第1章 概 论
1.1 课程设计的目的
机械设计课程设计是高等工科院校机械类、近机类专业学生在学完《机械设计》课程后独立完成的一次较为全面的机械设计综合训练，是机械设计(或机械设计基础)课程重要综合性实践教学环节。其目的是：①运用、巩固课程所学的理论知识，培养学生进行机械设计的初步能力；②掌握一般机械传动装置的设计方法、设计步骤，为后面其他课的课程设计及毕业设计打好基础；③运用和熟悉设计资料，了解有关的国家标准、行业标准及规范；④进一步掌握AutoCAD、尧创CAD等机械绘图软件和其他一些设计软件的使用方法；⑤通过撰写设计说明书和总结、答辩，提高总结、写作和表达的能力；⑥建立起正确的设计思想，为在以后的工作中能运用该思想分析并解决机械方面的一些实际问题奠定基础。
多年的教学实践证明，以机械装备中的齿轮(蜗杆)减速器(图1.1)为题进行机械设计课程设计，能较好地达到上述目的。这是因为：传动装置是机器的重要组成部分，而齿轮、蜗轮减速器是较为典型、应用最广的传动装置，掌握它的设计方法、设计步骤，就可以举一反三，掌握其他传动装置的设计方法，从而了解机器的设计。
图1.1
1.2 课程设计的内容
机械设计课程设计根据设计题目的不同，其设计所包括的内容也不尽相同。机械装备中减速器的设计通常包括的内容有：①传动方案的拟订或传动方案的分析；②电动机的选择与运动参数的计算；③传动零件(如带传动、齿轮或蜗杆传动)的设计；④轴的设计；⑤滚动轴承、键和联轴器的选择；⑥箱体、润滑及附件的设计；⑦装配图、零件图的绘制；⑧设计说明书的编写。
这些内容是“机械设计”课程的精髓。通过完成以上内容，不仅能使学生运用和巩固所学理论知识；而且还能使学生懂得在从事机械设计时，必须综合考虑强度、刚度、结构、工艺、装配、润滑、密封、经济性等多方面的问题，并建立起较为完整的设计概念。通过完成以上内容，还能使学生在计算技能、制图水平、计算机应用能力、熟悉资料及有关标准规范方面得到较好的训练。因此，以齿轮(蜗杆)减速器为题进行机械设计课程设计，对加强设计基础技能的训练，效果良好。
由于在课程设计之前，学生已掌握了计算机的使用，并能较熟练地利用文字处理软件在计算机上进行文字操作，利用AutoCAD等机械绘图软件进行机械绘图，再加上现在企事业单位中的机械设计基本上在计算机上完成，因此学生使用计算机来进行机械设计课程设计的条件已经具备，同时这样的课程设计训练更符合企事业单位的实际需要。为此学生课程设计可在计算机上进行，并完成以下工作：①装配图；②全部非标零件的零件图；③设计计算说明书。这些作业保存在以学生学号和名字组成的文件夹内，并以电子稿的形式交给指导老师。同时再以纸质稿的形式交装配图1张、零件图2～3张和设计说明书1份。
1.3 课程设计的步骤
机械设计课程设计过程其实就是一个与其他机械产品设计基本一致的过程，面对一个产品设计的项目，首先要根据设计目标，通过查阅资料确定设计任务。当然，对于课程设计来说，由于是培养一个学生的过程，题目往往是由教师给出的，也就是设计任务书。
学生拿到设计任务书后，应仔细研究设计任务书。根据设计任务书中提供的原始设计数据和工作条件，从方案着手，通过总体方案设计、零部件设计，最后以装配图、零件图和设计计算说明书作为设计的最终结果。
机械设计课程设计的一般步骤可以分为以下几个方面：
(1)设计前的准备工作 这部分工作包括：①研究设计任务书，分析设计题目，了解设计要求和内容；②观察实物或模型，进行减速器的装拆实验；③将机械设计课程的相关内容再复习一下；④准备好设计相关资料、图书，并在计算机上装好相关的软件，并拟订一个计划进度。
(2)传动装置的方案设计和总体设计 这部分工作包括：①对于任务书中没有给出传动方案的课程设计题目，则应根据有关机械原理和机械设计知识，结合设计任务书的要求，拟订若干传动装置的原理方案，并通过分析比较确定出一种较好的传动方案作为本设计的方案；②根据设计任务书的要求，选择合适的电动机；③确定传动装置的总传动比以及分配各级传动比；④计算传动装置的运动和动力参数。
