(精品論文)機械原理 課程設計指導書

附錄1機械原理課程設計指導一、 機械原理課程設計的目的和要求機械原理課程設計是工科院校機械類學生在大學期間利用已學過的知識和計算機工具第一次比較全面的、具有實際內(nèi)容和意義的課程設計，也是機械原理課程的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。機械原理課程設計是將知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁，其主要目的是進一步鞏固和加深學生所學的理論知識，并將其系統(tǒng)化；培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立解決實際問題的能力；使學生初步掌握機械運動方案設計，并在機構分析與綜合方面受到一次比較全面的訓練。隨著生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，機械產(chǎn)品種類日益增加。例如：各種金屬切削機床、儀器儀表、重型機械、輕工機械、紡織機械、石油化工機械、交通運輸機械、海洋作業(yè)機械、鋼鐵成套設備以及辦公設備、家用電器、兒童玩具等。各種機械設備一般均需實現(xiàn)生產(chǎn)和操作過程的自動化，或者實現(xiàn)某一工藝動作過程。因此，機械設備設計首先需要進行機械運動方案的設計和構思，各種傳動機構和執(zhí)行機構的選用和創(chuàng)新設計。這些新機械設備的創(chuàng)新設計要求設計者除了掌握各種典型機構的工作原理、結構特點、設計方法和應用場合等知識外，還要考慮如何選擇巧妙的工藝動作過程來達到預定的機械功能要求，如何選用或創(chuàng)新機構型式并組合成機械運動方案完成上述選定的工藝過程。機械運動方案及機械運動簡圖設計是機械產(chǎn)品設計的第一步，也是決定機械產(chǎn)品質(zhì)量水平高低、性能優(yōu)劣和經(jīng)濟效益好壞的關鍵性的一步。機械原理課程設計要求針對某種簡單機器（工藝動作過程比較簡單）進行機械運動簡圖設計，其中包括機器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評價和機構尺度綜合等。通過機械原理課程設計，更為重要的是培養(yǎng)學生開發(fā)和創(chuàng)新機械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在機械原理課程設計中占有十分重要的位置。二、 機械原理課程設計的內(nèi)容和步驟1、機械設計的一般過程不論哪一類設計，為了提高機械設計的質(zhì)量，必須有一個科學設計的程序，機械設計的一般進程可分為四個階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設計階段、詳細設計階段和改進設計階段。通常廣泛實施和應用的程序可歸納成附表1所示的框圖程序。1）產(chǎn)品規(guī)劃階段 其中心任務是進行需求分析、市場預測、可行性分析、確定設計參數(shù)及制約條件，最后給出詳細的設計任務書（或要求表），作為設計、評價和決策的依據(jù)。2）方案設計階段 需求是以產(chǎn)品的功能來體現(xiàn)的，功能與產(chǎn)品設計關系是因果關系，但又不是一一對應的。體現(xiàn)同一功能的產(chǎn)品可以有多種多樣的工作原理，因此，這一階段是在功能分析的基礎上，通過創(chuàng)新構思、搜索探求、優(yōu)化篩選取得較理想的工作原理方案。對于機械產(chǎn)品來說，在功能分析和工作原理確定的基礎上進行工藝動作構思和工藝動作分解，初步擬定各執(zhí)行構件動作相互協(xié)調(diào)配合的運動循環(huán)圖，進行機械運動方案的設計（即機械系統(tǒng)的型綜合和數(shù)綜合）等。這就是機械產(chǎn)品方案設計的主要內(nèi)容。附表1 機械設計的一般程序框圖設計階段設計程序內(nèi)容與設計步驟階段設計目標市 場 需 求提出設計任務 需求水平分析明確任務要求功能分析和工作原理確定工藝動作分析、執(zhí)行動作確定機械運動方案的設計與評價評價優(yōu)化機械運動簡圖優(yōu)化 機械運動簡圖 設計計算說明書設計任務書可行性研究報告任務要求明細表產(chǎn)品規(guī)劃方案設計詳細設計改進設計機械構形構思與設計機械總裝圖設計機械部件設計機械零件設計技術文件編制設計計算說明書施 工 圖使用說明書標準、通用件明細表樣機試制工作總結樣機性能試驗檢測樣機試用情況報告針對存在問題進行技術完善進行改進完善設計研 制 報 告用戶試用報告性能測試報告 報 告改進設計圖紙3）詳細設計階段 主要是將機械的構形構思和機械運動簡圖具體轉(zhuǎn)化為機器及其零部件的合理結構。