机械设计基础设计实践指导

机械设计基础学习指导

第1部分 课程概述

本部分内容包括课程简介及与其他课程之间的关联，课程的知识体系，课程教学的内容结构及教材与多媒体课件的关联，并对自学方法提出一些参考意见。

1.1课程简介

《机械设计基础》主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、机构特点、基本的设计理论和计算方法，是工科院校机械类、机电类专业的一门必修主干课程，是对学生的设计能力、创新能力、工程意识进行培养训练的一门重要的技术基础课。将为有关专业的学生学习专业课程提供必要的基础。通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养学生初步具备运用相关知识、手册设计简单传动装置的能力。 《机械设计基础》是机械工程类专业的一门必修主干技术基础课，综合了应用工程图学、工程力学、材料与热处理、金属工艺学、机械制造基础、公差与技术测量等学科和课程。具有鲜明的工程实践性。是先修基础课的综合应用，又是后继专业课的基础，在基础课和专业课间起着承上启下的桥梁过渡作用。

1.2课程的知识体系

《机械设计基础》综合浓缩了《机械原理》和《机械设计》两门课程的内容，而这两门课程是机械类专业本科必修的专业基础课。《机械设计基础》课程的内容包括《机械原理》课程中的平面机构自由度及运动分析；常用机构运动原理

实验一 机构运动简图测绘

一、实验目的

1.对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感； 2.培养依照实物机械绘制其机构运动简图的能力； 3.熟悉机构自由度的计算方法。 二、实验设备及用具 1.油泵模型； 2.牛头刨床模型； 3.自动送料冲床模型； 4.其他机构模型。

此外学生自备：圆规、分规、有刻度的三角板（或直尺）、铅笔、橡 皮及草稿纸等。

三、基本原理

机构的运动与机构中构件的数目、运动副的类型、数目及运动副的相对位置有关，而与构件的外形、组成构件的零件数目及固联方式、运动副的具体结构等无关。因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用简单的符号来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示各运动副的相对位置，即可表明机构中运动传递的情况。

四、绘制机构运动简图的方法

1．了解要绘制的机械的名称及功用，认清机械的原动件及工作构件（执行机构）。

2．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件，运动副的数目及其性质。

在了解活动构件及运动副数时，要注意到如下两种情况： 1.当两构件间的相对运动很小时，易误认作为一个构件；

2.由于制造的不精确，同一构件各部分之间有稍许松动时，易误认作为两个

实验四 渐开线齿廓范成实验

一、实验目的

1、掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理。

2、通过观察渐开线齿轮的轮廓曲线具体形成过程，了解齿轮的根切现象及避免根切的方法。

3、分析比较标准齿轮与正负变位齿轮齿形变化的异同点。

二、实验设备和工具 1、齿轮范成仪。

2、铅笔、圆规、三角板、剪刀等（自备）。 3、300×300mm2的厚图纸两张。

三、齿轮范成法原理

范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时，共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。在实际加工中，看不到刀具刀刃在各个位置形成包络线的过程。在范成实验中，用范成仪来实现轮坯与刀具的传动过程，加工时其中圆盘为轮坯，齿条为刀具，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，这个过程的表现是用铅笔将刀具刀刃的各个位置画在图纸上（即毛坯），也就是每一瞬时的刀痕，这样就能清楚地观察到齿轮范成的加工过程。

图1 渐开线齿廓范成仪

1-图纸托盘；2-齿条刀具；3-机架；4-溜板；5-锁紧螺母；6-调节螺钉；

7-钢丝；8-定位销；9-压板；10-锁紧螺母；11-半圆盘

机械设计基础实验指导书

图1所示为钢丝绳传动的齿轮范成仪的结构。轮坯固定在托盘1上，齿条刀具2安装在溜板4的径向导槽中，它可上下调节，

实验一 机构运动简图测绘

一、实验目的

1.对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感； 2.培养依照实物机械绘制其机构运动简图的能力； 3.熟悉机构自由度的计算方法。 二、实验设备及用具 1.油泵模型； 2.牛头刨床模型； 3.自动送料冲床模型； 4.其他机构模型。

