2011年機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.doc

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)一、 課程設(shè)計(jì)的目的綜合應(yīng)用所學(xué)過的機(jī)械原理知識(shí)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型、組合、分析與綜合，并繪制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，以培養(yǎng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新思維。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 本課程設(shè)計(jì)提供了A、 B兩類題目。A為綜合類設(shè)計(jì)題目，B為創(chuàng)新類題目，要求每個(gè)學(xué)生選擇其中的一個(gè)題目，在規(guī)定的時(shí)間里按題目任務(wù)要求完成設(shè)計(jì)工作，并上交設(shè)計(jì)說明書一份。（注：設(shè)計(jì)說明書統(tǒng)一用重慶理工大學(xué)設(shè)計(jì)用紙抄寫或按相同A4紙打印裝訂，20頁以上；說明書應(yīng)有封面及標(biāo)題（題目名稱）、專業(yè)、班級(jí)、姓名和學(xué)號(hào)。說明書封面自行設(shè)計(jì)。若采用手工繪圖，用檔案袋將說明書與圖紙一起交上。若采用電腦繪圖，請(qǐng)將圖插入說明書中，并作必要說明。 ） l 時(shí)間安排：1即日起可根據(jù)本任務(wù)選擇自己的題目，查閱資料，構(gòu)思設(shè)計(jì)。2. 課程設(shè)計(jì)周第13天 老師到新校區(qū)授課教室答疑式輔導(dǎo)，有問題的學(xué)生可以來問。3.課程設(shè)計(jì)周第45天 小答辯方式，老師在教室檢查設(shè)計(jì)。每個(gè)學(xué)生展示自己的設(shè)計(jì)結(jié)果，并做說明。 4.課程設(shè)計(jì)周第5天 學(xué)生上交課程設(shè)計(jì)結(jié)果。班上統(tǒng)一收集上交電子文檔。三、綜合類設(shè)計(jì)題目題目1：洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)（限4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作過程為清洗圓形瓶子的外面，把待洗的瓶子放在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)著的導(dǎo)輥上，導(dǎo)輥帶動(dòng)瓶子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)推頭M把瓶推向前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的刷子就把瓶子外面洗凈。當(dāng)前一個(gè)瓶子將洗刷完畢時(shí)，后一個(gè)待洗的瓶子已送入導(dǎo)輥。它的主要?jiǎng)幼鳎簩⒌轿坏钠孔友刂鴮?dǎo)輥推動(dòng)，瓶子推動(dòng)過程中利用導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1是洗瓶機(jī)有關(guān)部件的工作情況示意圖。圖1 洗瓶機(jī)有關(guān)部件的位置示意圖圖2 推頭M的可走軌跡之一（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)推瓶機(jī)構(gòu)時(shí)的原始數(shù)據(jù)和要求為（1） 瓶子尺寸：大端直徑d80mm，長200mm。（2） 推進(jìn)距離l600mm。推瓶機(jī)構(gòu)應(yīng)使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準(zhǔn)備第二個(gè)工作循環(huán)。（3） 按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為v45mm/s，返回時(shí)的平均速度為工作行程的3倍。（4） 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（三）、設(shè)計(jì)方案提示（1） 推瓶機(jī)構(gòu)要求推頭作近似直線軌跡，回程時(shí)軌跡形狀不限，但不能反向撥動(dòng)下一個(gè)瓶子，可以如圖2所示。由上述運(yùn)動(dòng)要求，常用基本機(jī)構(gòu)是不容易實(shí)現(xiàn)，可以采用組合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。（2） 洗瓶機(jī)構(gòu)由一對(duì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)輥和三只轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子組成，可以通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來完成。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行推瓶機(jī)構(gòu)的選型，以實(shí)現(xiàn)洗瓶動(dòng)作要求；（3） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并在圖紙上畫出傳動(dòng)方案圖；（4） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（5） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目2：軋輥機(jī)設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作過程圖1 軋輥工作情況圖1 所示軋輥機(jī)是由送料輥送進(jìn)鑄坯，由工作輥將鑄坯軋制成一定尺寸的方形、矩形或圓形截面坯料的初軋軋機(jī)。它在水平面內(nèi)和鉛垂面內(nèi)各布置一對(duì)軋輥（圖中只畫了鉛垂面內(nèi)的一對(duì)軋輥）。兩對(duì)軋輥交替軋制。軋機(jī)中工作輥中心M應(yīng)沿軌跡mm運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)軋制工作的需要。坯料的截面形狀由軋輥的形狀來保證。因此，軋輥機(jī)主要由工作輥和送料輥機(jī)構(gòu)組成。(二)、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求根據(jù)軋制工藝，并考慮減輕設(shè)備的載荷對(duì)軋輥中心點(diǎn)M的軌跡可提出如下基本要求：（1） 在金屬變形區(qū)末段，應(yīng)是與軋制中心線平行的直線段，在此直線段內(nèi)軋輥對(duì)軋件進(jìn)行平整，以消除軋件表面因周期間歇軋制引起的波紋。因此，希望該平整段L盡可能長些。（2） 軋制是在鉛垂面和水平面內(nèi)交替進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)面內(nèi)的一對(duì)軋輥在軋制時(shí)，另一面內(nèi)的軋輥正處于空回行程中。從實(shí)際結(jié)構(gòu)上考慮，軋輥的軸向尺寸總大于軋制品截面的寬度，所以，要防止兩對(duì)軋輥在交錯(cuò)而過時(shí)發(fā)生碰撞。為此，軋輥中心軌跡曲線mm除要有適當(dāng)?shù)男螤钔?，還應(yīng)有足夠的開口度h，使軋輥在空行程中能讓出足夠的空間，保證與軋制行程中的軋輥不發(fā)生“攔路”相撞的情況。（3） 在軋制過程中，軋件要受到向后的推力，為使推力盡量小些，以減輕送料輥的載荷，故要求軋輥與軋件開始接觸時(shí)的嚙入角盡量小些。約取25左右，坯料的單邊最大壓下量約50mm，從咬入到平整段結(jié)束的長度約270mm。（4） 為調(diào)整制造誤差引起的軌跡變化或更換軋輥后要求開口度有稍許變化，所選機(jī)構(gòu)應(yīng)能便于調(diào)節(jié)軋輥中心的軌跡。