機械綜合設(shè)計指導(dǎo)書范本

1、機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書西南交通大學(xué)機械學(xué)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(gòu)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(gòu)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(cè)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(fā)椅51十九 軟片前進機構(gòu)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(gòu)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(nèi)生產(chǎn)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(shè)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(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)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(tài)下平穩(wěn)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(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。5)

3、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(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，后廂門和車廂的相對位置見圖2-3。6) 舉升和傾斜機構(gòu)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(gòu)的安裝面不超過車廂側(cè)面。7) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。表2-1 預(yù)定的設(shè)計參數(shù) (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(wù)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(shè)計，其中一個兼總體協(xié)調(diào)工作、三個子題目如下：a. 車廂舉升機構(gòu)設(shè)計b. 車廂傾斜機構(gòu)設(shè)計c. 后廂門開啟、關(guān)閉聯(lián)動機構(gòu)設(shè)計由c題目擔(dān)任本設(shè)計組組長。協(xié)調(diào)該組的設(shè)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(wù)及時間分配a. 方案論證（型綜合）建議五周內(nèi)必須完成。要求至少給出2到3個方案。論證給出較優(yōu)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(jié)構(gòu)緊湊方面； 設(shè)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(gòu)尺度綜合的數(shù)學(xué)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(diào)試； 計算機打印結(jié)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(gòu)是否到位（圖解法），機構(gòu)的傳動角是否滿足; 結(jié)果分析及改進設(shè)想。c. 整理設(shè)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(zé)自己所承擔(dān)部分的寫作，由小組長負責(zé)整個說明書的統(tǒng)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(shè)計要求及有關(guān)數(shù)據(jù)第章 TOPIC(I) ( I = 2，3，4 )§I-1 方案確定§I-2 機構(gòu)設(shè)計§I-3 CAD（含程序框圖、變量表，程序及其運算結(jié)果）§I-4 評價及改進設(shè)想（含機構(gòu)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(gòu)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(gòu)I = 3，TOPIC(3)為傾斜機構(gòu)

7、I = 4，TOPIC(4)為后廂門啟閉機構(gòu)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(xué)們擴展思路，從中擇優(yōu)。更好的方案，有待同學(xué)們?nèi)ニ伎肌?) 舉升機構(gòu)圖 412) 傾斜機構(gòu)3) 后廂門啟閉機構(gòu)六、 提示以下是一個任意選定的方案及設(shè)計步驟供同學(xué)們參考。1) 舉升機構(gòu)a. 數(shù)學(xué)模型S 升高量a 后移量 0.20.3M（限制傾斜后，Smax、a有所減?。〢M1.21.5M（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(gòu)a. 數(shù)學(xué)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?？捎锰撐灰圃砬驪JG求J1，SHO， 方法c. 驗算傳動角 （J點）3) 后廂門啟閉機構(gòu)a. 數(shù)學(xué)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(shù)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(lián)動機構(gòu)可參考第七部分。a. 數(shù)學(xué)模型其中：j由設(shè)計傾斜機構(gòu)的同學(xué)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(guān)于剛體的轉(zhuǎn)桿導(dǎo)引和全鉸四桿機構(gòu)的函數(shù)綜合問題1. 轉(zhuǎn)桿引導(dǎo)的實現(xiàn)三位置剛體的綜合問題參考圖5-4?；剞D(zhuǎn)矩陣D1j設(shè)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(gòu)函數(shù)綜合問題旋轉(zhuǎn)矩陣 (j = 2 , 3 )設(shè)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(gòu)的尺寸按比例縮放；d.b1(b1x，b1y)需根據(jù)情況設(shè)定；e.若解三位置問題，設(shè)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(shè)計方程解出另一個即可。二、增 力 頭一、 問題的提出鐵路養(yǎng)護：將鋼軌固定在混凝土軌枕上的構(gòu)件是螺栓螺母，螺母需定期擰松、涂油、擰緊。目前工務(wù)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(xù)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(fā)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(qū)的汽車、拖拉機發(fā)動也比較困難，常依靠人力用曲拐帶動發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)發(fā)動，這時所需要的驅(qū)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(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)上面三種應(yīng)用場合，提出設(shè)計要求如下：1. 為符

