《机械原理课程设计》第1阶段任务与要求(2018)

第一篇：《机械原理课程设计》第1阶段任务与要求(2018)

《机械原理课程设计》第一阶段任务与要求

（2018.5.9）

一、明确本阶段任务

课程设计的主要内容为：（1）机械功能的分解；（2）机械的选型与组合；

（3）机械运动方案的拟定、机构的组合方式；（4）机构运动循环图；（5）机械运动简图。

第一阶段的主要任务为：（1）、（2）、（3）。

二、具体实施内容与方法

（1）机械功能的分解

从功能要求出发，分解出各个运动的形式与特点，例如，运动是直线运动、转动、往复运动、间隙运动等。整个机构的功能要求，可分为几个动作。各个运动间的相互关系。（2）机械的选型与组合

根据各个运动，选择相应的机构。机构可以是基本机构，也可以是组合机构。尽可能列出可能的机构，并分析每个机构的特点，比较可用机构间的区别，最后选定机构，并说明选定机构的特点。

整个工作重点是进行机构间的比较与选型。每个运动相应的机构不得少于3个，并进行机构的特点分析。（3）机械运动方案的拟定、机构的组合方式

这部分内容主要是将上节选定的机构联接在一起，即将多个运动合并为一个原动件驱动。

机构的联接方式，不得少于2个方案，并说明每个方案的特点。最后选定一个方案（示意图、运动简图），说明特点。

三、要求

（1）在机构说明、方案时，应尽可能提供机构示意图（简图）；（2）采用Word文件格式（2007版），形成文件，文件名格式：

“学号+班级+姓名+题目+.doc”

（3）完成时间：2018年5月21日前交各班课代表集中，各班课代表将全班文件压缩后，在2018年5月22日10：00前发给我。

第二篇：机械原理课程设计目的和任务

第一节

机械原理课程设计目的和任务

一、机械原理课程设计的目的

机械原理课程设计是使学生较全面、系统掌握机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生“初步具有确定机械运动方案，分析和设计机械的能力”及“开发创新能力”的一种手段。其目的是：

1)以机械系统运动方案设计与拟定为结合点，把机械原理课程中分散于各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深学生所学的理论知识；

2)通过拟定机械运动方案的训练，使学生初步具有机构选型与组合和确定运动方案的能力；

3)使学生在了解机械运动的变换与传递及力传递的过程中，对机械的运动、动力分析与设计有一个较完整的概念；

4)进一步提高学生运算、绘图、运用计算机和技术资料的能力；

5)通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分析的能力。

二、机械原理课程设计的任务

对给定的设计要求进行分析，将总功能分解；制定机构运动循环图；设计实现各个分功能的机构运动原理，构成几种运动方案，对各运动方案进行对比和选择；对选定方案中的机构进行分析与设计，画出机构运动简图；设计飞轮；对机构进行必要的运动和动力分析。

三、机械原理课程设计进行的方式

根据具体情况有下列几种方式可供选择。

1)集中式：在机械原理课程课堂教学完成后，集中一段时间进行；

2)分散式：将课程设计与课程教学平行安排；

3)集中与分散：在机械原理课程教学的中后期先进行课程设计的调研及部分工作方案设计工作，课程结束后集中一段时间进行绘图、分析、编写说明书等工作。

上述三种方式中，第一种与第三种对进行机械系统运动方案设计有利，第二种对密切联系每章中的理论教学较好，适宜于解析法为主要手段的机构分析与综合类的课程设计题，而对机械运动方案设计类的题目较难进行。

四、课程设计的一般步骤和方法

机器主要是由原动部分、传动部分和执行部分三大部分组成，传动部分和执行部分又主要由各种机构组成，机械原理课程设计要求针对某种简单机器进行机械运动设计，最终获得机械运动简图。机械运动设计的一般步骤是：

1、确定执行构件的运动及运动参数

所谓执行构件的运动，是指完成机器预定功能所需的所有执行构件的运动形式、运动参数和变化规律，以及它们之间的相互配合关系。当机器的工作要求确定之后，根据对所需的功能要求进行分析，可确定出实现功能的原理，进一步便可确定执行构件的运动。

