机械设计基础课程设计任务书doc 18页.docx

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机械设计基础课程设计任务书（doc18页）

1、任务书……………………………………………………………1

2、小组设计分工具体情况…………………………………………6

3、第一章总体设计构想……………………………………………7

4、第二章方案设计…………………………………………………8

5、第三章设计计算说明…………………………………………10

1、传动装置运动参数的计算…………………………………10

2、轴与轴承部件的设计………………………………………11

1.

2.析和解决机械设计问题的能力，巩固和发展所学到的相关知识。

3.学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。

4.进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及经验估算、考虑技术决策、机械CAD技术等机械设计方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平，并为后续专业课程设计和毕业设计奠定基础。

5.结合工业设计专业特点，将结构设计与造型设计知识相结合，通过实践，使学生了解产品设计的基本原则和方法，创造性地提出解决方案，将学生培养成能够在设计中有工程自觉意识的工业设计师。

（二）实践任务

1.完成课程设计题目的方案分析与设计；

2.完成传动装置的总体设计及主要零部件的设计计算；

3.完成装配图、零件图设计；

4.完成方案设计效果图。

5.完成课程设计报告。

二、课程设计题目与要求

（一）设计题目

选择通用机械的传动装置或简单机械。

设计题目仅给出要求机器实现的功能，由学生自定传动方案设计，学生亦可自选设计题目，但自选题目的难度与工作量应和课程设计要求相适应。

（二）设计要求

1.总体要求

（1）根据机器的使用要求，通过功能分析，制定或分析传动设计方案。

（2）根据机器的工作状况分析和零件载荷计算，合理地选择零件材料，正确计算零件工作能力和确定零件主要参数和尺寸。

（3）综合考虑制造工艺、安装与调试、使用与维护、经济和安全等问题，对机器和零部件进行结构设计。

（4）图面符合制图标准规范，尺寸标注正确，技术要求完整合理；说明书计算准确、内容完整、层次清楚、格式规范。

2.具体要求

（1）装配图一张，可采用计算机绘图、图纸大小可根据需要决定；

（2）零件工作图若干张（传动零件、机架等，具体由指导教师指定），可采用计算机绘图、图纸大小可根据需要决定；

（3）方案设计效果图一张，可采用计算机绘图；

（4）课程设计报告书一份（要求使用A4纸）。

课程设计报告书是最重要的技术文档之一，参与课程设计的学生必须按规定格式整理编写一份《机械设计基础课程设计报告书》。

报告书应当包括：

a）设计总体方案设计；

b）设计计算内容：

确定传动装置总体方案，传动装置的运动学和动力学计算，传动零件的设计计算，轴、轴承、连接件的校核计算与选择等内容；

c）设计结论与探讨。

三、设计的内容及步骤

（一）设计内容

1.传动方案的分析与拟定

2.传动装置运动和动力参数的计算

3.传动件设计

4.轴的设计

5.轴承及其组合部件的设计

6.连接件的选择与校核

7.润滑设计

8.机架及附件的设计

9.装配图和零件图的设计与绘制

10.方案设计效果图的设计与绘制

11.课程设计报告书的撰写

（二）、设计步骤

1.设计准备

（1）阅读和研究设计任务书，明确设计任务与要求；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。

（3）参阅《机械设计基础课程设计》有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。

2.传动装置的总体设计

分析和拟定传动装置的运动简图。

3.传动装置的主体设计计算

设计计算链传动的主要参数和尺寸。

4.装配草图的设计与绘制

（1）装配草图的设计准备工作，主要是分析和选定传动装置的结构方案。

（2）初绘装配草图和轴、轴承的计算；作轴、轴上零件和轴承部件的结构设计；校核轴的强度、滚动轴承的寿命和连接件的强度。

（3）完成装配草图，并进行检查与修正。

5.零件工作图的设计与绘制

机架类零件、轴类零件、转向机构零件等的工作图。

具体内容可由设计指导教师与设计小组讨论后指定。

