机械原理专业课程设计指导书.doc

机械原理课程设计指导书
（机械设计制造及自动化等专业适用）

北京林业大学工学院
机械设计教研室 司慧
北京市高等学校教育教学改革立项项目专题资助（-34）
3月

目 录
目 录 2
第1章 概述 4
1.1 机械原理课程设计目标和任务 4
1.1.1 课程设计目标 4
1.1.2 课程设计任务 4
1.2 课程设计所采取方法 4
1.3课程设计具体要求 5
1.3.1任务书 5
1.3.2目录 6
1.4实习 6
1.4.1要求 7
1.4.2实习地点 7
第2章 设计示范 8
2.1概述 8
2.2方案设计实例 8
2.2.1牛头刨床传动方案设计。 8
2.2.2方案评价准则 10
2.2.3 蛙式打夯机和2K-V型行星传动机构方案设计介绍 10
2.3 用解析法进行机构运动综合和分析（复数矢量法） 12
2.3.1牛头刨床主体机构设计 12
2.3.2 导杆机构运动分析 13
2.3.3 计算步骤图 14
2.4 应用图解法进行平面机构运动综合和分析 14
2.4.1设计题目 14
2.3.2 设计要求 14
2.4.2 机构简图和已知数据 14
2.4.3 设计步骤 15
第3章 课程设计题目、原始数据及要求 17
3.1 课程设计题目 17
3.2要求 17
3.2.1牛头刨床主体机构设计 17
3.2.2自动包装机传动系统研究和设计 18
3.2.3自行车制动系统及传动系统研究和综合 18
3.2.4机械手传动机构研究和设计（4个不一样机械手） 18
3.2.5缝纫机送布机构等研究和设计 19
3.2.6多功效清洁车研究和设计 19
3.2.7摆式运输机设计 19
3.2.8插床主体机构设计 20
3.2.9 齿轮机构设计 21
3.2.10相关自选题目 21
第4章 课程设计成绩评价体系 22
4.1 方案、图纸和设计汇报评价 22
4.1.1 方案分析和评价 22
4.1.2 图纸评价 22
4.1.3设计汇报评价 22
4.2 成绩评定 22
第5章 往届同学设计感想 23
5.1机械设计感想 23
5.2机械原理课程设计感想 25
5.3机械原理课程设计感想 26
5.4机械原理课程设计感想 27
5.5机械设计课程设计感想 27

