機械設(shè)計說明書模板

1、機械原理課程設(shè)計專用精壓機設(shè)計廣東工業(yè)大學(xué)【推薦理由】當(dāng)前機械原理課內(nèi)作業(yè)的已知條件一般給出機構(gòu)類型、原動件運動規(guī)律、從動件運動規(guī)律、工作阻力變化規(guī)律等詳盡的信息，缺少方案設(shè)計的內(nèi)容。學(xué)生不知道如何從簡單抽象的用戶需求分解出具體的設(shè)計要求，缺少完成真實項目所需要的基本能力訓(xùn)練，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。機械原理課程設(shè)計僅給出從動件的工作要求，要求學(xué)生設(shè)計從動件的具體運動規(guī)律、進行機構(gòu)的類型設(shè)計、原動件類型選擇及機構(gòu)的運動、動力設(shè)計。學(xué)生以3-4人組成團隊；組內(nèi)討論并確定設(shè)計方案，組內(nèi)學(xué)生分工完成設(shè)計，團隊設(shè)計方案 各異；舉行設(shè)計討論會，教師點評；學(xué)生以各種方式查找參考資料，教師不提供

2、。這種形式 有利于培養(yǎng)學(xué)生的主動實踐能力，團隊合作精神，學(xué)生在自主實踐中填補了機構(gòu)方案設(shè)計方面的訓(xùn)練要求，為學(xué)生今后從事科研、工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)?！景咐f明】1、概述專用精壓機用于特殊零件的壓延加工，工藝動作是（參見圖1）:上模以逐漸增加的速度接近坯料（行程 加），然后以勻速拉延成形 （行程h2）,上模繼續(xù)下行將成品推出模腔 （行 程h3）,上?？焖俜祷兀簧夏Ｍ顺鱿履：?，送料機構(gòu)從側(cè)面將新坯料送至待加工位置，完成 一個工作循環(huán)。圖1專用精壓機工藝動作下行壓延上行AI已知條件：1）上模移動總行程為280mm，拉延行程置于總行程的中部，約80mm；2）坯料輸送距離可調(diào)，最大調(diào)整行程20mm；3）

3、制成品生產(chǎn)率不小于每分鐘30件；4）上模質(zhì)量約150公斤，平均壓延阻力12000N,壓延阻力平穩(wěn)；5）拉延行程要求勻速運動，速度控制在0.1-0.2m/s內(nèi)，上模運動的其余部分最大速度不大 于1m/s;6）電機驅(qū)動，運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 可=0.05。2、 教學(xué)目標(biāo)和能力要求教學(xué)目標(biāo)：1）學(xué)生經(jīng)歷從簡單抽象的用戶需求分解出具體的設(shè)計要求，進而進行方案設(shè)計的過 程，增強機構(gòu)方案設(shè)計能力。2）學(xué)生經(jīng)歷從方案設(shè)計到動力分析的機構(gòu)綜合全過程，增強宏觀把握設(shè)計過程的能 力。3）通過以設(shè)計為主線的訓(xùn)練，使學(xué)生增強對機械原理課程的基本知識、主要方法、基 本技能的全面了解。能力要求：通過題目的訓(xùn)練，使學(xué)生的以下能力

4、得到增強。1）獨立獲取項目相關(guān)信息的能力；2）數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程學(xué)知識的應(yīng)用能力；3）對工程問題進行建模以及求解的能力；4）根據(jù)需要和現(xiàn)實的約束設(shè)計一個機械系統(tǒng)的能力；5）在實踐中運用現(xiàn)代工程工具的能力；5）團隊協(xié)作和人際交流能力。3、 設(shè)計任務(wù)1）根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計上模的運動規(guī)律；2）根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計坯料傳送的運動規(guī)律；3）設(shè)計上模和坯料輸送的工作循環(huán)圖；4）提出若干整體方案，對比選出較好的方案；5）對上模驅(qū)動機構(gòu)進行運動分析和力分析，求出電機的功率、飛輪的轉(zhuǎn)動慣量以及從電機到上模驅(qū)動機構(gòu)原動件的速比。課程設(shè)計必須完成總體方案設(shè)計以及上模運動和動力設(shè)計的內(nèi)容，對于有余力的小組， 可繼續(xù)完