（5） 要求在一個(gè)軋制周期中，軋輥的軋制時(shí)間盡可能長些。(三)、設(shè)計(jì)方案提示（1） 能實(shí)現(xiàn)給定平面軌跡要求的機(jī)構(gòu)可以有鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)、雙凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)構(gòu)、齒輪連桿機(jī)構(gòu)等。（2） 采用兩自由度的五桿機(jī)構(gòu)，可精確實(shí)現(xiàn)要求的任意軌跡，且構(gòu)件尺寸可在很大范圍內(nèi)任選，但需要給兩個(gè)主動(dòng)件，聯(lián)系兩主動(dòng)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的機(jī)構(gòu)常用齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。（3） 由于本機(jī)器中機(jī)構(gòu)的受力較大，應(yīng)考慮到工作壽命要求。（4） 工作輥的方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮軌跡和開口度的調(diào)節(jié)是否可能和方便，能否按要求布置在機(jī)器中，結(jié)構(gòu)上是否便于實(shí)現(xiàn)。（5） 送料輥的運(yùn)動(dòng)方案可以通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來完成。(四)、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行工作輥機(jī)構(gòu)、送料輥機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并畫出傳動(dòng)方案圖；（5） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目3：剪板機(jī)設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作過程剪板機(jī)是將卷料展開并剪成一定長度鐵板的機(jī)器，即將板料作定長度的間歇送進(jìn)，在板料短暫的停歇時(shí)間內(nèi)，剪刀在一定位置上將鐵板剪斷。因此剪板機(jī)主要包括鐵板輸送機(jī)構(gòu)和剪斷機(jī)構(gòu)。（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求(1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L1900或2000或2200 mm(設(shè)計(jì)時(shí)任選一種)。(2) 每次輸送鐵板到達(dá)規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機(jī)構(gòu)將其剪斷。剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。(3) 輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，振動(dòng)和沖擊應(yīng)盡量小(即要求輸送機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的加速度曲線連續(xù)無突變)。（三）、方案設(shè)計(jì)提示將鐵板作間歇送進(jìn)的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，可從下述兩個(gè)方面考慮機(jī)構(gòu)的選擇：(1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時(shí)保持鐵板的待剪位置；(2) 如何實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，并能使鐵板停歇時(shí)運(yùn)送鐵板的構(gòu)件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。大致有幾條途徑：(1) 利用機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)構(gòu)件暫時(shí)脫離運(yùn)動(dòng)鏈，使后續(xù)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇；(2) 利用構(gòu)件上一點(diǎn)在圓弧段或直線段上運(yùn)動(dòng)，使與之相連的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)停歇；(3) 利用兩種運(yùn)動(dòng)的疊加使構(gòu)件實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)；(4) 其它。工業(yè)上常用的簡單間歇機(jī)構(gòu)，如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，雖具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)，但在動(dòng)力性能、動(dòng)停比(運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間之比)方面很難滿足設(shè)計(jì)要求。所以常用組合機(jī)構(gòu)來滿足設(shè)計(jì)要求。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行鐵板輸送機(jī)構(gòu)和剪斷機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并在圖紙上畫出傳動(dòng)方案圖（5） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目4：半自動(dòng)平壓模切機(jī)設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備。該機(jī)可對(duì)各種規(guī)格的紙板、厚度在4mm以下的瓦楞紙板，以及各種高級(jí)精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制成凹凸的商標(biāo)。它的主要工藝動(dòng)作有兩個(gè)：一是將紙板走紙到位，二是進(jìn)行沖壓模切。如圖1所示，4為工作臺(tái)面，工作臺(tái)上方的1為雙列鏈傳動(dòng)，2為主動(dòng)鏈輪，3為走紙橫塊(共五個(gè))，其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干個(gè)夾緊片。主動(dòng)鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，使雙列鏈條作同步的間歇運(yùn)動(dòng)。每次停歇時(shí)，鏈上的一個(gè)走紙模塊剛好運(yùn)行到主動(dòng)鏈輪下方的位置上。這時(shí)，工作臺(tái)面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件7作往復(fù)移動(dòng)，推動(dòng)橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入，待夾緊后，主動(dòng)鏈輪又開始轉(zhuǎn)動(dòng)，將紙板送到具有上模5(裝調(diào)以后是固定不動(dòng)的)和下模6的位置，鏈輪再次停歇。這時(shí)，在工作臺(tái)面下部的主傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件滑決6和下模為一體向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紙板的壓痕、切線，稱為模壓或壓切。壓切完成以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的橫塊走到某一位置時(shí)，受另一機(jī)構(gòu)(圖上未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺(tái)上，完成一個(gè)工作循環(huán)。