第1章 概述
机械原理课程设计是机械类各专业学生第一次课程设计，是关键实践性教学步骤，对于培养学生机械系统运动方案设计和创新设计能力、处理工程实际中机构分析和设计能力等有着十分关键意义。
1.1 机械原理课程设计目标和任务
1.1.1 课程设计目标
1）综合利用机械原理课程理论和实践知识，分析和处理和本课程相关实际问题，促进所学理论知识巩固、深入和归纳；
2）培养学生创新设计能力、综合设计能力和团体协作精神；
3） 加强学生动手能力培养和工程实践训练，提升学生针对实际需求进行创新思维、综合和工艺制作等实际工作能力；
4）提升学生运算、绘图、表示、利用计算机、搜集和整理资料能力；
5）为未来从事技术工作打基础。
1.1.2 课程设计任务
结合一个简单或中等复杂程度机械系统，让学生依据使用要求和功效分析，开拓思绪，勇于创新，巧妙地构思其工作原理和选择工艺动作过程；由所选择工作原理和工艺动作过程综合应用所学过各类常见机构结构组成、运动原理、工作特点及应用场所等知识，进行机构选型、创新和组合，构思出多种可能运动方案，并经过方案评价、优化筛选，选择最好方案；就所选择最好运动方案，应用计算机辅助分析和设计方法（也能够使用图解法）进行机构尺度综合和运动分析；由运动方案和尺度综合结果绘制机构系统运动简图。
1.2 课程设计所采取方法
机械原理课程设计方法标准上能够分为两类。
1） 图解法
利用一些几何关系式或已知条件等，经过几何作图求得结果，所需尺寸可直接从图上量取。其显著优点是能够将分析和综合结果清楚地表示在图纸上，直观、形象、便于检验正确是否。缺点是作图繁琐，精度不高。
2） 解析法
以机构参数来表示各构件间函数关系，建立机构位置方程或机构封闭环路方程，解方程求得未知量。利用计算机能够计算大量反复工作，快速取得计算结果，且精度较高，能处理较复杂问题。
以上两种方法各有特点，能够互为补充。
1.3课程设计具体要求
机械原理课程设计最终上交材料为图样，设计（或研究）汇报和编写程序等。
图样关键包含内容为运动方案中机构系统运动简图及其运动循环图，图解及解析法分析和设计一些机构位置图。要求图样百分比适宜、部署合理、线条分明、清楚正确、曲线光滑，运动副等符号符合国家标准。
设计（或研究）汇报内容关键包含，设计任务书和给定条件、题目及设计（研究）背景分析、资料搜集和整理、机构系统运动方案论证和比较、一些机构分析和设计原理和方法、分析思绪、计算程序及其说明、计算结果分析、收获和体会、参考文件等，具体内容和格式以下。
1.3.1任务书
1.3.1.1设计参数——如自拟题目
自拟题目标设计参数需要依据背景调查，结合设计自行确定。
1.3.1.2设计任务
1）绘制整机工作运动循环图
2）设计减速系统
3）设计实施机构
1.3.1.3要求
1）设计汇报正文中包含：
必需图示说明、解析式推导过程
编制程序步骤框图
解析式和程序中符号对照表
源程序清单
打印结果（含量纲数表、图形）
2）设计汇报格式要求
word打印设计汇报（标点符号正确，无错别字，用语规范）
C语言（或其它）进行运动分析和受力分析
excel（或其它）打印数表和曲线
cad绘制机构运动简图
Flash、PPT或Inventor （或其它）表现运动情形。
3）课程设计汇报装订次序
统一格式封皮
统一格式任务书
统一格式目录
正文
设计总结（心得体会、提议等——言简意赅）
统一格式参考文件
1.3.2目录
1.3.2.1机器介绍
1）机器功效介绍
2）设计参数
3）设计任务
1.3.2.2绘制整机工作运动循环图
1.3.2.3设计减速系统
1）计算减速比
2）传动方案：构思2-3种方案，绘制传动简图
3）分配各级减速比，说明过载保护装置
4）设计齿轮传动
对其中齿轮机构进行变位传动设计，编程计算关键几何尺寸，校核啮合性能
1.3.2.4设计实施机构——如刨床主传动机构
1）运动方案论证
最少构思3个运动方案，绘制机构示意图
选定运动方案，设计机构运动尺寸，绘制机构运动简图
2）机构运动分析
如凸轮机构设计：设计从动件运动规律，初选基圆半径等，设计凸轮廓线，校核压力角、曲率半径，输出最终止果
绘制输出构件位移、速度、加速度图
运动分析后对运动方案修正和说明
3）机构受力分析——主传动机构有此项内容
计算等效驱动力矩、等效阻力矩
绘制等效驱动力矩、等效阻力矩图
设计飞轮转动惯量，确定电动机功率
受力分析后对运动方案修正和说明
设计总结
参考文件
1.4实习
实习步骤是学完机械原理课程后对机器再行认识，使学生对机器设备有较完整认识。但设计时不能依靠这些设备，即不能完全剽窃现有设备。要有自己构思和创新点。
1.4.1要求
1）机器动力源、工作原理、关键技术参数（如生产率、电机型号、电机转速、电机功率、适应参数范围等）；
2）包含哪些实施机构，实施机构自由度是多少；
3）从电机到实施构件传动比是多少，传动方案等；
4）分析存在不足，不拘泥于“机械、机构”研究范围，尝试从功效角度提出改善创意。
1.4.2实习地点
关键实习地点为金工厂及试验室（工402）。

