1、 機械原理課程設計合肥工業大學機械原理及設計教研室 一、課程設計的目的培養學生綜合掌握和運用各方面的學科知識和實踐技能,獨立分析和解決工程問題的能力,樹立理論聯系實際的正確設計思想。激勵學生打破常規,拓寬設計思路,善于分析,不斷創新。掌握各種典型機構的工作原理、運動特性及設計方法,系統了解機械設計運動方案設計的內容和過程,鍛煉學生機構組合應用的能力,正確進行機械的運動分析和動力分析。進行工程技術方面的基本技能訓練,提高學生的計算、繪圖、搜集和使用技術資料、查閱設計手冊,熟悉各類規范標準,進行數據分析和處理編寫技術文件等方面的能力。 二、課程設計內容和任務課程設計一般選擇擬定實現一定工藝動作過程

2、機器運動方案的設計。設計的主要內容為:1、機械功能的分解;2 、機械的選型與組合;3、機械運動方案的擬定、機構的組合方式;4、機構運動循環圖;5 、機械運動簡圖。設計的主要任務為:1、機械運動簡圖1張;2、設計計算說明書1份;3 、準備答辯。 三、機械運動方案設計機械運動方案是根據機械產品的工藝動作過程選用合適執行機構,用一定的組合方式構成機械系統來完成機械產品的功能。將機械運動方案中各個機構運動尺寸計算并確定得到機構運動簡圖。機器實現其功能所依據的功能可以是相同的,也可能是不相同的。不同的工作原理肯定運動方案是不同的,但依據相同的工作原理也可以設計不同的運動方案。 機械運動方案的設計分為以下

3、幾個步驟:1.機械功能分解2.機構選型3.擬定運動循環圖4.機器運動方案示意圖和機械運動簡圖的繪制 1、機械功能分解機械的功能是多種多樣的,但每一種機構都要完成某一工藝動作過程,設計時把復雜的動作過程分解若干簡單的獨立運動,由若干個執行機構來完成。 2、機構選型機構選型,就是選擇或創新合適的機構,來實現機器所要求的各種執行動作和運動形式。按運動形式選擇機器工藝動作所要求的運動形式有:單向轉動、擺動、移動;往復擺動、移動;間歇轉動、擺動、移動;實現給定規跡。教材表10-3列出部分有轉動轉換成其他運動的相應機構。按執行機構功能選擇機器執行動作的功能常為鎖緊、分度、制動、導向等。設計時,依據其功能,

4、查閱手冊,熟悉相應的內容、工作原理,進行分析、比較、選擇或借鑒。 機構選型應滿足的條件1.運動規律 執行構件的運動規律及調節范圍是機構選型及機構組合基本依據。2.運動精度 運動精度的高低對機構選型影響很大。對運動精度要求不高,可采用近似機構來實現,可使機構簡單,易于制造。3.承載能力和工作速度 各種機構的承載能力和所能達到的最大工作速度是不同的,因而需根據速度的高低、載荷的大小及特性來選擇合適的機構。4.總體布局 要求總體布局合理、緊湊,使機械的輸出斷盡可能靠近輸入端,這樣可省去不必要的傳動機構。5.使用條件和工作要求 使用單位所提出的生產工藝要求、生產車間的條件、使用和維修要求等,均對選型和

5、組合有很大的影響。 3、擬定運動循環圖機器所要完成各種工藝動作之間是有序的、相互配合的。各種執行機構必須按工藝動作過程的時間順序和相互配合關系來完成各自的運動。描述各執行機構間運動協調關系的圖形稱為機器運動循環圖。繪制運動循環圖首先從機構中選擇某一構件為定標件,以該構件的運動(轉角或時間作為其他機構的基準。通常運動循環圖有圓形或直角坐標兩種。機器運動循環圖的作用為:1.保證機器能按工藝動作要求協調工作;2.反映機器的生產節奏,可作為核算機器生產率的依據;3.指導機器各執行機構的設計、安裝和調試。 4、機器運動方案示意圖和機械運動簡圖的繪制由原動機和執行機構的運動要求,通過機構選型來確定原動機和

