第一篇：《機械基礎課程設計》課程標準

《機械基礎課程設計》課程標準

課程代碼：500014建議課時數：1周學分：1學分

適用專業：汽車檢測與維修技術

先修課程：《機械制圖》《汽車機械基礎》《工程力學》《液壓與氣動基礎》

《整車維護》《汽車發動機構造與維修》《汽車底盤構造與維修》 后續課程：《汽車發動機總裝與調試》《汽車維修質量檢驗》

《 汽車故障診斷與檢測技術》

一、前言

1.課程的性質

該課程是江蘇省五年制高職汽車檢測與維修技術專業的一門專業平臺課程。在學過《機械制圖》《汽車機械基礎》《工程力學》 《 液壓與氣動基礎》等課程之后，進行《機械基礎課程設計》，課程設計是全面應用所學的知識，獨立完成一個設計。這是一次全面、綜合實踐性很強的模仿設計工作的練習和考核。

2.設計思路

該課程是依據五年制職業教育《汽車檢測與維修技術專業》人才培養方案設置的。其總體設計思路是，打破以知識傳授為主要特征的傳統學科課程模式，轉變為以工作任務為中心組織課程內容，并讓學生在完成具體項目的過程中學會完成相應工作任務，并構建相關理論知識，發展職業能力。課程內容突出對學生職業能力的訓練，理論知識的選取緊緊圍繞工作任務完成的需要來進行，同時又充分考慮了高等職業教育對理論知識學習的需要，并融合了相關職業資格證書對知識、技能和態度的要求。教學效果評價采取過程評價與結果評價相結合的方式，通過理論與實踐相結合，重點評價學生的職業能力。

二、課程目標

能計算選擇電機，確定總傳動比，并分配各級傳動比，計算各軸功率，轉速，轉矩，對傳動件（軸、齒輪）設計計算，裝配圖設計和繪制，零件工作圖設計、繪制，能編寫設計計算說明書。

三、課程內容和要求

1.設計內容：設計一級變速箱。

2.時間安排：①1設計計算：1天

②繪制總裝圖草圖：2天

③繪制正式總裝圖：2天

④編寫說明書：1天

⑤答辯：1天

（上述時間安排僅供參考，學生可以根據自己的設計情況適當調整詳細的設計時間進度。）

3.設計要求：①繪制總裝圖一張；A2

②繪制零件圖若干張（具體要求由指導老師確定）；A3

③編寫設計計算說明書一本（字數不得少于5000字）。

四、成績考核

1、平時表現（包括紀律遵守情況、設計態度情況等）占20%

2、圖紙質量和說明書質量占50%

3、答辯成績占30%。

注：

1、課程設計成績分為優秀、良好、中等、及格和不及格五等；

2、對于抄襲他人成果、設計方案存在嚴重缺陷和答辯不合格者，課程設計成績為不合格。

五、教學建議

1、課題選擇要根據學生的實際能力和所學專業，并結合企業實際綜合考慮，學生可分組進行，每組6—8人，每組課題要有區別，每組配1名指導老師，2、要充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，讓學生從設計方案的構思、零件材料的選擇、工藝設計計算、畫圖，到查閱技術資料、編寫技術文件等各方面得到綜合訓練。

3、每組要配備一套《機械設計手冊》，《減速機設計指導書》等參考資料。2

第二篇：機械基礎課程設計教學大綱

機械基礎課程設計教學大綱

一、課程設計的性質和任務

《機械基礎》課程是一門技術基礎課，目的在于培養學生的機械設計能力。課程設計是《機械基礎》課程最后一個重要的實踐性教學環節，也是機械類及近機械類專業學生第一次較為全面的機械設計訓練。本課程設計的任務是：

1、培養學生利用所學知識，解決工程實際問題的能力。

2、培養學生掌握一般機械傳動裝置、機械零件的設計方法及設計步驟。

3、達到對學生進行基本技能的訓練，例如：計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、標準、圖冊和規范等）的能力。

二、課程設計內容和要求:

