1、機械原理課程設計指導書西南交通大學機械學院機械原理教研室 編著1999年1月目 錄一 高位自卸汽車1二 增力頭14三 載重汽車的起重后板19四 鋼筋切斷機24五 起道器27六 自動鉆床送進機構33七 平動式裝載機36八 鐵路散貨自翻車37九 聽課折椅38十 后裝壓縮傾卸式垃圾汽車.39十一 受電弓機構43十二 高速列車擺式車體44十三 強制卸載式裝載機 45十四 飛機起落架46十五 步進輸送機47十六 側卸式翻斗車48十七 自裝卸集裝箱運輸汽車49十八 改型理發椅51十九 軟片前進機構52二十 機械手抽取器53二十一 后裝壓縮推卸式垃圾汽車.54平面連桿機構運動分析(C語言版).59一、高位自

2、卸汽車一、 問題的提出目前國內生產的自卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下。卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設計一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。二、 設計要求和有關數據設計要求：1) 具有一般自卸汽車的功能。2) 能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態下平穩地舉升到一定高度，最大升程Smax見表2-1。3) 為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表2-1。為保證車廂的穩定性，其最大后移量amax不得超過1.2a。4) 在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。5)

3、在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯動打開：卸貨完畢，車廂恢復水平狀態，后廂門也隨之可靠關閉，后廂門和車廂的相對位置見圖2-3。6) 舉升和傾斜機構的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機構的安裝面不超過車廂側面。7) 結構盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。表2-1 預定的設計參數 (尺寸單位為毫米)序號車廂尺寸(L×W×H)SmaxaW(kg)LtHd14000×2000×6401800380500030050023900×2000×6401850350480030050033900×1800×

4、6301900320450028047043800×1800×6301950300420028047053700×1800×6202000280400025045063600×1800×61020502503900250450三、 任務分配進度安排1) 題目及分組高位自卸汽車可按三個人一組分頭設計，其中一個兼總體協調工作、三個子題目如下：a. 車廂舉升機構設計b. 車廂傾斜機構設計c. 后廂門開啟、關閉聯動機構設計由c題目擔任本設計組組長。協調該組的設計工作，并繪制高位自卸汽車總體方案圖紙一張（三個位置繪成不同顏色，同一機架，在一張圖

5、上）。2) 任務及時間分配a. 方案論證（型綜合）建議五周內必須完成。要求至少給出2到3個方案。論證給出較優方案，論證主要考慮以下幾方面： 滿足運動要求方面； 動力性能方面； 制造、維護方面； 結構緊湊方面； 設計難易方面；b. 尺度綜合與運動和力分析，以及校核建議用八周時間完成。要求： 建立機構尺度綜合的數學模型； 繪出計算機程序框圖及變量說明表； 編制程序及上機調試； 計算機打印結果及程序； 給出位移、速度和加速度與力或力矩（原動力）的曲線； 驗算機構是否到位（圖解法），機構的傳動角是否滿足; 結果分析及改進設想。c. 整理設計說明書及答辯建議用兩周時間完成。要求每一組寫出一本說明書。小組

6、成員分別負責自己所承擔部分的寫作，由小組長負責整個說明書的統編。四、 建議說明書目錄如下（供參考）第一章 高位自卸汽車§1-1 問題的提出§1-2 設計要求及有關數據第章 TOPIC(I) ( I = 2，3，4 )§I-1 方案確定§I-2 機構設計§I-3 CAD（含程序框圖、變量表，程序及其運算結果）§I-4 評價及改進設想（含機構位置、傳動角、油缸行程及輸出力等的評價）附錄： 1. 高位自卸汽車的機構運動簡圖 2. 各主動力輸出曲線 3. 參考書目注：I = 2，TOPIC(2)為舉升機構I = 3，TOPIC(3)為傾斜機構

7、I = 4，TOPIC(4)為后廂門啟閉機構五、 參考方案以下方案均不一定是最佳方案，甚至不一定實用，列出供同學們擴展思路，從中擇優。更好的方案，有待同學們去思考。1) 舉升機構圖 412) 傾斜機構3) 后廂門啟閉機構六、 提示以下是一個任意選定的方案及設計步驟供同學們參考。1) 舉升機構a. 數學模型S 升高量a 后移量 0.20.3M（限制傾斜后，Smax、a有所減小）AM1.21.5M（限制整車高度）選擇AM、MO以滿足升高和后移量。b. 確定油缸C、D點位置要求：lCD 500mmPCDmax 3W盡量減少PCD的波動。c. 確定油缸E、F點位置要求：lEF 600mmPEFmax

8、1.5 W盡量減少PEF的波動。d. 檢驗傳動角min 40°2) 傾斜機構a. 數學模型其中：可選定：G(Gx,Gy)，H1x，I1y，GI解出 I1x，該部分的解法可參考第七部分。b. 確定油缸J點的位置要求：lJG 500mmPJGmax 3WPJG的波動盡可能小。可用虛位移原理求PJG求J1，SHO， 方法c. 驗算傳動角 （J點）3) 后廂門啟閉機構a. 數學模型其中： （i = 2 , 3 ）其解法參見第七部分。b. 綜合U1、S點 （U1a1 ，S=a0）選定參考點：P1 (P1x，P1y)、P2 (P2x，P2y)、P3 (P3x，P3y)、12、13。選擇：S (S

