机械原理和机械设计

1 机械设计及理论

一、培养目标

培养为社会主义现代化建设服务，德、智、体全面发展的从事机械设计及理论的教学、科研、产品开发和组织管理的高级专门人才。具体要求如下：

1、认真学习掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论，树立马克思主义世界观；坚持四项基本原则，热爱祖国，具有集体主义观念，艰苦奋斗的作风；遵纪守法，品德优良；具有严谨的治学态度，求实创新精神；服从国家需要，积极为社会主义现代化建设服务。

2、掌握本专业坚实的基础理论和系统的专门知识，以及必要的科学实验与生产实践技能；了解所从事研究方向的国内外发展动态；能用一门外语较熟练地阅读专业书刊和撰写论文摘要；具有从事与机械学科相关的教学、科学研究、生产和组织管理工作的能力。

3．身体健康。

二、研究方向

1.产品性能设计与开发技术

2.动力机械设计及理论

3.机械工程计算机应用技术

4.现代设计方法及人工智能

三、学习年限

学习年限为3年，在职研究生可延长一年。根据实际情况，经本人申请，导师同意，校长批准，可适当缩短或延长。

课程学习与论文工作并重。研究生必须通过课程考试，成绩达到合格标准，总计不少于33学分，完成教学实践和社会实践，并通过论文答辩，方可授予硕士学位。

四、培养方式和方法

1．思想教育工作

要求硕士生除了学好必修的马克思主义理论课外，还必须参加本校的政治学习、形势教育以及公益等活动。

充分发挥导师的作用，做到既教书又育人。要定期对研究生的思想品德作全面考核鉴定。研究生入学一年半后，进行一次中期考核，考核通过者，方能继续论文工作，未通过者按分流处理。 2 2．课程学习

硕士生必须学好学位课程，还要根据研究方向的需要和研究生的基础条件选读几门选修课程。课程学习方式，可采取课堂讲授、专题报告和讨论及在导师指导下自学指定书刊、写学习报告等方式，培养研究生独立获得知识、独立思考、分析和解决问题力。注意因材施教。无论采取何种方式，所学课程都必须通过考试或考查，成绩合格（学位课必须通过考试，成绩在70分以上为合格）者，方可获得学分。

机械设计理论

机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。

进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。

如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。

应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。

一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。

新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。

设计题目——油田抽油机

1. 机器的用途及功能要求

抽油机是一种采油机械，主要用于当油井不能自喷或自喷能力不能满足采油需要时，从地下抽取石油。图1是游梁式抽油机的工作原理图。工作时，抽油机的执行机构通过钢丝绳牵引抽油杆，带动活塞上、下往复运动。当活塞上移（上冲程）时，抽油泵泵体下部形成负压，使得排出阀关闭，吸入阀打开，油液被吸入泵体内；当活塞下移（下冲程）时，泵体下部压力增大，使得吸入阀关闭，排出阀打开，泵体内的石油被压入活塞体内。在活塞不断往复运动的过程中，油液从活塞体内进入抽油泵上部的油管，最后从井口排入集油管线（图1a）。

抽油机在一个运动循环中所受的生产阻力变化很大。在上冲程中，生产阻力不仅包括抽油杆和活塞以上环形液柱的重量，而且还包括抽油杆和环形液柱的惯性动载荷（悬点E承受了最大载荷）；而在下冲程时，抽油杆在其自重作用下克服浮力下行，生产阻力为零。此外，执行机构的总惯性力和总惯性力矩也不平衡。这些因素使抽油机在工作过程中产生有害振动，同时造成其速度波动，影响抽油杆和抽油泵的正常工作，影响抽油机的工作寿命。因此，必须对抽油机进行动平衡。

2. 设计要求和原始数据

设计以电动机为原动机的抽油机。

⑴ 抽油机结构简单，加工容易，便于维护，受力好，效率高，执行机构的许用压力角[α]≤40°；

⑵ 执行机构具有急回性能，行程速比系数1＜k≤1.15；

⑶ 抽油杆的冲程长度可调；

⑷ 采用曲柄平衡方式对抽油机进行动平衡，平衡重G 作用于B点（图1b）；

3. 设计内容

⑴ 确定总体设计方案，包括传动系统中各传动的类型、传动路线、总传动比和传动比分配；

⑵ 选择执行机构的型式，确定各构件尺寸，计算机构自由度；

⑶ 用电算法作执行机构的运动分析，求出在一个运动循环中，步长为π/36弧度的抽油杆的位置、速度和加速度，以及抽油杆在一个运动循环中的平均速度Vm、最大速度Vmax、最小速度Vmin和速度不均匀系数δv（此处所说速度均指速度的大小）；

机械原理与机械设计

实验指导和实验报告

内蒙古工业大学机械学院

机械设计实验室 目 录

实验一 机构运动简图的测绘和分析.................................1

实验二 齿轮范成原理实验.........................................9

实验三 齿轮参数测定............................................15

实验四 运动参数测定实验........................................25

实验五 机构运动创新设计实验....................................36

实验六 回转构件的静平衡........................................61

实验七 回转构件的动平衡........................................65

实验八 凸轮机构综合实验........................................75

实验九 螺栓联接综合实验........................................85

实验十 带传动实验..............................................93

实验十一 滑动轴承实验..........................................98

实验十二 轴组结构实验.........................................109

实验十三 减速器拆装实验.......................................116

实验十四 机械传动性能综合实验.................................123