1、電動機的選擇及運動參數的計算（包括計算電動機所需的功率，選擇電動機，分配各級傳動比，計算各軸的轉速、功率和轉矩）；

2、V帶的傳動設計（確定V帶的主要參數和尺寸）；

3、齒輪傳動的設計（確定齒輪的主要參數和尺寸）；

4、軸（低速軸）的設計（初估軸徑、結構設計和強度校核）；

5、滾動軸承的選擇及驗算（低速軸）；

6、鍵的選擇及強度校核（低速軸）；

7、聯軸器的選擇（低速軸）；

8、潤滑油及潤滑方式的選擇；

9、繪制零件的工作圖和裝配圖

（1）繪制零件的工作圖（最好用AutoCAD繪制）

①大齒輪的零件圖

②低速軸的零件圖

（2）減速器的裝配圖（高速軸畫成齒輪軸）（可根據個人的能力決定是否用AutoCAD繪制）

注：零件的工作圖包括：①尺寸的標注；②公差；③精度；④技術要求裝配圖包括：①尺寸標注 ②技術特性 ③零件編號

④編寫零件明細表、標題欄。

10、編寫設計說明書（最好用word編制打?。?）目錄（標題、頁次）；（2）設計題目：原始數據及工作條件，傳動裝置簡圖；

（3）設計計算：①要有詳細的設計步驟，最后應有簡短的結論 ②對所引用的計算公式和數據要標有來源－即參考書的編號和頁次 ③為了清楚地說明計算內容，應附必要的插圖 ；

（4）對設計后的評價（簡要說明課程設計的體會，本設計的優、缺點及改進意見等）；（5）參考文獻資料（資料的編號、作者名、書名、出版地、出版者、出版年月）。

要求：每位學生在設計過程中，充分發揮自己的獨立工作能力及創造能力，對每個問題都應進行分析、比較，并提出自己的見解，反對盲從，杜絕抄襲。在設計過程中必須做到：

（1）隨時復習教科書、聽課筆記及習題。

（2）及時了解有關資料，做好準備工作，充分發揮自己的主觀能動性和創造性。（3）認真計算和制圖，保證計算正確和圖紙質量。（4）按預定計劃循序完成任務。

三、學時分配

1、準備階段（.10天）

（1）設計前詳細研究和分析設計任務書和指導書，明確設計要求和設計內容根據原始數據和工作條件，確定一個較全面合理的設計方案。

（2）復習有關課程，參考有關資料，對所設計項目進行方案比較選出最優方案。

2、設計計算階段（10天）

3、繪圖階段（20天）

4、減速器的裝配圖（高速軸畫成齒輪軸）(10天)

5、答辯或考察階段（1天）

四、推薦教材及教學參考書（1）所學相關課程的教材

（2）周開勤主編，機械零件手冊，第四版.北京：高等教育出版社（3）邱宣懷主編

《機械設計》 北京

高等教育出版社

（4）濮良貴主編

《機械設計》 北京

高等教育出版社

（5）吳宗澤主編

《機械設計課程設計手冊》

北京

高等教育出版社

（6）龔溎義主編

《機械設計課程設計手冊》

北京

高等教育出版社

（7）徐

灝主編

《機械設計手冊》

北京

機械工業出版社

五、幾點說明

1、先修課程：《機械制圖》、《金屬工藝學》、《公差與配合》、《機械基礎》。

2、完成任務：設計計算說明書、大皮帶輪零件圖、大齒輪的零件圖、低速軸的零件圖和減速器的裝配圖各一份。

3、考核方式與要求：

（1）課程設計的成績單獨記分。課程設計成績的評定，應以設計說明書、圖樣和在答辯中回答問題的情況為根據，參考設計過程中的表現，按四級記分制（優、良、及格、不及格）進行評定；（2）課程設計成績計算方法：計算說明書占40％、零件圖和裝配圖占40％、答辯占20％；（3）要求學生在答辯前應完成規定的設計任務，疊好圖樣，裝訂好說明書；（4）通過答辯能進一步的把問題弄懂、弄透的目的，是學生的認識能力有所提高。