第2章 设计示范
2.1概述
提升产品科技含量和技术创新水平，就需要提升对产品设计和开发能力，加强对产品设计技术研究。英国从20世纪60年代开始，就以国家政策和财力来支持发展和推广设计新技术；德国提出“设计就是科学”，且其设计学发展已初具规模；美国设有“设计委员会”；日本一样也很重视设计技术发展，将设计看作是技术、经济、美学和人机学一体化整体，并极力推广和采取新技术，从而大大提升了机械产品在国际市场竞争力。
研究掌握产品创新设计理论和方法，并应用于产品设计中，提升产品综合设计技术，经过制造，使设计产品能够在产品质量、价格、交货期及功效、款式(造型、色彩)等方面满足用户不停发展需求，提供优质高效、价廉物美产品，才能在猛烈市场竞争中取得优势，赢得用户，取得很好经济效益。
机械产品设计开发，首先是机械系统方案创新构思和设计。机械系统方案设计好坏，对产品设计成败起决定性作用，对确保机械能否完成预定功效，能否正常、稳定、可靠地工作及工作质量优劣全部是十分关键。成功设计往往是基于系统方案突破和创新，系统方案设计是富有发明性工作。机械系统方案设计是一项综合、复杂、包含知识面和经验等原因任务，它有规可循，但无定律可守。它需要宽广知识积累，需要丰富实践经验支持，更需要思维扩展、发散和创新意识。
机械原理作为机械工程专业一门技术基础课，帮助学生了解、认识机械基础工作原理，了解和掌握机械共性基础结构组成、功效特点等理论知识，掌握机构运动学和机器动力学基础理论知识和分析方法，成对机构选型、组合、变异和演化设计能力，进而建立对机械系统运动方案构思和设计能力。机械原理课程和其它机类专业基础课相比，尤其强调创新教育，培养创新意识和创新能力，把创新教育渗透到各个教学步骤，贯穿整个培养过程。尤其是经过生动案例分析，激发学生爱好和创新欲望，从而加强培养创新意识，激发创新精神。
2.2方案设计实例
2.2.1牛头刨床传动方案设计。
已知数据：曲柄转速nAB＝90r/min，刀架行程H＝0.32m，行程速比系数K＝1.2。
图所表示，能够归纳出下面八种传动方案。

方案2
方案1

方案3
方案4

方案5
方案6

方案8

方案7

图2-1 牛头刨床传动方案设计分析

表2－1 牛头刨床运动方案评价
方案
项目
构件数目
运动副数目
高副数目
最大压力角
1
2
3
4
5
6
7
8
6
6
6
4
6
6
3
5
7
7
7
4
7
7
3
5
0
0
0
0
0
0
1
1
较小
较小
中等
较大
较大
中等
中等
中等
2.2.2方案评价准则
1）从实现功效质量考虑，机构应尽可能工作构件在工作行程有较平稳速度，且速度应可调。同时还要确保机构含有较小压力角。
2）从结构合理性、经济性考虑，机构应简练，构件数目和运动副数目越少造价越低。对于运动副型式来说，低副能传输较大力，且制造简单，而高副能够正确实现给定运动规律，但加工困难，易磨损，不能传输较大力。
表2-1为从构件数目、运动副数目、高副数目、最大压力角四个方面对八种牛头刨床运动方案进行评价情况。因为机械压力角大小不仅由传动方案决定，还和机构尺寸相关，在仅给出机构外形尺寸、刨头行程和行程速比系数情况下，只能定性地对各个方案中压力角大小进行比较，所以以较小、中等、较大来表示各方案中最大压力角大小程度。方案7、8采取了凸轮机构，凸轮机构能得到理想运动规律，但凸轮制造困难且不宜用在切削阻力较大场所。方案5、6中机构是由两个四杆机构串联得到，两级机构全部有压力角存在，其传力性能不理想。方案4 最简练，但最大压力角较大。方案1、2、3采取导杆机构串联滑块机构形式，因为导杆机构压力角为零，所以机构压力角仅由后一级基础机构压力角决定。这其中，方案1、2最大压力角能够取得较小值，是较理想方案。深入考虑，因为移动副和转动副相比，其摩擦阻力较大、配合精度低、易产生楔紧及自所现象，所以，含有较少移动副方案1更理想。
除了以上从传力性能和结构经济性方面进行评价外，还要评价方案实现刨头含有平稳工作速度质量。所以，选择方案1、3、4、5，利用计算机辅助分析（绘出运动线图），经过四种运动线图比较，方案1、3能够实现较平稳运动速度，而方案4速度最不平稳。
2.2.3 蛙式打夯机和2K-V型行星传动机构方案设计介绍
1）蛙式打夯机
蛙式打夯机是回转件不平衡状态有效利用(图2-2所表示)。借助在旋转大带轮上加一偏心重锤形成不平衡质量，产生一个较大离心惯性力，当其向上时，带动夯靴提升离开地面，向前时拉动打夯机向前移动，向下时以其离心惯性力和夯机重力形成协力借助夯靴冲击打实地面。仅仅简单在回转件上加这个偏心重锤，既实现了打夯功效，又起到移动夯机作用，这一机械系统运动方案构思可谓巧妙之作。

