式齒輪沒有保護(hù)裝置以及良好的潤滑系統(tǒng)，故摩擦磨損是其主要失效形式。為了提高開式齒輪的壽命，設(shè)計時應(yīng)增大模數(shù)，增大分度圓直徑，減少齒數(shù)。故應(yīng)將開式齒輪傳動安置在傳動裝置的低速級。

1.4錐齒輪傳動應(yīng)放在傳動裝置的高速級上

高速級上齒輪所受轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速高，故設(shè)計出來的錐齒輪尺寸小，以便于錐齒輪的加工。因此，應(yīng)將錐齒輪傳動安置在傳動裝置的高速級。

1.5斜齒輪傳動應(yīng)放在傳動裝置的高速級上

在二級展開式減速器中，既有斜齒輪，又有直齒輪時，一般應(yīng)把斜齒輪傳動安置在減速器的高速級上。因為斜齒輪傳動的平穩(wěn)性優(yōu)于同等參數(shù)的直齒輪。

1.6蝸桿傳動應(yīng)放在傳動裝置的高速級上

對于蝸輪蝸桿傳動，一般應(yīng)把蝸桿傳動放在減速器的高速級上，以此獲得較小的設(shè)計尺寸。另外，特別強調(diào)一點，高速級的小齒輪一定要遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，避免造成軸向載荷分布系數(shù)過大。

2數(shù)據(jù)計算

傳動方案確定之后，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的電動機型號的選擇、傳動比的分配以及傳動參數(shù)的計算。在此過程中學(xué)生容易犯錯的地方具體如下[2]。

2.1電動機轉(zhuǎn)速選擇不合理

一般，學(xué)生應(yīng)優(yōu)先選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的電動機，盡可能避免選3000r/min和750r/min的電動機。

2.2傳動比分配不合理

帶傳動和鏈傳動的傳動比應(yīng)在2~4之間；開式齒輪傳動的傳動比應(yīng)在4~6之間；閉式齒輪傳動的傳動比應(yīng)在3~5之間；錐齒輪傳動的傳動比應(yīng)在2~3之間；蝸桿傳動的傳動比應(yīng)在7~40之間。如傳動比不滿足如上要求，就要重新選擇電動機的型號以及同步轉(zhuǎn)速。二級展開式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配：()減4.1~3.1ii12=；對于同軸式圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配：減==iii3412；對于圓錐—圓柱齒輪減速器，傳動比可按下式分配：減錐ii41=。

2.3不會選擇參數(shù)計算

在確定各軸的輸入轉(zhuǎn)矩時，學(xué)生通常會存有疑問究竟是帶入電動機的額定功率Pm，還是帶入電動機所需功率Pd。實際上帶入這兩個參數(shù)任一均可，只不過帶入Pm后，計算的結(jié)果會保守一些，推薦學(xué)生帶入Pd。

3草圖繪制

草圖繪制階段是一個“邊計算、邊畫圖、邊修改”的過程，稱為“三邊”設(shè)計準(zhǔn)則[3]。為了避免學(xué)生在設(shè)計過程中出現(xiàn)抄襲、雷同現(xiàn)象，一般會規(guī)定減速器中心距末位得是“偶數(shù)”。在設(shè)計軸徑時，應(yīng)遵循如下原則：最小軸徑處按最小軸徑公式計算并圓整；有標(biāo)準(zhǔn)件的地方應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑要求；滿足軸上零件的軸向定位；方便軸上零件安裝與拆卸。有了約束條件，那么在草圖的繪制過程中，就有可能會反復(fù)計算和修改某一參數(shù)以達(dá)到設(shè)計要求。這就充分體現(xiàn)了“邊計算、邊畫圖、邊修改”的“三邊”設(shè)計準(zhǔn)則。

3.1減速器中心距末位是“偶數(shù)”

對于直齒圓柱齒輪中心距末位“擇偶”后，應(yīng)對直齒圓柱齒輪進(jìn)行變位；對于斜齒圓柱齒輪中心距末位“擇偶”后，應(yīng)對斜齒圓柱齒輪的螺旋角β加以重新計算。在歷年的課設(shè)答辯的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)湊中心距后，根本不對齒輪原始參數(shù)重新計算，從而造成整個設(shè)計失敗。另外，為了避免高速級齒輪潤滑不良，高速級與低速級兩對齒輪的中心距不應(yīng)相差過大。同時高速級與低速級兩對齒輪的中心距也不能相差太小，比如高速級中心距150mm，低速級中心距160mm，這會造成高圖1某牛頭刨床傳動方案121234速級的大齒輪與低速軸發(fā)生干涉。一般這種問題，學(xué)生通常會在繪制草圖的時候方能發(fā)現(xiàn)。最后強調(diào)一點，高速級中心距不能小于100mm。

