機械原理課程設計參考資料new

1、機械原理課程設計題目題目1 健身球檢驗分類機1.1設計題目設計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自指定位置，整個工作過程（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。健身球直徑范圍為4046mm，要求分類機將健身球按直徑的大小分為三類。1. 40第一類422. 42第二類443. 44第三類46其他技術要求見表1：表1 健身球分類機設計數(shù)據(jù)方案號電動機轉速r/min生產率（檢球速度）個/minA144020B96010C720151.2設計任務1.健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構，齒輪機構在內的三種機構。2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出

2、健身球檢驗分類機的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.圖紙上畫凸輪機構設計圖（包括位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置）；要求確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確定凸輪廓線。盤狀凸輪用電算法設計，圓柱凸輪用圖解法設計。5.設計計算其中一對齒輪機構。6.編寫設計計算說明書。7.學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，健身球檢驗分類機的計算機演示驗證等。表2為設計任務分配表。表2 設計任務分配表學生編號123456789電動機轉速ABCABCABC生產率ABCBCACAB1.3設計提示健身球自動檢驗分類機是創(chuàng)造性較強的一個題目，可以有多種運動方案實現(xiàn)。一般的思路在于：1.球的尺寸控

3、制可以靠三個不同直徑的接料口實現(xiàn)。例如：第一個接料口直徑為42mm，中間接料口直徑為44mm，而第三個接料口直徑稍大于46mm。使直徑小于（等于）42mm的球直接落入第一個接料口，直徑大于42mm的球先卡在第一個接料口，然后由送料機構將其推出滾向中間接料口。以此類推。2.球的尺寸控制還可由凸輪機構實現(xiàn)。3.此外，需要設計送料機構、接料機構、間歇機構等。可由曲柄滑塊機構、槽輪機構等實現(xiàn)。題目2 半自動鉆床2.1設計題目設計加工圖1所示工件12mm孔的半自動鉆床。進刀機構負責動力頭的升降，送料機構將被加工工件推入加工位置，并由定位機構使被加工工件可靠固定。圖1 加工工件半自動鉆床設計數(shù)據(jù)參看表3。

4、表3 半自動鉆床凸輪設計數(shù)據(jù)方案號進料機構工作行程mm定位機構工作行程mm動力頭工作行程mm電動機轉速r/mm工作節(jié)拍（生產率）件/minA40301514501B35252014002C30201096012.2設計任務1.半自動鉆床至少包括凸輪機構、齒輪機構在內的三種機構。2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.凸輪機構的設計計算。按各凸輪機構的工作要求，自選從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。5.設計計算其他機構。6.編寫

5、設計計算說明書。7.學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，半自動鉆床的計算機演示驗證等。2.3設計提示1.鉆頭由動力頭驅動，設計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。2. 除動力頭升降機構外，還需要設計送料機構、定位機構。各機構運動循環(huán)要求見表4。3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調各機構運動。表4 機構運動循環(huán)要求凸輪軸轉角10203045607590105270300360送料快進休止快退休止定位休止快進休止快退休止進刀休止快進快進快退休止題目3 壓片成形機3.1設計題目設計自動壓片成形機，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，經壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料

6、、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設計數(shù)據(jù)見表5。表5 壓片成形機設計數(shù)據(jù)方案號電動機轉速r/min生產率片/min成品尺寸（d）mm，mm沖頭壓力kgmkgmkgA1450101006015,000 0.10125B97015603510,0000.08104C97020402010,0000.0593圖2 壓片成形機工藝動作如圖2所示，壓片成形機的工藝動作是：1. 1. 干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖2a）。2. 2. 下沖頭下沉3mm，預防上沖頭進入型腔時粉料撲出（圖2b）。3. 3. 上、下沖頭同時加壓（圖2c），并保持一段時間。4. 4. 上沖頭退出，

7、下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖2d）。5. 5. 料篩推出片坯（圖2e）。上沖頭、下沖頭、送料篩的設計要求是：1. 1. 上沖頭完成往復直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機構應有增力功能（圖3a）。2. 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3b）。3. 3. 料篩在模具型腔上方往復振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在

