机械设计基础课程设计概论
机械设计基础课程设计概述
1.整个机构或是机器的运动简图
2.设计说明书一份。
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机械设计基础课程设计的一般步骤
1.设计准备阶段 ①阅读和研究设计任 务书，明确设计内容和要求；分析设计题 目，了解原始数据和工作条件；②通过参 观（模型、实物、生产现场）、看电视录 像、参阅设计资料以及必要的调研等途径 了解设计对象；
2.传动装置的总体设计 ①分析和拟 定传动装置的运动简图；②选择电动机； ③计算传动装置的总传动比和分配各级 传动比；④ 计算各轴的转速、功率和 转矩。
2.确定电动机功率 Pm －电动机的额定功率 kW Pm P0 P0 －电动机所需的输出功率kW
P0
Pw
Pw －工作装置所需功率kW η －由电动机至工作装置的总效率
Fw w Pw 1000 w
w 1 2 3 4 n
Fw －工作装置的阻力 N υw －工作装置的线速度 m/s
齿轮传动的传动比：3～5；
带传动和单级齿轮传动组成的传动系统的总传动比：
i总= i带×i齿轮=2×3～4×5=6～20 返回
计算传动装置的运动和动力参数
传动装置的运动和动力参数，主要是各轴的转速n、 功率P和转矩T。
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机械设计基础 课程设计
总
论
一、机械设计课程设计的目的
二、机械设计课程设计的内容
三、机械设计课程设计的一般步骤 四、机械设计课程设计的应注意的事项
机械设计基础课程设计的目的
1.综合运用机械设计课程及其他有关已修课程 的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使 这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。
3.各级传动的主体设计 轮传动的主要参数；
4.装配草图的设计和绘制
设计计算带传动、齿
机械设计基础概论
机械零件的工作能力和计算准则
整体静强度计算准则：σ≤[σ] τ≤[τ] [σ]=σlim/S ，[τ]=τlim/Sτ
式中： σ、τ：零件的工作正应力、切应力； [σ]、[τ]： 零件的许用正应力、许用切应力； σlim、τlim： 零件材料的极限正应力、极限切应力； S、Sτ：正应力、切应力的安全系数。
机械设计的基本要求和一般程序
3. 劳动保护要求
劳动保护要求有两层含义： 1) 机器的操作应方便和安全
设计时要按照人体工程学观点布置各种按钮、手柄，使操 作方式符合人们的心理和习惯。同时，设置完善的安全装置、 报警装置、显示装置等。 2) 改善操作者及机器的环境 所设计的机器应符合劳动保护法规的要求。如降低机器运 转时的噪声水平，防止有毒、有害介质的渗漏，对废液、废气 和废物进行治理等。
0.1 机械的组成 0.2 本课程的内容、性质和任务 0.3 对机器的主要要求和设计机器的一般程序 0.4 机械零件的工作能力和计算准则
0.5 机械设计中常用材料的选用原则
0.6 许用应力和安全系数
思考题
机械的组成
一、 机器与机构 1. 机器 如：汽车、起重机、各种机床、内燃机、飞机、洗衣机、 船舶、自行车、工业机器人等。 使用机器可减轻人们的劳动强度、提高劳动生产率。
典型机器的分析→
各类机器构造不同、性能不同、用途不同，但都具有共 同特征： 1) 是由各种零件装配而成的组合体； 2) 各部分间具有确定的相对运动； 3) 用来变换或传递能量、物料和信息。
机械的组成
2. 机构 机构具有机器的前两个特征，用来变换或传递机械运动。
如内燃机：曲柄滑块机构、齿轮机构、凸轮机构。
min max
稳定交变应力：工作中平均应力、应力幅和循环周期不随 时间变化的交变应力。 注意：描述稳定交变应力有5个参数，但其中只有2个参数是 独立的。
机械设计基础
机械设计基础一．概论：1.机械设计课程主要讨论设计和计算的理论和方法。
2.机械零件设计应遵循的基本原则：3.强度：零件抵抗力的能力。
2、结构组成和自由度：1所谓的机架是指。
2.机构是机器中的单元体；构件是；零件组成。
3.两构件组成运动副必须具备的条件是两构件。
4.组成转动副的两个运动副元素的基本特征是。
5.由两个部件的表面接触形成的运动对称为引入约束的运动对，由导线接触形成的运动对称为引入约束的运动对。
6.机构的自由度数等于原动件数是机构具有的条件。
7.与机构运动相关的尺寸元素必须反映在机构的运动图上。
因此，应正确标记移动副、移动副和高副。