此外学生自备：圆规、分规、有刻度的三角板（或直尺）、铅笔、橡 皮及草稿纸等。

三、基本原理

机构的运动与机构中构件的数目、运动副的类型、数目及运动副的相对位置有关，而与构件的外形、组成构件的零件数目及固联方式、运动副的具体结构等无关。因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用简单的符号来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示各运动副的相对位置，即可表明机构中运动传递的情况。

四、绘制机构运动简图的方法

1．了解要绘制的机械的名称及功用，认清机械的原动件及工作构件（执行机构）。

2．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件，运动副的数目及其性质。

在了解活动构件及运动副数时，要注意到如下两种情况： 1.当两构件间的相对运动很小时，易误认作为一个构件；

2.由于制造的不精确，同一构件各部分之间有稍许松动时，易误认作为两个

第十三单元习题

1、构件是机构的_____________单元，零件是是机构的_____________单元。

2、机构是由_______组合而成；构件是机构的_____________单元，零件是是机构的_____________单元。

3、机构是由_________组合而成，它们之间具有____________________________。 4、运动副可分为_______和________两种；它们分别是______和_______不同接触形式。 5、复合铰链是_______个以上构件铰链在一起构成的转动副；计算自由度时处理的方法是____________________________________。

6、机构具有确定相对运动的条件是机构的______________并与机构___________相等。 7、构件是机构中（ ）的单元；从动件行程速比系数为（ ）时，机构具有急回特性。 A、联接 B、制造 C、运动 D、K>0 E、K≥1 F、K>1 8、机构运动简图是（ ），机构示意图是（ ）。

A、用构件和运动副的代表符号，表示出机构运动特征的图形。

B、按一定的比例，用构件和运动副的代

《机械设计基础》课程设计指导书

前言

本书是根据工科院校机械类专业《机械设计基础》教学大纲编写的。可作为工科院校机械类、机电结合类专业《机械设计基础课程设计》课程的教学用书，也可供有关专业师生和工程技术人员参考。

本书以齿轮减速器及以齿轮减速器为主体的一般机械传动装置的设计过程为例，按照课程设计的一般步骤，对课程设计从准备到编写设计计算说明书与准备答辩的全过程，逐一作了具体、扼要的阐述，并注意讲清楚设计中各个阶段的设计思想及设计方法，注意设计思路和方法的引导，启迪学生在融汇贯通的基础上进行设计。针对目前课程教学中的薄弱环节及设计中易出现的错误，除加强了结构设计方面的内容外，还用大量的图例，采用正误对照的形式，表达设计中常见的错误结构，使学生在设计中少走弯路。学生使用本书经教师适当指导就能独立完成课程设计。

本书将设计指导书、参考图例、有关标准规范和设计资料及设计题目等有机地结合起来编成一本书，使本书内容更加完整、系统、适用，既便于教学使用，又能减轻学校和学生的负担。

本书采用了最新国家标准、规范和设计资料。为了缩减篇幅和便于使用，书中摘录的标准和规范都根据常用的参数范围进行了精心压缩和编排。

2

目录

前言 (2)

目录 (3)

第一章概述 (5)

第一节机械设计

《机械设计基础》 实 验 指 导 书

《机械设计基础》课题组编

景德镇陶瓷学院机电学院机设教研室 2006年5月 目录

实验一:机构和机械传动的陈列演示 实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定 实验三、平面机构运动简图测绘 实验四、渐开线齿廓的范成实验 实验五、减速器的拆装

实验六、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定 实验七、轴系结构组合设计 实验八、机械传动测试实验 实验九、回转体动平衡实验

实验一:机构和机械传动的陈列演示 一、实验目的

1、“机械基础”是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课,主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法,是一门实践性很强的课程。学生在学习这门课程中必须做到理论联系实际。通过本实验学生可以初步了解机构及机械零件的组成,建立一定的工程背景知识。