6、執行機構之間的傳動構件。由于完成同一種運動可選用不同的機構,所以就可以提供多種方案。設計時從中選擇一種或幾種較優的方案,畫出從原動機、傳動機構到執行機構的運動方案(示意圖。通過機構尺度綜合,設計出完全符合運動要求的構件參數,并按真實尺寸畫出反映機構運動情況的圖形機械運動簡圖。 四、設計說明書的編寫設計說明書的內容設計說明書的內容應根據設計任務的要求而定,一般包括以下幾個方面:1.目錄(標題和頁次;2.設計題目(設計條件和要求;3.全部原始數據;4.機械運動方案的擬定(設計思想的說明,所所選用機構的工作原理及特性,機構的組合方式;5.機構運動循環圖;6.機構運動簡圖;7.采用的設計方法及其原理的

7、說明;8.設計計算公式及其所調用的子程序名稱;9.用表格列出計算結果,并繪出主要的運動曲線圖;10.對計算結果的分析討論,做出概括性的結論;11.列出主要的參考資料。 四、設計說明書的編寫(續注意事項1.設計說明書用鋼筆書寫或打印,采用統一的報告紙;2.編寫說明書時應做到條理清楚、敘述簡明、重點突出、計算正確、文字通順、書寫整潔;3.所用的公式和數據應注冊來源(參考資料的編碼和頁次;4.全部計算中所用的符號和腳注必須前后一致、不能混淆。5.對自成單元的內容應有大小標題,做到層次分明,醒目突出。6.繪制機構運動簡圖時應采用規定的符號,按比例作圖。7.對計算結果應有簡明的結論。如果實際所取的數值與

8、計算結果有較大差異,應作必要的解釋,說明原因。8.說明書編寫完成后應加上封面,裝訂成冊。 五、機械原理課程設計題目(11 牛頭刨床 機器功能和設計要求 該機器的功能是零件的表面加工。必須完成的動作為:刨刀的往復運動和工件的進給運動。要求刨刀切削速度較均勻,具有急回作用。 基本數據:主軸轉速60r/min,工件最大加工長度l450mm,加工面距地面高度h=80 0mm,行程速比系數k=1.5,許用壓力角 =15°,切削量在0.10.5mm可調。 五、機械原理課程設計題目(22 沖壓式蜂窩煤成型機 機器功能和設計要求 該機器的功能是將粉煤加入模筒中,經沖壓成為蜂窩煤。必須完成的動作為:粉

9、煤加料,沖壓成型,清掃沖頭和出煤盤的積屑,將沖壓成型的煤塊脫模,蜂窩煤的輸送。 基本數據:產蜂窩煤30塊/分,蜂窩煤尺寸自定。 五、機械原理課程設計題目(33 平板印刷機 機器功能和設計要求 該機器的功能是在小型銅鋅版上刷上油墨,通過銅鋅版與白紙板相互粘合而完成印刷工藝。須完成的動作為:紙張輸送、油輥上添加油墨、銅鋅板上刷墨、白紙與刷墨后的銅鋅版粘合印刷、取出紙張。 基本數據:印刷能力:24次/min。印頭的固定支撐距地面高度500mm,印頭擺角50°,印頭最大高度280mm。 五、機械原理課程設計題目(44 冷鐓機 機器功能和設計要求 該機器的功能是把成卷的線材冷鐓成鉚釘。須完成的

10、動作為:校直與進料、斷料與送料到冷鐓工位、沖壓成型,把成型的鉚釘脫模。 基本數據:生產能力:20個/min。材料直徑5mm,鉚釘最大長度10mm。 五、機械原理課程設計題目(55 電阻壓帽自動機機器的功能與設計要求 該機器的功能是將電阻帽分左右兩端壓在電阻坯上。須完成的動作為:送電阻坯、電阻坯的定位和夾緊、左右電阻帽的送料、壓帽、產品送出。基本數據:生產能力:30個/min、電阻坯直徑d=3 mm,長度l=7mm。 五、機械原理課程設計題目(66 繞線機機器的功能與設計要求 該機器的功能是把紡織線均勻的纏繞在繞線柱上。須完成的動作為:繞線柱的轉動、線沿線柱均勻排列。基本數據:線的直徑0.25m

11、m 線柱長40mm、內徑10mm、外徑20mm。 五、機械原理課程設計題目(77 四沖程內燃機機器的功能與設計要求該機器的功能是把燃料的化學能轉化為機械能。須完成的動作為:活塞的吸氣、壓縮、做功和排氣四個過程,進、排氣門的開取和關閉、燃料噴射。 五、機械原理課程設計題目(88 汽車轉向機構機器的功能和設計要求該機構的功能是將方向盤的轉動轉化為前輪相對機體偏轉一個角度。基本數據: 前輪最大轉角45°,方向盤最大轉角720°。 五、機械原理課程設計題目(99 垃圾自卸車機器的功能和設計要求該機構的功能為是使車箱內的垃圾自動傾泄。須完成的動作為:車箱后板打開、車箱傾斜、車內剩余垃

