第1章概述
1.机械设计课程设计的主要目的
课程设计是机械设计课程教学中的一个重要的实践环节，也是学生第一次进行较为全面的机械设计训练。其主要目的如下。
（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用已学的理论知识，结合生产实际进行设计实践，使理论知识和生产实践密切地结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和提高，使知识转化为能力和工程素质。
（2）在课程设计中学习通用零件、机械传动装置或简单机械的设计方法和步骤，培养学生全面分析复杂机械工程问题的能力，以及提出合理解决方案的能力。
（3）通过课程设计，提髙学生的计算、制图能力，不仅使学生能查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料，还能经验估算、类比设计、数据处理、计算机辅助设计，以完成一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本技能训练。
2.机械设计课程设计的基本内容
机械设计课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械作为设计对象。目前采用较多的是以减速器为主体的机械传动装置，如图1-1所示的带式输送机中的减速传动装置。这是因为减速器包括机械设计课程所学的大部分通用零部件，能够全面地达到上述训练目的。对于不同专业，由于培养目标和学时不同，本书第9章提供了不同类型的设计题目，供选题时参考。
机械设计课程设计的主要内容包括：机械系统的总体设计，传动方案的分析和拟定，原动机的选择，传动装置的参数计算，传动零件、轴、轴承、联轴器的设计和选择，装配图和零件图的设计，设计说明书的编写，以及设计总结。
3.机械设计课程设计的任务
机械设计课程设计要求学生独立完成以下任务。
⑴绘制装配图1张（用A0或A1图幅）。
（2）绘制零件工作图2～3张（传动零件、轴、箱体等，根据专业要求而定）。
（3）编写设计计算说明书1份（约8000字）。
4.机械设计课程设计的一般方法
机械设计课程设计的方法通常是在分析传动方案的基础上，进行必要的计算和结构设计，*后以二维工程图纸（或者三维造型）来表达设计结果，以设计说明书来阐述设计的依据。由于影响机械零件形状结构尺寸的因素很多，不可能完全由计算来确定，还需要借助画图、初步选择参数、初步估计尺寸等手段，所以采用边计算、边画图、边修改的“三边设计法”交叉进行，逐步完成机械设计。
5.机械设计课程设计的一般步骤
机械设计课程设计的步骤通常包含设计准备、机械系统的总体设计、装配草图的设计、装配工作图的绘制、零件工作图的绘制、零件的三维设计和装配、设计说明书的编写、课程设计总结和答辩等几个设计阶段。表1-1是以齿轮减速器为例来说明每一个设计阶段需要完成的具体工作任务和所占总工作量的比例。
6.课程设计中应注意的问题
（1）端正设计态度。在课程设计中要树立刻苦钻研、精益求精的工作态度。在设计工作中应科学分析问题，积极解决问题。
（2）熟悉设计任务。学生在领到课程设计任务之后，先要把课程设计的任务书、指导书认真学习一遍，熟悉自己的设计课题的内容和具体要求，了解课程设计的分组情况，对整个设计任务有整体印象。
（3）独立思考，继承创新。在课程设计中需要查阅《机械设计手册》、标准规范，仔细分析参考图例的结构，充分利用已有资料的信息。参考已有资料是提高设计质量的重要保证，使用资料也是需要培养的基本设计能力。在参考已有资料的基础上，根据设计任务的具体要求，吸收新的技术成果，独立思考，大胆地创新设计，实现继承与创新有机结合。
（4）正确处理结构设计计算和制造工艺要求的关系。机械零件的尺寸不完全由理论计算确定，需要综合考虑强度、结构和制造工艺等方面的要求来确定。因此，不能把设计片面理解为只是理论计算，更不能把所有尺寸计算都看成是绝对不能改变的。