6.方案设计效果图的设计与绘制

7.课程设计报告书的撰写

应按照指定的统一格式进行撰写。

8．设计总结与答辩

（1）完成答辩前的准备工作。

（2）参加答辩。

四、课程设计进度安排

课程设计时间为24学时，可安排在《机械设计基础》基本理论知识讲授的同时进行。

由任课老师讲明课程设计的任务、内容和要求，公布课程设计题目。

对全班学生进行分组安排。

每组一个题目，人数一般以不超过5人为宜。

第1-2学时全体同学集中，指导老师布置课程设计题目、设计任务、进度安排、考勤及评定成绩要求；

第3-4学时全体同学集中，指导老师布置设计方案总体布置，讲述基本设计原理、功能分析、设计要素分解；

第5-10学时完成结构设计：

如传动方案的分析、电动机选择、运动与动力参数确定、传动零件的设计计算等；

第11-16学时完成轴、联轴器、键、轴承等主要零件的设计计算和装配图设计，绘制图纸；

第17-20学时整理编写课程设计报告说明书；

第21-22学时课程设计答辩；

第23-24学时评定成绩。

五、答辩与成绩评定

考核课程设计期间的遵守纪律和要求情况，占课程设计成绩的20%。

考核课程设计所做内容、图纸和结果，占课程设计成绩的80%。

全班分组进行设计。

成绩根据设计难度及质量、设计报告书及答辩情况，按优、良、中、及格、不及格评定成绩。

1.课程设计完成后的全部图纸与说明书应有设计者和指导教师的签名。

未经指导教师签名的设计，不得参加答辩。

2.答辩时应按报告编写顺序，设计者首先对自己的设计进行5-10分钟的讲解，说明设计者主要解决的问题，然后回答教师提问。

每组学生答辩时间不得超过20分钟。

3.课程设计成绩根据学生平时工作情况、课程设计水平、深入程度、图纸质量、独立工作能力以及答辩情况综合衡量评定。

六、参考文献

1.任金泉主编，《机械设计课程设计》，西安交通大学出版社，2002

2.陈秀宁、施高义主编，《机械设计课程设计》，浙江大学出版社，2003

指导教师：

沈文浩

日期：

2011年9月

本小组设计分工具体情况

成员

分工

备注

李柱辉

自行车的建模（主要）

细节由集体分工

卓旭武

草图和图纸的绘制

何奕栩

模型的渲染

展板制作

孙泉辉

答辩PPT制作

崔杰发

报告书制作

集体进行数据分析

罗浩仁

报告书制作

具体过程：

首先本次课程设计的主题是自行车设计，所以刚开始时，我们组要求个位组员手绘一个或多个自行车的设计方案，各自完成设计后集中在一起，把自己的方案和设计理念向其他组员提出来，经集体讨论之后，我们全体组员一致通过采用夜戟——城市租借无链自行车这个方案。

刚开始时，卓旭武用手绘把车的大概效果图画出来，然后交给了组长李柱辉负责建模，每建一部分都会拿出来集体讨论分析，把不对的地方都提出来更改，最后完成了建模的工作。

然后下一步工作就是模型的渲染了，这步工作主要是由何奕栩操作的。

渲染方案是由之前商量出来的方案来渲染的，但是实际情况，实际操作，出现问题的地方都在大家的讨论下作出了修改。

最后的就是收集资料去写设计报告书、做自行车设计PPT、和设计说明。

其中孙泉辉负责做PPT、崔杰发和罗浩仁负责写设计说明、分析资料做报告书。

第一章总体设计构想

齿轮传动自行车——“夜戟”

设计说明

我们这次设计的是城市租借自行车，适合普通人群使用，车的骨架部分自然是采用了戟的形象，用透明材料抽象地做出戟的大体形象。

再配合现代的流线型设计，使车不仅有古代中国兵器文化的体现，还处处散发出现代时尚的气息。

加上这车是采用创新的无链条结构，脚踏板直接连接上特定的齿轮，自行车后轮曲柄固定在自行车轮轴的两端，此自行车采用没有链条结构，因此结构简单，耐用。

而且不需采用链轮、链条、飞轮等传动零件，变现有自行车的圆周运动为前踏式上、下踏动，减轻了人体膝关节、髁关节的运动量。

踏板连动器采用圆锥齿轮传动，驱动器采用行星轮传动，使自行车的行驶速度及传动的可靠性都得到了很大的提高。

骑行时不擦挂裤脚，安全舒适，是一种理想的交通工具，特别适用于短距离骑行，且结构简单，安装方便，造价低廉。

车的前轮采用了独特的全封闭式单边打开结构，可以自行打开来去装一些比较小的物品，当我们骑车不方便用手拿东西时，我们就可以把这小东西装在这特别的收纳盒里存放。

这车还有一个比较大的特色就是有夜光型条纹设计，特别适合人们在夜晚租车游玩，兜风，这车的夜光条纹在白天或在光线下吸收了足够的能量后，在晚上就会发出美丽的绿光，不仅能在漆黑的晚上起到警示的作用，而且能使人在晚上骑车时形成一道靓丽的风景线，就像一道优雅的绿光在美丽的城市里穿行。