12、圾的清除、車箱復位、后板復位。 五、機械原理課程設計題目(1010 自動送料沖床機器的功能和設計要求該機器的功能是將薄板自動送到沖壓工位,沖壓成型。須完成的動作為:送料、沖壓成型、產品輸出。設計數據:薄板尺寸1.57×2m, 產品尺寸80mm 五、機械原理課程設計題目(1111 電纜繞線機機器的功能和設計要求 :該機器的功能是將五根鋁線按左旋或右旋纏繞成電纜線。須完成的動作為:各根鋁線的自轉和分轉。 五、機械原理課程設計題目(1212 推包機構機械的功能與設計要求:該機構作為香皂包裝機的推包機構,要求機構的執行構件的端點實現近似矩形軌跡。 五、機械原理課程設計題目(1313 機械式離

13、心調速器機器的功能與設計要求:該機構的功能是調整發動機的轉速,當外界功能平衡關系破壞后,發動機轉速提高,該機構減少燃油供量、發動機轉速下降、該機構增大燃油供量,從而使發動機的轉速穩定在一定范圍內。 五、機械原理課程設計題目(1414 折疊傘機器的功能和設計要求:該機器的功能實現兩個位置。雨傘撐開時,傘骨近似一條直線;收縮時,折疊成三重疊。 五、機械原理課程設計題目(1515 鑄造造型機翻轉機構機器的功能和設計要求 :該機器的功能是沙箱放入模型和型沙,在震實臺震實,沙箱翻轉180°而起模。 五、機械原理課程設計題目(1616 車門玻璃升降機構機械的功能與設計要求該機構的功能是使汽車車門

14、玻璃等速上升或下降。 五、機械原理課程設計題目(1717 紙板壓痕機機械的功能與設計要求該機器的功能是將裁切好的紙板,在折疊紙箱的折縫壓出痕跡。須完成的動作:從料箱中送料、沖壓輸出產品。 五、機械原理課程設計題目(1818 自行車閘式制動器機械的功能與設計要求該機構的功能是操縱制動手柄,使閘塊抱住自行車鋼圈,達到減速的目的。 五、機械原理課程設計題目(1919 玩具電動馬機械的功能與設計要求該機構的功能是使玩具馬完成旋轉、升降,俯仰等較復雜的運動要求。 五、機械原理課程設計題目(20、21、22、2320 修鞋縫紉機21 人力收割機機械的功能與設計要求該機器的功能是把車輪的運動傳遞給刀片而收割

15、稻谷或剪草坪。22 插齒機機械的功能與設計要求 該機器的功能是完成齒輪加工。23 收果器用于摘水果,相當于人手伸長,結構簡單,方便。 一、冷鐓機1、機器的功能和設計要求冷鐓機是把成卷的線材通過校直、送料、切斷、轉送、鐓斷、脫模等工序,直接制成鉚釘的高效率機器。為完成上述工序,冷鐓機必須完成四個動作校直、送料動作;切斷動作;沖壓成型動作;將成型的鉚釘脫模動作。冷鐓機的設計要求和參數有:生產能力、驅動電機轉速和功率;機器運動方案力求簡單;由于沖頭壓力大,希望沖壓機構具有增力功能,以減少原動機的功率;為保證連續加工,各機構協調性比較好。 2、機械功能分解及選型以冷鐓機構為主運動機構,其曲柄轉角作為其

16、他機構運動的基準,機械要求完成的工藝動作和實現該動作的機構為:冷鐓機構 冷鐓機的主機構,其任務是將鉚釘冷鐓成型。它的執行構件一般做往復運動,由裝在執行構件上的模具使鉚釘成型。由于冷鐓成型材料的抗力很大,故該機構要承受很大的載荷,所以主傳動機采用曲柄滑塊機構(1-2-3-21。在滑塊行程接近終點時,能獲得很大的沖壓力,這正是冷鐓工藝需要的。進料機構 工藝上要求將盤料間歇通過校直口送至切斷口,為了實現間歇進料,采用棘輪機構(15-16-21。由于進料對傳動的平穩性要求不高,同時為適應不同規格的鉚釘,進料長度應是可調的。進料時必須與主傳動機構協調,通過曲柄搖桿(18-19-20-21來實現。棘輪和送