與此同時(shí)，后一個(gè)橫塊進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)，將已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。 圖1 平壓模切機(jī)動(dòng)作示意圖 圖2模切機(jī)生產(chǎn)阻力曲線（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求（1） 每小時(shí)壓制紙板3000張。 （2） 上模固定，下模向上移動(dòng)的行程長度，回程的平均速度為工作行程平均速度的1.3 倍。（3） 工作行程的最后2 mm內(nèi)受到生產(chǎn)阻力，如圖2所示，回程時(shí)不受力，下模和滑塊的質(zhì)量約120 kg。（4） 工作臺(tái)面離地面的距離約1200 mm。（5） 所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動(dòng)力，壽命長，便于制造。（三）、設(shè)計(jì)方案提示（1） 走紙機(jī)構(gòu)可采用雙列鏈傳動(dòng)，走紙橫塊其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干夾緊片已夾緊紙板。主動(dòng)鏈輪由間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)以實(shí)現(xiàn)定時(shí)走紙。（1） 模切機(jī)構(gòu)由于壓制紙板時(shí)受力較大，宜采用承載能力高的平面連桿機(jī)構(gòu)，而連桿機(jī)構(gòu)中常用的有四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu)，在紙板停頓時(shí)進(jìn)行沖壓模切。（2） 控制橫塊上夾緊裝置(夾緊紙板)的控制機(jī)構(gòu)，由于夾緊片張開后要停留片刻，讓紙板送入后才能夾緊，因而推桿移動(dòng)到最高位置時(shí)，有較長時(shí)間停歇的運(yùn)動(dòng)要求，故采用凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上易于實(shí)現(xiàn)此要求，且結(jié)構(gòu)簡單。（3） 由于沖壓模切機(jī)構(gòu)僅在很短的時(shí)間內(nèi)承受很大生產(chǎn)阻力，為了減小周期性速度波動(dòng)，可以選擇容量較小的電機(jī)，但一般需要安裝飛輪。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行走紙機(jī)構(gòu)、沖壓模切機(jī)構(gòu)及夾緊紙板的控制機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)給定的生產(chǎn)阻力及工作余量選定合適的電動(dòng)機(jī)；（5） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并在圖紙上畫出傳動(dòng)方案圖；（6） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（7） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（8） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（9） 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析，飛輪設(shè)計(jì)；（10） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目5：四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作四工位專用機(jī)床的工作臺(tái)有、四個(gè)工作位置(圖1)，工位是裝卸工件，是鉆孔，是擴(kuò)孔，是鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對(duì)應(yīng)于工位的位置裝鉆頭，的位置裝擴(kuò)孔鉆，的位置裝鉸刀。刀具由專用電機(jī)帶動(dòng)繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱每向左移動(dòng)送進(jìn)一次，在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作。當(dāng)主軸箱右移(退回)到刀具離開工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90，然后主軸箱再次左移，這時(shí)，對(duì)其中每一個(gè)工件來說，它進(jìn)入了下一個(gè)工位的加工，依次循環(huán)四次，一個(gè)工件就完成裝、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復(fù)一次，在四個(gè)工位上同時(shí)進(jìn)行工作，所以每次就有一個(gè)工件完成上述全部工序。因此，四工位專用機(jī)床的執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：一是回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，二是主軸箱的刀具轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 (1) 刀具頂端離開工件表面65mm(圖1)，快速移動(dòng)送進(jìn)60mm接近工件后，勻速送進(jìn)60 mm(前5mm為刀具接近工件時(shí)的切入量，工件孔深45mm，后10mm為刀具切出量)，然后快速返回。回程和工作行程的平均速比(行程速度變化系數(shù))K2。 (2) 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s；工件裝、卸時(shí)間不超過10s (3) 生產(chǎn)率為每小時(shí)約75件。(4) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)裝入機(jī)體內(nèi)，機(jī)床外形尺寸見圖1。圖1 專用機(jī)床外形及尺寸（三）、方案設(shè)計(jì)提示（1） 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)可以采用棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，此外，還可采用某些組合機(jī)構(gòu)。（2） 主軸箱的刀具往復(fù)移動(dòng)，可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)等。（3） 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)和主軸箱的刀具往復(fù)移動(dòng)，兩套機(jī)構(gòu)均由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，故工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和主軸箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按動(dòng)作時(shí)間順序分支并列，組合成一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。（4） 由生產(chǎn)率可以求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需的時(shí)間T=3600/75 = 48 s，刀具勻速送進(jìn)60 mm所需時(shí)間vt1=60/2=30 s，刀具其余移動(dòng)時(shí)間共需18 s，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)靜止時(shí)間為36 s，因此足夠工件裝卸的時(shí)間。