9、x，Sy)、U1 (U1x，U1y)中的兩個參數再解出另外兩個。c. 綜合T1、Z點 （T1 a1 ，Z=a0）方法同上。d. 演算傳動角條件及到位情況可用圖解法完成。4) 聯動機構可參考第七部分。a. 數學模型其中：j由設計傾斜機構的同學提供。b. 綜合X1、W1選擇X1 (X1x，X1y)、W1 (W1x，W1y)中的兩個坐標，解出另外兩個坐標。c. 檢驗到位情況及傳動角條件七、 關于剛體的轉桿導引和全鉸四桿機構的函數綜合問題1. 轉桿引導的實現三位置剛體的綜合問題參考圖5-4。回轉矩陣D1j設計方程其中： （j = 2，3）說明：1j逆時針為正，順時針為負；d i k j1列j位置的DR

10、j DRj中的k列 DRj中的i行2. 全鉸四桿機構函數綜合問題旋轉矩陣 (j = 2 , 3 )設計方程其中： （j = 2，3）說明：a.1j、1j逆時針為正，順時針為負；b.d1kj意義同前； c.實際機構的尺寸按比例縮放；d.b1(b1x，b1y)需根據情況設定；e.若解三位置問題，設計方程為二元一次方程組，若解二位置問題，需再給出a1(a1x，a1y)中的一個坐標，通過設計方程解出另一個即可。二、增 力 頭一、 問題的提出鐵路養護：將鋼軌固定在混凝土軌枕上的構件是螺栓螺母，螺母需定期擰松、涂油、擰緊。目前工務部門普遍采用如圖1所示的扳手，以螺母鎖緊力矩為15kg·m計，擰松

11、螺母需要操作工人加在手上的圓周力達30kg以上，對連續操作來說，勞動強度很大，因此迫切需要一種擴大力矩即增力的部件，且體積要小、重量要輕，以便于攜帶。汽車修理與汽車發動：載重汽車的車輪螺母的鎖緊力矩較大，除了在汽車修理店備有電動扳手或氣動扳手外，在長途運輸過程中及其某些修理情況下拆卸這種螺母是比較困難的。因此也希望有一種增力部件以便用人力即可輕松地拆卸螺母。同樣，寒冷地區的汽車、拖拉機發動也比較困難，常依靠人力用曲拐帶動發動機曲軸旋轉發動，這時所需要的驅動力矩也很大，同樣迫切需要一種增力部件擴大人手臂的輸出力矩，見圖2。二、 設計要求和有關數據根據上面三種應用場合，提出設計要求如下：1. 為符

12、合操作習慣，這個增力部件應具有力矩的同軸輸入、輸出功能。2. 根據使用要求，該增力部件的增力比（輸出力矩與輸入力矩之比）為4、4.5、5三種。3. 該增力部件具有增力和不增力兩種工作狀態，且能快速切換，以便能夠在螺母擰松后快速將螺母旋下。4. 為了攜帶、使用的方便，要求該增力部件體積小、重量輕。三、 設計任務及進度安排1. 機構選型設計機構選型設計的任務是根據設計要求，在課程所學習過的桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、各種組合機構中選擇一種機構滿足設計要求。上述增力部件是一種力矩放大機構，力矩放大必然以減速為代價，所以從運動的角度上看，應選擇一種減速比為4、4.5和5的同軸輸入輸出的減速機構。

13、時間為二至四周。2. 尺度綜合及傳動質量指標檢驗機構選型設計完成后，尺度設計計算的任務就是對機構各構件的基本尺寸進行計算并檢驗有關傳動質量指標，要求使用FORTRAN語言或C語言編制程序上機計算。時間為 七周。3. 變速機構的設計開始擰松螺母時，希望增力部件能夠擴大輸入力矩；螺母擰松后，所需的扳動力矩減小，這時希望能以1:1的速比將螺母快速旋下，以提高工作效率。變換機構要實現的就是這個目的。要求能滿足對增力部件體積小，重量輕，操作方便的要求。時間為二周。4. 撰寫設計計算說明書撰寫格式如下：一、問題的提出二、設計要求三、機構選型設計四、尺度綜合、運動和力分析及傳動質量指標的檢驗五、變速機構的設

14、計六、附錄（計算機程序，參考書目）5. 答辯。時間為一周四、參考方案對于鐵路、橋梁、化工容器、通用機械行業的大鎖緊力矩螺栓聯接，目前常用的增力工具有以下幾種：1) 電動扳手以電動機為動力、通過皮帶減速器或其它減速器將電機的轉動減速輸出，從而擴大輸出力矩，汽車修理業常用這種扳手。如圖3所示。其特點是輸出力矩大，可實現鎖緊力矩控制；缺點是需要電源、整機體積較大，不能作為隨車工具使用。2) 液壓扳手如圖4所示，這種扳手實際上是四桿機構中的一種導桿機構，其導桿是一種往復式油缸，通過向油缸兩側充油，實現油缸活塞的往復運動。活塞的往復運動帶動擺桿擺動，通過棘輪機構使擺桿的往復擺動轉化為螺母套筒單向間歇運動