图2-2 蛙式打夯机
2）2K-V型行星传动机构
图2-3所表示，是2K-H型行星传动和K—H—V型行星传动复合组合而成一个新型行星传动机构。首先从总体结构上看，由1—2—4一H形成2K—H型结构，即以2个中心轮(1和4)和一个行星架H为基础构件，所以含有2K—H型架体结构。仔细分析其内部结构，关键传动结构H 一3—4一V仍属于K—H 一V型，只是将原始单一转臂中心输入变为多个分布转臂H 旁路输入，行星轮自转直接由多个分布转臂H 同时传输到输出构件V上。这里2K—H 中行星架H不再是一般行星架，而是K—H 一V中输出构件V。所以从机构具体组合来分析，这不是2K—H型和K—H—V型通常串联，也不是这二者简单并联组合，而是二者一个巧妙结合。这种组合方法和串联和并联现有相同处又有不一样处，所以是一个复合。这么复合机构不能再用现有行星机构类型来表示，所以按库氏分类方法来表示，称之为2K—V型较为适宜。按啮合特征来分类，2K—V型传动机构仍属于NW 型。
在机构组合上，因为是NW 啮合方法(负号机构)，含有高效率特点，内啮合又采取了少齿差减速方法，可取得大传动比，形成紧凑小体积结构。所以在机构组合上，兼顾了2K—H负号机构高效率和少齿差大速比特征。这种机构组合可谓是机械系统运动方案设计中一个成功创新。

图2-3 2K-V型行星传动机构简图

2.3 用解析法进行机构运动综合和分析（复数矢量法）
2.3.1牛头刨床主体机构设计
1）原始数据以下：
曲柄转速nAB＝90r/min
刀架行程H＝0.32m
行程速比系数K＝1.2
机架长度AC＝0.65m
连杆 DE和导杆CD长度比DE/CD＝0.25
2）导杆机构（主体机构）综合
依据方案设计，选择方案1。
由行程速比系数K计算极位夹角θ

由刀架行程H计算导杆长度，导杆摆角Φ=θ

曲柄长度AB

连杆长度DE

为了使连杆DE和滑枕之间传力良好，确保传动角尽可能最大，可取滑枕运动轴线在GF中点，图2-4所表示，即

E’

A
B’’
ω

C
D
B
F
H
xEL
xER
E
G
B’
D’’

D’

E’’

YE
图2-4牛头刨床主体机构综合

2.3.2 导杆机构运动分析
A
θ1’

C
B
xE
E
YE
θ1
θ3
θ4
图2-5 牛头刨床运动分析
1) 位置分析θ
由封闭矢量图可写出位置方程.

和

2) 速度分析：将位置方程对时间求导。
3) 加速度分析：分别将速度方程对时间求导。

2.3.3 计算步骤图

位置分析：式(1)→θ2 ,rBC , (2)→θ4 ,xE
速度分析：
加速度分析：
start
输入:AC,AB,CD,DE,yE,ω1,ε1
θ1= 5Iπ/180
θ1= 5Iπ/180
输出运动分析结果
End

2.2.4 电算程序（略）
2.4 应用图解法进行平面机构运动综合和分析
2.4.1设计题目
以插床主体机构为例，图2-6所表示，说明运动综合和分析步骤、方法。
2.3.2 设计要求
2.3.2.1 根据给定行程速比系数，综合插床主体机构；
2.3.2.2 对插床主体机构进行运动分析：写出运动分析数学模型，计算步骤和计算程序，并上机计算，打印计算结果，并利用计算结果绘出滑枕运动线图（可用坐标纸）S（Φ），V（Φ），a（Φ）。利用图解法对机构两个位置进行运动分析，将解析法和图解法结果进行比较。
2.4.2 机构简图和已知数据
该机构是由曲柄1，滑块2，导杆3，连杆4和装刀具滑块5和机架6所组成。当曲柄2以等角速度ω1回转时，滑枕5往复移动，从而带动刀具进行工作。已知数据见表2－2。
表2－2 插床专题机构设计原始数据
符号
LOD
H
BD/BC
K
ω1
单位
mm
mm

rad/s
数据
150
150
1
2
1

2.4.3 设计步骤
2.4.3.1 依据已知条件，进行综合（见图2-6）
1）求曲柄OA长度
计算极位夹角θ：

选择百分比尺μl：取OD＝50mm，代表LOD，当导杆在两个极限位置时，OA⊥AD,△OAD为直角三角形，由图1可知，Φ＝θ，那么

OA＝25mm
或由图中直接取OA＝25mm。
百分比尺＝物理量/代表物理量线段长。
于是，μl＝LOD/OD，μl＝0.15 m / 50mm，μl＝0.003m/ mm。
曲柄实际长度 LOA＝OA×μl＝0.75m。
2）按给定冲程H，确定BD杆长度LBD。
当导杆在两个极限位置时，C1—C2之间距离即为冲程H，对应B1—B2之间距离也是H（由图解得H＝50mm）。由图中几何关系可得