8、臺面上右移約4550mm，推卸片坯（圖3c）。圖3 設計要求上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關系見表6。表6 動作關系上沖頭進退送料篩退近休進遠休下沖頭退近休進遠休3.2設計要求1.壓片成形機一般至少包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構在內的三種機構。2.畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，可執(zhí)行構件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)“干涉”。3.設計凸輪機構，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。計算凸輪廓線。4.設計計算齒輪機構。5.對連桿機構進行運動設計。并進行連桿機構的運動分析，繪出運動線圖。如

9、果是采用連桿機構作為下沖壓機構，還應進行連桿機構的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉動慣量。6.編寫設計計算說明書。7.學生可進一步完成：機器的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。3.3設計提示1.各執(zhí)行機構應包括：實現(xiàn)上沖頭運動的主加壓機構、實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機構、實現(xiàn)料篩運動的上下料機構。各執(zhí)行機構必須能滿足工藝上的運動要求，可以有多種不同型式的機構供選用。如連桿機構、凸輪機構等。2.由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構作為主體機構，它是由曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串接而成。先設計搖桿滑塊機構，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的2范圍內滑塊的位移量0.4mm。據(jù)此可得搖

10、桿長度r式中搖桿滑塊機構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。設計曲柄搖桿機構時，為了“增力”，曲柄的回轉中心可在過搖桿活動鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當選取，以改善機構在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據(jù)搖桿的三個極限位置（2位置和另一極限位置），設定與之對應的曲柄三個位置，其中對應于搖桿的兩個位置，曲柄應在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據(jù)保壓時間來設定，則可根據(jù)兩連架桿的三組對應位置來設計此機構。設計完成后，應檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回轉中心。也可以在選擇曲柄回轉中心以后，根據(jù)搖桿兩極限

11、位置時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，曲柄對應轉角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉中心距搖桿鉛垂位置愈遠，機構行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機構尺寸愈大。3.輔助加壓機構可采用凸輪機構，推桿運動線圖可根據(jù)運動循環(huán)圖確定，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動，可將篩料機構置于主體機構曲柄同側。整個機構系統(tǒng)采用一個電動機集中驅動。要注意主體機構曲柄和凸輪機構起始位置間的相位關系，否則機器將不能正常工作。4.可通過對主體機構進行的運動分析以及沖頭相對于曲柄轉角的運動線圖，檢查保壓時間是否近似滿足要求。進行機構動態(tài)靜力分析時，要考慮各桿（曲柄

12、除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質量m、各桿質量m（各桿質心位于桿長中點）以及機器運轉不均勻系數(shù)均見表8.5，則各桿對質心軸的轉動慣量可求。認為上下沖頭同時加壓和保壓時生產阻力為常數(shù)。飛輪的安裝位置由設計者自行確定，計算飛輪轉動慣量時可不考慮其他構件的轉動慣量。確定電動機所需功率時還應考慮下沖頭運動和料篩運動所需功率。題目4 旋轉型灌裝機4.1設計題目設計旋轉型灌裝機。在轉動工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖8.4中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝

13、；工位3：封口；工位4：輸出包裝好的容器。圖4 旋轉型灌裝機該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動。技術參數(shù)見表7。表7 旋轉型灌裝機技術參數(shù)方案號轉臺直徑mm電動機轉速r/min灌裝速度r/minA600144010B550144012C500960104.2 設計任務 1.旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。 2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出旋轉型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍。4.電算法對連桿機構進行速度、加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設計平面連桿機構。5.凸輪機構的設計計算。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運

14、動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。 6.齒輪機構的設計計算。 7.編寫設計計算說明書。 8.學生可進一步完成：平面連桿機構（或灌裝機）的計算機動態(tài)演示等。4.3設計提示1.采用灌瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。2.采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓蓋機構上，由壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）瓶口。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。3.此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（

15、鎖緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構等。定位（鎖緊）機構可采用凸輪機構等。題目5 熱鐓擠送料機械手5.1設計題目圖5 機械手的外觀圖設計二自由度關節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅動，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機送料。以方案A為例，它的動作順序是：手指夾料，手臂上擺15，手臂水平回轉120，手臂下擺15，手指張開放料。手臂再上擺，水平反轉，下擺，同時手指張開，準備夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉的機械運動設計。圖5為機械手的外觀圖。技術參數(shù)見表8。表8 熱鐓擠送料機械手技術參數(shù)方案號最大抓重kg手指夾持工件最大直徑mm手臂回轉角度（）手臂回轉半徑mm手臂上下擺動角度（）