（5） 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)以后是否有可靠的定位功能，主軸箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程在120mm以上，所選機(jī)構(gòu)是否能在給定空間內(nèi)完成該運(yùn)動(dòng)要求。（6） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能、精度在滿足要求的前提下，傳動(dòng)鏈盡可能短，且制造、安裝簡便。（7） 加工對(duì)象的尺寸變更后，是否有可能方便地進(jìn)行調(diào)整或改裝。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸箱的刀具往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并畫出傳動(dòng)方案圖；（5） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目6：醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作過程醫(yī)院用棉簽的日耗量很大，以往均由醫(yī)護(hù)人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，為提高工效擬用機(jī)器代替手工卷制棉簽。棉簽卷制過程可以仿照手工方式進(jìn)行動(dòng)作分解，亦可另行構(gòu)想動(dòng)作過程。按照棉簽的手工卷制方法進(jìn)行分解后得到：（1） 送棉：將條狀棉通過機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入；（2） 揪棉：將條狀棉壓（卷）緊并揪棉，使之揪下定長的條棉；（3） 送簽：將簽桿送至導(dǎo)棉槽上方與定長棉條接觸；（4） 卷棉：簽桿自轉(zhuǎn)并引導(dǎo)棉槽移動(dòng)完成卷棉動(dòng)作。（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求（1） 棉花：條狀脫脂棉，寬2530 mm，自然厚45mm。（2） 簽桿：醫(yī)院通用簽桿，直徑約3mm，桿長約70mm，卷棉部分長約2025mm。（3） 生產(chǎn)率：每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長約2025mm。（4） 卷棉簽機(jī)體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。（三）、設(shè)計(jì)方案提示（1） 送棉可以采用兩滾輪壓緊棉條、對(duì)滾送進(jìn)，送進(jìn)的方式可采用間歇機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送棉；也可以采用直線送進(jìn)方式，則送棉機(jī)構(gòu)必須有持棉和直線、間歇、定長送進(jìn)等功能。（2） 揪棉時(shí)應(yīng)采用壓棉和揪棉兩個(gè)動(dòng)作，壓棉可以采用凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)推桿壓緊棉條，為自動(dòng)調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。楸棉可以采用對(duì)滾爪輪在轉(zhuǎn)動(dòng)中楸斷棉條。（3） 送簽可采用漏斗口均勻送出簽桿，為避免簽桿卡在漏斗口，可以將漏斗作一定振動(dòng)。（4） 卷棉可將簽桿送至導(dǎo)棉槽，使簽桿作自轉(zhuǎn)并移動(dòng)而產(chǎn)生卷棉，可采用帶槽形的塑料帶通過撓性傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行送棉、揪棉、送簽、卷棉機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述四種動(dòng)作的配合；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并畫出傳動(dòng)方案圖；（5） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（7） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目7：專用精壓機(jī)設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作過程專用精壓機(jī)是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。如圖1（a）所示，上模先以比較小的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成形工作，以后，上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。它的主要工藝動(dòng)作有：（1） 將新坯料送至待加工位置；（2） 下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出膜腔。 (a) （b）圖1 加工工件及上模運(yùn)動(dòng)規(guī)律（二）、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求（1） 動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，作轉(zhuǎn)動(dòng)；沖壓執(zhí)行構(gòu)件為上模，作上下往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖1（b）所示，具有快速接近工件、等速工作進(jìn)給和快速返回的特性。（2） 精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件。（3） 上模移動(dòng)總行程為280 mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100 mm。（4） 行程速比系數(shù)K1.3。（5） 坯料輸送的最大距離200 mm。（6） 上模滑塊總質(zhì)量40 kg,最大生產(chǎn)阻力為5000 N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡；（7） 設(shè)最大擺動(dòng)件的質(zhì)量為40kg/mm，繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kgm2/mm，質(zhì)心簡化到桿長的中點(diǎn)。其它構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均忽略不計(jì)；（8） 傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)為30 kgm2，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)許用不均勻系數(shù)為0.05）（9） 機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，特別是工作段的壓力角應(yīng)盡可能小，傳動(dòng)角大于或等于許用傳動(dòng)角。（三）、方案設(shè)計(jì)及討論（1） 送料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿組合送料機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。（2） 沖壓機(jī)構(gòu)為保證等速拉延、回程快速的要求，可采用導(dǎo)桿加搖桿滑塊的六桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈四桿加搖桿滑塊的六桿機(jī)構(gòu)、齒輪連桿沖壓機(jī)構(gòu)等。（3） 工件送料傳輸平面標(biāo)高在1000mm左右。（4） 需考慮飛輪設(shè)計(jì)。