第2章方案设计

主体分布图

装配图

前轮后轮

齿轮传动组建齿轮传动组建细节图

齿轮零件图内外轨剖面图

第3章设计计算说明

1、传动装置运动参数的计算

后轮一对互相啮合的标准直齿圆柱齿轮，齿数z1=100，z2=35，模数m=7，轮直径（包括轮胎）D=926.7mm

齿距p=mπ=7*3.14=22.0mm

齿厚s=mπ/2=7*3.14/2=11.0mm

齿槽宽e=s

基圆齿距pb=pcosα=22.0*cos20°=20.7mm

基圆直径db1=d1cosα=700×cos20°=657.8mm

db2=d2cosα=245×cos20°=230.2mm

分度圆直径d1=mz1=7×100=700mm

d2=mz2=7×35=245mm

齿顶圆直径da1=d1-2ha=700-2*1*7=686mm

da2=d2+2ha=245+2*1*7=259mm

齿根圆直径df1=d1+2（ha*+c*）m=700+2*1.25*7=717.5mm

df2=d2-2（ha*+c*）m=245-2*1.25*7=227.5mm

中心距a=（d1+d2）/2=（700+245）/2=472.5mm

齿数比i=z2/z1=0.35

传动比I=iD=0.35*926.7=324.3

传动行程S=πI=3.14*324.3=1018.4mm

2、轴与轴承部件的设计

前轮轴类型直的转动轴

轴材质45调质碳素结构钢

其强度极限650MPa

许用弯曲应力60MPa

轴的危险截面的直径d=28mm

车体前轮轴承选用标准型深沟球轴承

内径尺寸850mm

外径尺寸860mm

宽度尺寸40mm

3、零件载荷计算

车体选用材料为优质碳钢

其强度极限为

屈服点

a=461

b=2.568

其弹性模量为E=200

由欧拉公式及经验公式可得：

，

，

，

，

则其坐垫处的临界载荷为：

，

，

。

自行车坐垫下的管状直径50mm,将以上数据代入各式可以计算得：

4、机架及附件的设计

设定最大负载200kg

车重16kg

车辆前后受力比4:

6

轮直径（轮框）867mm

前叉采用单边设计

把手中心高950mm

座位支撑杆中心高910mm

把手中心杆至座位长度800mm

踏板顶至踏板轴150mm

脚踏轴长100mm

主体车架杠：

平均应力σm=（σmax+σmin）／2=（131+117）／2=124N

应力幅σa=（σmax－σmin）／2=（131－117）／2=7N

截面系数：

w=（πd³）／32=[﹙π×50³﹚／32]mm³=12×10³mm³

弯曲应力：

σb=Ma／W=[（1.5×105）／﹙12×10³﹚]Mpa=12.5M

第4章设计结论与探讨

有意义的创造活动是以新产品的产生为目标的，否则创造活动是毫无社会价值可言的。

产品在设计之初，设计者不可能考虑得十全十美。

随着产品的使用，人们往往不再满足与产品的功能、用途及外观，这个时候就需要更新产品设计，使之尽善尽美。

而今次机械设计基础课程我们组设计的就是一辆无链式传动自行车，这无链自行车是通过对普通自行车的结构，外形进行分析，改造而进行设计的，在传动，外观上面进行了很大的改造，从而把我们的无链式传动自行车设计出来。

在分析普通自行车的链传功时，我们了解了链传动由链轮、链条及飞轮三部分组成，其不足之处主要表现在以下三个方面：

1、使用不便。

采用半链罩的链传动，由于润滑横流，往往沾污骑车人的裤腿；采用全链罩的链传动，虽然阻止了润滑油沾污骑车人的裤腿，但带来了新问题：

链条如从链轮或飞轮上滑下，重新安装很麻烦。

2、体积大。

链轮直径大，导致链传动机构体积大，机构不紧凑，外形不美观。

3、可靠性差。

组成链传动的零件多，机构复杂，可靠性差。

无链传动机构的优点在于体积小，机构简单，使用方便，可靠性好。

例如像我们的设计：

脚踏板直接连接上特定的齿轮，自行车后轮曲柄固定在自行车轮轴的两端，此自行车采用没有链条结构，因此结构简单，耐用。

而且不需采用链轮、链条、飞轮等传动零件，变现有自行车的圆周运动为前踏式上、下踏动，减轻了人体膝关节、髁关节的运动量。

踏板连动器采用圆锥齿轮传动，驱动器采用行星轮传动，使自行车的行驶速度及传动的可靠性都得到了很大的提高。

骑行时不擦挂裤脚，安全舒适，是一种理想的交通工具，特别适用于短距离骑行，且结构简单，安装方便，造价低廉。

我们的设计亦存在稍微欠缺的地方，例如主体制造较为复杂，重心有所偏后，车头稍微笨重，体积稍大。

我们这次设计的无链式传动自行车集“新颖性、趣味性、娱乐性、使用性及观赏性”于一身，个性显眼极其强烈的“无链传动”城市租借自行车，在市民租借游玩时，肯定能吸引不少的眼光。

附录

三视图

整体效果图

尺寸图

车长：

1600mm

支架主体长：

1000mm

车把手宽：

820mm

车头高：

950mm

前轴长：

170mm

外齿轮直径：

26寸

内齿轮直径：

10寸