这一步包括将两个工作：

1)通过对设计功能的分析,确定完成功能所需的工艺动作的数量和类型，并将设计要求由功能要求细化为对各个执行构件的运动形式和运动参数的要求。

2)按照功能要求，设计出所有各个执行构件之间在运动上的协调关系，绘制出机械运动循环图。

2、确定原动机的类型和运动参数

原动机的类型和运动参数影响机械传动的形式、机构类型的选择和机械系统的复杂程度，因此应首先选好原动机。

常用原动机有三相异步电动机、调速电动机和往复式油缸（或气缸）等。机器中一般多采用三相异步电动机为原动机，同时对电动机的运动参数的选择应综合考虑电动机和传动部分的重量、尺寸、价格、机构系统的复杂程度以及机械效率等各方面的因素。

3、确定机器的运动方案 此部分包括两个内容：

1)机器运动方案的设计。当执行构件的工艺动作和原动机的运动确定后，就可以选择适当的机构及其合理组合，形成完成各个工艺动作的机器工作原理以及原动机与执行机构之间的传动方案。设计机器运动的工作原理，其基础是对机械原理课程中所讲述的各种常用机构的结构组成、运动特点、工作原理的掌握。同时，在拟定机器工作方案时还应遵循以下原则：

①采用尽可能简短的运动链这有利于降低机械的重量和制造成本，也有利于提高机械效率和见小累积误差。②优先选用基本机构基本机构结构简单、设计方便、技术成熟，故在满足功能要求的条件下，应优先选用。

③应使机械有较高的机械效率。

④合理安排不同类型传动机构的顺序一般来说，通常将转变运动形式的机构安排在运动链的末端，与执行构件靠近；其次，带传动等摩擦传动，一般都安排在转速较高的运动链起始端，以减少其传动的转矩，从而见小其外廓尺寸。

⑤合理分配传动比运动链的总传动比合理的分配给各级传动机构。具体分配时应注意：一是每一级传动的传动比应在通常的范围内选取；二是当运动链为减速传动时，一般情况下，按照“前小后大”的原则分配传动比。

⑥保证机械的安全运转。2)选择最优机器运动方案

同一个运动可以由多种实现方法，因此可以设计出多种运动方案，这就设计方案的选择问题。最为机械原理课程设计，仅要求完成方案的初步训练，大致可从以下几个方面进行分析、比较：

①机械功能的实现质量这里主要包括工作的精确性、稳定性、适应性和扩展性等。②机械的工作性能机械在满足功能要求的条件下，还应具有良好的工作性能。如运转的平稳性、传力性能及承载能力等。

③机械的动力性能如冲击、振动、噪声及磨损性等。

④机械结构的合理性结构的合理性包括结构的复杂程度、尺寸及重量大小等。

⑤机械的经济性经济性包含设计工作量的大小、制造成本、维修难易及能耗大小等。

4、机械系统的运动尺寸设计

机械系统的运动尺寸设计包括传动机构和执行机构的运动尺寸设计。

传动机构的运动设计在运动设计节段，主要是确定总传动比，以及相应的齿轮齿数、链轮齿数、蜗轮蜗杆齿数、带轮直径等，以使执行机构得到所需的速度。

执行机构的运动尺寸设计，则要对各构件的长度，机架的位置、高副运动副元素的几何形状、螺旋机构的导程、棘轮棘抓机构的齿数、槽轮机构的尺寸和轮槽数等进行确定，其决定方法在机械原理的相应章节中已经详细说明。

5、绘制机构运动简图

在机器运动方案的设计和机构运动尺寸设计的基础之上，选择适当的比例尺绘制机器运动简图。对于执行机构应适当标注与运动有关的尺寸参数，对于传动机构则应标注相应的齿轮和链轮齿数及带轮直径等。原动机和执行构件的运动及其参数也应使用相应的符号和数字予以表示。图中还可以用简要的文字注明一些技术要求，如运动的不均匀性要求，为了达到运动协调配合，分配轴上元件的相角调整要求，对某些元件的平衡精度要求等。机构运动简图的绘制方法参考机械原理教材。

6、机构运动分析

为了检查所设计的机构是否满足预定的运动要求，是否回发生运动干涉，确定机构运动所需的空间大小，为机构动态静力分析提供资料，应对所设计的机构进行运动分析。

课程设计中，一般可对主体机构或指定的机构进行运动分析，应画出执行构件的运动线图，一般进行分析比较。还要求出指定构件的角加速度和质心的加速度，以便进行动态静力分析。运动分析可采用图解法和解析法。