2、通过本实验使学生更具体的了解本课程的具体内容,初步了解平面机构和机械传动及通用零部件结构特点、组成、运动和传动特点。

3、增加学生的感性认识,培养他们对机械基础课程学习的兴趣,使学生对于学习本科程的具体内容及学习方法做到心中有数。

二、实验步骤

1、实验室有两种模型陈列柜:一组为机械原理部分,另一组为机械设计部分。首先让同学观看机械原理

《机械设计基础》

实验指导书

机电系机械工程实验室

2013年1月

1

实验一 机构认知和平面机构运动简图测绘实验 I — 机构的认知实验

一、实验目的

1、初步了解《机械原理》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、特点及应用实例，以便对所学理论知识产生一定的感性认识。

2、分析常用机构基本构造及原理，了解常用机构的实际使用情况。 二、实验方法

通过观察所展示的各种常用机构的模型，增强学生对机构与机器的感性认识。实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考；学生通过观察，对常用机构的结构、类型、特点有一定的了解；以便对学习《机械原理》课程产生一定的兴趣。 三、实验内容

观摩陈列机构包括：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、槽轮机构、棘轮机构、齿轮间歇机构、空间机构以及其他教学模型等。陈列了大多数常用的机构，要求对相应的机构进行了结构和基本受力分析，对连接和安装的基本方法的作简要说明，有些常用的机构还给出了简单的应用举例。

通过本实验的观摩，学生可以对照书本所学的基本内容，初步领会机械原理的一些常用机构的基本设计与应用原理，从而达到举一反三的教学目的，对其所学的课本理论知识进一步巩固和深化。 (一) 对机器的认识

通过对实物模型和机构的观察，学生可

机械设计基础实验指导书

(开放型实验适用)

邓 禾 根 编

机 械 设 计 教 研 2010年3月

部

实验一 机构展示与认知实验

一、实验目的

1. 通过实验增强对机构与机器的感性认识；

2. 通过实验了解各种常用机构的结构、类型、特点及应用。

二、实验方法及主要内容

本陈列室陈列了一套JY-10DB机械原理展示柜，主要展示平面连杆机构、空间连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇机构以及组合机构等常见机构的基本类型和应用。

通过演示机构的传动原理，增强学生对机构与机器的感性认识。通过实验指导老师的讲解与介绍，学生的观察、思考和分析，对常用机构的结构、类型、特点有一初步的了解。提高对学习机械原理课程的兴趣。

三、展示及分析

（一）机构的组成

通过对蒸气机、内燃机模型的观察，我们可以看到，机器的主要组成部分是机构。简单机器可能只包含一种机构，比较复杂的机器则可能包含多种类型的机构。可以说，机器乃是能够完成机械功或转化机械能的机构的组合。

机构是机械原理课程研究的主要对象。通过对机构的分析，我们可以发现它由构件和运动副所组成。机器中每一个独立运动的单元体称为一个构件，它可以由一个零件组成也可以由几个零件刚性地联接而组成；运动副是指两构件之

课题：绪论（No. 01）

五、 课外作业及思考题

1、 试述构件和零件的区别与联系？ 2、 何谓机架、原动件和从动件？

课题：机构运动简图的绘制（No. 02）

五、 思考题

1. 两构件构成运动副的特征是什么？ 3. 何谓自由度和约束？

课题：平面机构自由度的计算（No. 04）

一、 教学目的

了解机构组成原理, 熟练掌握机构自由度计算方法。 机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件；简单介绍速度瞬心（包括绝对瞬心和相对瞬心）的。平面机构自由度分析和计算也是本章学习的重点。讲解机构运动简图绘制时，应安排一次机构运动简图测绘实验，以提高教学效果

二、教学内容分析

重点：自由度计算及计算中应注意的问题。

难点：复合铰链、局部自由度和虚约束的判断是正确计算自由度的难点。

三、 教学方法设计

讲授：讲授自由度计算及计算中应注意的问题，并通过例题讲解加深对内

容的理解。

四、 教学过程

1. 两构件构成运动副的特征

2. 机构具有确定运动的条件 3. 计算机构自由度时应注意的事项 4. 速度瞬心基本概念