《机械基础课程设计》课程标准

第一篇：《机械基础课程设计》课程标准

《机械基础课程设计》课程标准

课程代码：500014建议课时数：1周学分：1学分

适用专业：汽车检测与维修技术

先修课程：《机械制图》《汽车机械基础》《工程力学》《液压与气动基础》

《整车维护》《汽车发动机构造与维修》《汽车底盘构造与维修》 后续课程：《汽车发动机总装与调试》《汽车维修质量检验》

《 汽车故障诊断与检测技术》

一、前言

1.课程的性质

该课程是江苏省五年制高职汽车检测与维修技术专业的一门专业平台课程。在学过《机械制图》《汽车机械基础》《工程力学》 《 液压与气动基础》等课程之后，进行《机械基础课程设计》，课程设计是全面应用所学的知识，独立完成一个设计。这是一次全面、综合实践性很强的模仿设计工作的练习和考核。

2.设计思路

该课程是依据五年制职业教育《汽车检测与维修技术专业》人才培养方案设置的。其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业能力。

二、课程目标

能计算选择电机，确定总传动比，并分配各级传动比，计算各轴功率，转速，转矩，对传动件（轴、齿轮）设计计算，装配图设计和绘制，零件工作图设计、绘制，能编写设计计算说明书。

三、课程内容和要求

1.设计内容：设计一级变速箱。

2.时间安排：①1设计计算：1天

②绘制总装图草图：2天

③绘制正式总装图：2天

④编写说明书：1天

⑤答辩：1天

（上述时间安排仅供参考，学生可以根据自己的设计情况适当调整详细的设计时间进度。）

3.设计要求：①绘制总装图一张；A2

②绘制零件图若干张（具体要求由指导老师确定）；A3

③编写设计计算说明书一本（字数不得少于5000字）。

四、成绩考核

1、平时表现（包括纪律遵守情况、设计态度情况等）占20%

2、图纸质量和说明书质量占50%

3、答辩成绩占30%。

注：

1、课程设计成绩分为优秀、良好、中等、及格和不及格五等；

2、对于抄袭他人成果、设计方案存在严重缺陷和答辩不合格者，课程设计成绩为不合格。

五、教学建议

1、课题选择要根据学生的实际能力和所学专业，并结合企业实际综合考虑，学生可分组进行，每组6—8人，每组课题要有区别，每组配1名指导老师，2、要充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，让学生从设计方案的构思、零件材料的选择、工艺设计计算、画图，到查阅技术资料、编写技术文件等各方面得到综合训练。

3、每组要配备一套《机械设计手册》，《减速机设计指导书》等参考资料。2

第二篇：机械基础课程设计教学大纲

机械基础课程设计教学大纲

一、课程设计的性质和任务

《机械基础》课程是一门技术基础课，目的在于培养学生的机械设计能力。课程设计是《机械基础》课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机械类及近机械类专业学生第一次较为全面的机械设计训练。本课程设计的任务是：

1、培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力。

2、培养学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤。

3、达到对学生进行基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。

二、课程设计内容和要求:

1、电动机的选择及运动参数的计算（包括计算电动机所需的功率，选择电动机，分配各级传动比，计算各轴的转速、功率和转矩）；

2、V带的传动设计（确定V带的主要参数和尺寸）；

3、齿轮传动的设计（确定齿轮的主要参数和尺寸）；

4、轴（低速轴）的设计（初估轴径、结构设计和强度校核）；

5、滚动轴承的选择及验算（低速轴）；

6、键的选择及强度校核（低速轴）；

7、联轴器的选择（低速轴）；

8、润滑油及润滑方式的选择；

9、绘制零件的工作图和装配图

（1）绘制零件的工作图（最好用AutoCAD绘制）

①大齿轮的零件图

②低速轴的零件图

（2）减速器的装配图（高速轴画成齿轮轴）（可根据个人的能力决定是否用AutoCAD绘制）

注：零件的工作图包括：①尺寸的标注；②公差；③精度；④技术要求装配图包括：①尺寸标注 ②技术特性 ③零件编号

④编写零件明细表、标题栏。

10、编写设计说明书（最好用word编制打印）（1）目录（标题、页次）；（2）设计题目：原始数据及工作条件，传动装置简图；

（3）设计计算：①要有详细的设计步骤，最后应有简短的结论 ②对所引用的计算公式和数据要标有来源－即参考书的编号和页次 ③为了清楚地说明计算内容，应附必要的插图 ；

