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文檔簡介
機械原理課程設計指引書(機械設計制造及自動化等專業(yè)合用)北京林業(yè)大學工學院機械設計教研室北京市教誨委員會共建項目專項資助目錄目錄 2第1章 概述 41.1機械原理課程設計目和任務 41.1.1課程設計目 41.1.2課程設計任務 41.2課程設計所采用辦法 41.3課程設計詳細規(guī)定 51.3.1任務書 51.3.2目錄 61.4實習 61.4.1規(guī)定 71.4.2實習地點 7第2章設計示范 82.1概述 82.2方案設計實例 82.2.1牛頭刨床傳動方案設計。 82.2.2方案評價準則 102.2.3蛙式打夯機和2K-V型行星傳動機構(gòu)方案設計簡介 102.3用解析法進行機構(gòu)運動綜合和分析(復數(shù)矢量法) 122.3.1牛頭刨床主體機構(gòu)設計 122.3.2導桿機構(gòu)運動分析 132.3.3計算流程圖 142.4應用圖解法進行平面機構(gòu)運動綜合和分析 142.4.1設計題目 142.3.2設計規(guī)定 142.4.2機構(gòu)簡圖和已知數(shù)據(jù) 142.4.3設計環(huán)節(jié) 15第3章課程設計題目、原始數(shù)據(jù)及規(guī)定 173.1課程設計題目 173.2規(guī)定 173.2.1牛頭刨床主體機構(gòu)設計 173.2.2自動包裝機傳動系統(tǒng)研究和設計 183.2.3自行車制動系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)研究和綜合 183.2.4機械手傳動機構(gòu)研究與設計(4個不同機械手) 183.2.5縫紉機送布機構(gòu)等研究與設計 193.2.6多功能清潔車研究與設計 193.2.7擺式運送機設計 193.2.8插床主體機構(gòu)設計 203.2.9齒輪機構(gòu)設計 213.2.10關(guān)于自選題目 21第4章課程設計成績評價體系 224.1方案、圖紙和設計報告評價 224.1.1方案分析與評價 224.1.2圖紙評價 224.1.3設計報告評價 224.2成績評估 22第5章往屆同窗設計感想 235.1機械設計感想 235.2機械原理課程設計感想 255.3機械原理課程設計感想 265.4機械原理課程設計感想 275.5機械設計課程設計感想 27概述機械原理課程設計是機械類各專業(yè)學生第一次課程設計,是重要實踐性教學環(huán)節(jié),對于培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)運動方案設計和創(chuàng)新設計能力、解決工程實際中機構(gòu)分析和設計能力等有著十分重要意義。1.1機械原理課程設計目和任務1.1.1課程設計目1)綜合運用機械原理課程理論和實踐知識,分析和解決與本課程關(guān)于實際問題,增進所學理論知識鞏固、進一步和歸納;2)培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計能力、綜合設計能力與團隊協(xié)作精神;3)加強學生動手能力培養(yǎng)和工程實踐訓練,提高學生針對實際需求進行創(chuàng)新思維、綜合和工藝制作等實際工作能力;4)提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機、收集和整頓資料能力;5)為將來從事技術(shù)工作打基本。1.1.2課程設計任務結(jié)合一種簡樸或中檔復雜限度機械系統(tǒng),讓學生依照使用規(guī)定和功能分析,開拓思路,敢于創(chuàng)新,巧妙地構(gòu)思其工作原理和選取工藝動作過程;由所選取工作原理和工藝動作過程綜合應用所學過各類慣用機構(gòu)構(gòu)造構(gòu)成、運動原理、工作特點及應用場合等知識,進行機構(gòu)選型、創(chuàng)新與組合,構(gòu)思出各種也許運動方案,并通過方案評價、優(yōu)化篩選,選取最佳方案;就所選取最佳運動方案,應用計算機輔助分析和設計辦法(也可以使用圖解法)進行機構(gòu)尺度綜合和運動分析;由運動方案和尺度綜合成果繪制機構(gòu)系統(tǒng)運動簡圖。