12、合操作習(xí)慣，這個增力部件應(yīng)具有力矩的同軸輸入、輸出功能。2. 根據(jù)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(tài)，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(shè)計任務(wù)及進度安排1. 機構(gòu)選型設(shè)計機構(gòu)選型設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)設(shè)計要求，在課程所學(xué)習(xí)過的桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系、各種組合機構(gòu)中選擇一種機構(gòu)滿足設(shè)計要求。上述增力部件是一種力矩放大機構(gòu)，力矩放大必然以減速為代價，所以從運動的角度上看，應(yīng)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(gòu)。

13、時間為二至四周。2. 尺度綜合及傳動質(zhì)量指標檢驗機構(gòu)選型設(shè)計完成后，尺度設(shè)計計算的任務(wù)就是對機構(gòu)各構(gòu)件的基本尺寸進行計算并檢驗有關(guān)傳動質(zhì)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(gòu)的設(shè)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(gòu)要實現(xiàn)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(shè)計計算說明書撰寫格式如下：一、問題的提出二、設(shè)計要求三、機構(gòu)選型設(shè)計四、尺度綜合、運動和力分析及傳動質(zhì)量指標的檢驗五、變速機構(gòu)的設(shè)

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(yè)的大鎖緊力矩螺栓聯(lián)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(zhuǎn)動減速輸出，從而擴大輸出力矩，汽車修理業(yè)常用這種扳手。如圖3所示。其特點是輸出力矩大，可實現(xiàn)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(gòu)中的一種導(dǎo)桿機構(gòu)，其導(dǎo)桿是一種往復(fù)式油缸，通過向油缸兩側(cè)充油，實現(xiàn)油缸活塞的往復(fù)運動?；钊耐鶑?fù)運動帶動擺桿擺動，通過棘輪機構(gòu)使擺桿的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)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(xiàn)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(xí)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(yǎng)護，則很不方便。以上介紹的幾種增力扳手對于鐵路養(yǎng)護、車輛維修并不十分理想。本課程設(shè)計要求設(shè)計一種人力驅(qū)動、滿足鐵路養(yǎng)護、車輛維修、易于攜帶的一種增力扳手。五、補充知識現(xiàn)將本課程設(shè)計過程中可能遇到的有關(guān)知識補充如下：2) 一對外嚙合直齒圓柱齒輪的傳動質(zhì)量指標檢驗檢驗項目：a:齒輪是否根切b:是否發(fā)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(nèi)容，要求檢驗a、c、d三項指標。下面將詳細檢驗公式內(nèi)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(shù)，z1，z2分別為齒輪1、2的齒數(shù)，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(shù)3) 一對內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪的傳動質(zhì)量指標檢驗檢驗項目：a:是否發(fā)生過渡曲線干涉b:是否發(fā)生齒頂重迭干涉c:齒頂是