16、送料頻率次/min電動機轉速r/minA22512068515151450B3301007002010960C115110500152014405.2 設計任務 1.機械手一般包括連桿機構、凸輪機構和齒輪機構。 2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.設計平面連桿機構。對所設計的平面連桿機構進行速度、加速度分析，繪制運動線圖。 4.設計凸輪機構。按各凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。 5.設計計算齒輪機構。 6.編寫設計計算證明書。 7.學生可進一步完成：凸輪

17、的數(shù)控加工、機械手的計算機動態(tài)演示驗證等。5.3設計提示1. 機械手主要由手臂上下擺動機構、手臂回轉機構組成。工件水平或垂直放置。設計時可以不考慮手指夾料的工藝動作。2. 此機械手為空間機構，確定設計方案后應計算空間自由度。3. 此機械手可按閉環(huán)傳動鏈設計。題目6 巧克力糖包裝機6.1 設計題目設計巧克力糖自動包裝機。包裝對象為圓臺狀巧克力糖（圖6），包裝材料為厚0.008mm的金色鋁箔紙。包裝后外形應美觀挺拔，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂和褶皺（圖7）。包裝工藝方案為：紙坯型式采用卷筒紙，紙片水平放置，間歇剪切式供紙（圖8）。包裝工藝動作為：1.將64mm64mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖17mm小端正

18、上方；2.使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成形；3.將余下的鋁箔紙分半，先后向24mm大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。表9 設計數(shù)據(jù)表方案號ABCDEFGH電動機轉速r/min144014401440960960820820780每分鐘包裝糖果數(shù)目個/min120906012090908060具體設計要求如下： 1.要求設計糖果包裝機的間歇剪切供紙機構、鋁箔紙錐面成形機構、褶紙機構以及巧克力糖果的送推料機構。2.整臺機器外形尺寸（寬高）不超過800mm1000mm。4. 4. 錐面成形機構不論采用平面連桿機構、凸輪機構或者其他常用機構，要求成形動作盡量等速，起動與停頓時沖擊小。6.2 設計任務 1

19、.巧克力糖包裝機一般應包括凸輪機構、平面連桿機構、齒輪機構等。 2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.圖紙上畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.設計平面連桿機構。并對平面連桿機構進行運動分析，繪制運動線圖。5.設計凸輪機構。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，計算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。6.設計計算齒輪機構。7.編寫設計計算說明書。8.學生可進一步完成凸輪的數(shù)控加工。6.3 設計提示1. 剪紙與供紙動作連續(xù)完成。2.鋁箔紙錐面成形機構一般可采用凸輪機構、平面連桿機構等。3.實現(xiàn)褶紙動作的機構有多種選擇：包括凸輪機構、摩擦滾輪機構等。4.巧克力糖果的送推

20、料機構可采用平面連桿機構、凸輪機構。5.各個動作應有嚴格的時間順序關系。題目7 書本打包機7.1 設計題目設計書本打包機，在連續(xù)生產線上實現(xiàn)自動送書，用牛皮紙將一摞（5本）書包成一包，并在兩端貼好標簽，如圖9所示。圖9 書本打包機的功用書摞的包、封過程工藝順序及各工位布置分別如圖10、11所示：1.送書。橫向送一摞書進入流水線。2.推書?？v向推一摞書前進到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊在一起。3.送紙。包裝牛皮紙使用整卷筒紙，由上向下送夠長度后裁切。4.繼續(xù)推書前進到工位b。在工位b書摞上下方設置有擋板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞被推到工位b時實現(xiàn)三面包裝，這一工序共推動ag的七

21、摞書。5.推書機構回程。折紙機構動作，先折側邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。6.繼續(xù)折前角。將包裝紙折成如圖11實線所示位置的形狀。7.再次推書前進折后角。推書機構又進到下一循環(huán)的工序4，此時將工位b上的書推到工位c。在此過程中，利用工位c兩端設置的擋板實現(xiàn)折后角。8.在實現(xiàn)上一步工序的同時，工位c的書被推至工位d。9.在工位d向兩端涂漿糊。10.在工位e貼封簽。11.在工位f、g用電熱器把漿糊烘干。12.在工位h，人工將包封好的書摞取下。圖10 包、封工藝順序圖11 包、封工位布置（俯視圖）圖12所示為由總體設計規(guī)定的各部分的相對位置和有關尺寸。其中O為機器主軸的位置，A為機器中機構的最大