7、机构动态静力分析

在运动分析的基础上，对机构进行动态静力分析，动态静力分析的内容是主动件处于每个给定位置按预定规律运动时，求出各运动副中的反力，及机构的平衡力或平衡力矩。为后续的飞轮设计，原动机的功率选择，以及零部件的工作能力设计提供原始资料。

机构动态静力分析也可采用图解法和解析法进行分析。

8、机器周期性速度波动调节

对于在短期尖峰载荷下工作的机器，为了改善机器的工作平稳性，见小所需电动机的容量，需要添加飞轮。集体方法可参阅机械原理教材相应内容。

9、确定的电动机功率

主体机在周期性变速稳定运转时所需电动机的理论功率为：

N电式中：Mvd－主动件上的等效驱动力矩(N·m)，一般为常数；

Mvr－主动件上平均等效力矩(N·m)；

ωm－主动件平均角速度(rad/s)。考虑到传动效率，则电动机的功率为：

MudmMvrm(kW)10001000

(1.2~1.6)N电(1.2~1.6)N电由于没有考虑其它执行构件所需的功率和启动时所需的功率的增加，因此电动机所需的功率可能还要增大，通常用类比法参照同类机器修正计算所得的电动机功率。查阅电动机的使用资料，根据所需功率和运动参数的大小即可确定电动机的型号。

10、编写设计说明书

说明书是设计计算的整理和总结，是图纸设计的理论依据，而且是审核设计的技术文件之一。说明书编写要求和注意事项在后面有详细说明。

五、课程设计说明书的编写

1、课程设计说明书的内容

编写技术报告、可行性论证报告、产品说明书等技术文件是学生在校期间应该掌握的基本技能之一。课程设计说明书属于技术说明书中的一种，对说明书的编写是培养学生编写技术文件的重要途径之一。

编写课程设计说明书，是学生对课程设计的总结，内容大致包括：

1)目录

2)设计任务书(包括设计条件和要求)；

3)运动循环图（执行构件运动协调配合关系）； 4)原动机的运动类型及其运动参数的选择；

5)机器运动方案(三种或三种以上方案)设计及其选择;6)传动系统运动尺寸设计；

7)执行机构（主体机构和辅助机构）的运动尺寸设计；

8)机构运动简图；

9)主体机构运动分析；

10)主体机构动态静力分析；

11)机器周期性行速度波动调节；

12)确定电动机功率；

13)自我评价及感想；

14)参考资料。

2、课程设计说明书的编写要求和注意事项

1)预备好草稿本。每个学生在接到课程设计题目之后要备一草稿本，把你在课程设计过程中查阅、摘录的资料、初步的运算、编程的草稿、设计构思的草图、心得思路、书写的草稿等都记录在案，不要轻易散落、丢失。这些材料是写正式说明书的基本素材。

2)说明书应该用钢笔写在16开课程设计说明书专用纸上，要求字迹端正、文句通顺、步骤清楚、叙述简明。通过课程设计说明书的编写，学生应学会整理设计数据，绘制图表和简图，用工程术语表达设计成果的方法，说明书是每个学生治学态度、独立分析能力、归纳总结表达能力的综合反映，每个学生必须下功夫斟字酌句写出自己的水平与风格，也为书写其他课程设计、毕业设计和论文打下基础。

3)说明书中计算部分的书写，必须附上与计算有关的图，先列出计算式，再按顺序代入各文字符号的数字，最后写出计算结果。计算所引用的公式和数据应注明来源，包括参考资料的编号和页码。

4)说明书中，每一自成单元的内容都应有大小标题，使其醒目突出。

5)凡是用图纸绘出的图形，在说明书中可不必绘出，但需说明（如：见图××），其余图形均应绘出。

6)说明书应加上统一的封面，并与目录装订成册。

7)课程设计提交时，说明书应与图纸一同装入课程设计档案袋内，图纸应按制图要求进行折叠，并做好大便准备。

Mudm(kW)1000

第三篇：机械原理课程设计的要求

机械原理课程设计的要求

一、课程简介：

机械原理程设计是修完机械原理课程后一个重要的实践教学环节。主要训练学生应用基础理论知识解决工程实际问题的一系列基本方法。机械原理程设计的主要任务是根据对某种机械的功能要求，进行机械的构型设计和拟定系统运动方案并绘制机械运动简图，在此基础上对方案中部分机构进行设计，并编写设计说明书。是培养学生获得方案的选择和设计计算能力, 培养学生创新设计的能力。