也就是要完成機械產(chǎn)品的總體設計、部件和零件設計，完成全部生產(chǎn)圖紙并編制設計說明書等有關技術文件。4）改進設計階段 根據(jù)樣機性能測試數(shù)據(jù)，用戶使用以及在鑒定中所暴露的各種問題進一步做出相應的技術完善工作，以確保產(chǎn)品的設計質(zhì)量。這一階段是設計過程不可分割的一部分，通過這一階段的工作可以進一步提高產(chǎn)品的效能、可靠性和經(jīng)濟性，使產(chǎn)品更具有生命力。2、機械運動簡圖設計機械運動簡圖設計主要包括下列內(nèi)容：1） 功能原理方案的設計和構思根據(jù)機械所要實現(xiàn)的功能（功用）采用有關的工作原理，由工作原理出發(fā)設計和構思出工藝動作的過程就是功能原理方案設計。在功能設計中，應將機械將要達到的總功能，分解成多個功能元的運動和動作，確定運動方案。在確定功能元中還應考慮各執(zhí)行機構間的協(xié)調(diào)配合關系，畫出機械運動循環(huán)圖。值得指出的是，一個靈巧的功能原理方案是創(chuàng)新機械的出發(fā)點和歸宿。如下圖所示。子功能1子功能2子功能3子功能n總功 能相應工藝動作相應工藝動作相應工藝動作相應工藝動作執(zhí)行機構執(zhí)行機構執(zhí)行機構執(zhí)行機構執(zhí)行動作執(zhí)行動作執(zhí)行動作執(zhí)行動作附圖1.1 機器的功能、工藝動作及執(zhí)行機構框圖2） 機械運動方案設計機械運動方案通常用機械運動示意圖來表示，它是根據(jù)功能原理方案中提出的工藝動作過程及各個動作的運動規(guī)律要求，選擇相應的若干個執(zhí)行機構，并按一定的順序把它們組合成機械運動示意圖，這個機械系統(tǒng)應能合理地、可靠地完成上述工藝動作。機械運動方案就是機械運動簡圖設計中的型綜合，機械運動方案中所畫出的表示機構結構型式、機構相互聯(lián)接情況的示意圖是進行機械運動簡圖設計尺度綜合的依據(jù)。3） 機械運動簡圖的尺度綜合將機械運動方案中各個執(zhí)行機構根據(jù)工藝動作運動規(guī)律和機械運動循環(huán)圖的要求進行尺度綜合。機械運動簡圖中各機構的運動尺寸（如有高副機構還應包括高副的形狀）都要通過分析、計算加以確定。當然在設計機械運動簡圖進行尺度綜合時，應該同時考慮其運動條件和動力條件，否則不利于設計性能良好的新機械。3、機械運動簡圖設計舉例現(xiàn)以設計半自動鉆床為例說明運動方案設計的步驟和過程。18F40F20F3010附圖1.2 零件圖設計任務：對已加工好的帶有凸臺的盤形零件進行鉆孔。其總功能應分解成如下的幾個工藝動作：送料；定位；夾緊；進刀（鉆孔）。設計參數(shù)：零件圖如附圖1.2所示，要求每分鐘送五個零件，電機的轉(zhuǎn)速n電=1440r/min。 1）確定運動方案及機械運動循環(huán)圖總功能在工件上鉆孔子功能1子功能2子功能3子功能4送料定位夾緊進刀從料斗推出工件及把鉆好孔的工件向前推進定位擋塊伸縮，擋住工件或讓出通道夾具夾緊或松開鉆頭的進給與退出 移動從動件圓柱凸輪機構 移動從動件盤形凸輪機構 擺動從動件盤形凸輪機構 齒輪齒條機構從動件叉頭通過高副與移動滑塊相連 從動件往復移動 從動件往復移動 滑塊往復移動齒條上下往復移動附圖1.3 半自動鉆床的功能、工藝動作及執(zhí)行機構框圖根據(jù)半自動鉆床設計所提出的總功能和工藝動作的要求，構思實現(xiàn)這些工藝動作的執(zhí)行機構和運動形式。其構思框架如下：通過對上述框圖及運動過程的分析，應定出各執(zhí)行機構相互之間協(xié)調(diào)配合的關系，即要制定各機構間的運動循環(huán)圖。機械的運動循環(huán)圖在機械系統(tǒng)運動方案設計一章中已講述，其表達方式有三種：直線式、圓周式和直角坐標式。在這里主要采用直線式運動循環(huán)圖。設計運動循環(huán)圖時，應選擇某一主要機構中的一個構件作為標定件，以其工作起點作為基準，用它的運動位置（轉(zhuǎn)角、時間或位移）來確定其它執(zhí)行構件運動的先后次序或相位。