5、成坯料輸送機構(gòu)的運動和動力設(shè)計?！驹O(shè)計指導(dǎo)】分析設(shè)計任務(wù)，主要以上模的運動和動力設(shè)計為主線。設(shè)計步驟為：一上模運動規(guī)律設(shè)計一運動循環(huán)圖設(shè)計 一總體方案設(shè)計一選擇電機，計算傳動比一上模機構(gòu)設(shè)計 一 上模運動分析一上模動力分析一方案評價。1、設(shè)計上模的運動規(guī)律滿足設(shè)計要求的上模運動規(guī)律有無窮解，主要表現(xiàn)為運動循環(huán)時間間隔不同、行程速比系數(shù)不同、壓延行程的速度不同、上模運動規(guī)律不同，設(shè)計的自由度很大。（1）確定運動循環(huán)時間間隔為滿足“制成品生產(chǎn)率不小于每分鐘30件”的要求，機構(gòu)運動循環(huán)時間間隔不大于2秒。(2)確定上模驅(qū)動機構(gòu)的行程速比系數(shù)為滿足“上?？焖俜祷亍钡脑O(shè)計要求，所確定的行程速比系數(shù)應(yīng)大于

6、(3)確定壓延行程的速度為滿足壓延運動段的速度控制在0.1-0.2m/s，其余段最大速度不大于1m/s”的要求，首先要根據(jù)機構(gòu)運動循環(huán)時間間隔、上模驅(qū)動機構(gòu)的行程速比系數(shù)等因素計算上模上行與下行的平均速度，如果上模下行平均速度遠大于0.2m/s，或上行平均速度接近1m/s,速度要求將難以實現(xiàn)，需要重新確定循環(huán)時間或行程速比系數(shù)。在0.1-0.2m/s范圍內(nèi)確定壓延行程的速度。(4)設(shè)計上模位移運動線圖設(shè)上模驅(qū)機構(gòu)原動件定軸轉(zhuǎn)動，取坐標(biāo)系S-&其中酒示上模驅(qū)機構(gòu)原動件的轉(zhuǎn)角，S表示上模位移。根據(jù)行程速比系數(shù)在S-潤標(biāo)出上模上、下行的行程對應(yīng)驅(qū)動機構(gòu)原動件的轉(zhuǎn)角。確定壓延行程(直線段)在S

7、-、.圖中的位置。選取上模位移運動線圖上較陡峭的位置做切線，度)，看是否滿足“其余段最大速度不大于1m/s”移運動線圖。2、設(shè)計坯料傳送的運動規(guī)律送料動作發(fā)生在上模完全位于下模上方的時間內(nèi)，定出送料機構(gòu)的運動時間。坯料傳送過程的運動規(guī)律設(shè)計參考上模位移線圖的設(shè)計方法。3、工作循環(huán)圖設(shè)計根據(jù)工藝動作的要求、上模運動規(guī)律和坯料傳送運動規(guī)律，設(shè)計機構(gòu)的工作循環(huán)圖。4、總體方案設(shè)計與選擇1)選擇機構(gòu)類型對應(yīng)上模的設(shè)計要求和運動規(guī)律，可以設(shè)計出若干滿足要求的上模驅(qū)動機構(gòu)，如圖2(a)、(b)。同理可以設(shè)計多個滿足要求的送料機構(gòu)。2)確定壓延動作與送料動作的協(xié)調(diào)方式上模的運動與送料機構(gòu)的運動關(guān)聯(lián)可以通過觸

8、發(fā)行程開關(guān)等電控制方式實現(xiàn)，也可以通過機構(gòu)耦合的方式實現(xiàn)，如圖3。1。設(shè)計上模其余時間的運動規(guī)律。檢查這些位置切線的斜率 (代表運動速 的要求；如果不滿足，重新設(shè)計上模位根據(jù)已經(jīng)確定的上模運動規(guī)律，可以圖2機構(gòu)類型選擇圖3機械耦合方式3）總體方案的對比與選擇要求學(xué)生自己查找資料， 總結(jié)出評價設(shè)計方案的若干判據(jù)，結(jié)合所提出的設(shè)計方案進行對比選擇。該環(huán)節(jié)安排舉行設(shè)計討論會，學(xué)生派出代表演講評述本組的方案，教師點評。5、選擇電機，確定總傳動比根據(jù)平均壓延阻力和壓延行程以及運動循環(huán)時間間隔，可以計算1）壓延一次消耗的功A=Fh, F為壓延阻力，h為壓延行程2）壓延消耗的功率Pw=A/T，其中T為運動循

9、環(huán)周期3）電機的輸出功率P = kR/聽，其中系數(shù)k大于1是考慮送料機構(gòu)消耗的功率，大小按照實際方案確定；n是從電機到最終執(zhí)行構(gòu)件之間傳動裝置的效率，根據(jù)實際方案按照各級傳動的效率以及機構(gòu)串、并聯(lián)的方式計算得到。4）選擇電動機電動機額定功率應(yīng)大于所需功率；同步轉(zhuǎn)速的選擇影響傳動比大小，要視具體方案需要來選擇。5）確定傳動裝置的傳動比傳動裝置指從電機輸出軸到上模驅(qū)動機構(gòu)原動件之間的部分。傳動裝置的傳動比i=N/n,其中N為電機滿載轉(zhuǎn)速，n為上模驅(qū)動機構(gòu)原動件的轉(zhuǎn)速。6）確定從電機到執(zhí)行機構(gòu)原動件之間的傳動裝置類型，檢驗第3）步傳動效率所取的 數(shù)值，需要時做調(diào)整。6、上模驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計視不同的設(shè)計方