1.2課程設計所采用辦法機械原理課程設計辦法原則上可以分為兩類。圖解法運用某些幾何關(guān)系式或已知條件等,通過幾何作圖求得成果,所需尺寸可直接從圖上量取。其明顯長處是可以將分析和綜合成果清晰地表達在圖紙上,直觀、形象、便于檢核對的與否。缺陷是作圖繁瑣,精度不高。解析法以機構(gòu)參數(shù)來表達各構(gòu)件間函數(shù)關(guān)系,建立機構(gòu)位置方程或機構(gòu)封閉環(huán)路方程,解方程求得未知量。運用計算機可以計算大量重復工作,迅速獲得計算成果,且精度較高,能解決較復雜問題。以上兩種辦法各有特點,可以互為補充。1.3課程設計詳細規(guī)定機械原理課程設計最后上交材料為圖樣,設計(或研究)報告以及編寫程序等。圖樣重要涉及內(nèi)容為運動方案中機構(gòu)系統(tǒng)運動簡圖及其運動循環(huán)圖,圖解及解析法分析和設計某些機構(gòu)位置圖。規(guī)定圖樣比例適當、布置合理、線條分明、清晰精確、曲線光滑,運動副等符號符合國標。設計(或研究)報告內(nèi)容重要涉及,設計任務書與給定條件、題目及設計(研究)背景分析、資料收集與整頓、機構(gòu)系統(tǒng)運動方案論證與比較、某些機構(gòu)分析與設計原理與辦法、分析思路、計算程序及其闡明、計算成果分析、收獲與體會、參照文獻等,詳細內(nèi)容與格式如下。1.3.1任務書1.3.1.1設計參數(shù)——如自擬題目自擬題目設計參數(shù)需要依照背景調(diào)查,結(jié)合設計自行擬定。1.3.1.2設計任務1)繪制整機工作運動循環(huán)圖2)設計減速系統(tǒng)3)設計執(zhí)行機構(gòu)1.3.1.3規(guī)定1)設計報告正文中包括:必要圖示闡明、解析式推導過程編制程序流程框圖解析式與程序中符號對照表源程序清單打印成果(含量綱數(shù)表、圖形)2)設計報告格式規(guī)定word打印設計報告(標點符號對的,無錯別字,用語規(guī)范)C語言(或其他)進行運動分析與受力分析excel(或其他)打印數(shù)表與曲線cad繪制機構(gòu)運動簡圖Flash、PPT或Inventor(或其他)體現(xiàn)運動情形。3)課程設計報告裝訂順序統(tǒng)一格式封皮統(tǒng)一格式任務書統(tǒng)一格式目錄正文設計總結(jié)(心得體會、建議等——言簡意賅)統(tǒng)一格式參照文獻1.3.2目錄1.3.2.1機器簡介1)機器功能簡介2)設計參數(shù)3)設計任務1.3.2.2繪制整機工作運動循環(huán)圖1.3.2.3設計減速系統(tǒng)1)計算減速比2)傳動方案:構(gòu)思2-3種方案,繪制傳動簡圖3)分派各級減速比,闡明過載保護裝置4)設計齒輪傳動對其中齒輪機構(gòu)進行變位傳動設計,編程計算重要幾何尺寸,校核嚙合性能1.3.2.4設計執(zhí)行機構(gòu)——如刨床主傳動機構(gòu)1)運動方案論證至少構(gòu)思3個運動方案,繪制機構(gòu)示意圖選定運動方案,設計機構(gòu)運動尺寸,繪制機構(gòu)運動簡圖2)機構(gòu)運動分析如凸輪機構(gòu)設計:設計從動件運動規(guī)律,初選基圓半徑等,設計凸輪廓線,校核壓力角、曲率半徑,輸出最后成果繪制輸出構(gòu)件位移、速度、加速度圖運動分析后對運動方案修正與闡明3)機構(gòu)受力分析——主傳動機構(gòu)有此項內(nèi)容計算等效驅(qū)動力矩、等效阻力矩繪制等效驅(qū)動力矩、等效阻力矩圖設計飛輪轉(zhuǎn)動慣量,擬定電動機功率受力分析后對運動方案修正與闡明設計總結(jié)參照文獻1.4實習實習環(huán)節(jié)是學完機械原理課程后對機器再行結(jié)識,使學生對機器設備有較完整結(jié)識。