于是，LBD＝BD×μl ，LBD＝0.15m。
H
O
A1
A2
D
B1
B2
C1
C2
F
G
Φ/2
Φ/2
6
1
ω1
2
3
4
5
图2-6插床主机构构

3）确定导路位置
为使滑枕5在整个行程中有较小压力角，滑枕导路应经过FG中心，图2－6所表示。
4）选择合适百分比尺，绘制机构运动简图
比如取曲柄LOA图长为25mm，则曲柄长为25mm×0.003＝0.075m。绘制机构运动简图图2－7所表示。（注：曲柄回转一周共取12个位置，每个学生绘制四个位置，假如A2图纸，曲柄图长OA能够取50mm。）
2.3.4.2 用相对运动图解法进行运动分析
1） 求机构上各点速度
方向垂直于OA，指向和ω1相同。

可解。
VB利用影像法求得。

可解。
选合适百分比尺做速度全部多边形（四个位置），图2－8所表示。
2.3.4.3 求机构上各点加速度（略）
9
O
A2
B2
D
C2
6
1
ω1
3
4
5
0
2
1
Φ
4
5
6
7
8
10
11
3
B4
B8
B10
C10
C4
C8
P
图2－7机构位置图（μl＝0.003mmm）

p
b
a1 (a2 )
a3
c
p
b
a3
c
a1 (a2 )
p
b
a3
c
a1 (a2 )
p
b
a3
c
a1 (a2 )
图2－8 机构在2、4、8、10四个位置速度图（μV＝0.003ms-1/mm）

第3章 课程设计题目、原始数据及要求
3.1 课程设计题目
课程设计题目以下表。每个组自选题目，班内不要选反复。
表3－1 课程设计题目
序号
题目名称
实习地点
备注
1
2
3
4
5
6
7*
8
9
10
11
12
牛头刨床主体机构分析和设计
自动包装机传动系统研究和设计
自行车控制系统和传动系统研究和设计
机械手传动机构研究和设计（4个题目）
缝纫机送布机构等研究和设计
缝纫机缝纫机构等研究和设计
多功效清洁车研究和设计
自选题目
参赛题目
摆式运输机设计
插床主体机构设计
*齿轮机构设计
金工厂
工402
金工厂
工402
工402
工402
工402