在半自動鉆床中，以帶動各機構運動的主軸為標定件，其各機構的直線式運動循環(huán)圖如附圖1.4所示。附圖1.4 機械運動循環(huán)圖0O360O90O240O150O270O180O50O30O20O60O11269320轉(zhuǎn)角（度）或時間（秒）送 料 夾 緊定 位 鉆 孔停 止進 刀停 止（1）（2鉆孔）退刀回 程近休遠 休近 休升程回程近休遠休近 休升程回程遠休升 程近 休 根據(jù)上述構思和分析畫出半自動鉆床的運動方案圖如附圖1.5所示。ACBDGHIEF動力頭齒輪齒條齒扇料斗21438576J附圖1.5 半自動鉆床的運動方案圖除上述方案外，還可以提出不同的方案進行比較，并從中選出最佳者。1） 計算各主要機構參數(shù) 計算傳動機構根據(jù)所給的設計參數(shù)，可算出執(zhí)行構件主軸轉(zhuǎn)速n主=5轉(zhuǎn)/分，所以機械的總傳動比為： 可根據(jù)總傳動比設計傳動機構。一般一級減速用皮帶輪i皮58，二級減速用齒輪，傳動比的各級分配情況應遵循“前小后大”的原則分配較為有利。即：i1i2in，且相鄰兩級傳動比的差值不要太大，運動鏈這樣逐級減速，使各級中間軸有較高的轉(zhuǎn)速及較小的轉(zhuǎn)矩，從而使軸與軸間的零件有較小的尺寸，機構較為緊湊。 設計計算各主要執(zhí)行機構a送料、定位及夾緊凸輪機構的設計，首先要確定從動件的運動規(guī)律，確定凸輪的幾何尺寸。計算凸輪在轉(zhuǎn)動一周過程中的理論和實際廓線的坐標值，并驗算amax，使amaxa。繪出凸輪輪廓曲線。b鉆孔機構中連桿機構和齒輪機構的設計，包括桿件長度、齒輪參數(shù)及尺寸等。然后計算各有關的運動參數(shù)，并畫出運動參數(shù)曲線；對于齒輪機構應校核ea，應使ea ea ，以及小齒輪的齒頂厚sa1，使sa1（0.250.4）m (m為模數(shù))。 對各主要執(zhí)行機構進行受力分析。三、 機械原理課程設計的總結1、 課程設計說明書的內(nèi)容課程設計說明書是技術說明書中的一種，每個學生畢業(yè)后都要接觸實際的技術工作，都要會寫技術報告、可行性論證報告和產(chǎn)品說明書等文件。因此學生在校期間應受到這方面的訓練，掌握這一必須的基本技能。編寫課程設計說明書是學生對課程設計的總結，內(nèi)容大致包括：1） 設計題目（包括設計條件和要求）；2） 原動機的選擇；3） 傳動機構的選擇與比較；4） 執(zhí)行機構的選擇與比較；5） 機械系統(tǒng)運動方案的擬定與比較；6） 制定機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖；7） 畫出運動方案布置圖及機械運動簡圖；8） 完成設計所用的方法及其原理的簡要說明；9） 所選各主要機構的運動、動力分析與設計； 10）在說明書中列出必要的計算公式、設計計算的全部過程。若上機設計，應打印上機設計的程序清單、結果及主要的曲線圖。對于程序中的符號和變量要做出說明，并列出數(shù)學模型中的符號與程序中符號的對照表等；11） 對設計計算結果進行分析討論；12）列出主要參考資料并編號。2、 編寫說明書的注意事項 1）預備好草稿本。每個學生在接到課程設計題目后，要備一草稿本。記錄你在課程設計過程中查閱摘錄的資料、初步的運算、編程的草稿、設計構思的草圖、心得思路、書寫的草稿等都記錄在案，不要輕易散落和丟失，因這些材料是寫正式說明書的基本素材。 2）說明書應該用鋼筆寫在16開報告紙上，要求字跡端正，文句通順，步驟清楚，敘述簡明。通過課程設計說明書的編寫，學生應學會整理設計數(shù)據(jù)、繪制圖表和簡圖、用工程術語表達設計成果的方法。說明書是每個學生治學態(tài)度、獨立分析問題的能力、歸納總結表達能力的綜合反映，每個學生必須下工夫斟字酌句，寫出自己的水平與風格，也為書寫其他課程設計、畢業(yè)設計和論文打下基礎。 3）說明書中所用的公式和數(shù)據(jù)應說明來源，參考資料應編號和書寫頁次。4）說明書中每一自成單元的內(nèi)容都應有大小標題，使其醒目突出。 5）說明書中應附有相應的簡圖和計算程序，圖紙的數(shù)量要達到規(guī)定的要求，提倡用計算機繪圖。電算程序要整理好與說明書訂在一起。