17、否變尖d:是否發(fā)生根切e:重合度是否足夠f:切齒過程中是否發(fā)生頂切（用齒輪插刀加工內(nèi)齒輪時）g:是否發(fā)生徑向進刀干涉（用齒輪插刀加工內(nèi)齒輪時）按機械原理教材覆蓋的內(nèi)容，要求檢驗c、d、e三項。下面將詳細檢驗公式內(nèi)容列出。c:齒頂是否變尖條件：對外齒輪2對內(nèi)齒輪3式中：Sa2、Sa3外齒輪2、內(nèi)齒輪3的齒頂厚度da2、da3外齒輪2、內(nèi)齒輪3的齒頂圓直徑分度圓壓力角a2、a3外齒輪2、內(nèi)齒輪3的齒頂圓壓力角d:是否發(fā)生根切條件：對外齒輪2內(nèi)齒輪無根切現(xiàn)象e:重合度是否足夠條件： 式中：23內(nèi)嚙合的重合度w內(nèi)嚙合的嚙合角六、本課程設(shè)計題目參考書目漸開線齒輪變位系數(shù)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(yè)中，常常需要將貨物由地面裝到車廂上或?qū)④噹系呢浳镄兜降孛嫔?。對有叉車的作業(yè)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(shè)計出一個起重平臺，則可以較好地解決這個問題。二、設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)汽車車廂的參數(shù)如圖所示，有如下設(shè)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(wù)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(yīng)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(yīng)縮進油缸體內(nèi)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(gòu)、合攏機構(gòu)的最小傳動角min40°。三、設(shè)計任務(wù)及進度安排1. 機構(gòu)選型設(shè)計選擇一種能夠使后板水平平動且構(gòu)件少、體積緊湊的機構(gòu)。選型往往與分析計算交叉反復(fù)進行。例如，選擇了一種機構(gòu)，經(jīng)計算分析后發(fā)現(xiàn)該機構(gòu)效果不好，就要否定這個機構(gòu)，選擇新的機構(gòu)，直到滿足設(shè)計要求。機構(gòu)選型設(shè)計的時間為23周。2. 尺度綜合及運動、動力分析、傳動質(zhì)量指標檢驗尺度綜合即是要對所選機構(gòu)的基本尺寸進行設(shè)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(gòu)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(gòu)運動速度較低，各構(gòu)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(gòu)件重力及慣性力。機構(gòu)尺度綜合后應(yīng)檢驗min40°。這部分工作的時間為六周。3. 撰寫設(shè)計計算說明書撰寫格式如下：一 問題的提出、設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)二 機構(gòu)選型設(shè)計三 尺度綜合及運動、動力分析、傳動質(zhì)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(shè)計方法提示機構(gòu)選型設(shè)計是比較困難的工作，為了開闊同學(xué)們的思路，下面將介紹機構(gòu)選型設(shè)計的一些方法和本課程設(shè)計題目的一些方案提示。根據(jù)具體的設(shè)計要求，選擇一種可行的機構(gòu)。一般常用如下方法：1. 借鑒參考法：借鑒國內(nèi)外同類設(shè)計的機構(gòu)選型設(shè)計，在此基礎(chǔ)上進行修改和改進，使其滿足具體

21、設(shè)計要求。這種參考資料可以從專利說明書、科技圖書、期刊、產(chǎn)品樣板中獲得，在機構(gòu)選型設(shè)計中這是最常用的方法。在使用中注意不要照抄照搬，應(yīng)結(jié)合具體情況有所改進和創(chuàng)新。2. 功能分解選擇法將具體設(shè)計要求分解為一系列的功能。在現(xiàn)有機構(gòu)中尋找可以滿足各個功能的機構(gòu)，然后將這些機構(gòu)有機地綜合起來，實現(xiàn)所有的功能、滿足全部設(shè)計要求。目前國內(nèi)已出版了許多機構(gòu)應(yīng)用圖集，這些圖集按機構(gòu)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(chuàng)新性的設(shè)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(gòu)選型設(shè)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(xiàn)有各種機構(gòu)中選

