機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目錄一 .設(shè)計(jì)題目 1.1.1 課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù) 1.1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求 1.1.3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 4.1.4 參考數(shù)據(jù) 5.1.5 設(shè)計(jì)要求 5.二 . 設(shè)計(jì)方案比較 6.2.1 設(shè)計(jì)方案一 6.2.2 設(shè)計(jì)方案二 7.2.3 設(shè)計(jì)方案三 8.2.4 最終設(shè)計(jì)方案 9.三. 速度，加速度多邊形計(jì)算與分析 1. 03.1 速度、加速度多邊形計(jì)算與分析 10四. 虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真 1. 34.1ADAMS 的樣機(jī)建模 1. 3五. 虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果分析 1. 45.1 滑塊水平位移仿真曲線 145.2 滑塊水平運(yùn)動(dòng)速度仿真曲線 145.3 滑塊水平運(yùn)動(dòng)加速度仿真曲

2、線 155.4 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（一）155.5 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（二） 15六 . 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 1.66.1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總結(jié) 1. 66.2 設(shè)計(jì)過(guò)程 1.76.3 設(shè)計(jì)展望 1.76.4 參考文獻(xiàn) 1.86.5 心得體會(huì) 18一題目：汽車風(fēng)窗刮水器1.1 課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)下雨的時(shí)候， 大車小車前檔風(fēng)玻璃上的雨刮器就會(huì)齊齊動(dòng)作， 兩只雨刮片以 固定的轉(zhuǎn)軸柱為中心作擺動(dòng)， 將前檔風(fēng)玻璃的雨水刮去， 還司機(jī)一個(gè)有效的視野。 雨刮器看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上構(gòu)造并不簡(jiǎn)單。雨刮器總成含有電動(dòng)機(jī)、減速器、四連 桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。 當(dāng)司機(jī)按下雨刮器的開關(guān)時(shí)， 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，

3、 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動(dòng)擺臂， 擺臂帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)， 四 連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動(dòng)， 最后由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)雨刮片刮掃擋風(fēng) 玻璃。生活中我們發(fā)現(xiàn)， 雨下得很大時(shí)使用雨刷感覺(jué)不錯(cuò)， 可是當(dāng)下小雨啟動(dòng)雨 刷時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)雨刷會(huì)在玻璃面上留下擦拭不均的痕跡； 還有， 有的時(shí)候會(huì)卡在 玻璃上造成視線不良。 這種情況表明雨刷已硬化。 若排除此故障， 應(yīng)先了解一下 雨刷的工作原理。 原來(lái)，雨刷是借馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)作用， 靠連接棒轉(zhuǎn)變成一來(lái)一往的 運(yùn)動(dòng)，并將此作用力傳達(dá)至雨刷臂及雨刷本身。 當(dāng)雨刷的橡膠部分硬化時(shí)， 雨刷 便無(wú)法與玻璃面緊密貼合， 或者雨刷一有了傷痕便會(huì)造成擦拭上的不均勻

4、， 形成 殘留污垢。有些人認(rèn)為雨刷片的長(zhǎng)度越長(zhǎng)、刷的面積越大、視野越好。其實(shí)，雨 刮器片并非越長(zhǎng)越好。 加長(zhǎng)雨刷片長(zhǎng)度雖然可以增加視野可見的范圍， 但相對(duì)地 也會(huì)增加雨刮器馬達(dá)、雨刮桿的負(fù)擔(dān)。當(dāng)然，要加長(zhǎng)當(dāng)然可以，但要保證絕不能 妨礙雨刮器的正常工作。1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本要求機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是在機(jī)械原理課程完成后集中進(jìn)行的教學(xué)環(huán)節(jié)，它是在 教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成的。每個(gè)學(xué)生都應(yīng)明確課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，擬 定設(shè)計(jì)計(jì)劃，保證設(shè)計(jì)進(jìn)度、設(shè)計(jì)質(zhì)量，按時(shí)完成課程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡 獨(dú)立思考、深入鉆研，主動(dòng)地、創(chuàng)造性地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。要求設(shè)計(jì)態(tài)度嚴(yán)肅認(rèn) 真、一絲不茍，反對(duì)不求甚解，這樣才能確保課

5、程設(shè)計(jì)達(dá)到教學(xué)基本要求，并 在設(shè)計(jì)思想、方法和技能等方面得到良好的訓(xùn)練和提高。1) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)步驟(1) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定 機(jī)構(gòu)方案；(2) 設(shè)計(jì)上述各機(jī)構(gòu)。根據(jù)選定的方案采用各機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī) 構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其組合機(jī)構(gòu)等，即具體機(jī)構(gòu)的尺度綜合，求出 機(jī)構(gòu)的主要尺寸；(3) 根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫出全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán) 圖；(4) 據(jù)此對(duì)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，并進(jìn)行基于 ADAM軟件的機(jī)構(gòu)建模與 運(yùn)動(dòng)仿真。即繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖，或進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析；( 5 )編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。2) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書編寫要求課程