（4）对设计后的评价（简要说明课程设计的体会，本设计的优、缺点及改进意见等）；（5）参考文献资料（资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版年月）。

要求：每位学生在设计过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，对每个问题都应进行分析、比较，并提出自己的见解，反对盲从，杜绝抄袭。在设计过程中必须做到：

（1）随时复习教科书、听课笔记及习题。

（2）及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。（3）认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。（4）按预定计划循序完成任务。

三、学时分配

1、准备阶段（.10天）

（1）设计前详细研究和分析设计任务书和指导书，明确设计要求和设计内容根据原始数据和工作条件，确定一个较全面合理的设计方案。

（2）复习有关课程，参考有关资料，对所设计项目进行方案比较选出最优方案。

2、设计计算阶段（10天）

3、绘图阶段（20天）

4、减速器的装配图（高速轴画成齿轮轴）(10天)

5、答辩或考察阶段（1天）

四、推荐教材及教学参考书（1）所学相关课程的教材

（2）周开勤主编，机械零件手册，第四版.北京：高等教育出版社（3）邱宣怀主编

《机械设计》 北京

高等教育出版社

（4）濮良贵主编

《机械设计》 北京

高等教育出版社

（5）吴宗泽主编

《机械设计课程设计手册》

北京

高等教育出版社

（6）龚溎义主编

《机械设计课程设计手册》

北京

高等教育出版社

（7）徐

灏主编

《机械设计手册》

北京

机械工业出版社

五、几点说明

1、先修课程：《机械制图》、《金属工艺学》、《公差与配合》、《机械基础》。

2、完成任务：设计计算说明书、大皮带轮零件图、大齿轮的零件图、低速轴的零件图和减速器的装配图各一份。

3、考核方式与要求：

（1）课程设计的成绩单独记分。课程设计成绩的评定，应以设计说明书、图样和在答辩中回答问题的情况为根据，参考设计过程中的表现，按四级记分制（优、良、及格、不及格）进行评定；（2）课程设计成绩计算方法：计算说明书占40％、零件图和装配图占40％、答辩占20％；（3）要求学生在答辩前应完成规定的设计任务，叠好图样，装订好说明书；（4）通过答辩能进一步的把问题弄懂、弄透的目的，是学生的认识能力有所提高。

4、考核内容：

（1）正确使用设计手册和查阅相关的技术资料能力；

（2）根据机械传动装置的工作条件，对机械零部件进行正确的受力分析，强度计算，零件的尺寸的确定，及在综合考虑结构和工艺要求，确定零部件的结构和尺寸；

（3）正确选择设计零部件的材料和热处理工艺；（4）正确掌握设备使用和维护的要求；

（5）正确掌握简单机械传动装置的设计过程；

（6）应用计算机文字处理能力及计算机绘图零部件的能力。

课程设计的步骤和时间安排

课程设计的步骤（1）设计准备

了解设计任务书，明确设计要求、工作条件、设计内容和步骤；通过查阅有关设计资料，参观实物或模型等，了解设计对象的性能、结构及工艺性；准备好设计需要资料、绘图工具；拟定设计计划等。（2）传动装置的总体设计和传动件等的设计

拟定和确定传动方案；选择电动机；传动比分配；计算各轴上的转速、功率和转矩；设计传动件；初算轴径；初选联轴器和滚动轴承。（3）减速器装配草图设计

绘制减速器装配草图；进行轴的结构设计和轴系部件设计；校核轴和键联接的强度以及滚动轴承的寿命；设计箱体和附件的结构。

认真设计草图是提高设计质量的关键。草图也应该按正式图的比例画，而且作图的顺序要得当。画草图时应着重注意各零件之间的相对位置，有些细部结构可先以简化画法画出。设计过程中应及时检查、及时修正，边绘图、边计算、边修改以免造成大的返工。（4）完成减速器装配工作图

加深减速器装配图；标注主要尺寸、配合、零件序号；编写标题栏、零件明细表及技术要求等。（5）绘制零件工作图

绘制零件的必要视图；标注尺寸、公差及表面粗糙度；编写技术要求和标题栏等（6）编写设计计算说明书

写明整个设计的主要计算和一些技术说明。课程设计的时间安排

第一周 设计准备、总体设计计算、传动零件计算、装配草图设计 第二周 装配图设计

第三周 画装配图及零件图

第四周 整理和编写设计说明书、答辩

第三篇：高职机械基础课程设计的教学改革

高职机械基础课程设计的教学改革

摘 要：课程设计是培养学生机械设计的重要实践环节，通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。近几年高职生基础参差不齐，课程设计效果不理想。该文从设计和教学融合在一起、设计参数多组化、注重答辩，启发学生自己发现问题并解决问题几个方面来对课程设计进行初步的教学改革，从而提高学生的设计能力。