15、從而擰緊或擰松螺母，這種扳手可實現力矩控制，方法是采用溢流閥控制油缸的油壓，使其達到一定壓力時卸荷。3) 長力臂扳手這種扳手適合于人力使用，通過增長力臂擴大輸出力矩，為減少長度，力臂常作成伸縮式，由于操作習慣的問題使其力臂長度有限，從而增力比有限，使用起來不太方便。對于車輛維修尚可使用，但對于鐵路養護，則很不方便。以上介紹的幾種增力扳手對于鐵路養護、車輛維修并不十分理想。本課程設計要求設計一種人力驅動、滿足鐵路養護、車輛維修、易于攜帶的一種增力扳手。五、補充知識現將本課程設計過程中可能遇到的有關知識補充如下：2) 一對外嚙合直齒圓柱齒輪的傳動質量指標檢驗檢驗項目：a:齒輪是否根切b:是否發生過

16、渡曲線干涉c:重合度是否足夠d:齒頂是否變尖按機械原理教材覆蓋的內容，要求檢驗a、c、d三項指標。下面將詳細檢驗公式內容列出。a:齒輪是否根切條件： 式中，x1，x2分別為齒輪1、2的變位系數，z1，z2分別為齒輪1、2的齒數，下同。c:重合度是否足夠條件： 式中：12重合度a1、a2齒輪1，2的齒頂圓壓力角w齒輪1，2的嚙合角d:齒頂是否變尖條件： 式中：Sa1、Sa2齒輪1，2的齒頂厚度da1、da2齒輪1，2的齒頂圓直徑分度圓壓力角a1、a2齒輪1，2的齒頂圓壓力角m齒輪模數3) 一對內嚙合直齒圓柱齒輪的傳動質量指標檢驗檢驗項目：a:是否發生過渡曲線干涉b:是否發生齒頂重迭干涉c:齒頂是

17、否變尖d:是否發生根切e:重合度是否足夠f:切齒過程中是否發生頂切（用齒輪插刀加工內齒輪時）g:是否發生徑向進刀干涉（用齒輪插刀加工內齒輪時）按機械原理教材覆蓋的內容，要求檢驗c、d、e三項。下面將詳細檢驗公式內容列出。c:齒頂是否變尖條件：對外齒輪2對內齒輪3式中：Sa2、Sa3外齒輪2、內齒輪3的齒頂厚度da2、da3外齒輪2、內齒輪3的齒頂圓直徑分度圓壓力角a2、a3外齒輪2、內齒輪3的齒頂圓壓力角d:是否發生根切條件：對外齒輪2內齒輪無根切現象e:重合度是否足夠條件： 式中：23內嚙合的重合度w內嚙合的嚙合角六、本課程設計題目參考書目漸開線齒輪變位系數的選擇，朱景梓等編，人民教育出版社

18、。機械原理電算程序集，高教出版社，1987。三、載重汽車的起重后板一、問題的提出在汽車的裝卸作業中，常常需要將貨物由地面裝到車廂上或將車廂上的貨物卸到地面上。對有叉車的作業場合這是不成問題的，但如果沒有叉車，則裝卸比較費力費時。如能利用載重汽車的車廂后板設計出一個起重平臺，則可以較好地解決這個問題。二、設計要求和有關數據汽車車廂的參數如圖所示，有如下設計要求：1. 后板起升過程中保持水平平動。2. 后板在完成起升任務后可與車廂自動合攏。3. 起升、合攏所用動力部件采用伸縮油缸，油缸應安裝在車廂下面，且在后板與車廂合攏后，兩只油缸的活塞桿應縮進油缸體內以防止在行車過程中飛石等碰傷活塞桿。4. 最

19、大起重量分別為0.3T、0.4T、0.5T。5. 起升機構、合攏機構的最小傳動角min40°。三、設計任務及進度安排1. 機構選型設計選擇一種能夠使后板水平平動且構件少、體積緊湊的機構。選型往往與分析計算交叉反復進行。例如，選擇了一種機構，經計算分析后發現該機構效果不好，就要否定這個機構，選擇新的機構，直到滿足設計要求。機構選型設計的時間為23周。2. 尺度綜合及運動、動力分析、傳動質量指標檢驗尺度綜合即是要對所選機構的基本尺寸進行設計計算。在動力分析中，要求求出在起升過程中起升油缸的輸出力即起升機構的平衡力及各運動副反力、要求繪出各力的變化曲線。由于起升機構運動速度較低，各構件重量

