以工程視角審視《機械設計基礎》課程設計圖紙

鹿新建+唐利芹+李鋼

摘要：《機械設計基礎》課程設計是重要的實踐教學環節，圖紙質量是檢驗其設計水平的重要依據，本文結合作者多年的工程實踐經驗，指出我院某班設計圖紙中存在的共性和個性問題，并提出了改進意見，將有助于學生設計水平的提高。

關鍵詞：課程設計；圖紙；工程實踐

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）31-0213-02

機械設計基礎課程設計是在學完了《機械設計基礎》課程以后的一個實踐性教學環節，其目的是對學生所學的理論課進行一次綜合的全面的工程訓練，是全面掌握本課程的重要步驟。其目的是使學生鞏固和加深所學課程知識；培養運用所學知識解決實際問題的能力；使其對機械傳動設計、機械零件和通用標準件的設計與計算有一個較為完整的系統知識，從而使學生掌握機械傳動設計的整個過程，進一步提高學生的計算、制圖和使用技術資料的能力。題目是設計輸送機的減速器，著重考察學生對齒輪傳動、鍵連接、軸承設計等教學重點的把握程度。本校是以培養高等工程應用型人才為主，大部分學生以后將走向企業，對于企業而言，評判人才優劣的一個重要因素是制圖水平。因此，本文將結合本人多年在企業的工程實踐，以我院某班33名同學的機械設計基礎課程設計結果中的制圖質量為對象進行分析，同時提出改進意見，僅供參考。

一、工程技術人員如何審圖

關于工程技術人員如何審圖？與個人的認識水平、所從事的工種以及工作積累有關。一般而言設計人員重視零部件設計的圖紙布局、尺寸鏈、重要配合、設計結構的合理性、重要連接部位、明細表對應性、零件圖與部裝圖的一致性、拆裝工藝性；工藝人員重視設計結構是否便于制造、零件材質和加工精度的合理性、裝配工藝性；標準化人員則重在各種“規范化”，這些規范化包括圖紙格式、線型、尺寸標注、標準化等。

二、圖紙存在問題

通過批閱33份課程設計裝配圖和零件圖，發現存在一些共性問題和個別問題，現總結如下。

（一）共性問題

1.圖紙分區問題。圖紙分區的作用在于對設計尺寸的“定位”，便于圖紙審核和修改。圖1為某型壓片機的裝配圖，采用了具有分區的A2圖框，如果修改偏心套的配合尺寸Φ25h6，可以清晰的定位到圖紙中的3B區，便于說明。

2.GB與GB/T。在上世紀90年代前，國家頒布的標準多以GB打頭，是一種強制性標準。之后頒布的標準多是以GB/T打頭，是推薦性國家標準，是指生產、交換、使用等方面，通過經濟手段調節而自愿采用的一類標準，又稱自愿標準。這類標準任何單位都有權決定是否采用，違反這類標準，不承擔經濟或法律方面的責任。但是，一經接受并采用，或各方商定同意納入經濟合同中，就成為各方必須共同遵守的技術依據，具有法律上的約束性。在批閱圖紙中發現有很多同學將彈簧墊圈的標準寫為GB/T93-1987或GB/T93-87，顯然是錯誤的。一般可以直接簡寫為GB/T93。

3.螺栓選擇與標注。上下箱體的連接，很多同學選用GB5780螺栓進行連接，GB5780螺栓是一種C級螺栓，采用Q235A制造，一般在機械設計中很少使用或用在不重要的場合。上下箱體的連接屬于比較重要的連接，因此在螺栓上應當選擇較好的材質，一般選用GB5782螺栓，其材料為35鋼或1Cr18Ni9Ti，淬火處理HRC35～40（對于35鋼）。在具體的工程設計中，一般會使用GB/T70.1的螺釘進行連接，可以選擇8.8或更高等級螺釘。采用螺釘的好處在于可以便于拆裝，同時減少一個锪平面加工。

4.軸承安裝處軸上圓角設計。在批閱軸設計圖中，很多同學不注意各段軸之間的過渡圓角，統一設計為R2，經查閱軸承設計手冊，深溝球軸承的6211軸承圓角為R2，小于此規格的一般在R0.3～R1.5，大于此規格的也有很多軸承型號的軸承圓角小于R2；對于角接觸球軸承的7310A軸承圓角為R2，小于此規格均小于R2；對于圓錐滾子軸承的HR30308J軸承圓角為R2，小于此規格均小于R2。減速器低速軸安裝軸承部位一般在50mm左右，顯然標注軸上圓角為R2是不恰當的。

（二）個別問題

1.軸承脂潤滑設計。軸承的潤滑一般分為脂潤滑和油潤滑，由軸承內徑n和軸承轉速r/min的乘積確定潤滑方式。再根據軸上是否有軸向力確定軸承的類型，一般直齒傳動多用深溝球軸承或角接觸球軸承；斜齒傳動用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對于脂潤滑，參考資料上給出了擋油蓋的設計，防止潤滑脂溢出。但是對于采用深溝球軸承的設計，在軸承設計手冊上給出了自帶密封圈的軸承結構，可以簡化設計。在具體工程實踐中，可以選用VV型或DD（DDU）型深溝球軸承，將一側打開即可。此外，軸承的潤滑脂添加，可以通過在軸承端蓋增加黃油注油嘴實現，避免了打開軸承蓋，費時費力。

2.低速軸上鍵設計。連接大齒輪和低速軸的鍵，少部分同學選擇B型鍵。但是，B型鍵槽俯視圖（兩端）容易出錯（兩端畫成直線）。B型鍵槽的三維效果圖如圖2所示，其加工方法是采用銑刀沿軸向銑削。

3.油標問題。在減速器設計中，為了方便觀察箱體中的油量，在側面設計有桿式油標，通過螺紋旋在下箱體中。但是，在一般的工程設計中，采用如透明油標比較常見，更能夠實時觀察箱體中的潤滑油量。

4.回油槽問題。對于采用油潤滑的軸承，需要在減速器下箱體中開設回油槽，經常發現回油槽寬度不一且寬度不標準，這就導致在加工中需要花費更多的時間，導致設計不經濟。

5.其他問題。連接上下箱體的螺栓偏長，如M12x135，一般而言，螺栓的長度不超過直徑的10倍，超過此長度需要特殊定制，而且長度超過100mm一般按照10mm或20mm長度遞增。此外，還存在著螺栓長度不規整的問題。鑄件箱體個別部位壁厚小于10mm，根據現有的消失模鑄造工藝，其壁厚一般要求不小于15或20mm。在提供的設計資料中僅有軸承的外形及安裝尺寸，缺少內圈厚度、外圈厚度等局部尺寸，造成繪制出的軸承不協調。

三、改進意見

1.修訂相關教材或者在教學中補充“圖紙分區”的內容，或者在課程設計之前提供已分區好的標準圖框。

2.增加教材中部分常用緊固件的介紹，重點介紹標準號、標注方法以及長度計算方法等。

3.提供給學生標準的滾動軸承圖紙，并要求學生特別注意軸承的設計圓角。

4.在《機械設計基礎》教學過程中注重設計經濟性、設計標準化等方面的教學，同時補充工程實踐中常見的設計。

參考文獻：

[1]朱玉.機械設計基礎[M].北京：北京大學出版社，2013.

[2]武華.機械制圖（第2版）[M].北京：機械工業出版社，2016.