6）說明書應加上封面與目錄裝訂成冊，說明書封面與圖紙標題欄格式如下：附圖1.6 說明書封面機械原理課程設計 說明書設計題目 系 專業(yè) 班 設計者 指導教師 年 月 日 附圖1.7 標題欄格式50（ 設 計 題 目 ）13515機 械 原 理課 程 設 計設 計 （ 校 名 ） 系 專業(yè) 班（日期）審 閱方案號（日期）成 績圖 號圖總號15201520101010四、 機械原理課程設計題目題目一 鉚釘自動冷鐓機設計1、工作原理及工藝動作采用冷鐓的方法將鋁棒材的鉚釘頭鐓出。鉚釘自動冷鐓機主要完成以下幾個工藝動作：自動間歇校直送料，截料并運料，鐓料，頂料脫模。2、原始數(shù)據(jù)及設計要求鉚釘自動冷鐓機的制釘速度為每分鐘冷鐓釘頭m個，鋁棒材的直徑f=6mm，長度L=20mm，冷鐓的沖頭行程H=60 mm，要求冷鐓機構具有急回特性，行程速比系數(shù)為K，電動機的轉(zhuǎn)速為n。設計數(shù)據(jù)如下附表1.1。附表1.1 鉚釘自動冷鐓機設計數(shù)據(jù) 方 案 號1-11-21-31-41-51-61-71-8釘頭個數(shù)m4040424445464850行程速比系數(shù)K1.21.211.221.231.241.261.271.28電機轉(zhuǎn)速n910940960970980139014001420方 案 號1-91-101-111-121-131-141-151-16釘頭個數(shù)m5252545456565860行程速比系數(shù)K1.31.311.321.331.341.351.361.38電機轉(zhuǎn)速n14401400980146013901400142014203、設計任務 按工藝動作要求擬定總體機械運動方案簡圖和直線式運動循環(huán)圖。 按四種工藝動作要求對送料機構，載、運料機構，鐓料機構和脫模機構進行選型，并排出功能、工藝動作及執(zhí)行機構框圖。 按給定的電機和執(zhí)行機構的運動參數(shù)算出總傳動比，然后擬定機械傳動系統(tǒng)方案。 在A2圖紙上畫出機械運動方案簡圖和直線式運動循環(huán)圖，提倡用計算機出圖。 對傳動機構和主要執(zhí)行機構進行運動尺寸計算。a、對冷鐓機構進行尺寸設計,圖解其機構簡圖。求出曲柄轉(zhuǎn)角為0o、90 o、180 o、270 o和兩極限位置時滑塊的速度和加速度值。并將該機構的設計圖、位置圖和速度、加速度曲線圖畫在A3圖紙上。 b、對機械中的凸輪機構進行設計計算。其結構尺寸，從動件運動規(guī)律根據(jù)設計題目要求自定。并將該機構的從動件運動規(guī)律及凸輪機構的設計簡圖畫在A3圖紙上。在說明書中說明基圓半徑的確定過程。 c、對于機械傳動系統(tǒng)，要求設計一對變位齒輪。根據(jù)方案簡圖確定參數(shù)，選擇變位系數(shù)，設計計算各齒輪的幾何尺寸。該對齒輪的幾何尺寸確定后，應計算一下該對齒輪的重合度ea，應使ea ea ；校核小齒輪的齒頂厚sa1，使sa1（0.250.4）m。并說明該兩項指標是否滿足要求。將該部分的設計計算過程和結果寫在說明書中。寫一份設計說明書。4、設計方案提示 自動間歇校直送料 校直可用兩摩擦輪擠壓完成。但對兩摩擦輪的運動應間歇控制，可采用槽輪機構、棘輪機構和不完全齒輪機構等間歇運動機構。 截料并運料 可采用切割后旋轉(zhuǎn)運料或采用移動凸輪機構推動進刀并送料。 鐓料機構 可采用具有滑塊的四桿機構或六桿機構，但應滿足具有急回特性的要求。頂料脫模機構 可采用凸輪機構或連桿機構。機械傳動系統(tǒng) 可采用皮帶、輪系或齒輪機構，首先通過傳動比將轉(zhuǎn)速降下來。在傳遞運動中，若兩軸平行、相交或相錯可采用直齒、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸輪蝸桿機構。要注意傳動比的分配。題目二 健身球自動檢驗分類機設計1、 工作原理及工藝動作該機的功能是將直徑大小不等的健身球（f=4046mm），經(jīng)過送球機構間歇地把球送至尺寸檢測工位，由檢測機構將三種尺寸的球一個不漏地分別檢測出來，最后經(jīng)分類接球機構將三種尺寸的球分別裝入各自的存放處，完成一個自動檢測運動循環(huán)。健身球自動檢驗分類機應有以下幾個工藝動作：送料，檢測，接料。2、 原始數(shù)據(jù)及設計要求健身球自動檢驗分類機的電機轉(zhuǎn)速為n，檢球速度為每分鐘m個。分檢健身球的三種尺寸為：小球40mmf42mm，中球42 mm f44 mm，大球44 mm f46 mm。要求送料滑塊的行程H大于50 mm，此分檢機應為純機械式的。設計數(shù)據(jù)如下附表1.2。