20、相對于起升重量較小，所以在力分析過程中可省略各構件重力及慣性力。機構尺度綜合后應檢驗min40°。這部分工作的時間為六周。3. 撰寫設計計算說明書撰寫格式如下：一 問題的提出、設計要求和有關數據二 機構選型設計三 尺度綜合及運動、動力分析、傳動質量指標檢驗四 自我評價及展望五 附錄（計算程序、圖紙和參考書目）四、設計方法提示機構選型設計是比較困難的工作，為了開闊同學們的思路，下面將介紹機構選型設計的一些方法和本課程設計題目的一些方案提示。根據具體的設計要求，選擇一種可行的機構。一般常用如下方法：1. 借鑒參考法：借鑒國內外同類設計的機構選型設計，在此基礎上進行修改和改進，使其滿足具體

21、設計要求。這種參考資料可以從專利說明書、科技圖書、期刊、產品樣板中獲得，在機構選型設計中這是最常用的方法。在使用中注意不要照抄照搬，應結合具體情況有所改進和創新。2. 功能分解選擇法將具體設計要求分解為一系列的功能。在現有機構中尋找可以滿足各個功能的機構，然后將這些機構有機地綜合起來，實現所有的功能、滿足全部設計要求。目前國內已出版了許多機構應用圖集，這些圖集按機構功能分類編寫，有較高的參考價值。采用這種方法往往可以得到創新性的設計。在可參考方案較少或無參考方案的情況下主要采用這種方法進行機構選型設計。五、參考方案采用功能分解選擇法，將起升和收攏分解為平動與擺動兩個功能，然后在現有各種機構中選

22、擇能實現平動和擺動的機構。考慮到動力組件為伸縮式油缸，那幺主動構件可以是如圖3、圖4所示的導桿和擺桿。以圖3、圖4所示的導桿和擺桿作主動件，選擇機構轉換成平動和擺動。下列幾種機構可以實現平動：1. 導桿機構2. 平行四邊形機構3. 曲柄滑塊機構4. 凸輪機構5. 齒輪齒條機構6. 組合機構等考慮到車廂的具體結構和使用要求，機構的機架只能固定在汽車車廂下面的底盤上，此外，還應考慮起升機構上升到上限位置時應與地面有一定距離以利于行車，根據這些限制在上述機構中選擇一種可滿足要求的機構。擺動機構也可以仿照平動機構列出許多，根據具體要求進行篩選即可。六、本課程設計題目的參考書目機械工程手冊，第十八篇，機

23、構選型與運動設計，機械工業出版社，1978。機構與機械控制裝置，N.P.契羅尼斯著，郭景嘉等譯，中國農業出版社，1984。四、鋼筋切斷機一、 問題的提出鋼筋在建筑上應用非常廣泛，它可以用作預制構件，鋼筋混凝土和箍筋等。為此，需要鋼筋切斷機按所要求的鋼筋的規格的長度將其切斷。目前建筑工地使用的鋼筋切斷機雖能完成切斷動作，但其執行機構沒有考慮到對切刀運動規律和動力特性的要求，切刀工作過程中產生的沖擊很大，切斷效率較低。因此，有必要將現存的鋼筋切斷機加以改進，重新設計，以獲得動態性能較好的鋼筋切斷機。二、 設計要求和有關數據1. 設計要求a. 基本工作要求：用手工將不同規格的鋼筋按所需長度送至刀口，

24、將其切斷；以后再次送入，作下次截斷。b. 運動要求：i) 在切斷過程中，要求切斷速度盡可能小，速度盡可能均勻，以保證切削質量，減少沖擊;ii) 保證切刀行程H;iii) 切刀空行程中速度盡可能快，以提高效率；iv) 保證切刀的每分鐘切斷次數（生產率）。c. 動力要求:切刀能產生足夠的沖力克服工作阻力，要有較好的傳動性能。2. 有關數據擬采用三相異步電機作動力源，初定電機轉速nd2880rpm；所切鋼筋的最大直徑dmax40mm，動刀通過的距離H=44mm，其生產率分型號依次為34次/ 分、38次/ 分、42次/ 分、刀在切斷過程中所受工作阻力P=400kN，其它行程無阻力。整個機器的尺寸范圍為

25、：長×寬×高1600×500×750mm。三、 設計內容及任務進度安排1. 分組：按題目所給出生產率要求分為三組2. 任務和時間安排(1) 確定機械的傳動方案及執行機構的結構型式（要求對不同結構型式進行比較、評價、選擇型綜合）；2周(2) 設計執行機構的運動簡圖，確定傳動系統的運動參數（列出設計方程組、編制程序、上機運算、打印結果）；3周(3) 對執行機構在一個工作循環中進行運動分析、動力分析（列出運動分析、動力分析方程式，編制程序、上機運算、打印結果，畫出一個工作循環中工作構件的運動線圖和平衡力矩線圖）；3周(4) 設計飛輪：1周(5) 在三號圖紙上繪