3、连杆结构：1.铰链四杆机构若则可能存在曲柄。
其中若最短杆是,则为；若最短杆是，则为；若最短杆是机架，则为；若则不存在曲柄（任何情况下均为双摇杆机构）。
2.最简单的平面连杆机构是机构。
3.为保证连杆机构良好的传力性能，当机构处于死点位置时，最小传动角应为4个传动角。
5.平面连杆机构中，从动件压力角α与机构传动角γ之间的关系是.6.曲柄摇杆机构中，必然出现死点位置的原动件是。
7.曲柄摇杆机构共有个瞬心。
8.当连杆没有急回运动特性时，行程速比系数。
9.以曲柄为主动件色曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构中，可能出现最小传动角的位置分别是，而导杆机构始终是90°。
四．凸轮机构：1.凸轮机构的基圆半径指2.凸轮机构中，若增大基圆半径rb,，则压力角作如下变化：3.使凸轮机构的压力角减小的有效方法是。
4.凸轮机构刚性冲击的原因是：。
灵活影响的原因是。
5.从动件的运动规律可以使凸轮机构产生刚性冲击（硬冲击），而规律可以使凸轮机构产生刚性冲击。
6.按滚子对心移动从动件设计制造的盘形凸轮廓线若将滚子直径rk改小则滚子对心移动从动件盘形凸轮机构的（rb变大α变大）。
五．齿轮机构：1.渐开线标准直齿轮必须满足两个条件：。
2.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是，连动传动条件是。
3.齿轮机构的基本参数中，与重合度无关的参数是。
《机械设计基础》课程设计讲稿
学生需根据设计方案，制作机械 装置的实物模型或仿真模型，并 进行实验验证，以检验设计的可 行性和实用性。
01 02 03 04
详细设计与计算
学生需根据方案设计，进行零部 件的详细设计和计算，绘制装配 图和零件图，并编写设计说明书 。
总结与答辩
学生需在规定的时间内完成设计 任务，并进行总结和答辩，向老 师和同学汇报设计过程和成果。
零件的材料与工艺性分析
总结词
零件的材料与工艺性分析是实现零件的结构设计和满 足机械系统性能要求的前提条件，应根据机械系统的 使用环境和工况进行选择。
详细描述
零件的材料与工艺性分析是机械系统设计中的重要环 节。不同的材料具有不同的物理和化学性能，能够满 足不同的使用环境和工况要求。在选择材料时，需要 考虑材料的强度、刚度、耐腐蚀性、耐磨性等因素， 以确保零件的性能和使用寿命。同时，还需要考虑材 料的工艺性，包括可加工性、可焊接性、可热处理性 等，以确保零件能够通过合理的工艺制造出来。
实用性原则 创新性原则 经济性原则 安全性原则
设计的机械装置应具有实际应用 价值，能够满足一定的使用要求 。
在满足使用要求的前提下，应考 虑制造成本和经济效益，选择合 适的材料和工艺。
课程设计的步骤与要求
任务分析与方案设计
学生需根据设计题目，进行需求 分析和方案设计，确定机械装置 的结构形式和工作原理。
培养创新思维和实践能力
课程设计为学生提供了一个实践平台，通过解决 实际机械设计问题，培养学生的创新思维和实践 能力。
培养团队协作精神
在课程设计中，学生需要分组进行，通过团队协 作，培养学生的沟通、协调和合作能力。
课程设计的基本原则
鼓励学生发挥创新思维，提出新 颖的设计方案，解决实际问题。
机械设计基础第1章 机械设计基础概论
1.2 本课程的内容、性质和任务
本课程的研究对象是一般工作条件下 的常用机构和通用机械零部件。对于巨型、 微型、以及高速、高温、高压或低温条件 下工作的通用零部件, 则在有关专门课程 中研究。
1.3 机器应满足的要求和设计制造 程序
1. 机器应满足要求
机器应满足下列要求。
1. 使用要求 2. 经济性要求
3. 执行装置
执行装置是直接完成机器预定功能的 工作部分, 如车床的卡盘和刀架, 汽车的 车轮, 船舶的螺旋桨, 带式输送机的输送 带等。
4. 操纵、控制及辅助装置
操纵和控制装置用以控制机器的起动、 停车、正反转、运动和动力参数改变及各 执行装置间的动作协调等。自动化机器的 控制系统能使机器进行自动检测、自动数 据处理和显示、自动控制和调节、故障诊 断、自动保护等。辅助装置则有照明、润 滑、冷却装置等。
图1-1 牛头刨床的传动系统 图
图1-2 单缸四冲程内燃 机
通常将机器和机构统称为机械。构件 是运动的单元, 而零件是制造的单元。通 常把为协同完成某一功能而装配在一起的 若干个零件的装配体称为部件, 只在某些 特定类型的机器中才使用的零件, 称为专 用零件。