22、允許長度，B為最大允許高度，為工作臺面距主軸的高度，（x，y）為主軸的位置坐標，（）為紙卷的位置坐標。圖12 打包機各部分的相對位置及有關尺寸和范圍書本打包機具體技術要求為：1.機構的尺寸范圍A=2000mm，B=1600mm。工作臺面位置=400mm主軸位置x =10001100mm，y =300400mm；紙卷位置=300mm，=300mm。為了保證工作安全、臺面整潔，推書機構最好放在工作臺面以下。2.工藝要求的數(shù)據(jù)書摞尺寸：寬度a=130140mm；長度b=180220mm；高度c=180220mm。推書起始位置=200mm。推書行程H=400mm。推書次數(shù)（主軸轉速）n=(100.1)

23、r/min。主軸轉速不均勻系數(shù)1/4。紙卷直徑d=400mm。3.縱向推書運動要求（1）推書運動循環(huán)：整個機器的運動以主軸回轉一周為一個循環(huán)周期。因此可以用主軸的轉角表示推書機構從動件（推頭或滑塊）的運動時間。推書動作占時1/3周期，相當于主軸轉120；快速退回動作占時小于1/3周期，相當于主軸轉角100；停止不動占時大于1/3周期，相當于主軸轉角140。每個運動時期縱向推書機構從動件的工藝動作與主軸轉角的關系見表7.10。表10 縱向推書機構運動要求主軸轉角推書機構執(zhí)行滑塊的工作主軸轉角推書機構執(zhí)行滑塊的動作0 8080 120推單摞書前進推七摞書前進，同時折后角120 220220 360

24、滑塊退回滑塊停止不動圖13為推書機構運動循環(huán)圖。圖13 縱向推書機構運動循環(huán)圖（2）推書前進和退回時，要求采用等加速、等減速運動規(guī)律。4.其他機構的運動關系見表11。表11 其他機構運動要求工藝動作主軸轉角工藝動作主軸轉角橫向送書折側邊，折兩端上下邊，折前角涂漿糊,貼封簽,烘干150 340180 340180 340送紙裁紙200 3607070805.工作阻力（1）每摞書的質量為4.6kg，推書滑塊的質量為8kg。（2）橫向推書機構的阻力假設為常數(shù)，相當于主軸上有等效阻力矩=4 Nm。（3）送紙、裁紙機構的阻力也假設為常數(shù)，相當于主軸上有等效阻力矩=6 Nm。（4）折后角機構的阻力相當于四

25、摞書的摩擦阻力。（5）折邊、折前角機構的阻力總和，相當于主軸上受到等效阻力矩，其大小可用機器在縱向推書行程中（即主軸轉角從0轉至120范圍中）主軸所受縱向推書阻力矩的平均值表示為 =6其中大小可由下式求出 =式中，為推程中各分點的阻力矩的值；n為推程中的分點數(shù)。（6）涂漿糊、貼封簽和烘干機構的阻力總和，相當于主軸上受到等效阻力矩，其大小可用表示為 =87.2 設計任務1.根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構思并選定機構方案。內容包括縱向推書機構和送紙、裁紙機構，以及從電動機到主軸之間的傳動機構。確定傳動比分配。2.書本打包機一般應包括凸輪機構、齒輪機構、平面連桿機構等三種以上常用機構。3.按比例畫

26、出機構運動簡圖，標注出主要尺寸；畫出包、封全過程中機構的運動循環(huán)圖（全部工藝動作與主軸轉角的關系圖）。4.設計平面連桿機構。并進行運動分析。繪制運動線圖。5.設計凸輪機構。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。6.設計計算其中一對齒輪機構。7.進一步對平面連桿機構進行力分析，求出主軸上的阻力矩在主軸旋轉一周中的一系列數(shù)值 =（）式中，為主軸的轉角；i為主軸回轉一周中的各分點序號。力分析時，只考慮工作阻力和移動構件的重力、慣性力和移動副中的摩擦阻力。為簡便起見，計算時可近似地利用等效力矩的計算方法。對于其他運動構件，可借助于各運動副的效率值作近似估算。畫出阻力矩