4、考核內容：

（1）正確使用設計手冊和查閱相關的技術資料能力；

（2）根據機械傳動裝置的工作條件，對機械零部件進行正確的受力分析，強度計算，零件的尺寸的確定，及在綜合考慮結構和工藝要求，確定零部件的結構和尺寸；

（3）正確選擇設計零部件的材料和熱處理工藝；（4）正確掌握設備使用和維護的要求；

（5）正確掌握簡單機械傳動裝置的設計過程；

（6）應用計算機文字處理能力及計算機繪圖零部件的能力。

課程設計的步驟和時間安排

課程設計的步驟（1）設計準備

了解設計任務書，明確設計要求、工作條件、設計內容和步驟；通過查閱有關設計資料，參觀實物或模型等，了解設計對象的性能、結構及工藝性；準備好設計需要資料、繪圖工具；擬定設計計劃等。（2）傳動裝置的總體設計和傳動件等的設計

擬定和確定傳動方案；選擇電動機；傳動比分配；計算各軸上的轉速、功率和轉矩；設計傳動件；初算軸徑；初選聯軸器和滾動軸承。（3）減速器裝配草圖設計

繪制減速器裝配草圖；進行軸的結構設計和軸系部件設計；校核軸和鍵聯接的強度以及滾動軸承的壽命；設計箱體和附件的結構。

認真設計草圖是提高設計質量的關鍵。草圖也應該按正式圖的比例畫，而且作圖的順序要得當。畫草圖時應著重注意各零件之間的相對位置，有些細部結構可先以簡化畫法畫出。設計過程中應及時檢查、及時修正，邊繪圖、邊計算、邊修改以免造成大的返工。（4）完成減速器裝配工作圖

加深減速器裝配圖；標注主要尺寸、配合、零件序號；編寫標題欄、零件明細表及技術要求等。（5）繪制零件工作圖

繪制零件的必要視圖；標注尺寸、公差及表面粗糙度；編寫技術要求和標題欄等（6）編寫設計計算說明書

寫明整個設計的主要計算和一些技術說明。課程設計的時間安排

第一周 設計準備、總體設計計算、傳動零件計算、裝配草圖設計 第二周 裝配圖設計

第三周 畫裝配圖及零件圖

第四周 整理和編寫設計說明書、答辯

第三篇：高職機械基礎課程設計的教學改革

高職機械基礎課程設計的教學改革

摘 要：課程設計是培養學生機械設計的重要實踐環節，通過課程設計，培養學生分析和解決工程實際問題的能力，使學生掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設計方法和步驟。近幾年高職生基礎參差不齊，課程設計效果不理想。該文從設計和教學融合在一起、設計參數多組化、注重答辯，啟發學生自己發現問題并解決問題幾個方面來對課程設計進行初步的教學改革，從而提高學生的設計能力。

關鍵詞：課程設計參數選擇 教學改革 繪圖能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（b）-0166-02

課程設計是機械設計基礎課程重要的教學環節，是培養學生機械設計的重要實踐環節。通過課程設計，培養學生分析和解決工程實際問題的能力，使學生掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設計方法和步驟。提高學生的有關設計能力，如：計算能力，繪圖能力，使學生熟悉設計資料（手冊、圖冊等）的使用，掌握經驗估算等機械設計的基本技能。通過該課程設計，可以把學生所學的機械制圖、公差與配合等幾門課程的理論知識加于鞏固、擴展，提高了學生的綜合能力，為技術應用型人才的培養奠定了基礎。隨著高職教育的不斷擴大，高職生的來源復雜，學生基礎參差不齊。近幾年的課程設計效果不理想。課程設計對一部分同學來說是很枯燥，學生只是按照設計指導書的各個步驟機械地代數據，并沒有真正思考問題，沒有達到設計的真正目的。為了讓學生更好理解課程設計的內容，到達設計的目的，需要在教學方面做一些改革。筆者本著自己這些年來指導課程設計過程中發現的問題，不斷思考，不斷探索好的教學方法，從以下幾個方面來對課程設計進行教學改革，提高課程設?的水平。把設計和教學融合在一起