关键词：课程设计参数选择 教学改革 绘图能力

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0166-02

课程设计是机械设计基础课程重要的教学环节，是培养学生机械设计的重要实践环节。通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。提高学生的有关设计能力，如：计算能力，绘图能力，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。通过该课程设计，可以把学生所学的机械制图、公差与配合等几门课程的理论知识加于巩固、扩展，提高了学生的综合能力，为技术应用型人才的培养奠定了基础。随着高职教育的不断扩大，高职生的来源复杂，学生基础参差不齐。近几年的课程设计效果不理想。课程设计对一部分同学来说是很枯燥，学生只是按照设计指导书的各个步骤机械地代数据，并没有真正思考问题，没有达到设计的真正目的。为了让学生更好理解课程设计的内容，到达设计的目的，需要在教学方面做一些改革。笔者本着自己这些年来指导课程设计过程中发现的问题，不断思考，不断探索好的教学方法，从以下几个方面来对课程设计进行教学改革，提高课程设?的水平。把设计和教学融合在一起

课程设计一般都是安排在理论课程讲授完之后进行，时间一般是安排在期末两周时间。设计结束之后面临期末考试，大多数同学把精力都放在考试课程上，对设计不能尽心尽力，有的同学是敷衍了事，机械地参照指导书抄写说明书，里面问题很多。有的同学虽然也发现了问题，但时间紧张，就懒于修改参数，草草了事。最后一周绘制的装配图效果也是不太理想，完全没有达到设计的真正目的。如果能把设计穿插在理论教学中，比如讲完带传动就可以布置设计任务，把设计题目分组给学生，设计要求讲解清楚，把电动机的选择方法给学生讲解清楚，再讲解传动装置运动和动力参数的计算。学生利用课余时间就可以着手设计内容，完成电动机和带轮的设计计算。在课程内容齿轮传动讲解完之后，学生可以接着前面的带传动设计内容进行齿轮的设计。讲解完轴的设计内容之后，学生就可以设计轴的结构尺寸。每上完一部分与设计内容相关的知识点后，就让学生接着进行设计，让学生有足够的时间去考虑，设计的效果才理想，学生才得到真正设计能力的培养。设计参数多组化

以往的设计参数虽然也有很多组，但数据相差不大，最开始学生对设计都很感兴趣，随着设计内容的不断增加，有的同学觉得大家做的都差不多，和设计指导书也相差不大，渐渐就会失去兴趣，等着别的同学做完了直接抄写敷衍了事。可以把设计的参数变动大一些，每组的参数选择要求也不一样，这样就可以避免学生互相抄写。比如在带传动的设计中小带轮基准直径的选择，一个组的同学必须选择不一样的数值，带传动设计完了之后，让这组的同学互相对比，启发他们思考参数不一样会有什么影响，最终引导学生找出合理化参数设计。设计重在过程，而不是结果，通过不同的参数比较，让学生更直观理解了设计内容，锻炼了学生发现问题，分析问题和解决问题的能力。同时也激发了学生对设计的兴趣，不是简单的抄写，达到设计的目的。注重答辩，启发学生自己发现问题并解决问题

答辩是课程设计的最后一个环节，是检查学生实际掌握知识的情况和设计的成果，评定设计成绩的一个重要方面。虽然设计是提前布置，参数选择让学生选择不一样，但如果不答辩，也难区分是学生自己独立完成的，还是机械地抄写设计指导书。通过答辩，可以发现学生的一些问题，引导他们去解决问题。引导学生对设计过程进行全面分析和总结，弄清楚设计中每一个数据和公式的使用，对图纸上零件的结构有着清楚认识。学生在设计中完成的图纸和说明书还不能完全反映出学生的真实水平。只有通过答辩，才能看出学生的设计能力和综合能力。比如，有的同学设计带传动的时候，只是机械地选择带轮直径，但缺乏整个系统的考虑，有的同学的小带轮半径比电动机的中心大，学生还是没有发现问题，没有及时修改带轮直径，继续按这样的参数进行后面的设计，导致后面很多数据都不合理。设计完成后，答辩就是引导学生对整个系统一个全面的考虑，及时发现问题并解决问题，培养了学生综合分析问题的能力。培养学生CAD绘图能力