27、曲線=（），計算阻力矩的平均值。8.根據(jù)力矩曲線和給定的速度不均勻系數(shù)值，用近似方法（不計各構件的質量和轉動慣量）計算出飛輪的等效轉動慣量。9.編寫設計計算說明書。10.學生可進一步完成書本打包機的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。7.3 設計提示 1.此題包含較豐富的機構設計與分析內容，教師可以根據(jù)情況確定學生全部或部分完成該題設計任務，也可由一組學生完成全題。 2.推書機構、送紙機構、裁紙機構之間有嚴格的時間匹配與順序關系，應考慮這些機構之間的傳動鏈設計。題目8 臺式電風扇搖頭裝置8.1設計題目 風扇的直徑為300mm，電扇電動機轉速n=1450r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動

28、角度與急回系數(shù)k的設計要求及任務分配見表12。表12 臺式電風扇擺頭機構設計數(shù)據(jù)方案號電扇擺角急回系數(shù)kA801.01B851.015C901.02D951.025E1001.03F1051.058.2設計任務1.按給定主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案。2.畫出機構運動方案簡圖。3. 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數(shù)，設計計算幾何尺寸。4. 解析法確定平面連桿機構的運動學尺寸，它應滿足擺角及行程速比系數(shù)k。并對平面連桿機構進行運動分析，繪制運動線圖。驗算曲柄存在條件，驗算最小傳動角（最大壓力角）。5.提出調節(jié)擺角的結構方案，并進行分析計算。6.編寫設計計算說明書。7.學生可進一步

29、完成臺式電風扇搖頭機構的計算機動態(tài)演示驗證。8.3設計提示常見的搖頭機構有杠桿式、滑板式和撳拔式等。本設計可采用平面連桿機構實現(xiàn)。由裝在電動機主軸尾部的蝸桿帶動蝸輪旋轉，蝸輪和小齒輪做成一體，小齒輪帶動大齒輪，大齒輪與鉸鏈四桿機構的連桿做成一體，并以鉸鏈四桿機構的連桿作為原動件，則機架、兩個連架桿都作擺動，其中一個連架桿相對于機架的擺動即是搖頭動作。機架可取8090mm。題目9 墊圈內徑檢測裝置9.1 設計題目設計墊圈內徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內徑是否在公差允許范圍內。被檢測的工件由推料機構送入后沿一條傾斜的進給滑道連續(xù)進給，直到最前邊的工件被止動機構控制的止動銷擋住而停止。然后，升降機構使裝

30、有微動開關的壓桿探頭下落，檢測探頭進入工件的內孔。此時，止動銷離開進給滑道，以便讓工件浮動。檢測的工作過程如圖15 所示。當所測工件的內徑尺寸符合公差要求時（圖15a），微動開關的觸頭進入壓桿的環(huán)形槽，微動開關斷開，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內徑尺寸小于合格的最小直徑時（圖15b），壓桿的探頭進入內孔深度不夠，微動開關閉合，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，使工件進入廢品槽。如工件內徑尺寸大于允許的最大直徑時（圖15c），微動開關仍閉合，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微動開關a)內徑尺寸合格 b)內徑尺寸太小 c)內徑尺寸太大圖1

31、5 墊圈內徑檢測過程具體設計要求見表13。表13 平墊圈內徑檢測裝置設計數(shù)據(jù)方案號被測鋼制平墊圈尺寸電動機轉速r/min每次檢測時間s公稱尺寸mm內徑mm外徑mm厚度mmA1010.520214405B1213242.514406C202137314408D30315649608E3637665960109.2 設計要求1.要求設計該檢測裝置的推料機構、控制止動銷的止動機構、壓桿升降機構。一般應包括凸輪機構、平面連桿機構以及齒輪機構等常用機構。該裝置的微動開關以及控制部分的設計本題不作要求。2.設計墊圈內徑檢測裝置的傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.設