課程設計一般都是安排在理論課程講授完之后進行，時間一般是安排在期末兩周時間。設計結束之后面臨期末考試，大多數同學把精力都放在考試課程上，對設計不能盡心盡力，有的同學是敷衍了事，機械地參照指導書抄寫說明書，里面問題很多。有的同學雖然也發現了問題，但時間緊張，就懶于修改參數，草草了事。最后一周繪制的裝配圖效果也是不太理想，完全沒有達到設計的真正目的。如果能把設計穿插在理論教學中，比如講完帶傳動就可以布置設計任務，把設計題目分組給學生，設計要求講解清楚，把電動機的選擇方法給學生講解清楚，再講解傳動裝置運動和動力參數的計算。學生利用課余時間就可以著手設計內容，完成電動機和帶輪的設計計算。在課程內容齒輪傳動講解完之后，學生可以接著前面的帶傳動設計內容進行齒輪的設計。講解完軸的設計內容之后，學生就可以設計軸的結構尺寸。每上完一部分與設計內容相關的知識點后，就讓學生接著進行設計，讓學生有足夠的時間去考慮，設計的效果才理想，學生才得到真正設計能力的培養。設計參數多組化

以往的設計參數雖然也有很多組，但數據相差不大，最開始學生對設計都很感興趣，隨著設計內容的不斷增加，有的同學覺得大家做的都差不多，和設計指導書也相差不大，漸漸就會失去興趣，等著別的同學做完了直接抄寫敷衍了事。可以把設計的參數變動大一些，每組的參數選擇要求也不一樣，這樣就可以避免學生互相抄寫。比如在帶傳動的設計中小帶輪基準直徑的選擇，一個組的同學必須選擇不一樣的數值，帶傳動設計完了之后，讓這組的同學互相對比，啟發他們思考參數不一樣會有什么影響，最終引導學生找出合理化參數設計。設計重在過程，而不是結果，通過不同的參數比較，讓學生更直觀理解了設計內容，鍛煉了學生發現問題，分析問題和解決問題的能力。同時也激發了學生對設計的興趣，不是簡單的抄寫，達到設計的目的。注重答辯，啟發學生自己發現問題并解決問題

答辯是課程設計的最后一個環節，是檢查學生實際掌握知識的情況和設計的成果，評定設計成績的一個重要方面。雖然設計是提前布置，參數選擇讓學生選擇不一樣，但如果不答辯，也難區分是學生自己獨立完成的，還是機械地抄寫設計指導書。通過答辯，可以發現學生的一些問題，引導他們去解決問題。引導學生對設計過程進行全面分析和總結，弄清楚設計中每一個數據和公式的使用，對圖紙上零件的結構有著清楚認識。學生在設計中完成的圖紙和說明書還不能完全反映出學生的真實水平。只有通過答辯，才能看出學生的設計能力和綜合能力。比如，有的同學設計帶傳動的時候，只是機械地選擇帶輪直徑，但缺乏整個系統的考慮，有的同學的小帶輪半徑比電動機的中心大，學生還是沒有發現問題，沒有及時修改帶輪直徑，繼續按這樣的參數進行后面的設計，導致后面很多數據都不合理。設計完成后，答辯就是引導學生對整個系統一個全面的考慮，及時發現問題并解決問題，培養了學生綜合分析問題的能力。培養學生CAD繪圖能力

以往的課程設計要求學生繪制一張裝配圖和兩張零件圖，大多數都是手工繪圖。由于設計說明書錯誤多，邊繪圖邊修改說明書，有的尺寸是繪圖過程中才能確定的。反復修改數據，部分學生感到煩，設計數據太多，基礎差的同學甚至不知道該修改哪個數據。機械地參照指導書繪圖，導致設計的尺寸和圖紙中的尺寸不吻合，細節地方錯誤多。

如果設計任務及早布置出來，學生做完一個零件的設計就用CAD繪制出零件圖，并讓老師檢查。比如齒輪的零件圖，只需要修改輪轂的孔徑就可以了。最后集中幾天到機房完成裝配圖的繪制，這樣既鍛煉了學生的CAD能力，同時又能保證是學生自己設計的尺寸，和說明書也吻合，達到設計的效果。對于成績好的同學，還可以鼓勵他們利用學過的三維軟件繪制零件，并進行裝配。在二維和三維之間不斷轉化，學生可以發現問題，并加于修改。

總之，通過以上幾個方面的改革，能較大程度改變課程設計中的一些問題，把課程設計穿插在理論教學中，針對性強，學生也容易接受。參數選擇的多樣化，能調動學生的主動性和積極性，激發學生對課程設計的興趣，提高了設計效果。

參考文獻

[1] 陳立德.機械設計基礎課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2009.[2] 蒙曉燁.淺談高職《機械設計基礎》課程設計的教學改革[J].科技信息，2011（29）：298.[3] 卜新民，崔德敏.淺談高職《機械設計基礎》課程設計的現狀與改革[J].陜西國防工業職業技術學院學報，2012（1）：12-14.[4] 荊凱.淺談高職院校機械設計基礎課程設計教學改革新思路[J].科技導刊，2016（7）：36-37.