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行送料機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并畫出傳動(dòng)方案圖；（5） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖；（7） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖; （8） 進(jìn)行飛輪設(shè)計(jì)；（9） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目8：步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)（4人）（一）、工作原理及工藝動(dòng)作過程步進(jìn)輸送機(jī)是一種能間歇地輸送工件，并使其間距始終保持穩(wěn)定步長的傳送機(jī)械。圖1為其示意圖，工件經(jīng)過隔斷板從料輪滑落到輥道上，隔斷板作間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工件按一定的時(shí)間間隔向下滑落。輸送滑架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作行程時(shí)，滑架上位于最左側(cè)的推爪推動(dòng)始點(diǎn)位置工件向前移動(dòng)一個(gè)步長，當(dāng)滑架返回時(shí)，始點(diǎn)位置又從料輪接受了一個(gè)新工件。由于推爪下裝有壓力彈簧，推爪返回時(shí)得以從工件底面滑過，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，該推爪早已復(fù)位并推動(dòng)新工件前移，與此同時(shí)，該推爪前方的推爪也推動(dòng)前工位的工件一齊向前再移動(dòng)一個(gè)步長。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)工件的步進(jìn)式傳輸。顯而易見，隔斷板的插斷運(yùn)動(dòng)必須與工件的移動(dòng)協(xié)調(diào)，在時(shí)間和空間上相匹配。 圖1 步進(jìn)輸送機(jī)示意圖（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求（1） 輸送工件形狀和尺寸如圖1，工件質(zhì)量60kg，輸送步長H840mm，允許誤差0.2mm。（2） 輥道上允許輸送工件最多8件。工件底面與輥道間的摩擦系數(shù)0.15（當(dāng)量值），輸送滑架質(zhì)量為240kg，當(dāng)量摩擦系數(shù)也為0.15。（3） 滑架工作行程平均速度為0.42m/s，要求保證輸送速度盡可能均勻,行程速比系數(shù)K1.7。（4） 最大擺動(dòng)件線質(zhì)量為20 kg/m，質(zhì)心在桿長中點(diǎn)，繞質(zhì)心線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2 kgm2/m，其余構(gòu)件質(zhì)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)到曲柄軸的傳動(dòng)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（視曲柄為等效轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件）近似取為2 kgm2。（5） 允許速度不均勻速度為0.1。（6） 滑架導(dǎo)路水平線與安裝平面高度允許在1100mm以下。（7） 電動(dòng)機(jī)規(guī)格自選。（三）、設(shè)計(jì)方案提示（1） 為保證推爪在推動(dòng)工件前保持推程狀態(tài)，輸送機(jī)構(gòu)的行程應(yīng)大于工件輸送步長20mm左右。（2） 在設(shè)計(jì)步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu)和插斷機(jī)構(gòu)時(shí)，可按已知滑架行程、平均速度和行程速比系數(shù)確定曲柄轉(zhuǎn)速；由已知的工件形狀尺寸確定插斷板單向或雙向的插入深度，據(jù)此并考慮機(jī)構(gòu)的布局情況確定插斷機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)范圍和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行插斷機(jī)構(gòu)、步進(jìn)輸送機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并在圖紙上畫出傳動(dòng)方案圖；（5） 進(jìn)行工件停止在工位上的慣性前沖量計(jì)算；（6） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖； （8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目9：壓片成形機(jī)（3人）（一）、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)自動(dòng)壓片成形機(jī)，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過程（送料、壓形、脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見下表。 壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率片/min成品尺寸（d）mm，mm沖頭壓力kgm kgm kgA1450101006015,000 0.10125B97015603510,0000.08104C97020402010,0000.0593圖1 壓片成形機(jī)工藝動(dòng)作如圖1所示，壓片成形機(jī)的工藝動(dòng)作是：1. 干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖1a）。2. 下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)粉料撲出（圖1b）。圖2 設(shè)計(jì)要求3. 上、下沖頭同時(shí)加壓（圖1c），并保持一段時(shí)間。4. 上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖1d）。5. 料篩推出片坯（圖1e）。上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計(jì)要求是：1. 上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為90100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（圖2a）。2. 下沖頭先下沉3mm，然后上升8mm，加壓后停歇保壓，繼而上升16mm，將成型片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm，到待料位置（圖2b）。3. 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移約4550mm，推卸片坯（圖2c）。上沖頭、下沖頭與送料篩的動(dòng)作關(guān)系見下表。動(dòng)作關(guān)系表上沖頭進(jìn)退送料篩退近休進(jìn)遠(yuǎn)休下沖頭退近休進(jìn)遠(yuǎn)休（二）、設(shè)計(jì)方案提示1.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)包括：實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)下沖頭運(yùn)動(dòng)的輔助加壓機(jī)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)料篩運(yùn)動(dòng)的上下料機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須能滿足工藝上的運(yùn)動(dòng)要求，可以有多種不同型式的機(jī)構(gòu)供選用。