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： 式中：MVd —主动件上的等效驱动力矩（N・m）, 一般为常数；
Mr —主动件上平均等效力矩（N • m）;
3 m—主动件平均角速度（r ad/ s）。
考虑到传动效 率， 则电动 机的功率为 ： 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。
1 0 、 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 ） 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 8 ） 机构 运 动 简 图 ； 9 ） 主体 机 构 运 动 分 析 ； 1 0 ） 主 体 机 构动态 静 力 分 析 ； 1 1 ） 机 器 周 期性行 速 度 波 动 调 节 ； 1 2 ） 确 定 电 动机功 率 ；
13)自我评价及感想； 1 4 ) 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
设 计 及 其 选 择 ; 尺 寸 设 计 ；
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 XX),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。
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