第四篇：機械基礎課程設計的步驟及要求

機械基礎課程設計的步驟及要求

一、下達設計任務

根據給定工作條件，設計一級直齒圓柱齒輪減速器，完成一張裝配圖（A2只畫俯視圖）、兩張零件圖（2*A3---一張低速軸、一張大齒輪）和一份設計說明書（圖紙要求計算機繪圖、打印，說明書必須用專用稿紙手寫）。說明書封面要求統一（在教務處網上下載），評分表（在教務處網上下載）要求填好每人的班級、姓名、學號和設計題目，檔案袋統一（教材科購買，填好檔案袋上的相關信息）。

二、傳動方案的總體設計

1.比較和選擇傳動裝置的方案；

題目

一、帶傳動和一級直齒圓柱齒輪減速器，題目二，一級閉式齒輪傳動和一級開式齒輪傳動

2.選定電動機類型和型號；

1）確定工作機的轉速和功率；

由已知條件F、V、D可以計算出，題目一轉速： 60?1000v

πD FV4000?0.75Pw???5.72kw10001000nw?功率：

2）確定電動機的轉速范圍和功率要求

帶傳動的傳動比一般取2-4；齒輪傳動的傳動比一般取3-5；所以設計的題目要求總傳動比可以在（2-4）*（3-5）=（6-20）之間，故電動機的轉速n=（6-20）n工，在此中間可以確定電動機的轉速；

對Y系列電動機，通常多選用同步轉速為1500r/min或1000r/min的電動機，如無特殊需不選用低于750 r/min的電動機。

根據選定的電動機類型、結構、容量和轉速，由機械設計手冊可查出電動機型號，并記錄其型號、額定功率、滿載轉速、外形尺寸、中心高、軸伸尺寸、鍵聯接尺寸、地腳尺寸等參數備用。

3）確定電動機的功率要求

工作機功率 / 總效率=原動機功率，選擇電動機的功率大于此值即可；

Pd?

Pw

?

kW

式中：Pd——工作機實際需要的電動機輸出功率，kW；

Pw——工作機所需輸入功率，kW；

η ——電動機至工作機之間傳動裝置的總效率?？傂师前聪率接嬎悖?/p>

η=η1η2η3…ηn

其中η

1、η

2、η

3、…ηn分別為傳動裝置中每一傳動副(齒輪、帶或鏈)、每對軸承、每個聯軸器的效率，其概略值見指導書。選用此表數值時，一般取中間值，如工作條件差，潤滑維護不良時應取低值，反之取高值。

（本設計題目的傳動效率包括：一級帶傳動、一級齒輪傳動，兩對滾動軸承（一般選深溝球軸承）、聯軸器（一般選彈性柱銷聯軸器）和工作機滾筒的效率。）

根據計算的轉速范圍和需要的功率值，由設計手冊可查出電動機型號，并記錄其型號、額定功率、滿載轉速、外形尺寸、中心高、軸伸尺寸、鍵聯接尺寸、地腳尺寸等參數備用。3.確定總傳動比并合理分配各級傳動比

已經確定了電動機的轉速（滿載轉速），又知道工作機的轉速，那么二者的比值就是總的傳動比，將總傳動比進行合理分配。要考慮以下幾點：

(1)要保證帶傳動的傳動比在2-4中；齒輪傳動的傳動比在3-5中；

(2)應使傳動裝置結構尺寸較小、重量較輕。在后面的計算中保證大帶輪尺寸不會過大，以至于碰地（這只有在后面計算完之后才知道），這時確定帶傳動的傳動比稍小一點就可以。