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。2.由于壓片成形機(jī)的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu)，它是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而成。先設(shè)計(jì)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的2范圍內(nèi)滑塊的位移量0.4mm。據(jù)此可得搖桿長度r式中搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取12。根據(jù)上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小于60為宜。設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)中心可在過搖桿活動(dòng)鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當(dāng)選取，以改善機(jī)構(gòu)在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據(jù)搖桿的三個(gè)極限位置（2位置和另一極限位置），設(shè)定與之對(duì)應(yīng)的曲柄三個(gè)位置，其中對(duì)應(yīng)于搖桿的兩個(gè)位置，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一個(gè)位置可根據(jù)保壓時(shí)間來設(shè)定，則可根據(jù)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置來設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心。也可以在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心以后，根據(jù)搖桿兩極限位置時(shí)曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度，在檢查搖桿在鉛垂位置2時(shí)，曲柄對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時(shí)間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛垂位置愈遠(yuǎn)，機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機(jī)構(gòu)尺寸愈大。3.輔助加壓機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)，推桿運(yùn)動(dòng)線圖可根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動(dòng)，可將篩料機(jī)構(gòu)置于主體機(jī)構(gòu)曲柄同側(cè)。整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)采用一個(gè)電動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng)。要注意主體機(jī)構(gòu)曲柄和凸輪機(jī)構(gòu)起始位置間的相位關(guān)系，否則機(jī)器將不能正常工作。4.可通過對(duì)主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)分析以及沖頭相對(duì)于曲柄轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)線圖，檢查保壓時(shí)間是否近似滿足要求。進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質(zhì)量m、各桿質(zhì)量m（各桿質(zhì)心位于桿長中點(diǎn)）以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)均見表8.5，則各桿對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可求。認(rèn)為上下沖頭同時(shí)加壓和保壓時(shí)生產(chǎn)阻力為常數(shù)。飛輪的安裝位置由設(shè)計(jì)者自行確定，計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)可不考慮其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。確定電動(dòng)機(jī)所需功率時(shí)還應(yīng)考慮下沖頭運(yùn)動(dòng)和料篩運(yùn)動(dòng)所需功率。（三）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.壓片成形機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3.畫出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案簡圖與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，可執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個(gè)動(dòng)作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)“干涉”；4.設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。計(jì)算凸輪廓線；5.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)；6.對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。并進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。如果是采用連桿機(jī)構(gòu)作為下沖壓機(jī)構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析，計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；7.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；題目10：墊圈內(nèi)徑檢測裝置機(jī)（5人）（一）、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許范圍內(nèi)。被檢測的工件由推料機(jī)構(gòu)送入后沿一條傾斜的進(jìn)給滑道連續(xù)進(jìn)給，直到最前邊的工件被止動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的止動(dòng)銷擋住而停止。然后，升降機(jī)構(gòu)使裝有微動(dòng)開關(guān)的壓桿探頭下落，檢測探頭進(jìn)入工件的內(nèi)孔。此時(shí)，止動(dòng)銷離開進(jìn)給滑道，以便讓工件浮動(dòng)。檢測的工作過程如圖1 所示。當(dāng)所測工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求時(shí)（圖1a），微動(dòng)開關(guān)的觸頭進(jìn)入壓桿的環(huán)形槽，微動(dòng)開關(guān)斷開，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內(nèi)徑尺寸小于合格的最小直徑時(shí)（圖1b），壓桿的探頭進(jìn)入內(nèi)孔深度不夠，微動(dòng)開關(guān)閉合，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)，使工件進(jìn)入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時(shí)（圖1c），微動(dòng)開關(guān)仍閉合，控制系統(tǒng)將工件送入另一廢品槽。