26、制機構運動簡圖及傳動系統示意圖；1周(6) 完成設計計算說明書；1周格式： 一、設計題目及設計要求二、設計過程（原理和思路）1.傳動方案及型綜合2.尺度綜合3.運動、動力分析4.飛輪設計三、設計總結四、附錄（程序、參考書目）(7) 準備答辯。1周四、提示1. 進行機構型綜合時，從切刀的運動方式（往復擺動、往復直線運動）入手，考慮回轉運動轉換成直線或擺動運動可能有的運動形式，如：2. 尺度綜合時，為簡化程序設計計算過程，可不必采用建立優化模型的辦法而把圖解法與解析法相結合，用“試湊”的辦法、獲得若干組桿長，再用于運動、動力分析，從中尋找出最能符合設計要求的一組桿長。五、參考書目1.機構參考手冊,

27、 蘇C.H.柯熱夫尼柯夫等著2.機構設計綜合創造性設計與最優化, 美R.C.維翰遜著3.機構設計的組合與變異方法, 洪允楣編著4.FORTRAN算法語言, 清華大學出版社5.平面連桿機構運動分析（C語言版）, 本指導書五、起 道 器一、 問題的提出鐵路安全運輸要求鋼軌軌枕下的道喳堅實、鋼軌平直（直道）。但各種原因常常導致道喳松動，鋼軌一高一低，因此需要進行維護，在維護作業中需要一種特殊的起道機械，其作用是將鋼軌抬高至一定高度以便向軌枕下進行填喳作業，如圖所示。 二設計要求和有關數據1) 對起升量和起升重量的要求如下表所示：起升量（mm）120120100100起升重量（噸）12815102)

28、為使用、攜帶方便，起道器為全機械式、起道器重量不得超過20kg，其外形尺寸小于300×200×150(mm3)(不包括擺桿)。3) 擺桿長小于1.5m，驅動力F小于25kg，擺桿擺角小于80°。4) 為保證軌距不變，鋼軌只能受垂直力，不得受水平力。5) 為保證行車安全，起道器高不得超過200mm。6) 為保證行車安全，起道器在任何起升高度上都具有快速卸載能力。三 計任務與進度安排a) 設計該機構傳動方案，從原理上進行可行性分析。時間4周。b) 對各構件進行尺度設計。時間3周。c) 調用或編制相應的程序，進行運動分析、力分析。時間3周。d) 設計計算說明書的撰寫及答

29、辯。時間2周撰寫格式如下：a) 設計要求b) 機構傳動方案c) 運動分析、力分析及相應的計算機程序框圖、程序計算結果。四 該機構存在的問題及改進意見五參考文獻六附錄：1. 計算機打印的程序2. 用3號圖紙繪制的機構簡圖3. 本文設計的收獲及意見四、 參考方案以下從機械原理角度給出一些參考方案，希望同學們認真分析各種方案的優缺點，從中得出新的設計思路。另外也給出一些起道器的實際設計產品供參考。(1) 實現將轉動變成移動的機構采用絲桿進給及利用彈簧快速返回的機構。齒輪代替螺母與絲桿嚙合。齒輪銷緊爪，爪操縱桿都安裝于輸出拖板上。前進端銷子推動爪操縱桿使爪脫開，輸出拖板在彈簧作用下快速返回。輸出拖板作

30、直線運動。(2) 實現自鎖與卸荷的機構（圖5圖11）1) 目前的幾種全機械式起道器（圖12圖13）種類公稱載重(噸)最大使用載重（公斤）行程毫米壓縮時的高度(毫米)其 他爪部頭部爪部頭部頭部寬×長(毫米)柄長 (毫米)柄外徑(毫米)重量 (公斤)齒條式55000600020035440150×2301200401810100001500055560180×28024005038齒輪式25250030009055175150×280950221855000600010055190160×30012002215螺旋式5500060009065180

31、150×260750221510100001500020065550200×3005503633油壓式66000100009055180150×310950221510100001500025070405160×28012002230注：公稱載重即爪部的最大使用載重五、 提示本設計從原理上講是實現兩個功能：將轉動變為直線運動；接合與分離（快速卸載）。因此，可分別設計單獨實現一種功能的機構，然后再設計能同時實現兩種功能的機械。(1) 將轉動變成直動的機構曲柄滑塊機構是最常見的一種機構，以齒輪為主動件的齒輪齒條機構，凸輪機構，螺旋機構等等都是將轉動變為直線運

32、動的機構。第四節給出了一些將轉動變成直線運動的機構，更詳細的說明請查閱參考文獻。(2) 接合與分離離合器專門用于各種機械主、從動軸間的接合和分離。常用的離合器有牙嵌式離合器、摩擦式離合器。棘輪機構是最常用的實現反向自鎖的機構。第四節給出了一些實現接合與分離的機構，更詳細的說明請查閱參考文獻。第四節給出的實際機構僅供用于開拓思路。由于本設計要求重量輕，換言之可理解為零件少。因此若單獨設計兩套機構分別實現這兩個功能不能滿足重量輕的要求。鑒于本設計的特點，可先不考慮實現接合和分離功能，僅設計滿足將轉動變為直線運動的機構，然后在不增加零件或少增加零件的條件下，再實現接合的分離功能。四、 補充知識以下給