17、料輥固連,由送料輥(11夾持著線材(13,靠摩擦力送進。為了使盤料校直,在送料輥前設置了5個校直滾輪(12。 斷料和送料機構 當料送到斷料口后,用切斷刀切斷,并送到成型工位處。考慮到切斷刀的行程不大,且在行程的始末有停歇的要求及在運動過程(斷料過程應等速運動等工藝要求,采用移動凸輪機構(5-6-21來完成。凸輪的運動來自主傳動機構,通過曲柄滑塊機構(1-4-5 -21,移動凸輪和滑塊5為同一構件,凸輪凹槽就開在滑塊上,凸輪的凹槽迫使切斷刀(6按預期規律運動,從而實現材料的切斷,并把切斷后的材料送到冷鐓工位。脫模機構 是為了使工件成型后能從模具中退出而設置的。脫模工作必須在冷鐓完成之后,主滑塊退

18、出一定距離時才開始,并在新材料送至冷鐓工位前把已鐓好的鉚釘推出模具。為了協調配合的方便,簡化機構,也采用移動凸輪機構(7。移動凸輪直接固定在滑塊上,通過雙搖桿機構(8-9-10-21將工件從模具中推出。 3、機構運動示意圖 4、機構運動循環圖 二、牛頭刨床1、機器的功能和設計要求該機器的功能是零件的平面加工。需完成的動作為刨刀的往復切削運動;工件的進給運動。牛頭刨床的設計要求和參數刀具的最大行程;為了提高生產效率,機構具有急回特性;為保證加工平面質量,切削速度變化較小,機構最大壓力角最小。 2、機器的功能分解以及選型以擺動導桿機構的曲柄轉角作為其它機構運動的基準切削機構是牛頭刨床的主機構。其任

19、務是刨刀往復直線切削,由于切削力很大,機構承載大的載荷;機構具有急回作用和切削時速度變化較小,采用由擺動導桿機構(1-2-3-4和擺動滑塊機構(1-4-5-6來實現。進給機構 橫向的進給運動使工件處于下一個切削位置。為適應不同的進刀量、間歇運動的要求,采用棘輪機構(1-8-9和(1-9-10螺旋機構。棘輪機構的運動則以曲柄搖桿機構(1-2-7-8傳遞。 3、機構運動示意圖 4、機構運動循環圖 三沖壓式蜂窩煤成型機1、 機器的功能與設計要求該機器的功能是將煤粉加入模筒中,經沖壓成型為蜂窩煤。為完成其功能,機器需實現以下動作粉煤加料;沖頭將粉煤壓制成型;清掃沖頭和出煤盤的積屑;將在煤盤內成型的煤塊

20、脫模;成型煤塊的輸送。機器的設計要求的參數有生產能力、驅動電機轉速和功率;為保持成型煤塊的質量,希望沖壓機構在沖壓后有一保壓時間;由于沖頭壓力大,希望沖壓機構具有增力功能;為保證連續生產,各機構協調性要好。 2、機械功能分解及選型沖壓成型機構 其任務是將粉煤沖壓成型。要求沖頭往復運動。由于機構承受載荷大,采用曲柄滑塊機構(12-3-4。脫模機構 其任務是將模筒內沖壓后的模塊脫模,要求脫模沖頭往復運動。可將它與沖壓沖頭固結在一起,在模筒轉盤第二個工位實現。掃屑機構 要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中完成,利用固定移動凸輪和沖頭固連的帶有掃屑刷的移動從動件頂出而掃除沖頭和脫模盤底部的煤粉屑。模筒轉盤機構 其任務是完成加料、沖壓、脫模的轉換。要求其間歇運動,由于工位的固定,采用槽輪機構(7-9-10來實現。由于曲柄2軸線與模筒轉盤軸線垂直,采用圓錐齒輪(7-8轉動。加料利用煤粉重力,成型脫模后的煤塊落在傳送帶上。 3 機構運動示意圖 4、機構運動循環圖 四平板印刷機1、機器的功能和設計要求機器的功能是在小型字板上刷上油墨,通過字板和白紙相互粘合,而完成印刷工藝。需完成的動作為:紙張送入和印刷品的取出;油輥上添加油墨;字板上刷墨;白紙與涂