二、设计步骤和要求

1、机械系统运动方案的拟订

按照给定的机械总功能和工艺过程的动作要求，根据下列步骤进行设计：

1）功能分解：将给出的复杂运动要求，分解成基本运动、动作等（参考《课程设计指导手册》4.2 工艺动作过程的分解）；

2）机构的选用：选定完成这些基本运动或功能的相应的常用机构。

3）机构组合：把各个基本运动组合在一起，得到该机械的设计方案。（参考《课程设计指导手册》第五章 机械运动方案的组成）；

4）方案评价：每个同学至少要拟定出满足工艺动作要求的该机械系统的一种运动方案，然后结合小组中其它两位同学的方案（共三种方案），进行性能分析与评价，对比分析各方案的优缺点，最后选定一种作为最佳方案。（参考《课程设计指导手册》第三篇 机械运动方案评价和设计举例）。

2、画出各机构的运动简图：

画出自己所选方案中，整个机械系统（从动力开始，经过传动，最后是执行机构）的机构运动简图。（要尽量用轴测图或三维图把传动路线表示清楚）

3、在运动方案的拟定中，必须考虑机械各执行机构运动的协调配合关系。要做运动协调设计，并画出运动循环图。（参考《课程设计指导手册》4.3 机械运动方案中机构的运动协调设计及4.4～4.6）

4、机构设计

对选定的方案，选择机械系统中的一种机构，进行设计。

5、编写机械原理课程设计说明书。（参考《课程设计指导手册》附录二）

第四篇：机械原理课程设计

机械原理 课程设计说明书

设计题目：牛头刨床的设计

机构位置编号：11 3

方案号：II

班 级： 姓 名： 学 号：

年 月 日

目录

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1课程设计任务书…………………………2 §2.2原始数据及设计要求……………………2

三、设计说明书

§3.1画机构的运动简图……………………3 §3.2导杆机构的运动分析…………………4 §3.3导杆机构的动态静力分析3号点……11 §3.4刨头的运动简图………………………15

§3.5飞轮设计………………………………17

§3.6凸轮机构设计…………………………19 §3.7齿轮机构设计…………………………24

四、课程设计心得体会……………………………26

五、参考文献………………………………………27

一〃前言

机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于： 

⑴．进一步加深学生所学的理论知识培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。

⑵.使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。

⑶.使学生得到拟定运动方案的训练并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。

⑷.通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。

⑸.培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。

机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构连杆机构、飞轮机构凸轮机构，进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮，或对各机构进行

运动分析。

二、概述

§2.1课程设计任务书

工作原理及工艺动作过程 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图(a）所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有极回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面 加工质量。切削如图所示。

§2.2.原始数据及设计要求

三、设计说明书(详情见A1图纸)

§3.1、画机构的运动简图

以O 4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O 2点B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为，取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3„12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置，如下图：

§3.2 导杆机构的运动分析

11位置的速度与加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）

取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图

由图得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影响法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5构件为研究对象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如

上图。则图知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s, aA3n=aA2n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0425m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 = aA4n + aA4τ

= aA2n

+ aA4A2k

+

aA4A

2大小:

?

ω42lO4A

?

√

2ω4υA4 A2

?

方向: ? A→O4 ⊥O4B A→O2

⊥O4B

∥O4B 取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形如下图所示.由图可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影响法求得

aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =5.690 m /s2 又

ac5B5n =0.0701m/s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多边形如上图，则

″

aC5B5τ= C5´C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3号位置的速度与加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”进行速度分析，因构件2和3在A处的转动副相连，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与w2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）取构件3和4的重合点A进行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图

VA4=pa4〃µv= 0.487m/s VA4A3=a3a4〃µv= 0.356 m/s w4=VA4⁄lO4A=1.163rad/s VB=w4×lO4B= 0.675m/s

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边形如上，则

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s，9 aA2n=aA3n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0426m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 =aA4n+ aA4τ = aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形下图所示：

则由图知：

aA4 =P´a4´〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X轴 √ C→B ⊥BC 其加速度多边形如上图，则 ac =p ´c〃μa =4.58m/s2 §3.3 导杆机构的动态静力分析 3号点 取3号位置为研究对象：