附表1.2 健身球自動檢驗分類機設計數(shù)據(jù)方 案 號2-12-22-32-42-52-62-72-8每分鐘檢球個數(shù)m3035404042444648電機轉(zhuǎn)速n910940960970980139014001420方 案 號2-92-102-112-122-132-142-152-16每分鐘檢球個數(shù)m5052545656565860電機轉(zhuǎn)速n14401400980146013901400142014203、 設計任務按工藝動作要求擬定總體機械運動方案簡圖和直線式運動循環(huán)圖。按三種工藝動作要求對送料機構、檢測機構、接料機構進行選型，并排出功能、工藝動作及執(zhí)行機構框圖。按給定的電機轉(zhuǎn)速和執(zhí)行機構的運動參數(shù)算出總的傳動比，然后擬定機械傳動系統(tǒng)方案。在A2圖紙上畫出機械運動方案簡圖和直線式運動循環(huán)圖，提倡用計算機出圖。對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸計算。a、對送料機構進行尺寸設計計算。送料機構若是桿件機構，求出曲柄轉(zhuǎn)角為0o、90 o、180 o、270 o和兩極限位置時滑塊的速度和加速度值。并將該機構的設計圖、位置圖和速度、加速度曲線圖畫在A3圖紙上；若不是桿件機構，應將所選機構的參數(shù)、運動規(guī)律和設計圖畫在A3圖紙上。b、對機械中的凸輪機構進行設計計算，其結構尺寸，從動件運動規(guī)律根據(jù)設計題目要求自定。并將該機構的從動件運動規(guī)律及凸輪機構的設計簡圖畫在A3圖紙上。在說明書中說明基圓半徑的確定過程。 c、在傳動系統(tǒng)中計算一對變位齒輪，根據(jù)方案簡圖確定參數(shù)，選擇變位系數(shù)，設計計算各齒輪的幾何尺寸。該對齒輪的幾何尺寸確定后，應計算一下該對齒輪的重合度ea，應使ea ea ；校核小齒輪的齒頂厚sa1，使sa1（0.250.4）m。并說明該兩項指標是否滿足要求。將該部分的設計計算過程和結果寫在說明書中。寫一份設計計算說明書。4、 設計方案提示送料機構 應滿足間歇送料的要求，可采用圓柱凸輪機構或用槽輪機構間歇帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動送料。檢測機構 可采用平面盤狀凸輪機構，從動件即為檢測板，但此時從動件應是回程檢測。檢測小、中、大三種球也可以采用通道式檢測，利用平面凸輪機構輔助檢測。接料機構 可采用轉(zhuǎn)盤式，也可采用固定式。如用通道式檢測時，每個通道口可安裝一固定的接料箱，以達到分檢小、中、大三種球的目的。機械傳動系統(tǒng) 可采用輪系或齒輪機構，首先通過傳動比將轉(zhuǎn)速降下來。在傳遞運動中，若兩軸平行、相交或相錯可采用直齒、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸輪蝸桿機構。要注意傳動比的分配。題目三 牛頭刨床1、 工作原理牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床。附圖1.8為其參考示意圖。電動機經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機構（導桿機構和凸輪機構）完成刨刀的往復運動和間歇移動。刨床工作時，刨頭6由曲柄2帶動右行，刨刀進行切削，稱為工作行程。在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刨刀左行時，即為空回行程，此行程無工作阻力。在刨刀空回行程時，由擺動從動件盤形凸輪機構通過四桿機構帶動棘輪機構，棘輪機構帶動螺旋機構使工作臺連同工件在垂直紙面方向上做一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。2、 設計要求電動機軸與曲柄軸2平行，刨刀刀刃E點與鉸鏈點C的垂直距離為50mm，水平距離為1.2H。使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄2轉(zhuǎn)速偏差為5。要求導桿機構的最大壓力角應為最小值；凸輪機構的最大壓力角應在許用值a之內(nèi)，擺動從動件9的升、回程運動規(guī)律均為等加速等減速運動, 其它參數(shù)見設計數(shù)據(jù)。