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

23、構(gòu)選型與運動設(shè)計，機械工業(yè)出版社，1978。機構(gòu)與機械控制裝置，N.P.契羅尼斯著，郭景嘉等譯，中國農(nóng)業(yè)出版社，1984。四、鋼筋切斷機一、 問題的提出鋼筋在建筑上應(yīng)用非常廣泛，它可以用作預(yù)制構(gòu)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(guī)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(zhí)行機構(gòu)沒有考慮到對切刀運動規(guī)律和動力特性的要求，切刀工作過程中產(chǎn)生的沖擊很大，切斷效率較低。因此，有必要將現(xiàn)存的鋼筋切斷機加以改進，重新設(shè)計，以獲得動態(tài)性能較好的鋼筋切斷機。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)1. 設(shè)計要求a. 基本工作要求：用手工將不同規(guī)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(zhì)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(shù)（生產(chǎn)率）。c. 動力要求:切刀能產(chǎn)生足夠的沖力克服工作阻力，要有較好的傳動性能。2. 有關(guān)數(shù)據(jù)擬采用三相異步電機作動力源，初定電機轉(zhuǎn)速nd2880rpm；所切鋼筋的最大直徑dmax40mm，動刀通過的距離H=44mm，其生產(chǎn)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(shè)計內(nèi)容及任務(wù)進度安排1. 分組：按題目所給出生產(chǎn)率要求分為三組2. 任務(wù)和時間安排(1) 確定機械的傳動方案及執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式（要求對不同結(jié)構(gòu)型式進行比較、評價、選擇型綜合）；2周(2) 設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)的運動簡圖，確定傳動系統(tǒng)的運動參數(shù)（列出設(shè)計方程組、編制程序、上機運算、打印結(jié)果）；3周(3) 對執(zhí)行機構(gòu)在一個工作循環(huán)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(jié)果，畫出一個工作循環(huán)中工作構(gòu)件的運動線圖和平衡力矩線圖）；3周(4) 設(shè)計飛輪：1周(5) 在三號圖紙上繪

26、制機構(gòu)運動簡圖及傳動系統(tǒng)示意圖；1周(6) 完成設(shè)計計算說明書；1周格式： 一、設(shè)計題目及設(shè)計要求二、設(shè)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(shè)計三、設(shè)計總結(jié)四、附錄（程序、參考書目）(7) 準備答辯。1周四、提示1. 進行機構(gòu)型綜合時，從切刀的運動方式（往復(fù)擺動、往復(fù)直線運動）入手，考慮回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)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(shè)計計算過程，可不必采用建立優(yōu)化模型的辦法而把圖解法與解析法相結(jié)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(shè)計要求的一組桿長。五、參考書目1.機構(gòu)參考手冊,

27、 蘇C.H.柯熱夫尼柯夫等著2.機構(gòu)設(shè)計綜合創(chuàng)造性設(shè)計與最優(yōu)化, 美R.C.維翰遜著3.機構(gòu)設(shè)計的組合與變異方法, 洪允楣編著4.FORTRAN算法語言, 清華大學(xué)出版社5.平面連桿機構(gòu)運動分析（C語言版）, 本指導(dǎo)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(dǎo)致道喳松動，鋼軌一高一低，因此需要進行維護，在維護作業(yè)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(yè)，如圖所示。 二設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)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(qū)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(wù)與進度安排a) 設(shè)計該機構(gòu)傳動方案，從原理上進行可行性分析。時間4周。b) 對各構(gòu)件進行尺度設(shè)計。時間3周。c) 調(diào)用或編制相應(yīng)的程序，進行運動分析、力分析。時間3周。d) 設(shè)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(shè)計要求b) 機構(gòu)傳動方案c) 運動分析、力分析及相應(yīng)的計算機程序框圖、程序計算結(jié)果。四 該機構(gòu)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(gòu)簡圖3. 本文設(shè)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(xué)們認真分析各種方案的優(yōu)缺點，從中得出新的設(shè)計思路。另外也給出一些起道器的實際設(shè)計產(chǎn)品供參考。(1) 實現(xiàn)將轉(zhuǎn)動變成移動的機構(gòu)采用絲桿進給及利用彈簧快速返回的機構(gòu)。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(xiàn)自鎖與卸荷的機構(gòu)（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(shè)計從原理上講是實現(xiàn)兩個功能：將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運動；接合與分離（快速卸載）。因此，可分別設(shè)計單獨實現(xiàn)一種功能的機構(gòu)，然后再設(shè)計能同時實現(xiàn)兩種功能的機械。(1) 將轉(zhuǎn)動變成直動的機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)是最常見的一種機構(gòu)，以齒輪為主動件的齒輪齒條機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，螺旋機構(gòu)等等都是將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運