33、出一些參考文獻，供查閱(1) 板芳雄，椎名公一合著，養路機械及使用方法，人民鐵道出版社，1977年。(2) 北方交通大學線路教研室編鐵路線路工程與養護下冊，1974年。(3) 同濟大學路橋系，上海市城市建設工程學校合編路橋施工機械(4) 西北工業大學機械原理及零件教研室，孫恒、傅則紹主編機械原理(5) 國防工業出版社自動化機構圖例(6) 機械工業出版社機構和機械零部件優化設計+六、自動鉆床送進機構一問題的提出鉆床是一種常用的孔加工機床。在臺式鉆床中，鉆床主軸的進給運動一般是用手操縱的，往往要耗費許多時間。據統計測算，在很多情況下，用于其它輔助工作的時間比真正用于鉆孔的時間多好幾倍，而用于操縱的

34、時間又占其它輔助工作時間的31%40%。因此，要提高生產率，就要對鉆床進行自動化改裝，其中的一個重要方面就是實現鉆削工作循環的自動化，即采用自動送進機構，以減少操縱所用的時間。二 設計要求和有關數據如圖1所示、設送進機構的輸入運動為構件1的勻速回轉，其轉速為n1，輸出運動為刀具（鉆頭）的直線往復運動，行程為HH1H2，P為鉆削時所受到的阻力。原始數據如下表所示：構件1轉速（轉 分）H1(mm)H2(mm)鉆削時的送進速度V(mm /S)鉆削時鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題11025201.6823000題21530251.3339110題31030301.687511

35、0題41535301.59105890題51030301.40131720對刀具運動的具體要求是1) 由A到B，刀具的行程為H1，為刀具趨近工件的行程，要求刀具具有較高的速度；2) 由B到C，刀具的行程為H2，為鉆削時的送進行程。要求刀具能夠以勻速V或近似勻速送進，以保證鉆孔動作的完成和鉆孔質量；3) 由C返回到A，刀具的行程HH1H2，為刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有較高的速度，其平均速度與鉆削時的平均速度之比（行程速比系數）K達到或接近于2；4) 刀具退回到A時，能夠在此位置停歇2秒左右，以便裝卸工件。除了以上運動要求外，還要求機構具有良好的傳動性能，結構緊湊、經濟實用。三 課程設計

36、任務及時間安排（1）設計計算任務：1) 確定傳動方案并進行機構的尺度綜合；2) 繪出刀具的運動線圖和T01線圖（T0為作用于構件上的平衡力矩，1為構件1的轉角）；3) 繪出R011線圖(R01為機架作用原動件1的運動副反力)。（2）時間安排本題目的完成共需16周，每周2學時（累計1周）1周3周：收集資料，確定傳動方案；4周12周：進行機構尺度綜合、機構運動和動力分析；13周16周：整理設計計算說明書，并進行答辯。四 提示及參考方案1. 提示本題目主要是要求機構： 實現將主動件的單向均速連續轉動轉變為刀具的直線往復運動； 實現一定的行程速比系數； 實現刀具的間歇運動。下面將工程常用的能夠實現上述

37、要求的機構歸結如下： （1）將轉動轉變為移動的機構 連桿機構：如對心（偏置）曲柄滑塊機構。 凸輪機構：如直動從動件盤形凸輪機構。 齒輪機構：如齒輪齒條機構。 螺旋機構： 組合機構：如凸輪連桿組合機構，齒輪連桿組合機構。（2）具有急回特性的機構a) 連桿機構：如曲柄搖桿機構，偏置曲柄滑塊機構，擺動導桿機構。b) 凸輪機構（3）實現間歇運動的機構 凸輪機構： 利用連桿軌跡曲線實現的間歇運動機構 組合機構：如齒輪連桿組合機構，凸輪連桿組合機構。 棘輪機構 槽輪機構 不完全齒輪機構2. 參考方案根據題目的設計要求，可以只采用一種機構或幾種不同的機構組合在一起的組合機構。參考方案1：Z512型臺鉆的改進

38、型的送進機構采用的是尖底直動從動件盤形凸輪機構。參考方案2：利用連桿曲線的連桿機構，機構如圖2所示。七平動式裝載機一、 問題的提出近代工程施工對裝載機的工作范圍、性能的要求不斷提高。試設計一種平動式裝載機的執行機構。二、 設計要求和有關數據裝載機鏟斗的工作范圍參數如圖所示，另有如下設計要求：1) 鏟斗距地面最大高度不小于3.26m。2) 機身不動時，鏟斗水平移動最大距離不小于1.24m。3) 鏟斗在工作范圍內運動到任何位置都能保持平動。4) 鏟斗最大傾倒角度不小于110°。5) 采用液壓驅動，各個傳動角不得小于35°。6) 不得發生桿件干涉現象。不得涉及高副機構。受力合理。