1工件 2帶探頭的壓桿 3微動(dòng)開關(guān)a)內(nèi)徑尺寸合格 b)內(nèi)徑尺寸太小 c)內(nèi)徑尺寸太大圖1 墊圈內(nèi)徑檢測過程具體設(shè)計(jì)要求見下表13。平墊圈內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)被測鋼制平墊圈尺寸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min每次檢測時(shí)間 s公稱尺寸mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mmA1010.520214405B1213242.514406C202137314408D30315649608E363766596010（二）、設(shè)計(jì)方案提示1.由于止動(dòng)銷的動(dòng)作與壓桿升降動(dòng)作有嚴(yán)格的時(shí)間匹配與順序關(guān)系，建議考慮使用凸輪軸解決這個(gè)問題。2.推料動(dòng)作與上述兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間匹配不特別嚴(yán)格，可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)，也可以采用間歇機(jī)構(gòu)。（三）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.要求設(shè)計(jì)該檢測裝置的推料機(jī)構(gòu)、控制止動(dòng)銷的止動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓桿升降機(jī)構(gòu)。一般應(yīng)包括凸輪機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)。該裝置的微動(dòng)開關(guān)以及控制部分的設(shè)計(jì)本題不作要求；2.設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；4.設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖；5.設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，計(jì)算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；6.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)；7.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；B.創(chuàng)新類設(shè)計(jì)題目請(qǐng)結(jié)合下列實(shí)際設(shè)計(jì)問題，選擇自己感興趣的題目，并通過需求背景調(diào)查進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能要求，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成如下工作：1. 針對(duì)自己確定的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)題目，擬定設(shè)計(jì)方案，并說明工作原理。2. 繪制二維或三維圖形。3. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。題目一 第五屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（2012年）的主題為“幸福生活今天和明天”；內(nèi)容為“休閑娛樂機(jī)械和家庭用機(jī)械的設(shè)計(jì)和制作”。題目二自擬一種機(jī)械設(shè)計(jì)裝置?？梢允亲约涸O(shè)想的創(chuàng)新機(jī)械；也可以根據(jù)現(xiàn)有部分圖、文資料，自己完善設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)幫助運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)球或乒乓球訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)球機(jī)或步兵步行耐力訓(xùn)練，或空軍飛行員體驗(yàn)混戰(zhàn)演習(xí)訓(xùn)練（即給可能的飛行員各方位加一個(gè)重力），或宇航員失重訓(xùn)練（即能運(yùn)載一人并提供一個(gè)重力加速度）的模擬訓(xùn)練機(jī)械；附錄 兩個(gè)三維繪圖及運(yùn)動(dòng)仿真例題例1 活塞式壓氣機(jī)運(yùn)動(dòng)模擬(SolidWorks+COSMOSMotion仿真模塊)本章介紹活塞式壓氣機(jī)的造型及仿真模擬。通過壓氣機(jī)主要零件曲柄、活塞、連桿、銷軸和機(jī)座的造型，可以掌握SolidWorks的草圖繪制、特征造型、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)面、零件裝配等基礎(chǔ)知識(shí)。裝配圖完成后，直接用COSMOSMotion進(jìn)行汽缸運(yùn)動(dòng)狀況模擬仿真，得到在自定義活塞推力時(shí)，活塞的位置、速度、加速度，以及曲柄的運(yùn)動(dòng)力矩等參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線。1.1工作原理活塞式壓氣機(jī)是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體勢(shì)能的機(jī)械，機(jī)構(gòu)簡圖如圖1.1。電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，由連桿推動(dòng)活塞移動(dòng)，壓縮汽缸內(nèi)的空氣達(dá)到需要的壓力。曲柄旋轉(zhuǎn)一周，活塞往復(fù)移動(dòng)一次，壓氣機(jī)的工作過程可分為吸氣、壓縮、排氣三步。表1-1為活塞示功數(shù)據(jù)表1-1曲柄位置（度）015150180210240255270285300330360仿真時(shí)間（秒）00.080.420.50.580.670.710.750.790.830.921活塞受力（N）00020010202850461076509600960096000工作過程吸氣壓縮排氣圖1.11.2零件造型活塞式壓氣機(jī)汽缸的零件組成比較復(fù)雜，在不影響仿真的前提下，只對(duì)其主要零件進(jìn)行造型，包括曲柄、連桿、銷軸、活塞和機(jī)座。1曲柄運(yùn)行SolidWorks，選擇【文件】/【新建】/【零件】,建立一個(gè)新文件，以文件名“曲柄”存盤。右擊FeatureManager 設(shè)計(jì)樹中的【材質(zhì)】，選擇【編輯材質(zhì)】，如圖1.2，設(shè)置零件的材質(zhì)，選用“普通碳鋼”，按下確定按鈕。圖1.2選擇【插入】/【草圖繪制】，選擇【前視基準(zhǔn)面】，繪制一個(gè)圓，用智能尺寸按鈕標(biāo)注圓的直徑，如圖1.2，退出草圖。選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸草圖，拉伸距離為5.00mm，如圖1.4。 圖1.3 圖1.4在圓柱體端面上單擊右鍵，選擇【插入草圖】，按下，正視于草圖，繪制圓，標(biāo)注尺寸直徑為10mm，標(biāo)注尺寸如圖1.5，退出草圖。選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸草圖，拉伸距離為20.00mm。圖1.5在圓柱體另一端面上單擊右鍵，選擇【插入草圖】，按下，正視于草圖，繪制圓，標(biāo)注尺寸，標(biāo)注尺寸如圖1.6，退出草圖。選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸草圖，拉伸距離為5.00mm。圖1.6選擇【插入】/【特征】/【圓角】，將各邊倒圓角，如圖1.7。 