（精）2012级南华大学《机械原理》课程设计说明书

1、机械设计制造及其自动化专业2021届机械原理课程设计计算说明书 专业班级： 机械1202班 姓 名： 学 号： 指导教师： 王剑彬 2021年6月21号前言机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术根底课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理 课程的学习为根底，进一步稳固和加深所学的根本理论、根本概念和根本知识， 培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生 熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案确实定、运动学和动 力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合

2、能力。目录前言 2目录 3机械原理课程设计设计任务书 4一、飞轮设计 11.1 求驱动力矩 11.2 绘制驱动力矩及等效阻抗力矩图像 11.3 求阻力功 11.4 绘制阻力功及驱动功线图 21.5 求最大动态剩余功 21.6 绘制动态剩余功图线 31.7 计算飞轮的转动惯量 4二、凸轮设计 5 分析各段推程方程 52.2 选取滚子半径 62.3 计算角度与推程 72.4 验算凸轮压力角 82.5 画图分析 9三、变位齿轮机构设计 10 确定变位系数 103.2 计算齿轮传动各局部尺寸 113.3 绘制传动啮合图 113.4 校核啮合情况 12设计小结 13参考文献 14设计内容设计计算过程设计

3、结果一、飞轮设计求解 飞轮设计12345678910111207037439327515-14-16-17-14-3227表 等效阻抗力矩1.1 求驱动力矩Md由式得上式中Md为驱动力矩，Mr为等效阻抗力矩代入的等效阻抗力矩可得1.2 绘制驱动力矩Md及等效阻抗力矩Mr图像将表中的机构各个位置的等效阻抗力矩Mr，以力矩比例尺和角度比例尺绘制一个运动循环的等效阻抗力矩如图，用图解积分法求出在一个运动循环的动态等功。 求阻力功Ar有公式和公式可求出阻力功，由于曲线方程计算较难，采用取近似值，仅计算三角形或梯形的面积以等同于曲线包围的面积。计算公式为 设计内容设计计算过程设计结果阻力及驱动力功线图绘

4、制解于是计算结果如下表：Ar10Ar2Ar3Ar4Ar5Ar6Ar7Ar8Ar9Ar10Ar11Ar12Ar13表1.2 阻力功Ar 绘制阻力功Ar及驱动功Ad线图将表中的数据以的比例尺在2号图纸上描出，再用光滑曲线连接，所得曲线即为阻力功线图。绘制动力矩Md所做的驱动功线图。因为Md是一个常数，且一个运动循环中驱动等于阻力功，故将一个循环中的Ar=Ar()线图的始末两点以直线相连，即为Ad=Ad()线图。 求最大动态剩余功A求最大动态剩余功A，将Ar=Ar()与 Ad=Ad()两线图相减，即得到一个运动循环中的动态剩余功，该坐标中的纵坐标最高设计内容设计计算过程设计结果点与最低点的距离，即表

5、示最大动态剩余功。计算公式为： 计算结果如下表：00剩余功1.6 绘制动态剩余功图线将上表的数据在2号图中描出，再用光滑曲线连接，所得曲线即为一个运动循环中的动态剩余功 设计内容设计计算过程设计结果将曲线的最大值减去最小值就是最大剩余功的值。于是 计算飞轮的转动惯量JF由所得的A，按下式确定飞轮的转动惯量参见2P43 取n=60100可得参见3P272计算得 设计内容设计计算过程设计结果二、凸轮设计凸轮设计：从动件的运动规律为推程余弦运动，回程等加速等减速运动，凸轮与曲柄共轴。 符号r0单位 304010301503012060运动规律余弦运动等加速等减速凸轮参数：根据求出凸轮的根本尺寸，选取

6、滚子半径，绘制凸轮实际廓线。以上内容画在2号图纸上。 分析各段推程方程由题分析知，共分为4段，其运动方程如下：参见3P851根据运动规律求出并用几何方法绘制 设计内容设计计算过程设计结果等加速回程：= 等减速回程：=2.2 选取滚子半径由式参见3P99 结合滚子的结构和强度考虑取 设计内容设计计算过程设计结果2.3 计算角度与推程根据中的运动方程，取每5一个推程，得下表：sss51252451013025015135255201402602514526530150270351552754016028045165285501702905517529560180300065185305070190