(3)减速器传动零件的设计 这部分工作包括：①设计从电动机到减速器传递动力的传动零件(一般为带传动或链传动)；②设计减速器中的传动零件(一般为直齿轮传动、斜齿轮传动、圆锥齿轮传动或蜗杆传动)。
(4)减速器装配草图的设计 这部分工作包括：①确定减速器各传动轴的大致结构和每段轴的基本尺寸，选择联轴器；②确定减速器各零件的相互位置；③选择滚动轴承并进行寿命计算，选择键连接并对其进行强度校核，绘制轴承端盖等零件并确定润滑方式；④设计减速器箱体结构；⑤对传动轴进行强度校核；⑥完成箱体草图的绘制。
(5)减速器装配图的绘制 这部分工作包括：①新建一个带有图框、标题栏的文件，将已绘制好的装配草图复制到该文件中，并进行整理及绘制成装配图；②标注必要的装配尺寸和结构尺寸，编写零件序号和填写明细表，撰写技术要求。
(6)零件图的绘制 这部分工作包括：①新建一个带有图框、标题栏的文件，将装配图中相关的部分复制到该文件中，并整理成零件图；②标注尺寸与公差，标注基准、形位尺寸公差和粗糙度，填写技术要求。
(7)撰写设计计算说明书 这部分工作包括：①将设计过程中各部分的设计计算过程进行整理，编写设计计算说明书；②设计计算说明书要按照规定的格式和要求进行撰写；③设计计算说明书和撰写顺序要求与逻辑过程相一致。
(8)课程设计总结与答辩 这部分工作包括：①撰写设计总结，主要内容为设计过程体会、设计优缺点等，并把它放入设计说明书中；②参加答辩，回答老师及同学针对设计所提出的问题。
1.4 课程设计中的注意事项
《机械设计》是培养学生机械设计理论知识的课程，这些理论知识能否转化为实际的机械设计能力，关键要看《机械设计课程设计》课程的教学效果。由于机械设计课程设计是机械类、近机类专业学生进入大学后第一次较为全面的机械设计训练，要达到预期的教学效果，应注意以下几个方面的问题：
(1)明确设计任务，端正学习态度 机械设计课程设计是学生独立完成的一次较为全面的机械设计综合训练，教师仅起到指导和启发的作用。为此学生在得到教师给定的设计任务后，要制订设计计划，掌握设计进度，认真设计。提供独立思考与同学的讨论相结合，每个阶段完成后要认真检查，发现错误要及时、认真地修改，做到精益求精。
(2)重视培养一丝不苟的严谨设计作风 机械设计过程讲究的是科学严谨、精益求精，来不得半点的马虎，要通过这个过程的学习，培养机械设计的扎实基本功，培养规范意识和责任意识，从而养成机械设计的良好作风。
(3)理论计算和工程实际相结合 机械零部件的结构尺寸设计不是完全由理论计算确定的，还要结合工程实际，考虑结构的工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求，在设计的整个过程中，各个阶段是相互联系的，故随着设计的进展，后阶段对前阶段设计中的不合理结构、尺寸要进行必要的修改。所以设计时边计算、边绘图、边修改，计算、绘图交替进行，才能使设计的结构合理、质量较高。
(4)参考借鉴与改进创新相结合 要善于利用人们长期以来积累的宝贵设计经验和资料进行设计，从而避免不必要的重复劳动，减少设计的不合理，还可以加快设计进程，提高设计质量。但是切不可盲目照搬、照抄，应结合工程实际，在参考借鉴的基础上积极改进、创新。
(5)贯彻相关标准与规范 标准化和规范化是机械设计需要遵守的准则之一。这样既能保证零件的互换性、降低成本、缩短设计周期，同时标准化、规范化和能用化也是评价设计质量的一项指标。在课程设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规范，尽量采用标准件和标准尺寸。
(6)采用先进的设计工具和方法 计算机、网络的使用和机械绘图软件、文字处理软件的日益完善，使得机械设计的效率大大提高。因此在用计算机进行机械设计课程设计时要充分利用这些工具，并在使用中得到提高，为今后从事企事业单位的机械设计工作打下良好的基础。
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