10、案， 上模驅(qū)動機構(gòu)可以采用凸輪機構(gòu)、 連桿機構(gòu)或組合機構(gòu)。 不同的機 構(gòu)有不同的設(shè)計方法， 可以根據(jù)課本或其他參考資料進行設(shè)計。 初步設(shè)計完成后，要對設(shè)計 結(jié)果進行分析，確定是否需要修改或重新進行設(shè)計。7、上模驅(qū)動機構(gòu)運動分析采用課本或其他資料關(guān)于機構(gòu)各構(gòu)件位移、速度、加速度分析的方法，對上模驅(qū)動機構(gòu)進行運動分析。8、上模驅(qū)動機構(gòu)動力分析1）采用課本或其他資料關(guān)于機構(gòu)動力分析的方法，對上模驅(qū)動機構(gòu)進行動力分析，得 到以上模驅(qū)動機構(gòu)原動件為等效構(gòu)件時的阻力矩線圖。2）視所采用的不同的動力分析方法，對阻力矩線圖進行數(shù)值積分或圖解積分，得到一 個運動循環(huán)阻力做的功。9、送料機構(gòu)的運動分析與動力分析參

11、考上模運動分析和動力分析的方法。10、 飛輪轉(zhuǎn)動慣量設(shè)計1）根據(jù)不同方案的耦合方式，合并上模驅(qū)動機構(gòu)和送料機構(gòu)的阻力矩線圖。2）計算一個運動循環(huán)阻力做的總功。3）檢查所選電機是否滿足工作要求，需要時做調(diào)整。4）繪制系統(tǒng)盈虧功線圖。5）計算確定以電機軸為等效構(gòu)件的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。11、 設(shè)計總結(jié)要求學(xué)生自己查找資料，總結(jié)出若干判據(jù)，結(jié)合本組完成的設(shè)計進行評述。該環(huán)節(jié)安排 舉行討論會，學(xué)生派出代表演講，教師點評?！驹O(shè)計報告示范】封面(設(shè)計題目，設(shè)計小組成員班級、姓名、學(xué)號，指導(dǎo)教師，設(shè)計完成日期) 目錄(略)1 1、前言(設(shè)計對象的用途、功能、基本原理、設(shè)計的原始數(shù)據(jù)和要求、具體設(shè)計任務(wù)、小組分工，

12、設(shè)計方法和步驟簡述)2、設(shè)計內(nèi)容2.1設(shè)計上模的運動規(guī)律(1)確定運動循環(huán)時間間隔為滿足“制成品生產(chǎn)率不小于每分鐘30件”的要求，確定機構(gòu)運動循環(huán)時間間隔為2秒。(2)確定上模驅(qū)動機構(gòu)的行程速比系數(shù)為滿足“上模快速返回”的設(shè)計要求，確定行程速比系數(shù)K=1.25。(3)確定壓延行程的速度上模下行的行程對應(yīng)時間為2乂(1.25/2.25) =1.1秒；下行平均速度為0.28/1.1=0.255米/秒；上行平均速度為0.28/(2-1.1)=0.31米/秒；研究計算結(jié)果，上行平均速度較小，實現(xiàn)“最大速度不大于1m/s”的要求有足夠余地；下行平均速度稍大于拉延要求的速度范圍，可以實現(xiàn)所規(guī)定的拉延速度；

13、因此，前面選擇的“機構(gòu)運動循環(huán)時間間隔為2秒，行程速比系數(shù)為1.25”可行。(4)設(shè)計上模位移運動線圖設(shè)上模驅(qū)機構(gòu)原動件定軸轉(zhuǎn)動，取坐標(biāo)系S-&其中呂表示上模驅(qū)機構(gòu)原動件的轉(zhuǎn)角，S表示上模位移，坐標(biāo)原點取在上模位于最高點處，S正方向與上模下行方向相同。根據(jù)行程速比系數(shù)確定上模下行的行程對應(yīng)驅(qū)動機構(gòu)原動件轉(zhuǎn)角200度，上行的行程對應(yīng)原動件轉(zhuǎn)角160度?？紤]上料空間，確定拉延運動始于S=130mm、原動件轉(zhuǎn)角60度，止于S=210mm、原動件轉(zhuǎn)角150度，占原動件轉(zhuǎn)角90度，對應(yīng)時間0.5秒，見圖4;得到拉延速度 V V =0.08/0.5=0.08/0.5 =0.16=0.16 (米/秒