注：全部题目以班级进行划分，每班3人一组，每组二个题目，其中齿轮机构设计为必做题目。
3.2要求
3.2.1牛头刨床主体机构设计
题目：牛头刨床主体机构设计,见设计示范.
要求:
1) 牛头刨床机构运动简图(1#图纸)；
2) 导杆机构设计(1#图纸)；
3) 导杆机构运动分析(分析方法不限)；
4) 计算步骤图；
5) 电算程序。
3.2.2自动包装机传动系统研究和设计
自动包装机在工402。
要求：
1） 明确包装机功效及传动线路。
2） 测绘包装机传动系统关键尺寸，选择合适百分比绘制机器运动简图。
3） 绘制该机器工作循环图。
4） 测定传动系统关键运动参数，包含各轴转速，传动比等。
5） 测定传动系统各部分基础参数，包含齿轮机构模数，齿数，压力角，凸轮机构从动件运动规律等。
6） 绘制实施部分运动线图，即S（Φ），v（Φ），a（Φ）图。
7） 提出最少一个实现该实施部分运动规律不一样传动方案，绘制机构运动简图。
8） 分析该包装机在其行业处于什么样技术水平，如中国优异、通常等。
9） 编写包含上述内容分析研究汇报。
3.2.3自行车制动系统及传动系统研究和综合
在金工厂拆装自行车。
要求：
1） 明确自行车控制系统和传动系统工作原理。
2） 分析自行车前后轮制动有什么不一样。
3） 分析自行车车把转向工作原理。
4） 测绘自行车制动系统和传动系统关键尺寸，选择合适百分比绘制两个系统运动简图。
5） 测定传动系统关键运动参数，包含链轮直径，中心距，计算传动比。
6） 绘制说明飞轮部分结构。
7） 提出最少一个和所研究自行车不一样制动方案，绘制机构运动简图。
8） 分析所研究自行车在其行业处于什么样技术水平。
9） 编写包含上述内容分析研究汇报。
3.2.4机械手传动机构研究和设计（4个不一样机械手）
机械手在工402。
要求：
1） 明确机械手动作过程。
2） 测绘传动系统关键尺寸，选择1：1百分比绘制机器运动简图。
3） 明确电动机型号和所表示内容。
4） 测定传动系统各部分基础参数，比如齿轮机构模数，齿数，压力角。
5） 计算各级传动比。
6） 找出并明确该机械手装置损坏原因。
7） 修复全部损坏之处，制订方案，将需要购置件列出清单。
8） 进行修复，完成预定动作。
9） 用计算机完成机械手动态模拟（软件不限）。
10） 撰写包含上述内容研究汇报。
3.2.5缝纫机送布和缝纫机构研究和设计
缝纫机在工402。
要求：
1） 明确传动线路。
2） 测绘送布和缝纫机构关键尺寸，绘制工作循环图。
3） 选择合适百分比绘制机构运动简图。
4） 分析各凸轮形状，得出从动件运动规律。
5） 绘制线梭部分结构图。
6） 计算各部分自由度。
7） 分析电动缝纫机和机械式缝纫机关键区分。
8） 用计算机模拟缝纫机头部关键运动，并进行运动规律分析。
3.2.6多功效清洁车研究和设计
清洁车在工402。
要求：
1）明确行走系统、传动系统、工作系统、离合系统组成和工作原理。
2）绘制整机机构运动简图。
3）明确扫盘转速，计算各部分传动比，工作能力计算和分析。
4）分析相关影响工作原因，比如防滑等。
5）提出和所研究机器不一样运动方案。
6）分析该清洁车还能够实现哪些功效？
3.2.7摆式运输机设计
6
01
02
A

B
B’
B’’
C’
C
C’’
D
E
E’

E’’
F’
F
H
ω1
1
2
3
4
5
Φ1
Φ2
F’’

机构运动简图图2-9所表示。

图2-9 摆式运输机示意图
3.2.7.1 原始数据
表3-2 原始数据
符号
单位
方案
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
nAB
Φ1
Φ2
K
H
r
CD/DE
EF/DE
r/min
deg
deg

m
deg

80
110
70
1.28
0.2
≥40
0.75
2
85
115
65
1.2
0.25
≥40
0.8
2.2
80
120
60
1.15
0.27
≥40
0.75
2
75
120
60
1.15
0.3
≥40
0.72
1.8
70
125
55
1.12
0.32
≥40
0.70
1.8
3.2.7.2 设计步骤和要求
1）尝试提出实现此运动不一样运动方案（绘出机构运动简图）。
2）依据已知条件，进行机构综合。
3）选择合适百分比尺，绘制机构运动简图。
4）用解析法进行机构运动分析。写出数学模型，编制运动分析主程序，上机计算，打印输出结果。
5）用相对运动图解法，进行机构运动分析，在A2图纸上作出四个位置速度图解和加速度图解。
6）绘出F点运动线图，即S（Φ），v（Φ），a（Φ）图。
7）编写说明书，内容包含：设计任务书，机构运动学综合，机构运动分析，包含解析法数学模型，计算步骤和计算程序，说明书要附上打印结果，图解法矢量方程等。
3.2.8插床主体机构设计
机构示意图图2-6所表示。
3.2.8.1 原始数据
表3-3 原始数据
符号
单位
方案
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
nAB
K
H
BD/BC
LOD
r/min

mm

mm
60
1.5
200
0.75
160
65
1.8
150
0.8
150
70
2
100
1
150
3.2.8.2 设计步骤和要求
1）尝试提出实现此运动不一样运动方案（绘出机构运动简图）。
2）依据已知条件，进行机构综合。
3）选择合适百分比尺，绘制机构运动简图。
4）用解析法进行机构运动分析。写出数学模型，编制运动分析主程序，上机计算，打印输出结果。
5）用相对运动图解法，进行机构运动分析，在A2图纸上作出四个位置速度图解和加速度图解。
6）绘出C点运动线图，即S（Φ），v（Φ），a（Φ）图。
7）编写说明书，内容包含：设计任务书，机构运动学综合，机构运动分析，包含解析法数学模型，计算步骤和计算程序，说明书要附上打印结果，图解法矢量方程等。
3.2.9 齿轮机构设计
已知:一对齿轮传动，其参数和相关数据表3-4。要求每个组选一组数据。
表3-4 齿轮机构设计数据
方案
参数
a’
m
Z1
Z2a
α
h*a
C*
x1
x2
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
185
112
135
105
150
10
6
8
6
6
16
17
14
14
20
20
20
19
20
28
200
200
200
200
200
1
1
1
1
1
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25