但設計時不能依賴這些設備,即不能完全抄襲既有設備。要有自己構(gòu)思和創(chuàng)新點。1.4.1規(guī)定1)機器動力源、工作原理、重要技術(shù)參數(shù)(如生產(chǎn)率、電機型號、電機轉(zhuǎn)速、電機功率、適應參數(shù)范疇等);2)包括哪些執(zhí)行機構(gòu),執(zhí)行機構(gòu)自由度是多少;3)從電機到執(zhí)行構(gòu)件傳動比是多少,傳動方案等;4)分析存在局限性,不拘泥于“機械、機構(gòu)”研究范疇,嘗試從功能角度提出改進創(chuàng)意。1.4.2實習地點重要實習地點為金工廠及實驗室(工402)。第2章設計示范2.1概述提高產(chǎn)品科技含量和技術(shù)創(chuàng)新水平,就需要提高對產(chǎn)品設計和開發(fā)能力,加強對產(chǎn)品設計技術(shù)研究。英國從20世紀60年代開始,就以國家政策和財力來支持發(fā)展與推廣設計新技術(shù);德國提出“設計就是科學”,且其設計學發(fā)展已初具規(guī)模;美國設有“設計委員會”;日本同樣也非常注重設計技術(shù)發(fā)展,將設計看作是技術(shù)、經(jīng)濟、美學和人機學一體化整體,并極力推廣和采用新技術(shù),從而大大提高了機械產(chǎn)品在國際市場競爭力。研究掌握產(chǎn)品創(chuàng)新設計理論與辦法,并應用于產(chǎn)品設計中,提高產(chǎn)品綜合設計技術(shù),通過制造,使設計產(chǎn)品可以在產(chǎn)品質(zhì)量、價格、交貨期及功能、款式(造型、色彩)等方面滿足顧客不斷發(fā)展需求,提供優(yōu)質(zhì)高效、價廉物美產(chǎn)品,才干在激烈市場競爭中獲得優(yōu)勢,贏得顧客,獲得較好經(jīng)濟效益。機械產(chǎn)品設計開發(fā),一方面是機械系統(tǒng)方案創(chuàng)新構(gòu)思和設計。機械系統(tǒng)方案設計好壞,對產(chǎn)品設計成敗起決定性作用,對保證機械能否完畢預定功能,能否正常、穩(wěn)定、可靠地工作及工作質(zhì)量優(yōu)劣都是十分核心。成功設計往往是基于系統(tǒng)方案突破和創(chuàng)新,系統(tǒng)方案設計是富有創(chuàng)造性工作。機械系統(tǒng)方案設計是一項綜合、復雜、涉及知識面和經(jīng)驗等因素任務,它有規(guī)可循,但無定律可守。它需要遼闊知識積累,需要豐富實踐經(jīng)驗支持,更需要思維擴展、發(fā)散和創(chuàng)新意識。機械原理作為機械工程專業(yè)一門技術(shù)基本課,協(xié)助學生理解、結(jié)識機械基本工作原理,理解和掌握機械共性基本構(gòu)造構(gòu)成、功能特點等理論知識,掌握機構(gòu)運動學和機器動力學基本理論知識和分析辦法,成對機構(gòu)選型、組合、變異和演化設計能力,進而建立對機械系統(tǒng)運動方案構(gòu)思和設計能力。機械原理課程與其他機類專業(yè)基本課相比,特別強調(diào)創(chuàng)新教誨,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,把創(chuàng)新教誨滲入到各個教學環(huán)節(jié),貫穿整個培養(yǎng)過程。特別是通過生動案例分析,激發(fā)學生興趣和創(chuàng)新欲望,從而加強培養(yǎng)創(chuàng)新意識,激發(fā)創(chuàng)新精神。2.2方案設計實例2.2.1牛頭刨床傳動方案設計。已知數(shù)據(jù):曲柄轉(zhuǎn)速nAB=90r/min,刀架行程H=0.32m,行程速比系數(shù)K=1.2。如圖所示,可以歸納出下面八種傳動方案。