例：總傳動比=12，可取i帶=3，則i齒輪= 12/3 =4；

也可取i帶=2，則i齒輪= 12/3 =6；（不選用）

也可取i帶=4，則i齒輪= 12/4 =3；（不選用）

傳動裝置的實際傳動比要由選定的齒數或標準帶輪直徑準確計算，因而與要求傳動比可能有誤差。一般允許工作機實際轉速與要求轉速的相對誤差在±(3～5)％范圍內。

設計傳動裝置時一般按工作機實際需要的電動機輸出功率Pd計算，轉速取滿載轉速。4.計算各軸轉速和轉矩

已將總傳動比進行了分配，根據傳動的布置，各軸的轉速就可以算出了； 如一傳動裝置從電動機到工作機有兩根軸，依次為I、Ⅱ軸，則 1）各軸轉速

nI?

nmi0

r/min r/min

nn

nⅡ?I?m

i1i0i1

式中：nm——電動機滿載轉速，r/min；

nⅠ、nⅡ ——分別為I、Ⅱ軸轉速r/min；I軸為高速軸，Ⅱ軸為低速軸； i0、i1——依次為由電動機軸至高速軸I，I、Ⅱ軸間的傳動比。2）各軸功率

PI=Pdη01kW PⅡ= PIη12=Pdη01η12 kW

式中：Pd——電動機輸出功率，kW；

PI、PⅡ ——I、Ⅱ軸輸入功率，kW

η01、η12——依次為電動機軸與I軸，I、Ⅱ軸間的傳動效率。3）各軸轉矩

TI=Td i0η01N·m

TⅡ= TI i1η12=Td i0 i1η01η

式中：Td——電動機軸的輸出轉矩，N·m；

P

Td?d

nm

N·m

N·m

TI、TⅡ——I、Ⅱ軸的輸入轉矩，N·m。

運動和動力參數的計算數值可以整理列表備查。

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、傳動件的設計計算

1．帶傳動

設計帶傳動時，應注意檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關系，例如小帶輪外圓半徑是否大于電動機中心高，大帶輪外圓半徑是否過大造成帶輪與機器底座相干涉等。

2.齒輪的設計

設計過程參見書上的例題，注意：（1）材料的選擇要求；（2）齒數的選取范圍。3.軸的最小直徑確定

按最小直徑估算后，要考慮： 1）鍵槽對軸強度的影響；

2）最小軸徑處安裝的零件是否是標準件（聯軸器等----軸徑有無標準要求）注: 選擇聯軸器類型和型號

聯軸器除聯接兩軸并傳遞轉矩外，有些還具有補償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能，以及具有緩沖、吸振、安全保護等功能。因此要根據傳動裝置工作要求來選定聯軸器類型。

標準聯軸器主要按傳遞的轉矩大小和轉速來選擇型號(參見手冊)。還應注意聯軸器軸孔尺寸范圍是否與所聯接軸的直徑大小相適應。

四、裝配草圖設計、答辯

1.考慮軸上零件的定位，進行軸的結構設計、選擇軸承；

用到箱體結構（尺寸見指導書），軸承的選擇及潤滑方式、軸承端蓋的尺寸確定等。2.繪制草圖；（草圖可以幫助進行部分尺寸的確定）

要求這里之前的計算和按比例繪制的草圖（俯視圖，一般大小不小于A3(白紙或坐標紙)，并將尺寸進行標注。便于檢查軸系結構，并有助于后面計算機繪圖），要給指導老師檢查，答辯、登記！

3.校核軸及軸承（精確校核一根軸以及相應的軸承壽命計算）； 4.進行減速器附件的設計； 5.完成裝配圖。

五、零件圖的繪制

六、編寫技術說明書

設計說明書是設計技術文件之一，它提供設計理論根據和計算數據，為審核設計及使用設備的人員查閱。對于傳動裝置，計算說明書的內容大致包括：

(1)目錄(標題及頁次)(2)設計任務

(3)傳動方案的分析和擬定(附傳動方案簡圖)(4)電動機的選擇

(5)傳動裝置運動及動力參數計算(6)傳動零件的設計計算(7)軸的結構設計

(8)滾動軸承、鍵聯接和聯軸器選擇計算(9)軸的強度計算

(10)軸承的壽命及鍵的強度校核(11)減速器相關附件的設計、選擇

(12)參考資料(資料編號主要責任者．書名.版本.出版地:出版者,出版年)(13)設計總結

第五篇：機械原理課程設計

機械原理 課程設計說明書

設計題目：牛頭刨床的設計

機構位置編號：11 3

方案號：II

班 級： 姓 名： 學 號：

年 月 日

目錄

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1課程設計任務書…………………………2 §2.2原始數據及設計要求……………………2