執(zhí)行機構的傳動效率按0.95計算，系統(tǒng)有過載保護。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計。3、 設計數(shù)據(jù)（見附表1.3）4、設計內(nèi)容及工作量：機械原理部分（分散一周進行）1)根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定23個其他形式的執(zhí)行機構（連桿機構），并對這些機構進行分析對比。2)根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定機構的運動尺寸。要求用圖解法設計，并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。 3)導桿機構的運動分析。將導桿機構放在直角坐標系下，建立參數(shù)化的數(shù)學模型。利用ADAMS軟件分析出刨頭6的位移、速度、加速度及導桿4的角速度和角加速度運動曲線，并打印上述各曲線圖。要求將參數(shù)化建模過程詳細地寫在說明書中。 4)導桿機構的動態(tài)靜力分析。通過參數(shù)化的建模，細化機構仿真模型，并給系統(tǒng)加力，寫出外加力的參數(shù)化IF函數(shù)語句，打印外加力的曲線，并求出最大平衡力矩和功率。 5)凸輪機構設計。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸（基圓半徑ro、機架lO2O9和滾子半徑rr），并將運算結果寫在說明書中。將凸輪機構放在直角坐標系下，在ADAMS軟件中建模，畫出凸輪機構的實際廓線，打印出從動件運動規(guī)律和凸輪機構仿真模型。要求將從動件運動規(guī)律的IF函數(shù)語句寫在說明書內(nèi)。sH0.05H0.05HFb）刨頭阻力曲線圖FFmax6)編寫設計說明書一份。應包括設計任務、設計參數(shù)、設計計算過程等。以上工作完成后準備機械原理部分的答辯。電機傳 動 裝 置執(zhí) 行 機 構a）機械系統(tǒng)示意圖AB曲柄滑塊3導桿滑塊6連桿n2CEDO9O22O43145工作臺86工件71091112c）執(zhí)行機構運動簡圖附圖1.8 牛頭刨床機械示意圖附表1.3 牛頭刨床設計數(shù)據(jù)方 案 號3-13-23-33-43-53-63-73-83-93-10導桿機構運動分析轉(zhuǎn)速n248495052504847556056機架lO2O4380350430360370400390410380370工作行程H310300400330380250390310310320行程速比系數(shù)K1.461.401.401.441.531.341.501.371.461.48連桿與導桿之比lBC/ lO4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.280.26導桿機構動態(tài)靜力分析工作阻力Fmax(N)4500460038004000410052004200400060005500導桿質(zhì)量m4(kg)20202220222426282622滑塊6質(zhì)量m6(kg)70708080809080708062導桿4轉(zhuǎn)動慣量JS4(kgm2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2凸輪機構設計從動件最大擺角max15o15o15o15o15o15o15o15o15o15o從動件桿長lO9D125135130122123124126128130132許用壓力角a40o38o42o45o43o44o41o40o42o45o推程運動角O75o70o65o60o70o75o65o60o72o74o遠休止角S10o10o10o10o10o10o10o10o10o10o回程運動角O75o70o65o60o70o75o65o60o72o74o機械設計部分（集中三周進行）1)確定傳動裝置的類型，畫出機械系統(tǒng)傳動簡圖。2)選擇電動機，進行傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算。3)傳動裝置中的傳動零件設計計算。4)繪制傳動裝置中減速器裝配圖一張（A0）。5)繪制減速器箱體零件圖一張（A1）、齒輪及軸的零件圖各一張（A2）。