圖1.7選擇【插入】/【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，在拉伸距離為5.00mm的特征上創(chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)面1，如圖1.8。選擇【插入】/【陣列/鏡向】/【鏡向】，選擇基準(zhǔn)面1作為鏡向面,鏡向?qū)ο筮x擇【要鏡向的實(shí)體】，用鼠標(biāo)選擇整個(gè)已經(jīng)完成造型的實(shí)體，如圖1.9，按下確定按鈕，得到曲柄造型如圖1.10所示。 圖1.8 圖1.9 圖1.102連桿選擇【文件】/【新建】/【零件】,建立一個(gè)新文件，以文件名“連桿”存盤。右擊FeatureManager 設(shè)計(jì)樹中的【材質(zhì)】，選擇【編輯材質(zhì)】，設(shè)置零件的材質(zhì)，選用“普通碳鋼”。 選擇【插入】/【草圖繪制】，選擇【前視基準(zhǔn)面】，繪制草圖，標(biāo)注尺寸如圖1.11，退出草圖。選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸草圖，拉伸距離為5.00mm。 圖1.11 選擇【插入】/【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，選擇連桿端面，設(shè)置參數(shù)如圖1.12，建立一個(gè)通過連桿厚度中間的基準(zhǔn)平面，供裝配時(shí)使用。 圖 1.12選擇【插入】/【特征】/【倒角】，將零件各邊倒角，邊長為1.00mm。如圖1.13。圖 1.133銷軸選擇【文件】/【新建】/【零件】,建立一個(gè)新文件，以文件名“銷軸”存盤。右擊FeatureManager 設(shè)計(jì)樹中的【材質(zhì)】，選擇【編輯材質(zhì)】，設(shè)置零件的材質(zhì)，選用“普通碳鋼”。 選擇【插入】/【草圖繪制】，選擇【前視基準(zhǔn)面】，繪制草圖，如圖1.14，退出草圖。選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸草圖，拉伸距離為38.00mm。選擇【插入】/【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，選擇銷軸端面，設(shè)置如圖1.15，建立過銷軸長度中間的基準(zhǔn)平面，供裝配時(shí)使用。如圖1.16。 圖 1.14 圖 1.15圖1.164活塞選擇【文件】/【新建】/【零件】,建立一個(gè)新文件，以文件名“活塞”存盤。右擊FeatureManager 設(shè)計(jì)樹中的【材質(zhì)】，選擇【編輯材質(zhì)】，設(shè)置零件的材質(zhì)，選用“普通碳鋼”。 選擇【插入】/【草圖繪制】，選擇【前視基準(zhǔn)面】，繪制一個(gè)圓，直徑40。退出草圖，選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸距離為40.00mm，得到一圓柱體。選擇【插入】/【特征】/【抽殼】，選擇圓柱體端面，抽殼壁厚填寫3，如圖1.17。 圖 1.17 選擇【插入】/【參考幾何體】/【基準(zhǔn)軸】，選擇圓柱面，建立通過圓柱軸線的基準(zhǔn)軸1。選擇【插入】/【參考幾何體】/【基準(zhǔn)面】，再在圖1.18中選擇“基準(zhǔn)軸1”和“上視基準(zhǔn)面”，如圖1.18，建立通過圓柱軸線的基準(zhǔn)面1。鼠標(biāo)右擊該基準(zhǔn)面邊框，選擇“插入草圖”，按下，正視于草圖，在草圖上繪制一個(gè)圓，如圖1.19，退出草圖。 圖 1.18圖 1.19選擇【插入】/【切除】/【拉伸】，設(shè)置參數(shù)如圖1.20。再次鼠標(biāo)右擊基準(zhǔn)面1邊框，選擇“插入草圖” ，按下，正視于草圖，在該草圖上繪制一個(gè)矩形，標(biāo)注尺寸，如圖1.21，退出草圖。 圖 1.20 圖 1.21選擇【插入】/【切除】/【旋轉(zhuǎn)】，選擇基準(zhǔn)軸作為旋轉(zhuǎn)軸，在活塞上環(huán)切除一個(gè)槽，如圖1.22，退出草圖。 圖 1.22 選擇【插入】/【陣列/鏡向】/【線性陣列】，選擇環(huán)切槽特征作為陣列對(duì)象，如圖1.23，選擇基準(zhǔn)軸作為陣列方向，填寫陣列參數(shù)如圖1.24。 圖 1.23 圖 1.24選擇【插入】/【特征】/【圓角】，將各外邊倒圓角，半徑0.50mm，得到零件活塞造型如圖1.25。圖 1.255機(jī)座選擇【文件】/【新建】/【零件】,建立一個(gè)新文件，以文件名“機(jī)座”存盤。右擊FeatureManager 設(shè)計(jì)樹中的【材質(zhì)】，選擇【編輯材質(zhì)】，設(shè)置零件的材質(zhì)，選用“普通碳鋼”。 選擇【插入】/【草圖繪制】，選擇【前視基準(zhǔn)面】，繪制草圖，如圖1.26，退出草圖。選擇【插入】/【凸臺(tái)/基體】/【拉伸】，拉伸草圖，拉伸距離為50.00mm，得到機(jī)座造型如圖1.27。 圖 1.26 圖 1.271.3 裝配選擇【文件】/【新建】/【裝配體】,建立一個(gè)新裝配體文件，以文件名“活塞式壓氣機(jī)裝配體”保存該文件。單擊裝配體工具欄上的插入零部件，或單擊【插入】/【零部件】/【現(xiàn)有零件/裝配體】,在左邊PropertyManager對(duì)話框中將出現(xiàn)以前保存的文件，也可以選擇，如圖1.28，在存放本章零件的文件夾中選擇要裝配的零件。如果工具欄上沒有出現(xiàn)，右鍵單擊工具欄任意位置，在出現(xiàn)的菜單中勾選【裝配體】。1. 曲柄與連桿裝配首先選擇將前面完成的零件“曲柄”添加進(jìn)來。再次單擊裝配體工具欄上的插入零部件，在左邊PropertyManager對(duì)話框中選擇，將前面完成的零件“連桿”添加進(jìn)來。圖 1.28單擊視圖工具欄上的局部放大，將零件放大，為了便于裝配，可以用工具欄上的按鈕移動(dòng)零部件，用旋轉(zhuǎn)零部件來調(diào)節(jié)零部件的位置以便于裝配。單擊裝配體工具欄上的配合，在PropertyManager的配合選擇下，分別選擇曲柄軸面和連桿的孔面，如圖1.29，配合彈出工具欄出現(xiàn)，這里自動(dòng)識(shí)別的默認(rèn)配合為同心配合，零部件將移動(dòng)到位，預(yù)覽配合。選擇配合彈出工具條上的，確認(rèn)配合。若已經(jīng)安裝COSMOSMotion，配合的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)“自動(dòng)設(shè)置新零件為靜止或運(yùn)動(dòng)部件”，這里回答“是”或“否”都可以，只需要在裝配完畢后，在COSMOSMotion中再次確認(rèn)、修改靜止或運(yùn)動(dòng)部件即可。圖 1.29再次單擊裝配體工具欄上的配合，選擇圖1.30中曲柄的基準(zhǔn)面和連桿的基準(zhǔn)面，進(jìn)行重合配合。這里，可以選擇圖形中的基準(zhǔn)面，也可以將左邊樹狀文字展開，用鼠標(biāo)選擇文字。圖 1.302. 連桿與銷軸裝配選擇工具欄上，選擇，從文件夾中添加零件“銷軸”，選擇工具欄上的配合，然后選連桿上的孔和銷軸的表面，進(jìn)行同心配合，選擇彈出工具條上的，確定配合。再次選擇工具欄上的配合，用鼠標(biāo)單擊繪圖區(qū)左邊文字“活塞式壓氣機(jī)裝配體”前面的“+”號(hào)，將其展開，分別選擇連桿和銷軸的基準(zhǔn)平面，完成重合配合，從而使連桿與銷軸在中間位置對(duì)齊裝配。如圖1.31。圖 1.313. 銷軸與活塞裝配選擇工具欄上，選擇，從文件夾中添加零件“活塞”，選擇工具欄上的配合，然后選活塞的孔和銷軸的表面，進(jìn)行同心配合，選擇彈出工具條上的，確定配合。再次選擇工具欄上的配合，用鼠標(biāo)單擊繪圖區(qū)左邊文字“活塞式壓氣機(jī)裝配體”前面的“+”號(hào)，將其展開，分別選擇活塞和銷軸的基準(zhǔn)平面，完成重合配合，使活塞和銷軸在中間位置裝配。如圖1.32。圖 1.324. 活塞與機(jī)座裝配選擇工具欄上，選擇，從文件夾中添加零件“機(jī)座”，選擇工具欄上的配合，分別選擇活塞圓柱體表面與機(jī)座圓柱體表面，完成重合配合。選擇彈出工具條上的，再次選擇工具欄上的配合，用鼠標(biāo)單擊繪圖區(qū)左邊文字“活塞式壓氣機(jī)裝配體”前面的“+”號(hào)，將其展開，