①.5-6杆组共受五个力，分别为P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多边形如图所示：

已知：

已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.58m/s2 那么我们可以计算 FI6=-G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361N 又ΣF=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 //x轴 → ← B→C ↑ 大小 9000 800 √ ？ ？ 又

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x轴

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多边形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上图中，对c点取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入数据得x=1.11907557m ②.以3-4杆组为研究对象（μ=50N/mm）

已知： F54=-F45=8634.495N，G4=220N aB4=aA4〃 lO4S4/lO4A=2.261m/s2 , αS4=α4=7.797ad/s2

可得：

FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4〃aS4=-9.356 对O4点取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入数据，得：

MO4=-9.356-49.742×0.29+F23×0.4185+8634.495×0.574+220×0.0440=0 故：

F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0 方向： ？ ？ √ M4o4 √ √ 大小： √ √ → √ ┴O4B √

解得：

Fx=2991.612N Fy=1414.405N 方向竖直向下

③.对曲柄分析，共受2个力，分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆，所以F32=F34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F12与F32等大反力。受力如图：

h2=72.65303694mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F32〃h2=0 即

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨头的运动简图

§3.5飞轮设计

1.环取取曲柄AB为等效构件，根据机构位置和切削阻力Fr确定一个运动循的等效阻力矩根据个位置时

值，采用数值积分中的梯形法，计算曲柄处于各的功

。因为驱动力矩可视为

，确定等效驱动力常数，所以按照

矩Md。

2.估算飞轮转动惯量 由

确定等效力矩。

§3.6凸轮机构设计

1.已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角o=10o，回程运动角0'=70o，摆杆长度=70远休止角001lo9D=135mm，最大摆角max=15o，许用压力角[]=38.2.要求:(1)计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。（2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，划出凸轮实际轮廓线，并按比例绘出机构运动简图。

3.设计步骤：

1、取任意一点O2为圆心，以作r0=45mm基圆；

2、再以O2为圆心，以lO2O9/μl=150mm为半径作转轴圆；

3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;

4、以O9为圆心，以lOqD/μl=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置

画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲

线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。

5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择

（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min：先用目测法估计凸轮理论廓线上的min的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径minOA；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径min 26.7651mm。

凸轮最小曲率半径确定图（2）凸轮滚子半径的选择（rT）

凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑： 几何因素——应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于1~5mm。对于凸轮的凸曲线处CrT，对于凸轮的凹轮廓线CrT（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生

失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最

小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮

上的凸曲线，则应用公式：minrT5rTmin521.7651mm；滚

子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取rT(0.10.5)r0

及4.5rT22.5mm。综合这两方面的考虑，选择滚子半径可取rT=15mm。

然后，再选取滚子半径rT，画出凸轮的实际廓线。设计过程 1.凸轮运动规律 推程0≤2φ≤δo /2时：

2max12204max120,0024max2 120

推程δo /2≤φ≤δo时：

2max1max(220)04max1(20)002,04max2120

回程δo+δs01≤φ≤δo+δs+δ'o/2时：

2max1max2'204max1'200,0'24max21'20

回程δo+δs+δ’o/2≤φ≤δo+δs+δ’o时：2max1(0')2'204max1('20')00'2,0'4max21'20

2.依据上述运动方程绘制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲线，由公式得出如下数据关系（1）角位移曲线：

（2）角速度ω曲线:

（3）角加速度曲线:

4）、求基圆半径ro及lO9O2

3.由所得数据画出从动杆运动线图

§3.7齿轮机构设计 1、设计要求：

计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整理说明书。

2.齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定

齿轮2的齿数Z2确定：

ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5

得Z2=39

取x1=-x2=0.5

x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29

计算两齿轮的几何尺寸：

小齿轮

d1=m＊Z1=6＊13=78mm

ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm

hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm

da1=d1+2*ha1=78+2*9=96

df1=d1-2*h f1=78-9=69

db1=d1*cosɑ=78*cos20˚=73.3

四 心得体会

机械原理课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得有这样的实训是十分有意义的。在已经度过的生活里我们大多数接触的不是专业课或几门专业基础课。在课堂上掌握的仅仅是专业基础理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学的专业理论知识运用到实践当中呢？我想这样的实训为我们提供了良好的实践平台。