32、動的機構(gòu)。第四節(jié)給出了一些將轉(zhuǎn)動變成直線運動的機構(gòu)，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(gòu)是最常用的實現(xiàn)反向自鎖的機構(gòu)。第四節(jié)給出了一些實現(xiàn)接合與分離的機構(gòu)，更詳細的說明請查閱參考文獻。第四節(jié)給出的實際機構(gòu)僅供用于開拓思路。由于本設(shè)計要求重量輕，換言之可理解為零件少。因此若單獨設(shè)計兩套機構(gòu)分別實現(xiàn)這兩個功能不能滿足重量輕的要求。鑒于本設(shè)計的特點，可先不考慮實現(xiàn)接合和分離功能，僅設(shè)計滿足將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運動的機構(gòu)，然后在不增加零件或少增加零件的條件下，再實現(xiàn)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(yǎng)路機械及使用方法，人民鐵道出版社，1977年。(2) 北方交通大學(xué)線路教研室編鐵路線路工程與養(yǎng)護下冊，1974年。(3) 同濟大學(xué)路橋系，上海市城市建設(shè)工程學(xué)校合編路橋施工機械(4) 西北工業(yè)大學(xué)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(yè)出版社自動化機構(gòu)圖例(6) 機械工業(yè)出版社機構(gòu)和機械零部件優(yōu)化設(shè)計+六、自動鉆床送進機構(gòu)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(jù)統(tǒng)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(chǎn)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(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動化，即采用自動送進機構(gòu)，以減少操縱所用的時間。二 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖1所示、設(shè)送進機構(gòu)的輸入運動為構(gòu)件1的勻速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為n1，輸出運動為刀具（鉆頭）的直線往復(fù)運動，行程為HH1H2，P為鉆削時所受到的阻力。原始數(shù)據(jù)如下表所示：構(gòu)件1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) 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(zhì)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(shù)）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(gòu)具有良好的傳動性能，結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟實用。三 課程設(shè)計

36、任務(wù)及時間安排（1）設(shè)計計算任務(wù)：1) 確定傳動方案并進行機構(gòu)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(gòu)件上的平衡力矩，1為構(gòu)件1的轉(zhuǎn)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(xué)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(gòu)尺度綜合、機構(gòu)運動和動力分析；13周16周：整理設(shè)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(gòu)： 實現(xiàn)將主動件的單向均速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€往復(fù)運動； 實現(xiàn)一定的行程速比系數(shù)； 實現(xiàn)刀具的間歇運動。下面將工程常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述

37、要求的機構(gòu)歸結(jié)如下： （1）將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿拥臋C構(gòu) 連桿機構(gòu)：如對心（偏置）曲柄滑塊機構(gòu)。 凸輪機構(gòu)：如直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。 齒輪機構(gòu)：如齒輪齒條機構(gòu)。 螺旋機構(gòu)： 組合機構(gòu)：如凸輪連桿組合機構(gòu)，齒輪連桿組合機構(gòu)。（2）具有急回特性的機構(gòu)a) 連桿機構(gòu)：如曲柄搖桿機構(gòu)，偏置曲柄滑塊機構(gòu)，擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。b) 凸輪機構(gòu)（3）實現(xiàn)間歇運動的機構(gòu) 凸輪機構(gòu)： 利用連桿軌跡曲線實現(xiàn)的間歇運動機構(gòu) 組合機構(gòu)：如齒輪連桿組合機構(gòu)，凸輪連桿組合機構(gòu)。 棘輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu) 不完全齒輪機構(gòu)2. 參考方案根據(jù)題目的設(shè)計要求，可以只采用一種機構(gòu)或幾種不同的機構(gòu)組合在一起的組合機構(gòu)。參考方案1：Z512型臺鉆的改進