39、三、 設計任務及進度安排1) 機構選型，25周。2) 尺度綜合及位置分析及傳動角校核，612周。3) 靜力分析，13周。4) 用組合式可調平面連桿機構模型進行組裝試驗，輔助設計，713周。5) 繪制鏟斗在題給四位置時的機構運動簡圖（要求各位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設計說明書（參考第三題相應要求），15周。7) 答辯，16周。八、鐵路散貨自翻車一、 問題的提出一種鐵路運輸散裝貨物的車輛，具有兩側自翻，自動開、關門的功能（以下簡稱為自翻車），可節省人力，減輕勞動強度。試設計其自翻，自動開、關門機構。二、 設計要求和有關數據自翻車工作狀態及原始參數如圖所示，設計要求如下：1) 車

40、廂向一側傾翻至給定角度時，該側廂門聯動打開，成為車廂底面的延伸面或平行延伸面。2) 車廂向一側傾翻時，另一側廂門不得向內擺動擠壓。3) 車廂未傾翻時及恢復水平狀態時，兩側廂門聯動關閉，廂門不得在散貨壓迫下自行開啟。4) 驅動和傳動系統在車廂下面，不超出車廂側面。5) 采用液壓驅動，各傳動角不得小于30°。6) 不得發生桿件干涉現象。受力合理。三、 設計任務及進度安排1) 機構選型，25周。2) 尺度綜合及位置分析及傳動角校核，612周。3) 靜力分析，13周。4) 用組合式可調平面連桿機構模型進行組裝試驗， 713周。5) 繪制車廂在水平狀態和傾翻至給定角度時，這兩個位置時的機構運動

41、簡圖（要求兩位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設計說明書（參考第三題相應要求），15周。7) 答辯，16周九、聽課折椅一、 問題的提出多功能折迭式家俱具有很多優點，適合我國國情。試設計一種既能坐，又便于記筆記，放書包的聽課折椅。二、 設計要求和有關數據聽課折椅的初始構思如圖1所示，原始參數如圖2所示，設計要求如下：1) 除具有一般椅子的功能外，還有便于作筆記的書寫扶手板和可用來放置書包的書包架。2) 不用時可完全折迭（注意防止桿件干涉）。3) 盡可能不涉及高副機構，降低成本。受力合理。4) 盡可能利用市售的型材，便于制造。三、 設計任務及進度安排1) 機構選型，25周。2) 尺度綜

42、合及位置分析及傳動角校核，612周。3) 靜力分析（保證使用時無傾倒趨勢），13周。4) 用組合式可調平面連桿機構模型進行組裝試驗，輔助設計，713周。5) 繪制機構簡圖（兩位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設計說明書（參考第三題相應要求），15周。7) 答辯，16周。十、后裝壓縮傾卸式垃圾汽車一、 課題背景介紹1-1. 結構組成及總體布置后裝壓縮式垃圾汽車主要用于收集、轉運袋裝生活垃圾。它與其它形式的垃圾運輸汽車的區別是：能壓縮、破碎垃圾，增大裝載量。后裝壓縮式垃圾汽車的專用工作裝置主要由車廂和裝載廂兩部分組成。后裝壓縮傾卸式垃圾汽車的運輸狀態如圖1所示。車廂2置聯于底盤車架上。

43、裝載廂3位于車廂后端，其上角與車廂鉸接，并可由舉升油缸驅動其繞鉸接軸轉動。垃圾從裝載廂后部入口處裝入，再經裝載廂內的壓縮機構進行壓縮處理，然后將垃圾向前擠壓入車廂內壓實。卸出垃圾時，如圖2所示，首先裝載廂被舉升油缸1驅動擺轉掀起，使車廂后端呈敞開狀，然后車廂被舉升油缸2驅動繞其下后部鉸接軸擺轉，前端升起向后傾斜，將垃圾卸出車廂。在進行汽車總體布置時，裝載廂的垃圾入口下緣離地距離應小于900mm。1-2. 主要工作部件的結構與參數確定1-2-1 車廂后裝壓縮式垃圾汽車的車廂的縱截面一般為直角梯形，如圖3所示。參考國內外同類車型即可確定額定裝載質量me5000kg。根據壓縮后的垃圾密度400600

44、kg/m3，車廂容積V按下式確定： （m3）車廂容積也可按圖3確定： （m3） 式中： 廂內頂縱向長度 (m)； 廂內底縱向長度 (m)； H 廂內高度(m)； W 廂內寬度 (W2m)；1-2-2 車廂傾斜機構為了使車廂可以前端升高向后卸出垃圾，須將車廂后端與底盤鉸鏈連接，并在車廂下面設置液壓舉升機構。為了避免車廂重心過高影響其穩定性，應該盡量減少舉升機構所占用的高度空間。運輸時車廂在底盤上平放，舉升油缸尾端不得低于車輪輪軸。1-2-3 裝載廂與壓縮填裝機構裝載廂總成是由裝載廂體和安裝在其內的壓縮填裝機構組成。其作用是將垃圾填裝在裝載廂內進行壓碎壓實處理，并將垃圾向車廂內擠壓。裝載廂內的復合