一周的机械原理课程设计就这样结束了，在这次实践的过程中学到了很多东西，既巩固了上课时所学的知识，又学到了一些课堂内学不到的东西，还领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。

其中在创新设计时感觉到自己的思维有一条线发散出了很多线，想到很多能够达到要求的执行机构，虽然有些设计由于制造工艺要求高等因素难以用于实际，但自己很欣慰能够想到独特之处。这个过程也锻炼了自己运用所学知识对设计的简单评价的技能。

五、参考文献

1、《机械原理教程》第7版

主编：孙桓

高等教育出版社

2.《机械原理课程设计指导书》主编:戴娟

高等教育出版社

3.《理论力学》主编：尹冠生

西北工业大学出版社

第五篇：机械原理课程设计

机械原理课程设计

培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任务．机械原理是机械类专业必修的一 门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，特别是机械原理

课程中关于机械运动方案的设计是机械工程设计中最具有创造性的内容，对培养学生的创新设计能力起

着十分重要的作用．机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要实践环节，以往我们在机械原理课程设

计中存在着很多不足，主要问题是学生完成课程设计后，在后续课程的学习与实践中，不能正确地选用和

设计机构，特别是创造性设计能力与分析解决实际工作问题的能力、动手能力和适应能力显得不足．高等

学校工科本科《机械原理课程教学基本要求》中，对机械原理课程设计提出的要求是：“结合一个简单的机

械系统，综合运用所学的理论和方法，使学生受到拟定机械运动方案的训练，并能对方案中某些机构进行

分析和设计”．它要求针对某种简单机械进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作过程确

定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合等．依据这一基本精神，要求把培养学生的创新设计、开拓能力作为一条主线贯穿于课程设计的始终，在深入掌握机械原理基本知识、强化学生运算能力和绘图

基本功的同时，开展创造性教育，培养学生创造性设计能力．如何在机械原理课程设计中体现这种能力培

养，几年来我们不断地对课程设计内容、设计方法和设计手段等进行了一些探索与实践． 1 合理安排课程设计内容，培养学生创新思维能力

对于机械原理课程设计的内容选择，以往教学中存在着两种不同的看法：一种认为选用已有的典型机 械，对其进行比较系统的运动分析与受力分析等，以加深学生对机械原理课程各章节内容的理解和掌握；

另一种认为根据某些功能要求，要求学生独立地确定机械系统的运动方案，并对其中的某些机构进行设

计．前者侧重于分析，后者则侧重于设计．我们在课程设计内容选择问题上也进行了多年探索，如以培养学

生的运算、绘图的基本技能和巩固基本知识为主要目的，选用对典型机械进行分析设计的题目，但是在后

续的课程教学中发现学生创造性设计新机械的能力与分析解决实际工作问题的能力和适应能力显得不

足．我们也曾经尝试只给出设计题目，让学生自己独立地进行机械运动方案确定和对其中某些机构进行设

计．虽然这种设计内容能够促使学生主动地进行独立思考，自觉地进行一些相关资料的查询，但是由于学

生没有进行过一次比较系统的设计过程训练，大多数学生不知从哪里下手，较难进入设计状态，设计

过程

中出现多次反复修改使得设计进度非常缓慢．从最后的设计结果来看，只有少数学生比较理想，多数学生的设计都出现了一些错误，设计结果不能满足题目要求，而且由于多次修改使得图面质量较差．经过多年的探索与实践，我们认为在机械原理课程设计中，分析与设计都是很重要的两个环节，对典型机械的分析__和学生独立创新机械的设计对于学生来说都是不能缺少的．那么怎样才能在有限的设计时间内把这些内

容都安排进去而又同时能保证设计质量呢?我们结合现有实际条件，交给学生的课程设计内容是：先进行

典型的机械分析，然后进行创新机械设计．我们选择了牛头刨床传动方案作为课程设计题目，要求学生不

能照搬现有牛头刨床传动方案，每个学生必须至少提出一种新的传动方案，并且提出的方案越多越好．学

生在方案构思过程中，积极查阅资料，热烈讨论，表现出了极大的主动性，提出了很多方案，最后经过归纳

得出l0种可以实现刨床运动要求的方案，如图I所示．在这一过程中，使学生突破了固有传动方案模式，拓宽了方案构思思路，得到了一次提高创新思维能力的训练．