方案2方案2方案1方案3方案方案3方案4方案5方案5方案6方案方案8方案方案7圖2-1牛頭刨床傳動方案設計分析表2-1牛頭刨床運動方案評價方案項目構(gòu)件數(shù)目運動副數(shù)目高副數(shù)目最大壓力角12345678666466357774773500000011較小較小中檔較大較大中檔中檔中檔2.2.2方案評價準則1)從實現(xiàn)功能質(zhì)量考慮,機構(gòu)應盡量工作構(gòu)件在工作行程有較平穩(wěn)速度,且速度應可調(diào)。同步還要保證機構(gòu)具備較小壓力角。2)從構(gòu)造合理性、經(jīng)濟性考慮,機構(gòu)應簡潔,構(gòu)件數(shù)目和運動副數(shù)目越少造價越低。對于運動副型式來說,低副能傳遞較大力,且制造簡樸,而高副可以精準實現(xiàn)給定運動規(guī)律,但加工困難,易磨損,不能傳遞較大力。表2-1為從構(gòu)件數(shù)目、運動副數(shù)目、高副數(shù)目、最大壓力角四個方面對八種牛頭刨床運動方案進行評價狀況。由于機械壓力角大小不但由傳動方案決定,還與機構(gòu)尺寸關(guān)于,在僅給出機構(gòu)外形尺寸、刨頭行程和行程速比系數(shù)狀況下,只能定性地對各個方案中壓力角大小進行比較,因此以較小、中檔、較大來表達各方案中最大壓力角大小限度。方案7、8采用了凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)能得到抱負運動規(guī)律,但凸輪制造困難且不適當用在切削阻力較大場合。方案5、6中機構(gòu)是由兩個四桿機構(gòu)串聯(lián)得到,兩級機構(gòu)均有壓力角存在,其傳力性能不抱負。方案4最簡潔,但最大壓力角較大。方案1、2、3采用導桿機構(gòu)串聯(lián)滑塊機構(gòu)形式,由于導桿機構(gòu)壓力角為零,因此機構(gòu)壓力角僅由后一級基本機構(gòu)壓力角決定。這其中,方案1、2最大壓力角可以獲得較小值,是較抱負方案。進一步考慮,由于移動副與轉(zhuǎn)動副相比,其摩擦阻力較大、配合精度低、易產(chǎn)生楔緊及自所現(xiàn)象,因而,具備較少移動副方案1更抱負。除了以上從傳力性能和構(gòu)造經(jīng)濟性方面進行評價外,還要評價方案實現(xiàn)刨頭具備平穩(wěn)工作速度質(zhì)量。因而,選取方案1、3、4、5,運用計算機輔助分析(繪出運動線圖),通過四種運動線圖比較,方案1、3可以實現(xiàn)較平穩(wěn)運動速度,而方案4速度最不平穩(wěn)。2.2.3蛙式打夯機和2K-V型行星傳動機構(gòu)方案設計簡介1)蛙式打夯機蛙式打夯機是回轉(zhuǎn)件不平衡狀態(tài)有效運用(如圖2-2所示)。借助在旋轉(zhuǎn)大帶輪上加一偏心重錘形成不平衡質(zhì)量,產(chǎn)生一種較大離心慣性力,當其向上時,帶動夯靴提高離開地面,向前時拉動打夯機向前移動,向下時以其離心慣性力與夯機重力形成合力借助夯靴沖擊打?qū)嵉孛?。僅僅簡樸在回轉(zhuǎn)件上加這個偏心重錘,既實現(xiàn)了打夯功能,又起到移動夯機作用,這一機械系統(tǒng)運動方案構(gòu)思可謂巧妙之作。圖2-2蛙式打夯機2)2K-V型行星傳動機構(gòu)如圖2-3所示,是2K-H型行星傳動與K—H—V型行星傳動復合組合而成一種新型行星傳動機構(gòu)。一方面從總體構(gòu)造上看,由1—2—4一H形成2K—H型構(gòu)造,即以2個中心輪(1和4)和一種行星架H為基本構(gòu)件,因此具備2K—H型架體構(gòu)造。仔細分析其內(nèi)部構(gòu)造,重要傳動構(gòu)造H一3—4一V仍屬于K—H一V型,只是將原始單一轉(zhuǎn)臂中心輸入變?yōu)楦鞣N分布轉(zhuǎn)臂H旁路輸入,行星輪自轉(zhuǎn)直接由各種分布轉(zhuǎn)臂H同步傳遞到輸出構(gòu)件V上。這里2K—H中行星架H不再是普通行星架,而是K—H一V中輸出構(gòu)件V。因而從機構(gòu)詳細組合來分析,這不是2K—H型與K—H—V型普通串聯(lián),也不是這兩者簡樸并聯(lián)組合,而是兩者一種巧妙結(jié)合。