按照用途的不同, 可把机器分为动力 机器、工作机器和信息机器。动力机器用 来实现其他形式的能量与机械能间的转换, 工作机器用来做机械功或搬动物品, 即变 换物料, 信息机器用来获取或变换信息, 现代机器一般由动力装置、传动装置、执 行装置和操纵控制装置四个部分组成。此 外, 还有必要的辅助装置。
■1. 动力装置
动力装置是机器的动力来源，有电动机、内燃机、燃 气轮机、液压马达、气功马达等。现代机器大多采用 电动机，而内燃机主要用于运输机械、工程机械和农 业机械。
2024年机械设计基础课件!设计概论Z
机械设计基础课件!设计概论Z机械设计基础课件：设计概论一、引言机械设计是机械工程领域的重要组成部分，它涉及到机械产品的结构、性能、功能、可靠性等方面。
机械设计基础是机械设计的基本理论和方法，它是机械设计师必须掌握的知识。
本课件将介绍机械设计的基本概念、设计方法和设计过程，帮助读者了解机械设计的基本原理和方法。
二、机械设计的基本概念1.机械设计的目的：机械设计的目的是根据用户的需求，设计出具有良好性能、可靠性和经济性的机械产品。
2.机械设计的任务：机械设计的任务包括确定产品的结构方案、选择合适的材料和加工方法、进行强度和刚度的计算、进行动力学分析等。
3.机械设计的分类：机械设计可以分为新产品设计和改进产品设计。
新产品设计是指从无到有的设计过程，改进产品设计是指在原有产品的基础上进行改进和优化。
三、机械设计的方法1.经验设计法：经验设计法是依据设计师的经验和直觉进行设计的方法，适用于简单机械产品的设计。
2.理论设计法：理论设计法是依据机械原理和数学模型进行设计的方法，适用于复杂机械产品的设计。
3.计算机辅助设计法：计算机辅助设计法是利用计算机软件进行设计的方法，可以提高设计效率和精度。
四、机械设计的过程1.设计准备阶段：设计准备阶段包括市场调研、需求分析、技术可行性分析等，目的是明确设计目标和设计要求。
2.方案设计阶段：方案设计阶段是根据设计要求，提出不同的设计方案，并进行初步的评价和选择。
3.详细设计阶段：详细设计阶段是对选定的方案进行详细的计算和设计，包括结构设计、材料选择、加工方法等。
4.设计验证阶段：设计验证阶段是对设计结果进行验证和试验，确保设计满足要求。
五、机械设计的注意事项1.安全性：机械设计必须保证产品的安全性，避免造成人身伤害和财产损失。
2.可靠性：机械设计必须保证产品的可靠性，避免因故障而影响生产和使用。
3.经济性：机械设计必须考虑产品的经济性，降低成本，提高效益。
4.环保性：机械设计必须考虑产品的环保性，减少对环境的影响。
机械设计基础课程设计(一)指导书
机械原理课程设计指导书机械原理课程设计说明书姓名班级学号时间年月指导教师第一章概论一．机械原理课程设计的目的机械原理课程设计是继机械原理课程的课堂理论教学之后，面向学生设置的一项实践性教学环节。
机械原理课程设计以机械制图、数学、物理、理论力学、金属工艺学、计算机语言等先修课和金工实习为基础，在机械原理课程所探讨的常用机构的分析、综合基本理论方法指导下，采取教师引导与学生个人独立思考相结合的方式，通过对整部机器的运动和动力学设计的训练，以期达到下述几项主要目的：1）初步培养学生综合应用各学科理论，进行机器工作原理设计，机构选型和机器总体设计的能力。
2）提高学生在机构的分析与综合方面的熟练程度。
3）培养学生运用计算机辅助机械设计的能力。
4）让学生接触机械设计方面的感性知识，使他们对机械设计的一般过程和步骤有初步的了解。
5）提高学生计算、绘图、使用技术资料和计算机的熟练程度；锻炼他们独立工作，了解实际问题的能力。
二.机械原理课程设计的内容和方法1.机械原理课程设计的内容为培养具有独立设计能力的人才创造条件，机械原理课程设计的内容应包括：机械传动方案的选择与设计；机械的运动分析与设计；机械的动力分析与设计三个方面，所以机械原理课程设计的选题应当注意到：一定程度的综合性和完整性——应包括三种基本机构（如连杆机械、凸轮机构、齿轮机构）的分析与综合；一定程度的自动化——应具有多个执行机构的运动配合关系，包括运动循环图的分析与设计；一定程度的深度和广度——应较全面而综合地应用机械原理的基本理论、基本知识和基本技能，以使学生在机械设计技术工作的适应能力和开发创造能力方面受到初步实践性的训练。
2．机械原理课程设计的方法课程设计的方法原则上可分为两大类：（1）图解法运用基本理论中的基本关系式，用图解的方法将其结果确定出来，并清晰地以线图的形式表现在图纸上，有直观、简单、可检查解析计算正确与否等特点，对于简单机构的分析与综合问题，其优点更为明显。
1 机械设计基础概论
工作能力计算准则：根据零件失效的原因，可建立相应的零件工作 能力的判定条件。
计算准则包括：①强度判定条件：应力许用应力； ②刚度判定条件：变形量许用变形量； ③耐磨性判定条件：压强许用压强； ……。 判定条件可概括为：计算量许用量。