设计要求:
1) 确保无侧隙啮合，合理选择变位系数x1 ,x2。
2) 计算这对齿轮各部分几何尺寸。
3) 检验是否根切，是否齿顶变尖，计算重合度ε。
4) 绘制齿轮传动啮合原理图(A2图纸一张)。
* 按渐开线形成原理，绘出渐开线齿形。
* 绘出三对轮齿，并将中间一对放在啮合节点处(将全齿高h放大到30mm左右)。
* 在齿廓侧面画出齿廓工作段。
* 标出理论啮合线，实际啮合线；标出啮合角α’和节点P。
5) 将机构简图,原始数据,计算方法和过程写入说明书。
3.2.10相关自选题目
激励和支持学生自选设计题目和创新类设计题目，但需经过指导老师对设计难度和工作量等审定，即审定任务书后方可进行。
第4章 课程设计成绩评价体系
4.1 方案、图纸和设计汇报评价
4.1.1 方案分析和评价
创新点评价
1） 开发觉有机构新用途或对现有机构略加改善以满足新工作要求；
2） 对现有机构进行改造；
3） 发明新机构。
方案评价准则
1）从实现功效质量考虑，要确保机构含有较小压力角；
2）从结构合理性、经济性考虑，机构应简练，构件数目和运动副数目越少，制造成本就越低，采取列表法对多个方案进行评价。
4.1.2 图样评价
1）图样上面线条、运动副等代号要符合国家标准。
2）百分比要适宜，保留相关作图线。
3）速度图和加速度图等各矢量方向正确。
4）标题栏采取机械制图要求相关作业标题栏。
5）图纸幅面符合国家机械制图标准要求。
4.1.3设计汇报评价
1）综述——关键叙述选题依据、意义和必需性。
2）方案设计和分析——对多种方案进行比较，指出最好方案创新点。还要有完整设计过程，最终止果、结论和必需草图、结构图等。
3）小结——经过此次课程设计收获及对此次课程设计教学法改革提议。最关键是要求学生提出她所做方案尚须完善之所在。
4.2 成绩评定
课程设计成绩按5级评分标准进行，即优异、良好、中、及格和不及格。
参考了有些学校做法并结合具体情况，机械原理课程设计成绩评价采取关键考评方案设计创新程度，同时考察查阅资料、观察能力、计算能力、计算机使用能力及答辩表现等。结合设计题目确定评价标准，最终成绩由个人、小组、答辩老师和指导老师确定。首先学生自己对设计工作进行评定；然后小组组员对组内同学设计工作进行评定（其它同学自愿评定）。对于自己评定优异（或良好）同学经过答辩确定成绩，老师依据这些评定结果和实际情况进行合适修正。
第5章 往届同学设计感想
5.1机械设计感想
多功效手动清洁车，这个设计是从大三上机械设计课程设计开始，而思绪出现及方案提出是在大二下，从思绪、方案、设计直到加工制造及装配调试，走了大约有十二个月时间。在整个过程中，每个阶段全部有很多想法，在指导老师提议下，我把这些感想总结下来，为了深入提升自己，也为了以后少走弯路。
想法提出
想法出现，其实是由大二下机械原理课程设计中所做草坪作业一体机机构运动简图得来。草坪一体机功效有修剪、打孔、施肥、浇水等，但因为多个作业频率不一样，所以把这几样功效做成一体没有太大必需；而且多种功效之间实现有部分相互之间干扰，比如修剪作业需要小车平稳，采取旋刀式或滚刀式除草，旋刀要设计成一定曲面，从而旋刀旋转时能够经过空气动力将草吸起，达成很好修剪效果；打孔作业因为对不一样地面进行作业，其所受到阻力不一样，所以作业时振动幅度不定，对修剪作业效果产生影响。将多个功效组合在一起，不仅没有必需，也不能达成设计效果。但从旋刀式修剪机设计中，我得到了灵感。头脑发散，由旋刀想到了扫盘，从扫盘扩展开去，能够扫垃圾、扫落叶、扫雪、除冰等等，最终，在综合了各方面原因，查找了相关产品、专利等后，我们决定设计一辆多功效手动清洁车。该清洁车应该含有以下功效:扫雪、清洁地面、擦拭地板、作为推车运输等等，这是初步想法。
