機械原理課程設計

機械設計基礎A1

課程設計目前一頁\總數(shù)七十一頁\編于點課程設計的目的從系統(tǒng)方案設計出發(fā)，融會貫通各章的理論和方法，分析和解決與實際問題。培養(yǎng)初步的機構選型及確定運動方案的能力對運動學和動力學的分析與設計有一個較完整的概念提高運算、繪圖、運用計算機完成機械系統(tǒng)整體分析和設計查閱有關資料的能力培養(yǎng)學生表達、歸納、總結和獨立思考與分析的能力。目前二頁\總數(shù)七十一頁\編于點課程設計的意義國民經(jīng)濟發(fā)展的要求：需質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格廉的機械產(chǎn)品，機械原理課程設計內(nèi)容是產(chǎn)品設計的重要內(nèi)容。機械產(chǎn)品自動化的要求：各種機械均需生產(chǎn)和操作過程的自動化，或者實現(xiàn)某一工藝動作過程。創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求鞏固、掌握、運用機械原理知識理論的要求目前三頁\總數(shù)七十一頁\編于點設計步驟步驟內(nèi)容要求時間1上課、熟悉題目分組、定題、查資料1天2方案設計、分析分析原理，提出方案、比較，定一方案2天3尺寸綜合、繪圖圖解法、解析法（編程）等2天4編程（建模）、上機計算編程、建模分析檢驗機構3天5寫說明書統(tǒng)一格式（新封面）1天6答辯1天目前四頁\總數(shù)七十一頁\編于點設計題目已按學號分發(fā)(共7組題目）可以自選其他已有的題目（一周內(nèi)找老師更改，登記）可以結合明年機械設計大賽自選題目（明年5月參賽，主題為“珍愛生命，奉獻社會”，內(nèi)容為“在突發(fā)災難中，用于救援、破障、逃生、避難的機械產(chǎn)品的設計與制作”）目前五頁\總數(shù)七十一頁\編于點時間安排學院安排的時間：18~19周（專用周，但可能被占用）提前下題，提前完成最后完成時間：第19周周五下午3點前必須答辯結束目前六頁\總數(shù)七十一頁\編于點幾點要求每班同一題目的同學組成一個小組（一般為學號加減7）每組選出組長一名，負責協(xié)調(diào)、組織本組成員的設計（定題后報給老師）答辯前每組自報每個組員的自評成績（由高到低排序，由本組成員討論、綜合貢獻大小而定）答辯時按組逐一進行充分發(fā)揮團結協(xié)作、群策群力的精神目前七頁\總數(shù)七十一頁\編于點答辯時完成的工作圖紙一張（A0/A1，手繪/CAD）機構運動方案簡圖機械傳動方案圖運動循環(huán)圖說明書一份（同一封面、紙張，左側裝訂）任務書；功能分析；功能分解及工藝動作；原始數(shù)據(jù)及計算；方案設計思路及討論改進；執(zhí)行機構設計步驟；機構上機分析檢驗過程；對所設計的結果進行討論；感想及建議；附錄(程序源代碼）目前八頁\總數(shù)七十一頁\編于點機械系統(tǒng)運動方案設計

1、機械系統(tǒng)設計的一般原則1.1機械的結構組成機械動力機傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)回轉(zhuǎn)運動往復運動間歇運動軌跡要求機械液體電磁控制系統(tǒng)目前九頁\總數(shù)七十一頁\編于點1.2機械系統(tǒng)設計的一般原則采用簡短的運動鏈有較高的機械效率合理安排傳動順序合理分配傳動比（前小后大）保證機械安全運轉(zhuǎn)目前十頁\總數(shù)七十一頁\編于點2、機械運動方案設計的過程和內(nèi)容目前十一頁\總數(shù)七十一頁\編于點目前十二頁\總數(shù)七十一頁\編于點一、功能原理設計

——根據(jù)預期實現(xiàn)的功能考慮相應的原理常用功能原理機械推拉原理摩擦傳動原理流體傳動原理電磁傳動原理材料變形原理光電原理功能原理設計思路是：分析功能要求，根據(jù)功能要求提出可能實現(xiàn)它的功能原理目前十三頁\總數(shù)七十一頁\編于點目前十四頁\總數(shù)七十一頁\編于點功能原理設計實例1辦公室取紙器設計預期實現(xiàn)的功能是：辦公室取便條用，每次取一張實現(xiàn)的原理有：摩擦力靜電吸力切向力目前十五頁\總數(shù)七十一頁\編于點功能原理設計實例2自動送料板裝置實現(xiàn)的原理有：用頂吸法吸走頂部一張料板用底部氣吸法吸出料板的邊緣，然后夾走將料板從底部推出，然后用夾板抽走用摩擦板從頂部推出一張料板，然后夾走用摩擦輪將料板從底部滾出，然后夾走目前十六頁\總數(shù)七十一頁\編于點二、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。加工內(nèi)孔機床的運動規(guī)律設計：

工件作等速轉(zhuǎn)動，刀具作縱向等速運動，進給運動是刀具的徑向進給（車床）目前十七頁\總數(shù)七十一頁\編于點執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。加工內(nèi)孔機床的運動規(guī)律設計：