1、机械零件的强度准则（基本条件） 强度：零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的 能力。 判定准则：零部件在载荷作用下的工作应力不超过许用应力。
2、 磨损的分类
按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把 磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
(1）粘着磨损 也称胶合，摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对运动 中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。
(2）磨粒磨损 也称磨料磨损，是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运 动中，对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。
•经济性要求 1、应尽可能采用先进的设计方法，计算机辅助设计，加快 设计进度，降低设计成本； 2、尽量采用标准件、通用件，产品系列化； 3、采用新技术、新材料和新结构，选用高效传动系统以降 低能耗； 4、考虑机器的机械化、自动化水平，提高机器的生产率。
•满足社会要求 操作方便、省力，劳动强度低，维修简便；能够安全运行； 造型美观；低噪音、无毒、低辐射等。
另外，要考虑材料的费用（材料费占成本的30﹪以上）。
材料的费用 （材料费占成本 的30﹪以上）
原材料的价格 包 括
零件制造费用
机械零件材料具体的选用措施： (1)尽量采用高强度铸铁来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金 材料代替有色金属材料； (2)采用热处理或表面强化处理等工艺，充分发挥利用材料的 潜在力学性能； (3)合理采用表面镀层等方法，减少磨损速度，延长零件的使 用寿命； (4)采用组合式零件结构，使得工作部分用贵重材料，非工作 部分用廉价材料（如部分铸铁刀具只在刀尖处用金刚石、大型蜗轮 用青铜齿圈和铸铁轮心的组合式结构）； (5)优化工艺方案，提高材料的利用率； （6）用本地富有元素合金钢代替稀有元素合金钢，金属采购、 运输费用。
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2.发挥独立工作能力
在设计中必须认真阅读有关设计资料和课程设 计指导书，仔细分析参考图例的结构。培养认真思 考问题、分析问题和解决问题的能力，独立完成设 计。
3.正确处理设计计算与结构设计的关系
三边设计方法——边计算、边画图、边修改
已知条件
题号
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9
B10 B11 B12 B13
输送机工 12 11 11 10 100 950 900 850 800 750 700 650 600 作轴上的 00 50 00 50 0 扭矩 (N.m)
输送机工 45 46 48 62 75 80 84 88 88 作转速 n(r/min)
❖ 课程设计题目 1 设计自动送料运输机中的单级斜齿圆柱齿轮
减速器。该机器为双班制工作、载荷有轻微 冲击，用电动机驱动，机器为大、中批量生 产。传动布置如图。
已知参数：
1.传送带鼓轮转速( r/min) 2.减速器输出功率(kW) 3.使用年限
已知 条件
题号
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
❖ 传动系统参数计算
1.选择电动机（类型、型号） 类型——Y系列三相交流异步电动机 型号——由电机的容量（功率）和转速确定
1）选择电机功率 设计公式： Ped≥P
式中：Ped―电动机额定功率 P―工作机所需电动机功率
工作机所需电动机功率P=PW /η
PW―工作机功率
η―从电动机到工作机的效率
题I
§1 机械设计基础课程设计的 目的、内容及要求
一、目的
(1) 运用机械设计基础课程和其他有关先修课程的理论， 结合生产实际知识，培养分析和解决工程实际问题的能 力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。 (2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机 械传动装置或简单机械的设计原理和过程。 (3) 进行机械设计基本技能训练，包括计算、绘图、熟 悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及 使用经验数据，进行经验估算和数据处理等 。