6、設(shè)計(jì)說(shuō)明書是學(xué)生證明自己設(shè)計(jì)正確合理并供有關(guān)人員參考的文件， 它是課程設(shè)計(jì)的重要組成部分。收集整理課程設(shè)計(jì)報(bào)告工作關(guān)系到課程設(shè)計(jì)的 成敗，通過(guò)這項(xiàng)工作，能提高學(xué)生的技術(shù)概括能力和表達(dá)能力。編寫說(shuō)明書也 是科技工作者必須掌握的基本技能之一。因此，學(xué)生在校期間就應(yīng)加強(qiáng)這方面 的訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步形成，課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，再 作必要的補(bǔ)充和整理。而設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容視設(shè)計(jì)任務(wù)而定，大致包括：( 1)設(shè)計(jì)題目(包括設(shè)計(jì)條件和要求)。(2) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖或設(shè)計(jì)方案的確定。( 3)全部原始數(shù)據(jù)。(4) 完成設(shè)計(jì)所用方法及其原理的簡(jiǎn)要說(shuō)明。(5) 建立設(shè)計(jì)所需的數(shù)學(xué)模型并列出必要的計(jì)算公式

7、、計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明，寫出設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果(6) 繪出計(jì)算機(jī)程序框圖，寫出自編的程序?；?qū)⒒?ADAM軟件的機(jī)構(gòu) 建模與仿真方法過(guò)程描述出來(lái)。(7) 用表格列出計(jì)算結(jié)果并畫出主要曲線圖。(8) 對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析討論，寫出課程設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)。( 9 )列出主要參考文獻(xiàn)資料。3) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書的格式要求：( 1)說(shuō)明書一般用 A4 紙打印，要求步驟清楚、敘述簡(jiǎn)明、文句通順、書寫 端正。( 2 )對(duì)每一自成單元的內(nèi)容，都應(yīng)有大小標(biāo)題，使其醒目突出，建議加上 目錄。(3) 通過(guò)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、繪制圖表 和簡(jiǎn)圖，用工程術(shù)語(yǔ)表達(dá)設(shè)計(jì)成果的方法。(4) 對(duì)所用公式和數(shù)據(jù)，應(yīng)標(biāo)明來(lái)

8、源參考資料的編號(hào)和頁(yè)次。( 5 )說(shuō)明書應(yīng)加上封面，并與圖紙一起裝訂成冊(cè)。1.3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介汽車風(fēng)窗刮水器是用于汽車刮水刷的驅(qū)動(dòng)裝置。如圖 1- (a) 所示，風(fēng)窗刮 水器工作時(shí)， 由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪裝置 1-2 ，傳至曲柄搖桿裝置 2'-3-4 。電動(dòng)機(jī)單 向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，刮水桿 4 作左右往復(fù)擺動(dòng)，要求左右擺動(dòng)的平均速度相同。其中， 刮水刷的工作阻力矩如圖 1- (b) 所示。圖 1 汽車風(fēng)窗刮水器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及阻力線圖1.4 參考數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表 1 所示表1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)容曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析符號(hào)（扇面）單位數(shù)據(jù)30112060180100150.015001.5

9、設(shè)計(jì)要求1. 對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析作機(jī)構(gòu)1-3個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形，以上內(nèi)容與后面的動(dòng)態(tài)靜 力分析一起畫在2號(hào)圖紙上，整理計(jì)算說(shuō)明書。2. 在Solidworks/Adams中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真，作出位移、速度、加速度線圖二. 設(shè)計(jì)方案比較2.1 設(shè)計(jì)方案一分析：搖桿 2轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)搖桿3，搖桿 3 帶動(dòng)雨刷 4 上下移動(dòng)，從而達(dá)到刮水效果。、）.-/_r該方案優(yōu)點(diǎn) ：雨刷刮水面積較大；結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)。該方案缺點(diǎn)：中間固定部位過(guò)長(zhǎng)，影響視線； 雨刷向上移動(dòng)的時(shí)，又將雨水向上刮，從而影響效率。2.2 設(shè)計(jì)方案二分析：此刮雨器由凸輪機(jī)構(gòu)組成，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)雨刷向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最高度