6)編寫設計計算說明書一份。完成以上工作后準備機械設計部分的答辯。題目四 插床機械1、工作原理：插床機械系統(tǒng)的執(zhí)行機構主要是由導桿機構和凸輪機構組成。附圖1.9為其參考示意圖，電動機經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動曲柄2轉(zhuǎn)動，再通過導桿機構使裝有刀具的滑塊6沿導路yy作往復運動，以實現(xiàn)刀具的切削運動。刀具向下運動時切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刀具向上運動時為空回行程，無阻力。為了縮短回程時間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結于軸O2上的凸輪驅(qū)動擺動從動件lO8D和其它有關機構（圖中未畫出）來完成的。2、設計要求：電動機軸與曲柄軸2平行，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。允許曲柄2轉(zhuǎn)速偏差為5。要求導桿機構的最小傳動角不得小于60o；凸輪機構的最大壓力角應在許用值之內(nèi)，擺動從動件8的升、回程運動規(guī)律均為等加速等減速運動，其它參數(shù)見設計數(shù)據(jù)。執(zhí)行機構的傳動效率按0.95計算，系統(tǒng)有過載保護。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計。3、設計數(shù)據(jù)（見附表1.4）電機傳 動 裝 置執(zhí) 行 機 構a）機械系統(tǒng)示意圖FmaxsH0.05H0.05HFb）插刀阻力曲線圖FAB曲柄滑塊3導桿滑塊連桿n2CDO8O22O4凸輪71456從動件8c）執(zhí)行機構運動簡圖dyy4附圖1.9 插床機械示意圖4、 設計內(nèi)容及工作量：機械原理部分（分散一周進行）1）根據(jù)插床機械的工作原理，擬定23個其他形式的執(zhí)行機構（連桿機構），并對這些機構進行分析對比。2）根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定執(zhí)行機構的運動尺寸。要求用圖解法設計，并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。 3）導桿機構的運動分析。將導桿機構放在直角坐標系下，建立參數(shù)化的數(shù)學模型。利用ADAMS軟件分析出滑塊6的位移、速度、加速度及導桿4的角速度和角加速度運動曲線，并打印上述各曲線圖。要求將參數(shù)化建模過程詳細地寫在說明書中。附表1.4 插床機械的設計數(shù)據(jù)方 案 號4-14-24-34-44-54-64-74-84-94-10導桿機構運動分析轉(zhuǎn)速n250484645505047524846力臂d(mm)120110100120115120120110100110曲柄lO2A(mm)75706080857065787570插刀行程H(mm)130120110140140120120100110100行程速比系數(shù)K2.01.91.62.01.81.72.01.82.01.8連桿 lBC=(0.30.5)lBO4導桿機構動態(tài)靜力分析工作阻力Fmax(N)1200130013501280110012501350148013601370導桿質(zhì)量m4(kg)20202220222426282622滑塊6質(zhì)量m6(kg)40404440444852565244導桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量JS4(kgm2)1.11.11.21.21.21.31.21.11.21.2凸輪機構設計從動件最大擺角max20o20o20o20o20o20o20o20o20o20o從動件桿長lO8D125135130122123124126128130132許用壓力角40o38o42o45o43o44o41o40o42o45o推程運動角O60o70o65o60o70o75o65o60o72o74o遠休止角S10o10o10o10o10o10o10o10o10o10o回程運動角O60o70o65o60o70o75o65o60o72o74o 4）導桿機構的動態(tài)靜力分析。