這種組合方式與串聯(lián)和并聯(lián)既有相似處又有不同處,因此是一種復合。這樣復合機構(gòu)不能再用既有行星機構(gòu)類型來表達,因此按庫氏分類辦法來表達,稱之為2K—V型較為適當。按嚙合特性來分類,2K—V型傳動機構(gòu)仍屬于NW型。在機構(gòu)組合上,由于是NW嚙合方式(負號機構(gòu)),具備高效率特點,內(nèi)嚙合又采用了少齒差減速方式,可獲得大傳動比,形成緊湊小體積構(gòu)造。因此在機構(gòu)組合上,兼顧了2K—H負號機構(gòu)高效率和少齒差大速比特性。這種機構(gòu)組合可謂是機械系統(tǒng)運動方案設計中一種成功創(chuàng)新。圖2-32K-V型行星傳動機構(gòu)簡圖2.3用解析法進行機構(gòu)運動綜合和分析(復數(shù)矢量法)2.3.1牛頭刨床主體機構(gòu)設計1)原始數(shù)據(jù)如下:曲柄轉(zhuǎn)速nAB=90r/min刀架行程H=0.32m行程速比系數(shù)K=1.2機架長度AC=0.65m連桿DE與導桿CD長度比DE/CD=0.252)導桿機構(gòu)(主體機構(gòu))綜合依照方案設計,選取方案1。由行程速比系數(shù)K計算極位夾角θ由刀架行程H計算導桿長度,導桿擺角Φ=θ曲柄長度AB連桿長度DE為了使連桿DE和滑枕之間傳力良好,保證傳動角盡量最大,可取滑枕運動軸線位于GF中點,如圖2-4所示,即EE’AB’’ωCDBFHxELxEREGB’D’’D’E’’YE圖2-4牛頭刨床主體機構(gòu)綜合2.3.2導桿機構(gòu)運動分析Aθ1Aθ1CBxEEYEθ1θ3θ4圖2-5牛頭刨床運動分析由封閉矢量圖可寫出位置方程.和2)速度分析:將位置方程對時間求導。3)加速度分析:分別將速度方程對時間求導。2.3.3計算流程圖位置分析位置分析:式(1)→θ2,rBC,(2)→θ4,xE速度分析:加速度分析:start輸入:AC,AB,CD,DE,yE,ω1,ε1θ1=5Iπ/180θ1=5Iπ/180輸出運動分析成果End2.2.4電算程序(略)2.4應用圖解法進行平面機構(gòu)運動綜合和分析2.4.1設計題目以插床主體機構(gòu)為例,如圖2-6所示,闡明運動綜合和分析環(huán)節(jié)、辦法。2.3.2設計規(guī)定2.3.2.1按照給定行程速比系數(shù),綜合插床主體機構(gòu);2.3.2.2對插床主體機構(gòu)進行運動分析:寫出運動分析數(shù)學模型,計算流程和計算程序,并上機計算,打印計算成果,并運用計算成果繪出滑枕運動線圖(可用坐標紙)S(Φ),V(Φ),a(Φ)。運用圖解法對機構(gòu)兩個位置進行運動分析,將解析法和圖解法成果進行比較。2.4.2機構(gòu)簡圖和已知數(shù)據(jù)該機構(gòu)是由曲柄1,滑塊2,導桿3,連桿4和裝刀具滑塊5以及機架6所構(gòu)成。當曲柄2以等角速度ω1回轉(zhuǎn)時,滑枕5往復移動,從而帶動刀具進行工作。已知數(shù)據(jù)見表2-2。表2-2插床主題機構(gòu)設計原始數(shù)據(jù)符號LODHBD/BCKω1單位mmmmrad/s數(shù)據(jù)1501501212.4.3設計環(huán)節(jié)2.4.3.1依照已知條件,進行綜合(見圖2-6)1)求曲柄OA長度計算極位夾角θ:選用比例尺μl:取OD=50mm,代表LOD,當導桿在兩個極限位置時,OA⊥AD,△OAD為直角三角形,由圖1可知,Φ=θ,那么OA=25mm或由圖中直接取OA=25mm。比例尺=物理量/代表物理量線段長。于是,μl=LOD/OD,μl=0.15m/50mm,μl=0.003m/mm。曲柄實際長度LOA=OA×μl=0.75m。2)按給定沖程H,擬定BD桿長度LBD。當導桿在兩個極限位置時,C1—C2之間距離即為沖程H,相應B1—B2之間距離也是H(由圖解得H=50mm)。由圖中幾何關(guān)系可得于是,LBD=BD×μl,LBD=0.15m。