45、連桿式壓縮機構的工作過程如圖4所示。狀態(a)表示鏟斗DE上一次工作循環結束和新一輪工作循環開始，垃圾已倒入裝載廂下腔的裝填斗中；狀態(b) 表示鏟斗DE擺動上收；狀態(c) 表示鏟斗DE向下壓縮垃圾；狀態(d) 表示鏟斗DE改變施力方向，將垃圾進一步壓碎、壓實，并開始向車廂方向推送；狀態(e) 表示鏟斗DE將垃圾向車廂內壓入并復位。二設計要求和有關數據1. 初步設計本車的外形輪廓。標注車廂和裝載廂的主要幾何參數。2. 設計車廂傾斜機構（1）采用油缸驅動，油缸級數不多于三級，確定其工作長度范圍Lmin和Lmax。（一級Lmax1.7Lmin，二級Lmax2.3Lmin，三級Lmax2.8Lmi

46、n）(2) 確定車廂與底盤鉸接的鉸鏈的位置。設計車廂傾斜機構，使車廂至少可以向后擺轉傾斜40°。舉升油缸工作過程中傳動角2min30°。(3) 車廂在水平運輸位置時，車廂下面的傾斜機構占用的高度盡可能小，舉升油缸2的尾端不得低于車輪輪軸。3. 設計裝載廂及其內的壓縮填裝機構（1）采用油缸驅動，具體要求同上。(2) 壓縮填裝機構須實現1-2-3和圖4提出的工作要求，并防止垃圾逆向流動，至多兩個自由度。(3 ) 裝載廂的底部曲線應該是鏟斗DE的端點的運動軌跡曲線。裝載廂的垃圾入口下緣離地距離應小于900mm。4. 設計裝載廂掀起機構。掀起時旋轉的角度值由設計者自定，須保證垃圾順

47、利卸出。舉升油缸1工作過程中傳動角1min30°。5. 上機計算，打印結果。6. 選做機械方案創意設計模擬實施實驗。7. 用不同顏色繪出車廂及其傾斜機構的兩個極限位置和裝載廂及其內的壓縮填裝機構的五個工作位置。8. 撰寫設計說明書。 圖1 后裝壓縮傾卸式垃圾汽車的運輸狀態十一、受電弓機構一、 問題的提出如圖所示，是從垂直于電力機車行使速度的方向看上去，受電弓的弓頭的最低和最高位置。理想情況是以車體為參照系時，弓頭沿垂直于車頂的方向平動直線上升、下降，最低400mm，最高1950mm。二、 設計要求和有關數據1) 在弓頭上升、下降的1550mm行程內，偏離理想化直線軌跡的距離不得超過1

48、00mm，弓頭擺動的最大角位移不得超過5°。2) 在任何時候，弓頭上部都是整個機構的最高處。3) 只有一個自由度，用風缸驅動。4) 收弓后，整個受電弓含風缸不超出虛線所示1400×400mm區域。5) 在垂直于機車速度的方向，最大尺寸不超過1200mm。6) 最小傳動角大于或等于30°。7) 用不同顏色畫出機構的兩個極限位置和一個中間位置。標注尺寸。三、 設計任務及進度安排1) 機構選型，25周。2) 尺度綜合及位置分析及傳動角校核，612周。3) 靜力分析, 13周。4) 用“組合式可調平面連桿機構模型”進行組裝試驗，輔助設計，813周。5) 繪制在題給的位置時

49、的機構運動簡圖（要求各位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設計說明書（參考第三題相應要求），15周。7) 答辯，16周。十二、高速列車擺式車體一、 問題的提出對于高速列車，既有線路在轉彎處的外軌超高所產生的水平分力已遠遠不足以提供高速轉彎所需要的向心力。若采用控制式擺式車體，線路不需要改造，通過安裝在車體和機架（下搖枕）之間的擺動機構使車體在轉彎時進一步向內側傾斜，其效果是對于車體增大了向心力，等效于增大外軌超高，可滿足高速轉彎的需要。二、 設計要求和有關數據1) 車體必須懸掛在機架（下搖枕）上，以減少振動。2) 車體順、逆時針都能至多傾斜8°。3) 車體傾斜時，其質心偏離未傾斜時質心的距離不超過200mm。4) 只有一個自由度，用一個或兩個油缸驅動傾斜運動。5) 除車體以外的其它桿件盡可能不占或少占車體地板以上面積。6) 傳動角大于或等于30°。7) 已知數據如圖中所示，未注尺寸由同學們在圖上量取后再按比例計算得出。8) 用不同顏色畫出車體放平和傾斜的兩個極限位置。標注尺寸。三、 設計任務及進度安排1) 機構選型，25周。2) 尺度綜合及運動分析及傳動角校核，612周。3) 靜力分析 ,13周。4) 用組合式可調平面連桿機構模型進行組裝試驗，813周。5) 繪制在題給的位置時的機構簡圖（要求各位置不同顏色