方案设计阶段
接下来，就是一个基础方案确实定。
首先，是动力源确实定。应选择以人为动力，不消耗燃料，才符合绿色环境保护要求。既然动力源选择人力，那么应采取怎样一个作业方法，是人骑动，拉动还是推进？在考虑了人作功方法、清洁车灵便性、对作业效果要求后，确定采取手推方法，这么既确保了清洁车灵活性，又可得到很好清洁效果。
然后是工作机构确实定。不一样功效有着不一样工作机构，扫雪功效中为确保较高扫雪效率及很好扫雪效果，采取融合扫雪车和推雪车方法先推雪、后扫雪工作方法；清洁功效中，要将道路上垃圾尘土清扫搜集，也是采取圆盘扫盘旋转将垃圾集中，然后再由圆筒滚子将集中垃圾搜集进入器具中；擦拭功效中，将清洁车扫盘换为拖布盘，推进小车能够擦拭地面；推车运输功效中，其实就是设计一辆推车，没有工作机构，所以应该将前几项功效中工作机构去掉，直接应用清洁车母体进行运输。
最终，在确定了动力源及工作机构后，要进行传动链设计。清洁车多个功效和要含有一定宽度作业面积，所以传动机构中应有适宜中等距离传动链传动或带传动；为扩大作业面积，扫盘有两个，所以需要有分支机构将传动链分为两条，小距离传动采取齿轮，而且将积雪扫除需要有一定切削力，即在扫盘直径确定后，扫盘转速要大于一定数值。以人推为动力，就是说小车动力均要从驱动轮旋转中得到，采取后轮为驱动轮方案，则采取链传动将动力分为两部分，一部分用于扫盘旋转，另一部分用于滚圆筒子旋转。用于扫盘旋转传动链当中，要有改变传动方向锥齿轮，及用于增速齿轮传动。在锥齿轮啮合中，添加离合器使得两对锥齿轮分别啮合传动，于是可得到两个相反方向扫盘转动及一个传动断开，一个用于清除积雪，将积雪扫向两边，另一个将垃圾扫向中间，由其后圆筒滚子将垃圾扫进搜集器，断开时工作机构不运动，可作为推车运输。在深入设计中，要注意传动比设定。
然后，是具体设计阶段。
作为手动机械，转速不会很高，对机械强度校核通常可省略。在具体设计步骤中，最关键是结构设计和对加工方面考虑。最初，我们设计用空心方钢及轴承焊接成车架（因为有同学见过现实中将轴承焊接固定情况），加工轴及齿轮在车架上装配好即可。但以后知道只有简易轴承才能焊接，而符合国家标准轴承焊接时需要保温，埋在石灰中，预操作太多；最关键原因是焊接而成零部件尺寸精度及形位精度均不好，根本达不到清洁车设计要求。在清洁车设计阶段中，工作机构及传动机构等设计全部较易地完成，只有轴固定、轴承安装方法一直确定不下来。第二种轴承及轴安装方法设计方案，是弯制部分夹住轴承钢带，弯制钢带经过螺栓和车架固定，在装配中经过调整螺栓调整装配。设计阶段，我们采取了这种方案，查阅资料，计算推雪板角度、扫盘转速等等，绘制零件图、装配图，撰写设计说明书。
加工阶段
在老师帮助下，我们在加工中不停地更改设计，完善作品，处理实际中碰到问题。第一，在焊接车架时，因为焊接变形及空心方钢精度太差，造成车架精度不好，直接影响到清洁车基准面不好，在接下去装配等可想而知，均会出现大问题。第二，采取钢带夹持轴承固定方案，因为弯制钢带精度不能确保，势必会造成轴承同心度、垂直度等无法确保，造成轴不平行，齿轮啮合失败，最终造成装配失败。第三，弯制钢带，为了尽可能确保精度，耗时太多，不易加工。所以，在和老师商讨后，我们确定了第三种设计方案。对轴向放置轴承，购置现有轴承座和车架螺栓连接；对纵向放置轴承，车制轴承座，并经过螺栓和底面板固定，由铣制底面板提供基准。
在加工其它零件时，也碰到了很多问题。比如齿轮学校无法加工，只能去校外购置，