HHOA1A2DB1B2C1C2FGΦ/2Φ/261ω12345圖2-6插床主機構(gòu)構(gòu)3)擬定導路位置為使滑枕5在整個行程中有較小壓力角,滑枕導路應通過FG中心,如圖2-6所示。4)選用恰當比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖例如取曲柄LOA圖長為25mm,則曲柄長為25mm×0.003=0.075m。繪制機構(gòu)運動簡圖如圖2-7所示。(注:曲柄回轉(zhuǎn)一周共取12個位置,每個學生繪制四個位置,如果A2圖紙,曲柄圖長OA可以取50mm。)2.3.4.2用相對運動圖解法進行運動分析1)求機構(gòu)上各點速度方向垂直于OA,指向與ω1相似??山狻B運用影像法求得??山?。選恰當比例尺做速度都多邊形(四個位置),如圖2-8所示。2.3.4.3求機構(gòu)上各點加速度(略)99OA2B2DC261ω1345021Φ4567810113B4B8B10C10C4C8P圖2-7機構(gòu)位置圖(μl=0.003mmm)ppba1(a2)a3cpba3ca1(a2)pba3ca1(a2)pba3ca1(a2)圖2-8機構(gòu)在2、4、8、10四個位置速度圖(μV=0.003ms-1/mm)第3章課程設計題目、原始數(shù)據(jù)及規(guī)定3.1課程設計題目課程設計題目如下表。每個組自選題目,班內(nèi)不要選重復。表3-1課程設計題目序號題目名稱實習地點備注1234567*89101112牛頭刨床主體機構(gòu)分析與設計自動包裝機傳動系統(tǒng)研究與設計自行車控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)研究與設計機械手傳動機構(gòu)研究與設計(4個題目)縫紉機送布機構(gòu)等研究與設計縫紉機縫紉機構(gòu)等研究與設計多功能清潔車研究與設計自選題目參賽題目擺式運送機設計插床主體機構(gòu)設計*齒輪機構(gòu)設計金工廠工402金工廠工402工402工402工402注:所有題目以班級進行劃分,每班3人一組,每組二個題目,其中齒輪機構(gòu)設計為必做題目。3.2規(guī)定3.2.1牛頭刨床主體機構(gòu)設計題目:牛頭刨床主體機構(gòu)設計,見設計示范.規(guī)定:1)牛頭刨床機構(gòu)運動簡圖(1#圖紙);2)導桿機構(gòu)設計(1#圖紙);3)導桿機構(gòu)運動分析(分析辦法不限);4)計算流程圖;5)電算程序。3.2.2自動包裝機傳動系統(tǒng)研究和設計自動包裝機在工402。規(guī)定:明確包裝機功能及傳動線路。測繪包裝機傳動系統(tǒng)重要尺寸,選取恰當比例繪制機器運動簡圖。繪制該機器工作循環(huán)圖。測定傳動系統(tǒng)重要運動參數(shù),涉及各軸轉(zhuǎn)速,傳動比等。測定傳動系統(tǒng)各某些基本參數(shù),涉及齒輪機構(gòu)模數(shù),齒數(shù),壓力角,凸輪機構(gòu)從動件運動規(guī)律等。繪制執(zhí)行某些運動線圖,即S(Φ),v(Φ),a(Φ)圖。提出至少一種實現(xiàn)該執(zhí)行某些運動規(guī)律不同傳動方案,繪制機構(gòu)運動簡圖。分析該包裝機在其行業(yè)處在什么樣技術(shù)水平,如國內(nèi)先進、普通等。編寫涉及上述內(nèi)容分析研究報告。3.2.3自行車制動系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)研究和綜合在金工廠拆裝自行車。規(guī)定:明確自行車控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)工作原理。分析自行車先后輪制動有什么不同。分析自行車車把轉(zhuǎn)向工作原理。測繪自行車制動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)重要尺寸,選取恰當比例繪制兩個系統(tǒng)運動簡圖。