10、時(shí)，雨刷因重力隨凸輪向下運(yùn)動(dòng)，但此方案有以下缺陷：1. 由凸輪帶動(dòng)極其不穩(wěn)定,2. 凸輪與擋板間有動(dòng)摩擦產(chǎn)生了磨損3. 僅靠雨刷重力來(lái)克服摩擦力，很可能經(jīng)常導(dǎo)致雨刷靜止在最高端4. 電機(jī)不僅要克服雨刷與玻璃的摩擦還要克服雨刷的重力，浪費(fèi)資源2.3設(shè)計(jì)方案三方案3簡(jiǎn)圖1、7、8支座4連桿2、3搖桿5、6擺桿分析：搖桿2轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)搖桿3，搖桿3帶動(dòng)連桿移動(dòng)，從而使擺桿 5、6左右以一定頻率擺動(dòng)，達(dá)到刮水的效果、）.-/_r該方案優(yōu)點(diǎn)：1.整體構(gòu)建布局可以在汽車上較為容易實(shí)現(xiàn)；2.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在滿足運(yùn)動(dòng)要求前提下大大節(jié)省了材料；3. 設(shè)置了急回特性（推桿快，收桿慢） ，因?yàn)樵诠纹鸸吻?，擋風(fēng)玻璃上附

11、 著的雨水量相對(duì)較多， 對(duì)司機(jī)觀察前方路線不利， 這時(shí)刮片需快速刮清雨水， 而 在回程時(shí)玻璃上雨量較少， 這時(shí)慢刮可進(jìn)一步刮凈雨水， 是玻璃保持相對(duì)較長(zhǎng)的 清晰度。同時(shí)急回特性的運(yùn)用也提高了雨刮器的工作效率；4. 在雨刮器收桿的時(shí)候，刮片貼緊擋風(fēng)玻璃下沿時(shí)間較長(zhǎng)，這就可以讓雨刷 器間隔工作，剩去了需脈沖控制讓雨刷器間隔工作這一步。2.4 最終設(shè)計(jì)方案： 方案三三、加速度，速度多邊形的計(jì)算與分析3.1 加速度，速度多邊形的計(jì)算與分析1）由已知條件可得：Vb=Wab X LabWab=30 n /60m/sLAB=60mm' Vab=0.188m/sab=Wab2X LAB=0.592m2

12、/s選比例尺：卩 v=V B/pb=9.42 （m/s）/m卩 a=a B/p'b'=29.5（m2/s）/m理論力學(xué)公式： VC=VB+VBCaC=a B+ a CBn+a CBt2）（一）由圖一的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：VC =0VBC=0.188m/sa CA n=0a BCA n=0.197m/s2a C =p'c'* 卩 a=1.6225 m/s23)由圖二的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：VC =0.149 m/s V BC=0.031m/sac n=0.319m/s2 a BCn=0.005m/s2a c =p'

13、c'* 卩 a=0.59m/s24)(三)由圖三的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：VC =0.119 m/sVBC=0.188m/sa Cn=0.118m/s2 a BCn=0.197m/s2ac =p'c'* 卩 a=0.24 m/s2四. 虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真4.1 ADAMS/View 的樣機(jī)建模五 . 虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果分析利用ADAM仿真軟件對(duì)已建立模型的搖桿的位移、速度、加速度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并輸出所需要的數(shù)據(jù)及曲線，如下：5.1 滑塊水平位移仿真曲線5.2 滑塊水平運(yùn)動(dòng)速度仿真曲線5.3 滑塊水平運(yùn)動(dòng)加速度仿真曲線5.4 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（

14、一）5.5 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（二）六. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)6.1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總結(jié)：首先我們確定搖桿的長(zhǎng)度，并用 CAXAB出了它的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，之后用 ADMAS 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了ADMASS件的基本操作掌握了更多的使用工具。并且在此設(shè)計(jì)過(guò)程中也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作精神。在學(xué)完機(jī)械原理這門課程的同時(shí)，作為一名合格的機(jī)械學(xué)生，需要將所學(xué) 的應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)中去，提高我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論分析的能 力，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來(lái)分析和解決工程問(wèn)題。根據(jù)已知機(jī)械的工作要求，通過(guò) 制定設(shè)計(jì)方案、合理選擇機(jī)構(gòu)的類型、正確地對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行分析和 計(jì)算，讓我們對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)

15、較完整的概念。同時(shí)也訓(xùn)練我們收集和運(yùn)用設(shè) 計(jì)資料以及計(jì)算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算 機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步掌握編制計(jì)算機(jī)程序并在計(jì)算機(jī)上計(jì)算來(lái)解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 問(wèn)題的基本技能。完成了整個(gè)課程設(shè)計(jì)，收獲頗多，尤其是在軟件應(yīng)用上面， 同時(shí)對(duì)機(jī)械原理的知識(shí)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)?？v觀課程設(shè)計(jì)過(guò)程，我們各組員任務(wù)分配明確，相互溝通交流，互幫互 助，工作有條不紊地前進(jìn)。短短的兩周讓我們受益匪淺：首先要對(duì)問(wèn)題認(rèn)真重 視，然后就是數(shù)學(xué)思想的完美性的思考，將機(jī)構(gòu)放之現(xiàn)實(shí)生活中我們要考慮的 問(wèn)題，安全、穩(wěn)定、美觀、便捷、經(jīng)濟(jì)。這是最復(fù)雜和困難的，也是想的最多 的地方，也是能夠突出成績(jī)的地方。我們?cè)谶@