三、設計說明書

§3.1畫機構的運動簡圖……………………3 §3.2導桿機構的運動分析…………………4 §3.3導桿機構的動態靜力分析3號點……11 §3.4刨頭的運動簡圖………………………15

§3.5飛輪設計………………………………17

§3.6凸輪機構設計…………………………19 §3.7齒輪機構設計…………………………24

四、課程設計心得體會……………………………26

五、參考文獻………………………………………27

一〃前言

機械原理課程設計是高等工業學校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要實踐環節。是培養學生機械運動方案設計、創新設計以及應用計算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。其基本目的在于： 

⑴．進一步加深學生所學的理論知識培養學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。

⑵.使學生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。

⑶.使學生得到擬定運動方案的訓練并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。

⑷.通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。

⑸.培養學生綜合運用所學知識，理論聯系實際，獨立思考與分析問題能力和創新能力。

機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構連桿機構、飛輪機構凸輪機構，進行設計和運動分析、動態靜力分析，并根據給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪，或對各機構進行

運動分析。

二、概述

§2.1課程設計任務書

工作原理及工藝動作過程 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖(a）所示，由導桿機構1-2-3-4-5帶動刨頭5和削刀6作往復切削運動。工作行程時，刨刀速度要平穩，空回行程時，刨刀要快速退回，即要有極回作用。切削階段刨刀應近似勻速運動，以提高刨刀的使用壽命和工件的表面 加工質量。切削如圖所示。

§2.2.原始數據及設計要求

三、設計說明書(詳情見A1圖紙)

§3.1、畫機構的運動簡圖

以O 4為原點定出坐標系，根據尺寸分別定出O 2點B點，C點。確定機構運動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為，取1和8’為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，1’和7’為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余2、3?12等，是由位置1起，順ω2方向將曲柄圓作12等分的位置，如下圖：

§3.2 導桿機構的運動分析

11位置的速度與加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與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）

取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

由圖得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影響法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5構件為研究對象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如

上圖。則圖知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，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構件重合點A為研究對象，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 取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形如下圖所示.由圖可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影響法求得

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

ac5B5n =0.0701m/s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多邊形如上圖，則

″

aC5B5τ= C5′C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3號位置的速度與加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”進行速度分析，因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與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）取構件3和4的重合點A進行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

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構件作為研究對象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊形如上，則

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，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構件重合點A為研究對象，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（沿導路）取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形下圖所示：

則由圖知：

aA4 =P′a4′〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X軸 √ C→B ⊥BC 其加速度多邊形如上圖，則 ac =p ′c〃μa =4.58m/s2 §3.3 導桿機構的動態靜力分析 3號點 取3號位置為研究對象：

①.5-6桿組共受五個力，分別為P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于質心，R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運動分析求得，方向水平向左。選取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多邊形如圖所示：

已知：

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

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x軸

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多邊形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上圖中，對c點取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入數據得x=1.11907557m ②.以3-4桿組為研究對象（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 對O4點取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入數據，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 方向豎直向下

③.對曲柄分析，共受2個力，分別為F32,F12和一個力偶M,由于滑塊3為二力桿，所以F32=F34，方向相反，因為曲柄2只受兩個力和一個力偶，所以F12與F32等大反力。受力如圖：