（5）正确处理计算和画图的关系。在机械设计时，有些零件可以先计算结构尺寸，再画结构图。但是许多机械零件，需要先画草图，以便获得计算所需的条件。例如，在设计轴时，通常是先画草图，决定轴承的支点、齿轮的受力点的位置。由此进行受力分析，绘制弯矩图等，然后进行强度计算。根据计算结果，修改草图。因此，计算和画图是不能截然分开的，而是相互依赖、交叉进行的。所以，设计时应贯彻“三边设计法”，即“边计算、边画图、边修改”。只有这样，才能提高设计质量。另外，需要在设计过程中发扬精益求精的“工匠精神”。
（6）树立标准化意识，正确使用标准和规范。在设计工作中，要遵守国家颁布的有关标准和技术规范。设计工作中要贯彻“三化”（标准化、序列化、通用化），有利于机械零件的互换性，减少设计工作量，提高产品质量，从而提高经济效益。正确使用标准和规范，既是降低成本的重要原则，又是评价设计质量的一项重要指标，因此，熟练使用标准和规范是课程设计的一项重要任务。
（7）树立正确的产品设计意识，掌握科学的产品设计方法。在课程设计中要树立绿色设计观念，培养环境保护意识，全面考虑机械产品的材料选择、可回收性和可拆卸性。
（8）提倡独立思考和团队合作相结合。因为每一位学生的设计题目数据不同，所以必须独立完成。学生遇到的相似技术问题，应该相互合作，就技术问题的解决方案展开讨论，集思广益。
第2章机械系统总体设计
机械系统包括执行机构、传动装置和原动机，因此机械系统总体设计应包括拟定执行机构运动方案、拟定传动装置传动方案、选择原动机等方面的内容。
2.1执行机构运动方案的拟定
2.1.1执行构件的运动形式与基本机构
为使执行机构满足机器的功能要求，首先应将机器的总功能分解成若干个分功能，每个分功能由一个机构去完成，执行构件根据机构的功能要求完成规定的动作。按运动有无往复性和间歇性，基本运动分为单向转动、往复摆动、单向移动、往复移动和间歇运动。曲线运动则是由两个或两个以上基本运动合成的复合运动。
原动机的种类繁多，随着现代控制技术的发展，新型电动机（如变频电动机、伺服电动机、直线电动机等）随之出现，在许多场合已可大大简化传统的机械传动链。因此设计中可创造性地选用新型电动机。原动机*普遍的运动形式是转动，当原动机运动的单一性与生产要求执行构件具有的运动多样性之间存在矛盾时，可应用各种不同的机构进行运动变换。运动变换包括运动形式、运动速度和运动方向的变换及运动合成（或分解）等。实现运动变换的基本机构类型、特点及适用性可参见相关教材，如《机械原理》。
2.1.2机构类型选择的一般要求
1.实现机器的功能要求
机器的功能要求是选择机构类型的先决条件，且满足这一条件的机构也只是待选方案，还应通过进一步分析比较做出选择。
2.满足机器的性能要求
机构运动方案的多解性使设计者可以拟定出许多不同的方案，但它们彼此的性能差异可能非常大。从运动性能来看，应选择实现所需运动规律、运动轨迹、运动参数准确度高的机构，对有急回、自锁、增程、增力要求的，也应选择具有相应性能且可靠性高的机构。从动力性能来看，应选择传力性能好，以及抗冲击、振动小、磨损低、变形小和运动平稳性高的机构。
3.满足经济性要求
为减少能耗，应优先选用机械效率髙的机构，而且机构运动链要尽量短，即构件和运动副数目要尽可能少。此外，所选机构类型还应符合生产率高、体积小、工艺性好、易于维修保养等技术经济要求。
第2章机械系统总体设计
2.2传动装置传动方案的拟定
传动装置用于将原动机的运动和动力传给工作机构，并协调二者的转速和转矩，以满足工作机对运动和动力的要求。
传动装置传动方案的拟定主要包括传动装置的选择、总传动比的确定、各级传动比的分配、传动装置的运动和动力参数的计算。
传动装置传动方案的拟定是机器总体设计的主要组成部分，传动装置传动方案设计的优劣，对机器的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸等均有一定程度的影响。因此，合理地设计传动装置是机械设计工作的重要组成部分。
2.2.1传动机构类型的比较
在拟定传动方案时，首先应综合考虑各种机构的传动性能和应用范围，然后根据工作机的具体工作要求合理选择机构类型。为了便于选择机构类型，将常用传动机构的主要性能和主要特点列于表2-1。
展开