14、)，滿足題目要求。根據(jù)圓滑過渡的原則設(shè)計上模其余時間的運動規(guī)律，見圖4。Y90 （0.5秒）圖4上模運動規(guī)律選取上模位移運動線圖上較陡峭的位置做切線，見圖4。計算得到最大速度為0.56m/s,小于1m/s。2.2工作循環(huán)圖設(shè)計根據(jù)工藝動作的要求和上模運動規(guī)律，設(shè)計機構(gòu)的工作循環(huán)圖。圖5是以上模驅(qū)動機構(gòu)的原動件轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)的機構(gòu)工作循環(huán)圖。上模下行上行送料爪送料停止送料050200300360圖5工作循環(huán)圖2.3總體方案設(shè)計與選擇（所考慮的若干總體方案的機構(gòu)簡圖、進行對比分析的依據(jù)、最終方案的機構(gòu)簡圖）2.4選擇電機，確定總傳動比1）壓延一次消耗的功A=12000 0.08=960（J）2）壓延消

15、耗的功率P, =A/2=480（J/s），考慮上模驅(qū)動機構(gòu)的效率（取0.8）,巳擴大為480/0.8=600（J/s）。3）初步計算電機的輸出功率Fd =kR/聽=1.2*0.6/0.8=0.9（kW），其中系數(shù)k取1.2是考慮送料機構(gòu)消耗的功率；聽取0.8是從電機到執(zhí)行構(gòu)件之間傳動裝置的效率。4）選擇電動機選擇Y90S-4電動機，額定功率1.1kW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1400r/min。5）確定傳動裝置的傳動比由于上模驅(qū)動機構(gòu)原動件的轉(zhuǎn)速為30r/min，傳動裝置的總傳動比i=1400/30=46.67。6）采用帶傳動加兩級齒輪傳動， 效率*!=*!帶*聽2齒輪*n2軸承=

16、0.87*0.982*0.992=0.82,與 第3）步傳動效率所取的數(shù)值很接近，無需修改。2.5上模驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計根據(jù)2.3節(jié)的分析，采用凸輪一連桿機構(gòu)為上模驅(qū)動機構(gòu)。取AB=150mm , BC=150mm ,CD=480mm , A到上模上止點的距離為400mm，把原動件360度轉(zhuǎn)角等分72份，間隔5度 （對應(yīng)時間間隔1/36秒），原動件AB逆時針方向轉(zhuǎn)動，起始位置為X軸反向，設(shè)計原理見圖6。設(shè)計過程（參見附錄2）如下：1）繪制上模位移線圖；2）以相等的數(shù)目等分上模位移線圖和原動件AB一個運動循環(huán)的角度。3）以B的一個位置為圓心，BC的長度為半徑做弧b-b;根據(jù)上模位移線圖確定D點 對應(yīng)B

17、點的位置，以D為中心，CD的長度為半徑做弧d-d;兩弧相交得凸輪廓線上的 對應(yīng)點Co4）選取B的另一個位置，重復(fù)第3）步，得到凸輪廓線上另一個C點，直到凸輪輪廓 設(shè)計完畢。圖6設(shè)計原理設(shè)計結(jié)果見圖7（a）。圖中凸輪廓線下方某段曲線的曲率半徑較小,經(jīng)修改后采用的凸輪廓線如圖7(b)，允許的最大滾子半徑為20mm。(a)圖7凸輪理論廓線2.6上模驅(qū)動機構(gòu)運動分析采用修改后的凸輪理論廓線，上模的位移線圖見圖8。采用數(shù)值微分方法，S Si 1- - S Siv vi1- - v viV Vi =一， a ai =一，借助excell軟件進行計算，上模運動分析結(jié)果見圖8。.:t.：t(b)0006000

18、40002000 0-2000-4000 -6000 -8000-10000圖8上模運動分析2.7上模驅(qū)動機構(gòu)動力分析上模重力G=1500(N)與坐標(biāo)正向一致，壓延阻力F=12000(N)與坐標(biāo)正向相反，慣性力P P = = -ma-ma(N)。此三個力的合力見圖9戶尹米毫加速度位移尹米毫加速度圖9上模重力、壓延阻力和慣性力的變化忽略摩擦（摩擦力的影響通過效率給于考慮），取BC和CD兩桿研究（見圖10）,兩桿均為二力桿。D點受水平方向的力 R R = = G G +P+P +F+F 可以從圖9得到，根據(jù)這個力可以求得CD桿的內(nèi)力RcD=R/cosot。C點受到凸輪的約束反力，沿接觸點法線方向。 過C做凸輪廓線的法線n-n，再做平行于BC的直線與CD和n-n相交于E和F。CEF構(gòu)成力三角形，