3.2高速級最小軸徑的確定

3.2.1減速器的高速級與帶傳動相連此時高速級最小軸徑的確定方法為[2]:31101npd≥A式中：A0為材料常數(shù)；P1為高速軸的功率，kW。n1為高速軸的轉(zhuǎn)速，r/,min。3.2.2減速器的高速級與聯(lián)軸器相連此時高速級最小軸徑的確定方法為[4]：先按最小軸徑公式（1）確定最小軸徑，之后選擇合適的聯(lián)軸器，結(jié)合聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)孔徑，最終確定出高速軸的最小軸徑。特別強調(diào)，在選擇聯(lián)軸器時應(yīng)考慮電動機的軸伸連接尺寸“D”。

3.3高速軸其他段軸徑的確定

高速軸其他段軸徑的確定方法應(yīng)本著如下原則：有標(biāo)準(zhǔn)件的地方應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑要求；滿足軸上零件的軸向定位；方便軸上零件安裝與拆卸。如圖2所示，在φ30處，此處軸肩為定位軸肩[5]，軸肩高度；又由于此處有標(biāo)準(zhǔn)件氈圈，氈圈要求安裝軸徑得是“5”的倍數(shù)。兩條約束加持之下，最終計算出高速軸第二段軸徑d=30mm。如圖2所示，在φ35處，此處軸肩為過渡軸肩[6]，軸肩高度；又由于此處有標(biāo)準(zhǔn)件滾動軸承，滾動軸承要求安裝軸徑得是“5”的倍數(shù)；另外是為了減小軸的精加工表面，以及方便滾動軸承拆裝。三條約束加持之下，最終計算出高速軸第三段軸徑d=35mm。

4裝配圖繪制

在繪制裝配圖的主視圖時，學(xué)生們?nèi)菀追稿e誤的地方就是“H”值的確定。“H”值的確定方法如下式：。低速級大齒輪，hs約為1個齒高~（1/6~1/3）個齒輪半徑；高速級大齒輪，hf約為0.7個齒高，但不小于10mm。具體情況如圖3所示。“H”值的確定,一方面充分考慮了二級展開式圓柱齒輪潤滑優(yōu)良，另一方面又保證減速器結(jié)構(gòu)盡可能緊湊。

5結(jié)語

《機械設(shè)計課程設(shè)計》包括傳動裝置方案設(shè)計、運動和動力參數(shù)選擇、齒輪設(shè)計、軸系的設(shè)計、聯(lián)軸器的選擇、軸承的選擇等。涉及零件之廣，計算工作量之多，繪制圖紙量之大都有目共睹。對于大三的機械專業(yè)本科生而言，難度不言而喻。在設(shè)計的過程中難免會有這樣那樣的困難與錯誤。因此指導(dǎo)教師應(yīng)更加盡職盡責(zé)，悉心指導(dǎo)。指導(dǎo)時，應(yīng)簡明扼要，重點突出，避免學(xué)生走彎路，或者少走彎路。

參考文獻(xiàn)

[1]李育錫,董海軍.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2020.

[2]濮良貴,陳國定,吳立言.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2019.

[3]曾德芝,陳睿.高職院校機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計理論教學(xué)研究——評《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》[J].有色金屬(冶煉部分),2020(12):127.

[4]劉軍,張濤.基于新工科背景的機械設(shè)計課程創(chuàng)新[J].機械設(shè)計,2020,37(s2):268-270.

[5]楊小高,丁德瓊.基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技術(shù)型人才過程培養(yǎng)的《機械設(shè)計課程設(shè)計》實踐教學(xué)改革[J].科技資訊,2020,18(9):70-71,74.

[6]黃志誠,潘金波,王興國.工程認(rèn)證背景下“機械原理”與“機械設(shè)計”課程設(shè)計教學(xué)改革研究[J].科技與創(chuàng)新,2020(23):46-47,50.

作者：王妍靜 單位：沈陽理工大學(xué)機械工程學(xué)院