以往的课程设计要求学生绘制一张装配图和两张零件图，大多数都是手工绘图。由于设计说明书错误多，边绘图边修改说明书，有的尺寸是绘图过程中才能确定的。反复修改数据，部分学生感到烦，设计数据太多，基础差的同学甚至不知道该修改哪个数据。机械地参照指导书绘图，导致设计的尺寸和图纸中的尺寸不吻合，细节地方错误多。

如果设计任务及早布置出来，学生做完一个零件的设计就用CAD绘制出零件图，并让老师检查。比如齿轮的零件图，只需要修改轮毂的孔径就可以了。最后集中几天到机房完成装配图的绘制，这样既锻炼了学生的CAD能力，同时又能保证是学生自己设计的尺寸，和说明书也吻合，达到设计的效果。对于成绩好的同学，还可以鼓励他们利用学过的三维软件绘制零件，并进行装配。在二维和三维之间不断转化，学生可以发现问题，并加于修改。

总之，通过以上几个方面的改革，能较大程度改变课程设计中的一些问题，把课程设计穿插在理论教学中，针对性强，学生也容易接受。参数选择的多样化，能调动学生的主动性和积极性，激发学生对课程设计的兴趣，提高了设计效果。

参考文献

[1] 陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，2009.[2] 蒙晓烨.浅谈高职《机械设计基础》课程设计的教学改革[J].科技信息，2011（29）：298.[3] 卜新民，崔德敏.浅谈高职《机械设计基础》课程设计的现状与改革[J].陕西国防工业职业技术学院学报，2012（1）：12-14.[4] 荆凯.浅谈高职院校机械设计基础课程设计教学改革新思路[J].科技导刊，2016（7）：36-37.

第四篇：机械基础课程设计的步骤及要求

机械基础课程设计的步骤及要求

一、下达设计任务

根据给定工作条件，设计一级直齿圆柱齿轮减速器，完成一张装配图（A2只画俯视图）、两张零件图（2*A3---一张低速轴、一张大齿轮）和一份设计说明书（图纸要求计算机绘图、打印，说明书必须用专用稿纸手写）。说明书封面要求统一（在教务处网上下载），评分表（在教务处网上下载）要求填好每人的班级、姓名、学号和设计题目，档案袋统一（教材科购买，填好档案袋上的相关信息）。

二、传动方案的总体设计

1.比较和选择传动装置的方案；

题目

一、带传动和一级直齿圆柱齿轮减速器，题目二，一级闭式齿轮传动和一级开式齿轮传动

2.选定电动机类型和型号；

1）确定工作机的转速和功率；

由已知条件F、V、D可以计算出，题目一转速： 601000v

πD FV40000.75Pw5.72kw10001000nw功率：

2）确定电动机的转速范围和功率要求

带传动的传动比一般取2-4；齿轮传动的传动比一般取3-5；所以设计的题目要求总传动比可以在（2-4）*（3-5）=（6-20）之间，故电动机的转速n=（6-20）n工，在此中间可以确定电动机的转速；

对Y系列电动机，通常多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机，如无特殊需不选用低于750 r/min的电动机。

根据选定的电动机类型、结构、容量和转速，由机械设计手册可查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸、地脚尺寸等参数备用。

3）确定电动机的功率要求

工作机功率 / 总效率=原动机功率，选择电动机的功率大于此值即可；

Pd

Pw



kW

式中：Pd——工作机实际需要的电动机输出功率，kW；

Pw——工作机所需输入功率，kW；

η ——电动机至工作机之间传动装置的总效率。总效率η按下式计算：

η=η1η2η3…ηn

其中η

1、η

2、η

3、…ηn分别为传动装置中每一传动副(齿轮、带或链)、每对轴承、每个联轴器的效率，其概略值见指导书。选用此表数值时，一般取中间值，如工作条件差，润滑维护不良时应取低值，反之取高值。

（本设计题目的传动效率包括：一级带传动、一级齿轮传动，两对滚动轴承（一般选深沟球轴承）、联轴器（一般选弹性柱销联轴器）和工作机滚筒的效率。）

根据计算的转速范围和需要的功率值，由设计手册可查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸、地脚尺寸等参数备用。3.确定总传动比并合理分配各级传动比