32、計平面連桿機構。并對平面連桿機構進行運動分析，繪制運動線圖。5.設計凸輪機構。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，計算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。6.設計計算齒輪機構。7.編寫設計計算說明書。8.學生可進一步完成檢測裝置的計算機動態(tài)演示。9.3 設計提示1.由于止動銷的動作與壓桿升降動作有嚴格的時間匹配與順序關系，建議考慮使用凸輪軸解決這個問題。2.推料動作與上述兩個動作的時間匹配不特別嚴格，可以采用平面連桿機構，也可以采用間歇機構。題目10 自動喂料攪拌機10.1 設計題目設計用于化學工業(yè)和食品工業(yè)的自動喂料攪拌機。物料的攪拌動作為：電動機通過減速裝置帶動容器繞垂直

33、軸緩慢整周轉動；同時，固連在容器內拌勺E點沿圖16a虛線所示軌跡運動，將容器中拌料均勻攪動。物料的喂料動作為：物料呈粉狀或粒狀定時從漏斗中漏出，輸料持續(xù)一段時間后漏斗自動關閉。喂料機的開啟、關閉動作應與攪拌機同步。物料攪拌好以后的輸出可不考慮。1200Y Q Q E X Qh a) b) 圖16 喂料攪拌機外型及阻力線圖工作時假定拌料對拌勺的壓力與深度成正比，即產生的阻力呈線性變化，如圖16b示。 表14為自動喂料攪拌機拌勺E的攪拌軌跡數(shù)據(jù)。表15為自動喂料攪拌機運動分析數(shù)據(jù)。表16為自動喂料攪拌機動態(tài)靜力分析及飛輪轉動慣量數(shù)據(jù)。表14 拌勺E的攪拌軌跡數(shù)據(jù)表位置號i12345678方案AX5

34、2550047039522010040167Y14842766274063846020080方案BX5104874543802058423192Y15336867074864646720582方案CX5204954673702607215150Y15031057075070546220082方案DX5054934753731967513185Y185332524763660480225103方案EX53050548540023015080195Y16049067075064055030080表15 自動喂料攪拌機運動分析數(shù)據(jù)表方案號固定鉸鏈A、D位置電動機轉速r/min容器轉速r/min每次攪

35、拌時間s物料裝入容器時間sXmmYmmXmmYmmA1700400120001440706040B1725405120001440658050C1730410120001440609050D1735420120007206010060E1745425120007205512060表16 自動喂料攪拌機動態(tài)靜力分析及飛輪轉動慣量數(shù)據(jù)表方案號QNQNSSmkgmkgJkgmJkgmA20005000.05位于連桿2中點位于從動連架桿3中點120401.850.06B22005500.05125421.900.065C24006000.04130451.950.07D26006500.0413548

36、2.000.075E28007000.04140502.100.0810.2 設計要求1.機器應包括齒輪（或蝸桿蝸輪）機構、連桿機構、凸輪機構三種以上機構。2.設計機器的運動系統(tǒng)簡圖、運動循環(huán)圖。3.設計實現(xiàn)攪料拌勺E點軌跡的機構，一般可采用鉸鏈四桿機構。該機構的兩個固定鉸鏈A、D的坐標值已在表15給出。4.對平面連桿機構進行運動分析，求出機構從動件在E點的位移（軌跡）、速度、加速度；求機構的角位移、角速度、角加速度；畫出機構運動線圖。5.對連桿機構進行動態(tài)靜力分析。曲柄1的質量與轉動慣量略去不計，平面連桿機構從動件2、3的質量m、m及其轉動慣量J、J以及阻力曲線Q參見表8.16。根據(jù)Q、Q和

37、拌勺工作深度h繪制阻力線圖，拌勺所受阻力方向始終與E點速度方向相反。根據(jù)各構件重心的加速度以及各構件角加速度確定各構件慣性力F和慣性力偶距M，將其合成為一力，求出該力至重心距離L=，將所得結果列表。求出各位置的機構阻力、各運動副反作用力、平衡力矩，將計算結果列表。6.飛輪轉動慣量的確定。飛輪安裝在高速軸上，已知機器運轉不均勻系數(shù)（表16）以及阻力變化曲線。注意拌勺進入容器及離開容器時的兩個位置，其阻力值不同（其中一個為零），應分別計算。驅動力矩M為常數(shù)。繪制M-（全循環(huán)等效阻力矩曲線）、-（全循環(huán)等效驅動力矩曲線）、E-（全循環(huán)動能增量曲線）等曲線。求飛輪轉動慣量J。7.設計實現(xiàn)喂料動作的凸輪