题II
PW
FV 1000
V Dn
T
T 2n
601000
1T 9550
n
齿.锥
2 轴承
联轴器
2）确定电机转速
电机同步转速有四种 3000r/min 、1500r/min 、1000r/min、750r/min
表1 电动机数据
电动机型号 额定功 同步转 满载转速 中心高 外伸轴
4.及时检查和整理计算结果
课程设计的计算部分，前后数据联系密切，计 算过程中时常要调整参数，修改计算数据，因此 要求计算正确、清晰、系统、完整，为编写设计 计算说明书打下基础，同时从设计开始就要注意 总结
注意：计算所用的草稿纸一定要装订成册
四、设计前的准备工作
1. 设计资料 a) 技术资料——手册、图册、指导书、教材 b)绘图工具——0＃图板、1.2m丁字尺、大号 三角板、曲线板、圆规等,铅笔(2H\HB，B\2B) c)计算工具——计算器 d)图纸、说明书纸——1.5张0＃，30页左右 说明书纸，纸袋一个
3. 计算各轴输入功率P、转速n、转矩T
以题I为例 1)各轴输入功率(kw)
P0 P
PI P0 带 PII PI 轴承 齿 PIII PII 轴承 联轴器
已知条件
题号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
运输带工 1.9 2 作拉力 F(kN)
2.12 2.24 2.5 2.58 2.65 1.85 2.06 2.18 2.3 2.36
运输带工 1.36 1.4 1.5 1.28 1.45 1.55 1.55 1.32 1.45 1.55 1.32 1.36 作速度 V(m/s)
2.做实验
减速器装拆实验
§2 设计计算
课程设计分三个阶段
（一）传动系统参数及传动零件的设计计算 （二 ）装配草图设计 （三）零件图的绘制 及整理、编写设计说明书
（一）传动系统参数及传动零件的设计计算
1.分析传动方案特点
2.传动系统参数计算 选电动机型号、计算各轴输入功率P、 转速n、转矩T
3.传动零件设计计算 V带传动设计、斜齿轮传动设计、 锥齿轮传动设计
95 100 110 120
锥齿轮传 4 4 4 3.6 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.2 动比
使用年限 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
❖ 分析传动方案特点: 电机——带传动——齿轮传动——工作机 电机——齿轮传动（斜、锥齿轮）——工作机
传动装置
率kW 速rpm nm (rpm) H
段D×E
Y132M1-6 4kW 1000 960
132 38×80
2. 分配传动比
传动装置总传动比：
i nm nW
I题 ：
i i带 i齿 i带 2～4 i齿 3～5 i带 i齿
nm电动机满载转速 nw 工作机转速
II题 ：
i i齿 i锥 i齿 3～5
卷筒直径 315 325 345 307 345 300 307 325 300 315 335 345 D(mm)
2 设计螺旋输送机中的单级斜齿圆柱齿轮减速 器。该机器为双班制工作、载荷有轻微冲击， 用电动机驱动，机器为大、中批量生产。传 动布置如图
已知参数： 1.输送机工作轴转矩 T(N/m) 2.输送机工作转速 n(r/min) 3.圆锥齿轮传动比 4.使用年限(年)
二、课程设计的内容 本次课程设计的题目为：
单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计
要求每人完成以下工作： ① 减速器装配图1张（A0图纸）；
② 零件工作图2张 （低速级大齿轮、低速轴各一张，A2图纸）；
③ 设计计算说明书1份
三、课程设计的要求
1.要明确学习目的，端正学习态度 严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益
传送带 70 鼓轮转 速(rpm)
减速器 3 输出功 率(kW)
使用年 5 限
75 80 90 100 100 110 125 130 135 140 150 156 166
3 3 3.2 3.3 3.4 3.4 3.5 3.5 3.8 3.8 4 4.2 4.5
5555
6
6
6 6 6 6 66 6