38、型的送進機構(gòu)采用的是尖底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。參考方案2：利用連桿曲線的連桿機構(gòu)，機構(gòu)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(shè)計一種平動式裝載機的執(zhí)行機構(gòu)。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)裝載機鏟斗的工作范圍參數(shù)如圖所示，另有如下設(shè)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(nèi)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(qū)動，各個傳動角不得小于35°。6) 不得發(fā)生桿件干涉現(xiàn)象。不得涉及高副機構(gòu)。受力合理。

39、三、 設(shè)計任務(wù)及進度安排1) 機構(gòu)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(diào)平面連桿機構(gòu)模型進行組裝試驗，輔助設(shè)計，713周。5) 繪制鏟斗在題給四位置時的機構(gòu)運動簡圖（要求各位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設(shè)計說明書（參考第三題相應(yīng)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(cè)自翻，自動開、關(guān)門的功能（以下簡稱為自翻車），可節(jié)省人力，減輕勞動強度。試設(shè)計其自翻，自動開、關(guān)門機構(gòu)。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)自翻車工作狀態(tài)及原始參數(shù)如圖所示，設(shè)計要求如下：1) 車

40、廂向一側(cè)傾翻至給定角度時，該側(cè)廂門聯(lián)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(cè)傾翻時，另一側(cè)廂門不得向內(nèi)擺動擠壓。3) 車廂未傾翻時及恢復(fù)水平狀態(tài)時，兩側(cè)廂門聯(lián)動關(guān)閉，廂門不得在散貨壓迫下自行開啟。4) 驅(qū)動和傳動系統(tǒng)在車廂下面，不超出車廂側(cè)面。5) 采用液壓驅(qū)動，各傳動角不得小于30°。6) 不得發(fā)生桿件干涉現(xiàn)象。受力合理。三、 設(shè)計任務(wù)及進度安排1) 機構(gòu)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(diào)平面連桿機構(gòu)模型進行組裝試驗， 713周。5) 繪制車廂在水平狀態(tài)和傾翻至給定角度時，這兩個位置時的機構(gòu)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(shè)計說明書（參考第三題相應(yīng)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(yōu)點，適合我國國情。試設(shè)計一種既能坐，又便于記筆記，放書包的聽課折椅。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)聽課折椅的初始構(gòu)思如圖1所示，原始參數(shù)如圖2所示，設(shè)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(gòu)，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(shè)計任務(wù)及進度安排1) 機構(gòu)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(diào)平面連桿機構(gòu)模型進行組裝試驗，輔助設(shè)計，713周。5) 繪制機構(gòu)簡圖（兩位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設(shè)計說明書（參考第三題相應(yīng)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(jié)構(gòu)組成及總體布置后裝壓縮式垃圾汽車主要用于收集、轉(zhuǎn)運袋裝生活垃圾。它與其它形式的垃圾運輸汽車的區(qū)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(tài)如圖1所示。車廂2置聯(lián)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(qū)動其繞鉸接軸轉(zhuǎn)動。垃圾從裝載廂后部入口處裝入，再經(jīng)裝載廂內(nèi)的壓縮機構(gòu)進行壓縮處理，然后將垃圾向前擠壓入車廂內(nèi)壓實。卸出垃圾時，如圖2所示，首先裝載廂被舉升油缸1驅(qū)動擺轉(zhuǎn)掀起，使車廂后端呈敞開狀，然后車廂被舉升油缸2驅(qū)動繞其下后部鉸接軸擺轉(zhuǎn)，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(yīng)小于900mm。1-2. 主要工作部件的結(jié)構(gòu)與參數(shù)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(nèi)外同類車型即可確定額定裝載質(zhì)量me5000kg。根據(jù)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(nèi)頂縱向長度 (m)； 廂內(nèi)底縱向長度 (m)； H 廂內(nèi)高度(m)； W 廂內(nèi)寬度 (W2m)；1-2-2 車廂傾斜機構(gòu)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(shè)置液壓舉升機構(gòu)。為了避免車廂重心過高影響其穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量減少舉升機構(gòu)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(gòu)裝載廂總成是由裝載廂體和安裝在其內(nèi)的壓縮填裝機構(gòu)組成。其作用是將垃圾填裝在裝載廂內(nèi)進行壓碎壓實處理，并將垃圾向車廂內(nèi)擠壓。裝載廂內(nèi)的復(fù)合