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

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨頭的運動簡圖

§3.5飛輪設計

1.環取取曲柄AB為等效構件，根據機構位置和切削阻力Fr確定一個運動循的等效阻力矩根據個位置時

值，采用數值積分中的梯形法，計算曲柄處于各的功

??。因為驅動力矩可視為

，確定等效驅動力常數，所以按照

矩Md。

2.估算飛輪轉動慣量 由

確定等效力矩。

§3.6凸輪機構設計

1.已知：擺桿為等加速等減速運動規律，其推程運動角?o?=10o，回程運動角?0'=70o，擺桿長度=70遠休止角001lo9D=135mm，最大擺角?max=15o，許用壓力角[?]=38.2.要求:(1)計算從動件位移、速度、加速度并繪制線圖。（2）確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出凸輪實際輪廓線，并按比例繪出機構運動簡圖。

3.設計步驟：

1、取任意一點O2為圓心，以作r0=45mm基圓；

2、再以O2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉軸圓；

3、在轉軸圓上O2右下方任取一點O9;

4、以O9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉并在轉軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近休，這四個階段。再以11.6°對推程段等分、11.6°對回程段等分（對應的角位移如下表所示），并用A進行標記，于是得到了轉軸圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉過程中依次占據的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應位置

?畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲

線把各個點連接起來即可得到凸輪的外輪廓。

5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇

（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min?：先用目測法估計凸輪理論廓線上的min?的大致位置（可記為A點）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點處，如下圖9所示；過D、E兩點作直線，再過F、G兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑?min?OA?；此次設計中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑?min? 26.7651mm。

凸輪最小曲率半徑確定圖（2）凸輪滾子半徑的選擇（rT）

凸輪滾子半徑的確定可從兩個方向考慮： 幾何因素——應保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于1~5mm。對于凸輪的凸曲線處???C?rT，對于凸輪的凹輪廓線???C?rT（這種情況可以不用考慮，因為它不會發生

失真現象）；這次設計的輪廓曲線上，最

小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪

上的凸曲線，則應用公式：???min?rT?5?rT??min?5?21.7651mm；滾

子的尺寸還受到其強度、結構的限制，不能做的太小，通常取rT?(0.1?0.5)r0

及4.5?rT?22.5mm。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑可取rT=15mm。

然后，再選取滾子半徑rT，畫出凸輪的實際廓線。設計過程 1.凸輪運動規律 推程0≤2φ≤δo /2時：

???2?max1??2??20????4?max?1?2????0,?0???0??2???4?max?2 ????1??20

推程δo /2≤φ≤δo時：

????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時：

????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時：????2?max1(?0'??)2??'20????4?max?1??(?????'20'??)0???0'?2,??0'???4?max?2????1??'20

2.依據上述運動方程繪制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲線，由公式得出如下數據關系（1）角位移曲線：

（2）角速度ω曲線:

（3）角加速度曲線:

4）、求基圓半徑ro及lO9O2

3.由所得數據畫出從動桿運動線圖

§3.7齒輪機構設計 1、設計要求：

計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。

2.齒輪副Z1-Z2的變位系數的確定

齒輪2的齒數Z2確定：

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

計算兩齒輪的幾何尺寸：

小齒輪

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 心得體會

機械原理課程設計是機械設計制造及其自動化專業教學活動中不可或缺的一個重要環節。作為一名機械設計制造及其自動化大三的學生，我覺得有這樣的實訓是十分有意義的。在已經度過的生活里我們大多數接觸的不是專業課或幾門專業基礎課。在課堂上掌握的僅僅是專業基礎理論面，如何去面對現實中的各種機械設計？如何把我們所學的專業理論知識運用到實踐當中呢？我想這樣的實訓為我們提供了良好的實踐平臺。

一周的機械原理課程設計就這樣結束了，在這次實踐的過程中學到了很多東西，既鞏固了上課時所學的知識，又學到了一些課堂內學不到的東西，還領略到了別人在處理專業技能問題時顯示出的優秀品質，更深切的體會到人與人之間的那種相互協調合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化。

其中在創新設計時感覺到自己的思維有一條線發散出了很多線，想到很多能夠達到要求的執行機構，雖然有些設計由于制造工藝要求高等因素難以用于實際，但自己很欣慰能夠想到獨特之處。這個過程也鍛煉了自己運用所學知識對設計的簡單評價的技能。

五、參考文獻

1、《機械原理教程》第7版

主編：孫桓

高等教育出版社

2.《機械原理課程設計指導書》主編:戴娟

高等教育出版社

3.《理論力學》主編：尹冠生

西北工業大學出版社