38、機構。根據(jù)喂料動作要求，并考慮機器的基本尺寸與位置，設計控制喂料機開啟動作的擺動從動件盤形凸輪機構。確定其運動規(guī)律，選取基圓半徑與滾子半徑，求出凸輪實際廓線坐標值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構設計圖。8.設計實現(xiàn)緩慢整周回轉的齒輪機構（或蝸輪蝸桿機構）。9.編寫設計計算說明書。10.學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，機器的計算機動態(tài)演示驗證等。10.3 設計提示1.此題包含較豐富的機構設計與分析內容，如平面連桿機構實現(xiàn)運動軌跡的設計、平面連桿機構的運動分析與動態(tài)靜力分析、飛輪轉動慣量確定，以及齒輪機構設計、凸輪機構設計等。由于題量較大，教師可根據(jù)情況確定全部或部分完成該題的設計任

39、務，也可以由一組學生完成全題。2.可使固聯(lián)在鉸鏈四桿機構連桿上的某點作為拌勺的E點，實現(xiàn)預期的攪料軌跡。由于E點軌跡僅要求實現(xiàn)8點坐標，可以用多種方法設計該平面連桿機構。題目11 洗瓶機11.1 設計題目圖17 洗瓶機工作示意圖 設計洗瓶機。如圖17 所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶子推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。 洗瓶機的技術要求見表17。表17 洗瓶機的技術要求方案號瓶子尺寸（長直徑）mm，mm工作行程mm生產率個/s急回系數(shù)k電動機轉速r/minA1002006001531440

40、B80180500163.21440C60150420183.596011.2設計任務 1.洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構等常用機構或組合機構。 2.設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.畫出機器的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4.設計組合機構實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設計平面連桿機構以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構進行運動分析。繪出運動線圖。 5.其他機構的設計計算。 6.編寫設計計算說明書。 7.學生可進一步完成：洗瓶機推瓶機構的計算機動態(tài)演示等。11.3設計提示分析設計要求可知：洗瓶機主要由推瓶機構、導輥機構、轉刷機構組成。設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度推瓶

41、，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設計要求，推頭M可走圖18 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。圖18 推頭M運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機構是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構組合，起來，設計組合機構。在設計組合機構時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構（基礎機構），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構組合。實現(xiàn)本題要求的機構方案有很多，可用多種機構組合來實現(xiàn)。如：1.凸輪鉸鏈四桿機構方案如圖19 所示，鉸鏈四桿機構的

42、連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉動的凸輪通過構件3的變速轉動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。圖19 凸輪鉸鏈四桿機構的方案2.五桿組合機構方案確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機構都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點M的速度和機構的急回特征，可通過控制該機構的兩個輸入構件間的運動關系來得到，如用凸輪機構、齒輪或四連桿機構來控制等等。圖20 所示為兩個自由度五桿低副機構，1、4為它們的兩個輸入構件，這兩構件之間的運動關系用凸輪、齒輪或四連桿機構來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。 a) b) c) d)圖2

43、0 五桿組合機構的方案3.凸輪-全移動副四桿機構圖21 所示全移動副四桿機構是兩自由度機構，構件2上的M點可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個機構方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構從動件的行程過大，而使相應凸輪尺寸過大。圖21 凸輪-全移動副四連桿機構的方案4.優(yōu)化方法設計鉸鏈四桿機構可用數(shù)值方法或優(yōu)化方法設計鉸鏈四桿機構，以實現(xiàn)預期的運動軌跡（圖18 ）運動軌跡的具體數(shù)值由設計者畫圖確定，一般不要超過9個點的給定坐標值。題目12 高位自卸汽車12.1 設計題目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

44、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（圖8.22），它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨（圖23, 圖24）。設計要求和有關數(shù)據(jù)為:圖23 高位自卸汽車卸貨1.具有一般自卸汽車的功能。2.在比較水平的狀態(tài)下,能將滿載貨物的車廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升程Smax見表18。圖22 自卸汽車3.為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移（圖23）。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表18。為保證車廂的穩(wěn)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。圖24 自卸車廂傾斜角度5.在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯(lián)動打開；卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉。6.舉升和翻轉機