45、連桿式壓縮機構(gòu)的工作過程如圖4所示。狀態(tài)(a)表示鏟斗DE上一次工作循環(huán)結(jié)束和新一輪工作循環(huán)開始，垃圾已倒入裝載廂下腔的裝填斗中；狀態(tài)(b) 表示鏟斗DE擺動上收；狀態(tài)(c) 表示鏟斗DE向下壓縮垃圾；狀態(tài)(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(tài)(e) 表示鏟斗DE將垃圾向車廂內(nèi)壓入并復(fù)位。二設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)1. 初步設(shè)計本車的外形輪廓。標注車廂和裝載廂的主要幾何參數(shù)。2. 設(shè)計車廂傾斜機構(gòu)（1）采用油缸驅(qū)動，油缸級數(shù)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(shè)計車廂傾斜機構(gòu)，使車廂至少可以向后擺轉(zhuǎn)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(gòu)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(shè)計裝載廂及其內(nèi)的壓縮填裝機構(gòu)（1）采用油缸驅(qū)動，具體要求同上。(2) 壓縮填裝機構(gòu)須實現(xiàn)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(yīng)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(yīng)小于900mm。4. 設(shè)計裝載廂掀起機構(gòu)。掀起時旋轉(zhuǎn)的角度值由設(shè)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(jié)果。6. 選做機械方案創(chuàng)意設(shè)計模擬實施實驗。7. 用不同顏色繪出車廂及其傾斜機構(gòu)的兩個極限位置和裝載廂及其內(nèi)的壓縮填裝機構(gòu)的五個工作位置。8. 撰寫設(shè)計說明書。 圖1 后裝壓縮傾卸式垃圾汽車的運輸狀態(tài)十一、受電弓機構(gòu)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?shù)姆较蚱絼又本€上升、下降，最低400mm，最高1950mm。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)1) 在弓頭上升、下降的1550mm行程內(nèi)，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(gòu)的最高處。3) 只有一個自由度，用風(fēng)缸驅(qū)動。4) 收弓后，整個受電弓含風(fēng)缸不超出虛線所示1400×400mm區(qū)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(gòu)的兩個極限位置和一個中間位置。標注尺寸。三、 設(shè)計任務(wù)及進度安排1) 機構(gòu)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(diào)平面連桿機構(gòu)模型”進行組裝試驗，輔助設(shè)計，813周。5) 繪制在題給的位置時

49、的機構(gòu)運動簡圖（要求各位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設(shè)計說明書（參考第三題相應(yīng)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(zhuǎn)彎處的外軌超高所產(chǎn)生的水平分力已遠遠不足以提供高速轉(zhuǎn)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?lián)u枕）之間的擺動機構(gòu)使車體在轉(zhuǎn)彎時進一步向內(nèi)側(cè)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(zhuǎn)彎的需要。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)1) 車體必須懸掛在機架（下?lián)u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(zhì)心偏離未傾斜時質(zhì)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(qū)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(shù)據(jù)如圖中所示，未注尺寸由同學(xué)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(shè)計任務(wù)及進度安排1) 機構(gòu)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(diào)平面連桿機構(gòu)模型進行組裝試驗，813周。5) 繪制在題給的位置時的機構(gòu)簡圖（要求各位置不同顏色