工件固定不動，刀具繞被加工孔的中心線轉(zhuǎn)動，進給運動是刀具的徑向、縱向運動。（鏜床）目前十八頁\總數(shù)七十一頁\編于點執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。加工內(nèi)孔機床的運動規(guī)律設計：

工件固定不動，采用不同尺寸的專用刀具（鉆頭和鉸刀）等速轉(zhuǎn)動和縱向送進運動。(鉆床)目前十九頁\總數(shù)七十一頁\編于點執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。加工內(nèi)孔機床的運動規(guī)律設計：

工件和刀具均不轉(zhuǎn)動，只讓刀具作直線運動。（拉床）目前二十頁\總數(shù)七十一頁\編于點計算機的繪圖機的運動規(guī)律設計圖紙固定不動，而繪圖筆作橫向和縱向的移動，從而在繪圖紙上繪出任意形狀復雜的平面曲線。繪圖筆僅作x方向運動，讓繪圖紙繞在卷筒上繞x軸作往復轉(zhuǎn)動，這兩個運動的合成可以在圖紙上繪出復雜的平面圖形。目前二十一頁\總數(shù)七十一頁\編于點3.1動力機類型的選擇電動機交流異步電動機（推薦使用）直流電動機伺服電動機液動機（液壓馬達、液壓油缸）氣動機（氣缸）需完成工作：選定電機，定出轉(zhuǎn)速、功率三、機構構型設計目前二十二頁\總數(shù)七十一頁\編于點3.2機構選型3.2.1傳動系統(tǒng)機構選型傳動系統(tǒng)：減速增力/(增速）帶傳動（含同步帶）和鏈傳動齒輪傳動（輪系）螺旋機構其他新型減速機構連桿機構、凸輪機構需完成工作：選定傳動機構，定出各級傳動比，圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖，并標出傳動比目前二十三頁\總數(shù)七十一頁\編于點3.2.2執(zhí)行機構選型選型方法：1、按照執(zhí)行構件所需的運動特性進行機構選型2、按照動作功能分解與組合原理進行機構選型執(zhí)行系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中的重要組成部分。執(zhí)行系統(tǒng)由一個或多個執(zhí)行機構組成。機械執(zhí)行機構選型是總體方案設計的核心。目前二十四頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照運動特性選型

（1）定速比轉(zhuǎn)動變換機構齒輪機構蝸輪蝸桿輪系（定軸、周轉(zhuǎn)、復合）帶傳動鏈傳動摩擦輪特殊的連桿機構目前二十五頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照運動特性選型

（2）連續(xù)轉(zhuǎn)動→往復移動（擺動）連桿機構曲柄滑塊、曲柄搖桿、擺動導桿多桿機構凸輪機構組合機構凸輪連桿組合機構齒輪連桿組合機構目前二十六頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照運動特性選型

（3）連續(xù)轉(zhuǎn)動→變速轉(zhuǎn)動(周期性）雙曲柄機構回轉(zhuǎn)導桿機構多桿機構非圓齒輪機構目前二十七頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照運動特性選型

（4）連續(xù)轉(zhuǎn)動→間歇運動棘輪機構槽輪機構不完全齒輪機構凸輪性間歇機構齒輪連桿組合機構凸輪齒輪組合機構…目前二十八頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照運動特性選型

(5)連續(xù)轉(zhuǎn)動→軌跡運動連桿機構四桿機構五桿機構凸輪連桿組合齒輪連桿組合目前二十九頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照運動特性選型

（6）運動的合成與分解差動機構（2自由度）差動輪系差動螺旋2自由度連桿機構2自由度組合機構目前三十頁\總數(shù)七十一頁\編于點

功能求解

根據(jù)機構的基本功能，歸納整理為功能元。任何一個復雜的機構系統(tǒng)所要實現(xiàn)的運動，都可以認為是由一些基本的功能元按一定規(guī)律組成的，根據(jù)功能元就易于找到相應的功能載體，實現(xiàn)功能元的求解?；竟δ茉胺柋硎景凑談幼鞴δ芊纸馀c組合原理進行機構選型目前三十一頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照動作功能分解選型

精鍛機主機構設計（1）總功能：當加壓執(zhí)行構件（沖頭）上下運動時，能鍛出較高精度的毛坯要求：驅(qū)動軸必須水平布置，加壓執(zhí)行構件沿鉛垂方向移動。

試構思該執(zhí)行機構的若干方案。目前三十二頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照動作功能分解選型

精鍛機主機構設計（2）1、進行動作功能分解。根據(jù)題目要求，該執(zhí)行機構應具有以下功能：運動形式變換功能：將驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動變換為沖頭的移動運動軸線變向功能：將水平軸運動變換為鉛垂方向運動運動位移或速度縮小功能：減小位移量（或速度），以實現(xiàn)增力要求目前三十三頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照動作功能分解選型

精鍛機主機構設計（3）2、構思出完成加壓執(zhí)行機構總體功能的功能-技術矩陣圖。目前三十四頁\總數(shù)七十一頁\編于點目前三十五頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照動作功能分解選型