7、310075195315080200320085205325090210330095215335010022034001052253450110230350011523535501202403600设计内容设计计算过程设计结果由表中的数据模拟曲线得图:图2.1 角度与推程2.4 验算凸轮压力角由式参见3P97 式中“确实定与从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置位置有关。即C点和P点同侧取正，详细参阅3。计算并验证压力角得表：1519530210455.962256024075255902701052851203001354315150330165345180360表2.2 凸轮压力角设计内容设计

8、计算过程设计结果由表得最大压力角 即设计的凸轮合格2.5 画图分析 由机械原理课程设计指导书可知：用作图法进行相关设计。 由凸轮运动方程绘制出凸轮推程，远休止，回程和近休止的运动线图。作图方法如下：1按表做图于2号图上2作凸轮廓线图 以r0为半径作基圆，过圆心取偏心距作一直线与基圆的交点为从动件 初始位置，以该偏心距所在的半径为起始半径，量取一段 150的圆弧，平均分成 10 份，过半径作切线。在运动线图上相应量出横坐标到相应交点的距离，该距离即为切线上的点距到基圆交点的距离，将所有的点用光滑曲线连接起来，并在该曲线上上的点作为滚子的圆心，以rT为半径做出滚子轮廓仅做推程和回程阶段的，将所有的

9、滚子轮廓线用光滑的曲线连接起来远休止和近休止局部用圆规补出，即为凸轮的实际轮廓线。凸轮合格设计内容设计计算过程设计结果三、变位齿轮机构设计变位齿轮机构设计方案：符号z1z2m方案二15571020：齿数，模数，压力角如上，齿轮为正常齿制，工作情况为闭式传动。要求：选择变位系数，计算该对齿轮传动的各局部尺寸，在 2 号图纸上绘制出齿轮传动的啮合图。 3.1 确定变位系数分析：由可得，其属于非限定中心距设计。希望采用标准中心距的直齿圆柱齿轮传动，其满足 ，采用等移距变位传动，即 由式参见2P68 解得 查1P13-19可得且参见2P67所以设计内容设计计算过程设计结果3.2.计算齿轮传动各局部尺寸

10、名称符号公式小齿轮大齿轮啮合角 =2020分度圆直径dd=mz150570节圆直径dd=dCOS/COS150570基圆直径dbdb=dCOS齿根圆直径dfdf =(z1-2ha*-2c*+2x1)m133537齿顶圆直径dada =(z1+2ha*+2x1)m178582中心距aa=(d1+d2)/2360分度圆齿槽宽ee=m(/2-2xtan)分度圆齿厚se=m(/2+2xtan)说明：表中未标单位均为mm，表中公式：参见2P72参见3P118表3.1 齿轮传动尺寸3.3 绘制传动啮合图绘制步骤如下：（1） 根据中心距确定两齿轮圆心并做中心线，用点画线连接两圆心；（2） 绘制两齿轮的基圆，

11、并作两基圆的公切线分别为和，与点画线交于P，即为啮合线，P为啮合点；设计内容设计计算过程设计结果（3） 做出分度圆、齿根圆、齿顶圆，齿顶圆与啮合线交于和；（4） 标出两齿轮的尺寸，利用定义法作出两齿轮的半齿的渐开线轮廓线参见3P105；（5） 根据分度圆齿厚及齿槽宽，拟合啮合齿轮齿廓，标出 及啮合点之间的尺寸。3.4 校核啮合情况由式参见3P105解得 由式参见3P112 解得：图上测量得：参见3P112 解得：即理论啮合度为，图上啮合度为0。对于圆柱齿轮一般1，故满足啮合要求。满足啮合要求设计内容设计计算过程设计结果设计小结 这次课程设计最大的感触就是搞设计一定得细心，各方面知识都要牢固，另外，要学会查阅资料。自己动手，不懂向老师及同学请教。我总结了一下自己的设计过程：1. 了解分析课题2. 复习课题中运用到的知识3. 找相关的书籍，相关的参数查询4. 确定设计课题的方法及步骤5. 按照步骤一步一步进行，及时的验证6. 确定所有参数绘出图形通过这次课程设计，重拾了许多学过的知识，稳固了机械原理的知识并