1、第一節機械原理課程設計目的和任務一、機械原理課程設計的目的機械原理課程設計是使學生較全面、系統掌握機械原理課程的基本原理和方法的重要環節，是培養學生“初步具有確定機械運動方案，分析和設計機械的能力”及“開發創新能力”的一種手段。其目的是：1）以機械系統運動方案設計與擬定為結合點，把機械原理課程中分散于各章的理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學生所學的理論知識；2）通過擬定機械運動方案的訓練，使學生初步具有機構選型與組合和確定運動方案的能力；3）使學生在了解機械運動的變換與傳遞及力傳遞的過程中，對機械的運動、動力分析與設計有一個較完整的概念；4）進一步提高學生運算、繪圖、運用計算機和技術資

2、料的能力；5）通過編寫說明書，培養學生表達、歸納、總結和獨立思考與分析的能力。二、機械原理課程設計的任務對給定的設計要求進行分析，將總功能分解；制定機構運動循環圖；設計實現各個分功能的機構運動原理，構成幾種運動方案，對各運動方案進行對比和選擇；對選定方案中的機構進行分析與設計，畫出機構運動簡圖；設計飛輪；對機構進行必要的運動和動力分析。三、機械原理課程設計進行的方式根據具體情況有下列幾種方式可供選擇。1）集中式：在機械原理課程課堂教學完成后，集中一段時間進行；2）分散式：將課程設計與課程教學平行安排；3）集中與分散：在機械原理課程教學的中后期先進行課程設計的調研及部分工作方案設計工作，課程結束

3、后集中一段時間進行繪圖、分析、編寫說明書等工作。上述三種方式中，第一種與第三種對進行機械系統運動方案設計有利，第二種對密切聯系每章中的理論教學較好，適宜于解析法為主要手段的機構分析與綜合類的課程設計題，而對機械運動方案設計類的題目較難進行。四、課程設計的一般步驟和方法機器主要是由原動部分、傳動部分和執行部分三大部分組成，傳動部分和執行部分又主要由各種機構組成，機械原理課程設計要求針對某種簡單機器進行機械運動設計，最終獲得機械運動簡圖。機械運動設計的一般步驟是：1、確定執行構件的運動及運動參數所謂執行構件的運動，是指完成機器預定功能所需的所有執行構件的運動形式、運動參數和變化規律，以及它們之間的

4、相互配合關系。當機器的工作要求確定之后，根據對所需的功能要求進行分析，可確定出實現功能的原理，進一步便可確定執行構件的運動。這一步包括將兩個工作：1）通過對設計功能的分析，確定完成功能所需的工藝動作的數量和類型，并將設計要求由功能要求細化為對各個執行構件的運動形式和運動參數的要求。2）按照功能要求，設計出所有各個執行構件之間在運動上的協調關系，繪制出機械運動循環圖。2、確定原動機的類型和運動參數原動機的類型和運動參數影響機械傳動的形式、機構類型的選擇和機械系統的復雜程度，因此應首先選好原動機。常用原動機有三相異步電動機、調速電動機和往復式油缸（或氣缸）等。機器中一般多采用三相異步電動機為原動機

5、，同時對電動機的運動參數的選擇應綜合考慮電動機和傳動部分的重量、尺寸、價格、機構系統的復雜程度以及機械效率等各方面的因素。3、確定機器的運動方案此部分包括兩個內容：1）機器運動方案的設計。當執行構件的工藝動作和原動機的運動確定后，就可以選擇適當的機構及其合理組合，形成完成各個工藝動作的機器工作原理以及原動機與執行機構之間的傳動方案。設計機器運動的工作原理，其基礎是對機械原理課程中所講述的各種常用機構的結構組成、運動特點、工作原理的掌握。同時，在擬定機器工作方案時還應遵循以下原則：采用盡可能簡短的運動鏈這有利于降低機械的重量和制造成本，也有利于提高機械效率和見小累積誤差。優先選用基本機構基本機構

6、結構簡單、設計方便、技術成熟，故在滿足功能要求的條件下，應優先選用。應使機械有較高的機械效率。合理安排不同類型傳動機構的順序一般來說，通常將轉變運動形式的機構安排在運動鏈的末端，與執行構件靠近；其次，帶傳動等摩擦傳動，一般都安排在轉速較高的運動鏈起始端，以減少其傳動的轉矩，從而見小其外廓尺寸。合理分配傳動比運動鏈的總傳動比合理的分配給各級傳動機構。具體分配時應注意：一是每一級傳動的傳動比應在通常的范圍內選取；二是當運動鏈為減速傳動時，一般情況下，按照“前小后大”的原則分配傳動比。保證機械的安全運轉。2）選擇最優機器運動方案同一個運動可以由多種實現方法，因此可以設計出多種運動方案，這就設計方案的

7、選擇問題。最為機械原理課程設計，僅要求完成方案的初步訓練，大致可從以下幾個方面進行分析、比較：機械功能的實現質量這里主要包括工作的精確性、穩定性、適應性和擴展性等。機械的工作性能機械在滿足功能要求的條件下，還應具有良好的工作性能。如運轉的平穩性、傳力性能及承載能力等。機械的動力性能如沖擊、振動、噪聲及磨損性等。機械結構的合理性結構的合理性包括結構的復雜程度、尺寸及重量大小等。機械的經濟性經濟性包含設計工作量的大小、制造成本、維修難易及能耗大小等。4、機械系統的運動尺寸設計機械系統的運動尺寸設計包括傳動機構和執行機構的運動尺寸設計。傳動機構的運動設計在運動設計節段，主要是確定總傳動比，以及相應的