精鍛機主機構設計（4）滿足精鍛機功能要求的六種基本功能結構目前三十六頁\總數(shù)七十一頁\編于點按照動作功能分解選型

精鍛機的四種方案回設計過程目前三十七頁\總數(shù)七十一頁\編于點四、運動循環(huán)圖設計用來描述機構系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構件運動間相互協(xié)調(diào)配合的示意圖稱為機構系統(tǒng)運動循環(huán)圖，簡稱運動循環(huán)圖。運動循環(huán)圖形式：直線式運動循環(huán)圖（或稱矩形運動循環(huán)圖）圓周式運動循環(huán)圖直角坐標式運動循環(huán)圖目前三十八頁\總數(shù)七十一頁\編于點實例：半自動制釘機制造如圖所示一枚鞋釘?shù)墓に囘^程所繪制的運動循環(huán)圖該鞋釘分為釘頭、釘桿、釘尖三部分，釘桿成四方錐形目前三十九頁\總數(shù)七十一頁\編于點實例：半自動制釘機工藝過程示意圖（俯視）所示.整個機構系統(tǒng)由四個執(zhí)行機構所組成（圖中只畫出各凸輪機構的執(zhí)行構件），分別完成四個工序。目前四十頁\總數(shù)七十一頁\編于點半自動制釘機四個工序鐓頭：沖頭1左進鐓出釘頭。在鐓鍛過程中，沖頭3壓緊鋼絲料。送料：由送料夾持器2分四次間歇送進，前三次每次送進量約為三分之一釘長度，第四次送進略大于前三次送進量。壓緊、擠方：由沖頭3在前三次送料后的停歇時間內(nèi)將釘桿擠壓成方錐，在其余工作循環(huán)中沖頭3保持與釘桿接觸，起壓緊作用。擠尖、切斷：在第四次送料后，由切斷刀4同時完成擠尖、切斷工序，最后完成一枚鞋釘?shù)闹谱鳌Ｄ壳八氖豁揬總數(shù)七十一頁\編于點直線式運動循環(huán)圖繪制方法：將機械在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構件各運動區(qū)段的起止時間（或轉(zhuǎn)角）和先后順序，按比例繪制在直線軸上，形成長條矩形圖機構運動目前四十二頁\總數(shù)七十一頁\編于點圓周式運動循環(huán)圖繪制方法：以原點O為圓心，作若干個同心圓環(huán)，每一個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構件。由各相應圓環(huán)分別引徑向直線表示個執(zhí)行構件不同運動區(qū)段的起始和終止位置。目前四十三頁\總數(shù)七十一頁\編于點直角坐標式運動循環(huán)圖繪制方法：以橫坐標軸代表機械的主軸或分配軸的轉(zhuǎn)角，以縱坐標軸代表各執(zhí)行構件的角位移或線位移，如圖所示，實際上就是各執(zhí)行構件的位移線圖。機構運動目前四十四頁\總數(shù)七十一頁\編于點運動循環(huán)圖設計設計原則運動循環(huán)圖需滿足各執(zhí)行機構：動作先后的順序性要求

動作在時間上的同步性要求在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求→改進操作上的協(xié)同性要求的動作安排要有利于提高勞動生產(chǎn)率的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高目前四十五頁\總數(shù)七十一頁\編于點機構尺寸設計連桿機構的各桿長凸輪機構的具體尺寸齒輪機構的模數(shù)、齒數(shù)、中心距等其他機構的關鍵尺寸設計方法：解析法圖解法實驗法目前四十六頁\總數(shù)七十一頁\編于點機構運動、動力分析運動分析：解析法——編程分析模型法——利用已有軟件圖解法(多位置不方便）分析的結果需要詳細說明，是否符合題目要求，如何體現(xiàn)。目前四十七頁\總數(shù)七十一頁\編于點方案評價是否符合題目要求？評價指標具體內(nèi)容系統(tǒng)功能實現(xiàn)運動規(guī)律或運動軌跡、實現(xiàn)工藝動作的準確性、特定功能等運動性能運轉(zhuǎn)速度、行程可調(diào)性、運動精度等動力性能承載能力、增力特性、傳力特性、振動噪音等工作性能效率高低、壽命長短、可操作性、安全性、可靠性、適用范圍等經(jīng)濟性加工難易、能耗大小、制造成本等結構緊湊性尺寸、重量、結構復雜性等目前四十八頁\總數(shù)七十一頁\編于點目前四十九頁\總數(shù)七十一頁\編于點說明書包含的內(nèi)容任務書；功能分析；功能分解及工藝動作；原始數(shù)據(jù)及計算；方案設計思路及討論、改進；執(zhí)行機構設計步驟；機構上機分析檢驗過程；對所設計的結果進行評價；感想及建議；附錄(程序源代碼）目前五十頁\總數(shù)七十一頁\編于點洗瓶機推瓶機構提示推頭可走軌跡目前五十一頁\總數(shù)七十一頁\編于點洗瓶機推瓶機構提示目前五十二頁\總數(shù)七十一頁\