通過參數(shù)化的建模，細化機構仿真模型，并給系統(tǒng)加力，寫出外加力的參數(shù)化IF函數(shù)語句，打印外加力的曲線，并求出最大平衡力矩和功率。5）凸輪機構設計。根據(jù)所給定的已知參數(shù)，確定凸輪的基本尺寸（基圓半徑ro、機架lO2O8和滾子半徑rr），并將運算結果寫在說明書中。將凸輪機構放在直角坐標系下，在ADAMS軟件中建模，畫出凸輪機構的實際廓線，打印出從動件運動規(guī)律和凸輪機構仿真模型。要求將從動件運動規(guī)律的IF函數(shù)語句寫在說明書內(nèi)。6）編寫設計說明書一份。應包括設計任務、設計參數(shù)、設計計算過程等。以上工作完成后準備機械原理部分的答辯。機械設計部分（集中三周進行，內(nèi)容同上述題目三。）題目五 壓床機械1、工作原理：壓床機械是由六桿機構中的沖頭（滑塊）向下運動來沖壓機械零件的。附圖1.10為其參考示意圖，其執(zhí)行機構主要由連桿機構和凸輪機構組成。電動機經(jīng)過減速傳動裝置（齒輪傳動）帶動六桿機構的曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿、搖桿帶動滑塊克服阻力F沖壓零件。當沖頭向下運動時，為工作行程，沖頭在0.75H內(nèi)無阻力；當在工作行程后0.25H行程時，沖頭受到的阻力為F；當沖頭向上運動時，為空回行程，無阻力。在曲柄軸的另一端，裝有供潤滑連桿機構各運動副的油泵凸輪機構。2、設計要求：電動機軸與曲柄軸垂直，使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有中等沖擊。允許曲柄轉(zhuǎn)速偏差為5。連桿機構和凸輪機構的參數(shù)見設計數(shù)據(jù)，要求凸輪機構的最大壓力角應在許用值之內(nèi)。執(zhí)行機構的傳動效率按0.95計算。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設計。H0.75HFb）沖頭阻力曲線圖F0.25HsFmax電機傳 動 裝 置執(zhí) 行 機 構a）機械系統(tǒng)示意圖BCA曲柄3搖桿滑塊6連桿n2DO22O4凸輪7145從動件8c）執(zhí)行機構運動簡圖yx1x2j1j2附圖1.10 壓床機械示意圖3、設計數(shù)據(jù)（見附表1.5）4、設計內(nèi)容及工作量：附表1.5 壓床機械設計數(shù)據(jù)方 案 號5-15-25-35-45-55-65-75-85-95-10連桿機構運動分析曲柄轉(zhuǎn)速n295959289989593899092距離x1(mm)50404040305040404540距離x2(mm)140170200135140190150180160160距離y(mm)160180180160160200140180170165沖頭行程H(mm)150180210140150200160190170170搖桿上極限角j1=120o； 搖桿下極限角j2=60o； lBC=0.5 l04B ； lCD=0.25 l04C 。 連桿機構動態(tài)靜力分析連桿質(zhì)量m3(kg)66706580657482788072連桿3質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量JS3(kgm2)0.20.320.300.400.340.330.460.380.420.33搖桿質(zhì)量m4(kg)44524460445461565854搖桿4質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量JS4(kgm2)0.210.280.20.310.20.30.280.320.340.3滑塊質(zhì)量m6(kg)34383440344052464240工作阻力Fmax(N)4300460041004500420038004200440043004500凸輪機構設計從動件最大升程h20202020202020202020從動件運動規(guī)律余弦正弦等加等減余弦正弦等加等減余弦正弦等加等減正弦許用壓力角30o30o30o30o30o30o30o30o30o30o推程運動角O60o70o65o60o70o75o65o60o72o74o遠休止角S10o10o10o10o10o10o10o10o10o10o回程運動角O60o70o65o60o70o75o65o