8、齒輪齒數、鏈輪齒數、蝸輪蝸桿齒數、帶輪直徑等，以使執行機構得到所需的速度。執行機構的運動尺寸設計，則要對各構件的長度，機架的位置、高副運動副元素的幾何、。計的件技數明設關構些齒說寸有行一的細尺動執明構中動運和注機經運與機字抓已構注動文棘中nM標原的輪節和當。要棘章圖計適等簡、應簡悌應徑用程相動KW構直以導的運案機輪可的理構仆行帶還構原機涉執及中機械制iL于數圖旋機繪對齒。螺在、(。輪示、法5在圖鏈表狀方簡和以形定動輪予槽輪機構的尺寸和輪槽數等進行確定，其決的基礎之上，選擇適當的比例尺繪制機器運尺寸參數，對于傳動機構則應標注相應的齒的運動及其參數也應使用相應的符號和數字術要求，如運動的不均勻性要

9、求，為了達到運動協調配合，分配軸上元件的相角調整要求，對某些元件的平衡精度要求等。機構運動簡圖的繪制方法參考機械原理教材。6、機構運動分析為了檢查所設計的機構是否滿足預定的運動要求，是否回發生運動干涉，確定機構運動所需的空間大小，為機構動態靜力分析提供資料，應對所設計的機構進行運動分析。課程設計中，一般可對主體機構或指定的機構進行運動分析，應畫出執行構件的運動線圖，一般進行分析比較。還要求出指定構件的角加速度和質心的加速度，以便進行動態靜力分析。運動分析可采用圖解法和解析法。7、機構動態靜力分析在運動分析的基礎上，對機構進行動態靜力分析，動態靜力分析的內容是主動件處于每個給定位置按預定規律運動

10、時，求出各運動副中的反力，及機構的平衡力或平衡力矩。為后續的飛輪設計，原動機的功率選擇，以及零部件的工作能力設計提供原始資料。機構動態靜力分析也可采用圖解法和解析法進行分析。8、機器周期性速度波動調節對于在短期尖峰載荷下工作的機器，為了改善機器的工作平穩性，見小所需電動機的容量，需要添加飛輪。集體方法可參閱機械原理教材相應內容。9、確定的電動機功率主體機在周期性變速穩定運轉時所需電動機的理論功率為：Mud,m1000Mvrm1000(kW)式中：Md主動件上的等效驅動力矩（Nm）,一般為常數；Mr主動件上平均等效力矩（Nm）;wm主動件平均角速度（rad/s）。考慮到傳動效率，則電動機的功率為

11、：N.=（1.21.6）N|=（1.21.6）M；d；m（kW）由于沒有考慮其它執行構件所需的功率和啟動時所需的功率的增加，因此電動機所需的功率可能還要增大，通常用類比法參照同類機器修正計算所得的電動機功率。查閱電動機的使用資料，根據所需功率和運動參數的大小即可確定電動機的型號。10、編寫設計說明書說明書是設計計算的整理和總結，是圖紙設計的理論依據，而且是審核設計的技術文件之一。說明書編寫要求和注意事項在后面有詳細說明。五、課程設計說明書的編寫1、課程設計說明書的內容編寫技術報告、可行性論證報告、產品說明書等技術文件是學生在校期間應該掌握的基本技能之一。課程設計說明書屬于技術說明書中的一種，對

12、說明書的編寫是培養學生編寫技術文件的重要途徑之一。編寫課程設計說明書，是學生對課程設計的總結，內容大致包括：1）目錄2）設計任務書（包括設計條件和要求）；3）運動循環圖（執行構件運動協調配合關系）；4）原動機的運動類型及其運動參數的選擇；5）機器運動方案（三種或三種以上方案）設計及其選擇；6）傳動系統運動尺寸設計；7）執行機構（主體機構和輔助機構）的運動尺寸設計；8）機構運動簡圖；9）主體機構運動分析；10）主體機構動態靜力分析；11）機器周期性行速度波動調節；12）確定電動機功率；13）自我評價及感想；14）參考資料。2、課程設計說明書的編寫要求和注意事項1）預備好草稿本。每個學生在接到課程

13、設計題目之后要備一草稿本，把你在課程設計過程中查閱、摘錄的資料、初步的運算、編程的草稿、設計構思的草圖、心得思路、書寫的草稿等都記錄在案，不要輕易散落、丟失。這些材料是寫正式說明書的基本素材。2）說明書應該用鋼筆寫在16開課程設計說明書專用紙上，要求字跡端正、文句通順、步驟清楚、敘述簡明。通過課程設計說明書的編寫，學生應學會整理設計數據，繪制圖表和簡圖，用工程術語表達設計成果的方法，說明書是每個學生治學態度、獨立分析能力、歸納總結表達能力的綜合反映，每個學生必須下功夫斟字酌句寫出自己的水平與風格，也為書寫其他課程設計、畢業設計和論文打下基礎。3）說明書中計算部分的書寫，必須附上與計算有關的圖，先列出計算式，