已经确定了电动机的转速（满载转速），又知道工作机的转速，那么二者的比值就是总的传动比，将总传动比进行合理分配。要考虑以下几点：

(1)要保证带传动的传动比在2-4中；齿轮传动的传动比在3-5中；

(2)应使传动装置结构尺寸较小、重量较轻。在后面的计算中保证大带轮尺寸不会过大，以至于碰地（这只有在后面计算完之后才知道），这时确定带传动的传动比稍小一点就可以。

例：总传动比=12，可取i带=3，则i齿轮= 12/3 =4；

也可取i带=2，则i齿轮= 12/3 =6；（不选用）

也可取i带=4，则i齿轮= 12/4 =3；（不选用）

传动装置的实际传动比要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求传动比可能有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差在±(3～5)％范围内。

设计传动装置时一般按工作机实际需要的电动机输出功率Pd计算，转速取满载转速。4.计算各轴转速和转矩

已将总传动比进行了分配，根据传动的布置，各轴的转速就可以算出了； 如一传动装置从电动机到工作机有两根轴，依次为I、Ⅱ轴，则 1）各轴转速

nI

nmi0

r/min r/min

nn

nⅡIm

i1i0i1

式中：nm——电动机满载转速，r/min；

nⅠ、nⅡ ——分别为I、Ⅱ轴转速r/min；I轴为高速轴，Ⅱ轴为低速轴； i0、i1——依次为由电动机轴至高速轴I，I、Ⅱ轴间的传动比。2）各轴功率

PI=Pdη01kW PⅡ= PIη12=Pdη01η12 kW

式中：Pd——电动机输出功率，kW；

PI、PⅡ ——I、Ⅱ轴输入功率，kW

η01、η12——依次为电动机轴与I轴，I、Ⅱ轴间的传动效率。3）各轴转矩

TI=Td i0η01N·m

TⅡ= TI i1η12=Td i0 i1η01η

式中：Td——电动机轴的输出转矩，N·m；

P

Tdd

nm

N·m

N·m

TI、TⅡ——I、Ⅱ轴的输入转矩，N·m。

运动和动力参数的计算数值可以整理列表备查。

P

TI=Td i0η01= 9550di001 N·m

nm

= 9550

P1

N·m n1

同理：T2= 9550

P2

N·m n

2三、传动件的设计计算

1．带传动

设计带传动时，应注意检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系，例如小带轮外圆半径是否大于电动机中心高，大带轮外圆半径是否过大造成带轮与机器底座相干涉等。

2.齿轮的设计

设计过程参见书上的例题，注意：（1）材料的选择要求；（2）齿数的选取范围。3.轴的最小直径确定

按最小直径估算后，要考虑： 1）键槽对轴强度的影响；

2）最小轴径处安装的零件是否是标准件（联轴器等----轴径有无标准要求）注: 选择联轴器类型和型号

联轴器除联接两轴并传递转矩外，有些还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。因此要根据传动装置工作要求来选定联轴器类型。

标准联轴器主要按传递的转矩大小和转速来选择型号(参见手册)。还应注意联轴器轴孔尺寸范围是否与所联接轴的直径大小相适应。

四、装配草图设计、答辩

1.考虑轴上零件的定位，进行轴的结构设计、选择轴承；

用到箱体结构（尺寸见指导书），轴承的选择及润滑方式、轴承端盖的尺寸确定等。2.绘制草图；（草图可以帮助进行部分尺寸的确定）

要求这里之前的计算和按比例绘制的草图（俯视图，一般大小不小于A3(白纸或坐标纸)，并将尺寸进行标注。便于检查轴系结构，并有助于后面计算机绘图），要给指导老师检查，答辩、登记！

3.校核轴及轴承（精确校核一根轴以及相应的轴承寿命计算）； 4.进行减速器附件的设计； 5.完成装配图。

五、零件图的绘制

六、编写技术说明书

设计说明书是设计技术文件之一，它提供设计理论根据和计算数据，为审核设计及使用设备的人员查阅。对于传动装置，计算说明书的内容大致包括：

(1)目录(标题及页次)(2)设计任务

(3)传动方案的分析和拟定(附传动方案简图)(4)电动机的选择

(5)传动装置运动及动力参数计算(6)传动零件的设计计算(7)轴的结构设计

(8)滚动轴承、键联接和联轴器选择计算(9)轴的强度计算

(10)轴承的寿命及键的强度校核(11)减速器相关附件的设计、选择

(12)参考资料(资料编号主要责任者．书名.版本.出版地:出版者,出版年)(13)设计总结

第五篇：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