機械原理課程設計目的和任務

本文格式為Word版，下載可任意編輯——機械原理課程設計目的和任務第一節(jié)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(tǒng)把握機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)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(fā)創(chuàng)新能力〞的一種手段。其目的是：

1)以機械系統(tǒng)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穿起來，進一步穩(wěn)定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料的能力；

5)通過編寫說明書，培養(yǎng)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(huán)圖；設計實現(xiàn)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(jù)具體狀況有以下幾種方式可供選擇。

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，課程終止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(tǒng)運動方案設計有利，其次種對密切聯(lián)系每章中的理論教學較好，適合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(zhí)行部分三大部分組成，傳動部分和執(zhí)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(zhí)行構件的運動及運動參數(shù)

所謂執(zhí)行構件的運動，是指完成機器預定功能所需的所有執(zhí)行構件的運動形式、運動參

數(shù)和變化規(guī)律，以及它們之間的相互協(xié)同關系。當機器的工作要求確定之后，根據(jù)對所需的功能要求進行分析，可確定出實現(xiàn)功能的原理，進一步便可確定執(zhí)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(shù)量和類型，并將設計要求

由功能要求細化為對各個執(zhí)行構件的運動形式和運動參數(shù)的要求。

2)依照功能要求，設計出所有各個執(zhí)行構件之間在運動上的協(xié)調關系，繪制出機械運動

循環(huán)圖。

2、確定原動機的類型和運動參數(shù)

原動機的類型和運動參數(shù)影響機械傳動的形式、機構類型的選擇和機械系統(tǒng)的繁雜程

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，同時對電動機的運動參數(shù)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(tǒng)的繁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(nèi)容：

1)機器運動方案的設計。當執(zhí)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?shù)臋C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(zhí)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陳述的各種常用機構的結構組成、運動特點、工作原理的把握。同時，在擬定機器工作方案時還應遵循以下原則：

①采用完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。

②優(yōu)先選用基本機構基本機構結構簡單、設計便利、技術成熟，故在滿足功能要求的條

件下，應優(yōu)先選用。

③應使機械有較高的機械效率。

④合理安排不同類型傳動機構的順序一般來說，尋常將轉變運動形式的機構安排在運動

鏈的末端，與執(zhí)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。

⑤合理分派傳動比運動鏈的總傳動比合理的分派給各級傳動機構。具體分派時應注意：

一是每一級傳動的傳動比應在尋常的范圍內(nèi)選?。欢钱斶\動鏈為減速傳動時，一般狀況下，依照“前小后大〞的原則分派傳動比。

⑥保證機械的安全運轉。2)選擇最優(yōu)機器運動方案

同一個運動可以由多種實現(xiàn)方法，因此可以設計出多種運動方案，這就設計方案的選擇

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：

①機械功能的實現(xiàn)質量這里主要包括工作的確切性、穩(wěn)定性、適應性和擴展性等。②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(wěn)性、傳力性能及承載能力等。

③機械的動力性能如沖擊、振動、噪聲及磨損性等。

④機械結構的合理性結構的合理性包括結構的繁雜程度、尺寸及重量大小等。

⑤機械的經(jīng)濟性經(jīng)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(tǒng)的運動尺寸設計

機械系統(tǒng)的運動尺寸設計包括傳動機構和執(zhí)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(jié)段，主要是確定總傳動比，以及相應的齒輪齒數(shù)、鏈

輪齒數(shù)、蝸輪蝸桿齒數(shù)、帶輪直徑等，以使執(zhí)行機構得到所需的速度。

執(zhí)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

形狀、螺旋機構的導程、棘輪棘抓機構的齒數(shù)、槽輪機構的尺寸和輪槽數(shù)等進行確定，其決定方法在機械原理的相應章節(jié)中已經(jīng)詳細說明。

5、繪制機構運動簡圖

在機器運動方案的設計和機構運動尺寸設計的基礎之上，選擇適當?shù)谋壤呃L制機器運

動簡圖。對于執(zhí)行機構應適當標注與運動有關的尺寸參數(shù)，對于傳動機構則應標注相應的齒輪和鏈輪齒數(shù)及帶輪直徑等。原動機和執(zhí)行構件的運動及其參數(shù)也應使用相應的符號和數(shù)字予以表示。圖中還可以用簡要的文字注明一些技術要求，如運動的不均勻性要求，為了達到運動協(xié)調協(xié)同，分派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(fā)生運動干擾，確定機構運動

所需的空間大小，為機構動態(tài)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(zhí)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(tài)靜力分析。運動分析可采用圖解法和解析法。

7、機構動態(tài)靜力分析

在運動分析的基礎上，對機構進行動態(tài)靜力分析，動態(tài)靜力分析的內(nèi)容是主動件處于每

個給定位置按預定規(guī)律運動時，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(xù)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(tài)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理

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(wěn)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(nèi)容。

9、確定的電動機功率

主體機在周期性變速穩(wěn)定運轉時所需電動機的理論功率為：

??N電式中：Mvd－主動件上的等效驅動力矩(N·m)，一般為常數(shù)；

Mvr－主動件上平均等效力矩(N·m)；ωm－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：

Mud??mMvr??m?(kW)10001000

??(1.2~1.6)N電??(1.2~1.6)N電由于沒有考慮其它執(zhí)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，尋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(jù)所需功率和運動參數(shù)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(jù)，而且是審核設計的技術文件

之一。說明書編寫要求和本卷須知在后面有詳細說明。

五、課程設計說明書的編寫

1、課程設計說明書的內(nèi)容

編寫技術報告、可行性論證報告、產(chǎn)品說明書等技術文件是學生在校期間應當把握的基本技能之一。課程設計說明書屬于技術說明書中的一種，對說明書的編寫是培養(yǎng)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(nèi)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(huán)圖（執(zhí)行構件運動協(xié)調協(xié)同關系）；4)原動機的運動類型及其運動參數(shù)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(tǒng)運動尺寸設計；

7)執(zhí)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(tài)靜力分析；

11)機器周期性行速度波動調理；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本卷須知

1)預備好草稿本。每個學生在接到課程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)說明書應當用鋼筆寫在16開課程設計說明書專用紙上，要求字跡端正、文句通順、步驟明白、表達簡明。通過課程設計說明書的編寫，學生應學會整理設計數(shù)據(jù)，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(tài)度、獨立分析能力、歸納總結表達能力的綜合反映，每個學生必需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(yè)設計和論文打下基礎。

3)說明書中計算部分的書寫，必需附上與計算有關的圖，先列出計算式，再按順序代入各文字符號的數(shù)字，最終寫出計算結果。計算所引用的公式和數(shù)據(jù)應注明來