機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)探析

摘要：以帶式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)為例，主要說(shuō)明學(xué)生在傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇和傳動(dòng)比分配、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)幾個(gè)方面的主要問題。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)；帶式運(yùn)輸機(jī)；注意問題

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 06-0163-01

帶式運(yùn)輸機(jī)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生一次綜合練習(xí)。通過此課程設(shè)計(jì)，一是，幫助學(xué)生鞏固和深化先修課所學(xué)的知識(shí)，通過綜合運(yùn)用《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程及其它有關(guān)的先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)的問題；二是，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思路和分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)簡(jiǎn)單機(jī)械總體設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)的能力；三是，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能，通過設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)和圖冊(cè)并查閱有關(guān)的技術(shù)資料；四是，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，通過計(jì)算機(jī)繪圖，把《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的課程設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的緊密性，為學(xué)生提供了一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的實(shí)踐機(jī)會(huì)。但學(xué)生在搞課程設(shè)計(jì)時(shí)往往不知從何處著手，很容易出現(xiàn)各部分不能有機(jī)地綜合起來(lái)，設(shè)計(jì)參數(shù)不合適等問題。

下面結(jié)合自己的親身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談一下自己在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行帶式運(yùn)輸機(jī)課程設(shè)計(jì)時(shí)的體會(huì)。

一、教師在課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)中的原則

教師在課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)中，主要針對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟給予提示和啟發(fā)。同時(shí)，針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)。主要是引導(dǎo)學(xué)生、鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)過的知識(shí)，自己解決設(shè)計(jì)中遇到的問題，應(yīng)讓學(xué)生自己動(dòng)手查資料，引導(dǎo)學(xué)生選擇符合裝配工藝和加工工藝的機(jī)構(gòu)。例，減速器中心矩的選擇和軸承蓋的形式密切相關(guān)，如果選擇不好，不但調(diào)整軸承間隙、裝配拆端蓋困難，且密封性差，加工費(fèi)時(shí)，對(duì)于在設(shè)計(jì)中創(chuàng)新的同學(xué)，應(yīng)給予鼓勵(lì)；有差錯(cuò)的同學(xué)，應(yīng)該完善自己，切忌越俎代庖，要引導(dǎo)學(xué)生自行分析研究，如何做到呢？

（一）講方法，不給答案

例：進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時(shí)，要求對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)，這時(shí)必須算出軸上危險(xiǎn)點(diǎn)的最大彎矩和扭矩，然后進(jìn)行彎矩扭矩的合成，最后利用公式進(jìn)行計(jì)算檢驗(yàn)。此時(shí)，所謂的方法就是：

（1）求出扭矩。

（2）求出彎矩。

（3）彎矩扭矩合成。

（4）強(qiáng)度校核。教師只給方法，不提供具體過程和答案，以此來(lái)提高學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算能力。

（二）講原則，不給過程

例：減速器中大齒輪的表面硬度要達(dá)到硬度220HBS，而要達(dá)到這種硬度的熱處理方法有很多種，每一種都有其工藝特點(diǎn)，這時(shí)需要學(xué)生從實(shí)際選擇的齒輪材料，經(jīng)濟(jì)性要求等多個(gè)方面進(jìn)行綜合判斷，選擇合適的處理方法。

二、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)方面

學(xué)生在搞課程設(shè)計(jì)時(shí)，指導(dǎo)教師不能直接把傳動(dòng)系統(tǒng)圖發(fā)給學(xué)生，因?yàn)椴焕陂_拓學(xué)生視野及學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。我們可以給出原動(dòng)部分、執(zhí)行部分，讓學(xué)生自己用所學(xué)過的知識(shí)去設(shè)計(jì)中間的多種傳動(dòng)方案，并列出多種方案的特點(diǎn)，根據(jù)使用要求找出最佳方案。這樣有利于活躍學(xué)生的思維，又讓學(xué)生具備一定的成就感。

三、傳動(dòng)比的分配方面

傳動(dòng)比的分配過程中要注意傳動(dòng)比是否在合理的范圍內(nèi)，傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)副傳動(dòng)比相差不能太大，否則有可能造成傳動(dòng)干涉，還要注意傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比每一傳動(dòng)副傳動(dòng)比的連乘積，特別主要聯(lián)軸器的傳動(dòng)比為1。

四、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)方面

（1）設(shè)計(jì)時(shí)要注意處理傳動(dòng)件與其他部件的協(xié)調(diào)問題。如裝在電動(dòng)機(jī)軸上的小帶輪半徑與電動(dòng)機(jī)中心高相稱，最好不要超過電機(jī)輸出軸中心線到地基的距離，其軸孔直徑、長(zhǎng)度應(yīng)與電動(dòng)機(jī)外伸軸段直徑、長(zhǎng)度相符，大帶輪不能與機(jī)架相碰等。

（2）帶輪的基準(zhǔn)直徑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)系列，同時(shí)在確定單根V帶基本額定功率p0時(shí)，應(yīng)采用插值法確定。特別注意，為了避免彎曲應(yīng)力過大，帶輪的基準(zhǔn)直徑不能過小。因此，小帶輪基準(zhǔn)直徑應(yīng)符合最小基準(zhǔn)直接些列。

五、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方面

（1）齒輪的失效形式不一樣，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不一樣。例：減速器中齒面點(diǎn)蝕是主要失效形式，應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。校核時(shí)，要特別注意強(qiáng)度極限應(yīng)力值的查圖法，一般選取其中間偏下值，即在MQ中間選值。若齒面硬度超出圖中薦用的范圍，可按外插法查取相應(yīng)的極限應(yīng)力值。

（2）齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常要考慮齒輪的幾何尺寸、材料、使用要求、工藝性及經(jīng)濟(jì)性等因素，確定合理適用的結(jié)構(gòu)型式，然后按設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定結(jié)構(gòu)尺寸，最后繪制出齒輪的零件工作圖。

六、軸的設(shè)計(jì)方面

（1）安裝軸承的軸段直徑應(yīng)根據(jù)所用的軸承類型及型號(hào)考查軸承標(biāo)準(zhǔn)取得，應(yīng)符合滾動(dòng)軸承規(guī)范。

（2）當(dāng)兩相鄰的直徑發(fā)生變化以形成軸肩時(shí)，軸肩的圓角半徑應(yīng)小于所安裝零件轂孔的倒角尺寸。特別注意安裝滾動(dòng)軸承的軸肩高度必須小于軸承內(nèi)圈高度，以使軸承的拆卸。

（3）為了使套筒、圓螺母、軸端擋圈等可靠壓緊軸上零件的端面，與零件輪轂相配的軸段長(zhǎng)度L應(yīng)略小于輪轂寬度B，一般約短1-3mm。

七、結(jié)束語(yǔ)

以上是在指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)中的一些體會(huì)。當(dāng)然除了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量外，還可以對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行探討，改革創(chuàng)新，收集生產(chǎn)實(shí)踐中的新型裝置，以拓展學(xué)生的視野和思維并提高它們的綜合設(shè)計(jì)能力。

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[作者簡(jiǎn)介]楊劍，女，助教，機(jī)械制造及自動(dòng)化。