測定傳動系統(tǒng)重要運動參數(shù),涉及鏈輪直徑,中心距,計算傳動比。繪制闡明飛輪某些構(gòu)造。提出至少一種與所研究自行車不同制動方案,繪制機構(gòu)運動簡圖。分析所研究自行車在其行業(yè)處在什么樣技術(shù)水平。編寫涉及上述內(nèi)容分析研究報告。3.2.4機械手傳動機構(gòu)研究與設計(4個不同機械手)機械手在工402。規(guī)定:明確機械手動作過程。測繪傳動系統(tǒng)重要尺寸,選取1:1比例繪制機器運動簡圖。明確電動機型號和所示內(nèi)容。測定傳動系統(tǒng)各某些基本參數(shù),例如齒輪機構(gòu)模數(shù),齒數(shù),壓力角。計算各級傳動比。找出并明確該機械手裝置損壞因素。修復所有損壞之處,制定方案,將需要購買件列出清單。進行修復,完畢預定動作。用計算機完畢機械手動態(tài)模仿(軟件不限)。撰寫涉及上述內(nèi)容研究報告。3.2.5縫紉機送布和縫紉機構(gòu)研究與設計縫紉機在工402。規(guī)定:明確傳動線路。測繪送布和縫紉機構(gòu)重要尺寸,繪制工作循環(huán)圖。選取恰當比例繪制機構(gòu)運動簡圖。分析各凸輪形狀,得出從動件運動規(guī)律。繪制線梭某些構(gòu)造圖。計算各某些自由度。分析電動縫紉機與機械式縫紉機重要區(qū)別。用計算機模仿縫紉機頭部重要運動,并進行運動規(guī)律分析。3.2.6多功能清潔車研究與設計清潔車在工402。規(guī)定:1)明確行走系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、離合系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理。2)繪制整機機構(gòu)運動簡圖。3)明確掃盤轉(zhuǎn)速,計算各某些傳動比,工作能力計算和分析。4)分析有關(guān)影響工作因素,例如防滑等。5)提出與所研究機器不同運動方案。6)分析該清潔車還可以實現(xiàn)哪些功能?3.2.7擺式運送機設計60102A60102ABB’B’’C’CC’’DEE’E’’F’FHω112345Φ1Φ2F’’圖2-9擺式運送機示意圖3.2.7.1原始數(shù)據(jù)表3-2原始數(shù)據(jù)符號單位方案ⅠⅡⅢⅣⅤnABΦ1Φ2KHrCD/DEEF/DEr/mindegdegmdeg80110701.280.2≥400.75285115651.20.25≥400.82.280120601.150.27≥400.75275120601.150.3≥400.721.870125551.120.32≥400.701.83.2.7.2設計環(huán)節(jié)和規(guī)定1)嘗試提出實現(xiàn)此運動不同運動方案(繪出機構(gòu)運動簡圖)。2)依照已知條件,進行機構(gòu)綜合。3)選用恰當比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。4)用解析法進行機構(gòu)運動分析。寫出數(shù)學模型,編制運動分析主程序,上機計算,打印輸出成果。5)用相對運動圖解法,進行機構(gòu)運動分析,在A2圖紙上作出四個位置速度圖解和加速度圖解。6)繪出F點運動線圖,即S(Φ),v(Φ),a(Φ)圖。7)編寫闡明書,內(nèi)容涉及:設計任務書,機構(gòu)運動學綜合,機構(gòu)運動分析,涉及解析法數(shù)學模型,計算流程和計算程序,闡明書要附上打印成果,圖解法矢量方程等。3.2.8插床主體機構(gòu)設計機構(gòu)示意圖如圖2-6所示。3.2.8.1原始數(shù)據(jù)表3-3原始數(shù)據(jù)符號單位方案ⅠⅡⅢnABKHBD/BCLODr/minmmmm601.52000.75160651.81500.815070210011503.2.8.2設計環(huán)節(jié)和規(guī)定1)嘗試提出實現(xiàn)此運動不同運動方案(繪出機構(gòu)運動簡圖)。2)依照已知條件,進行機構(gòu)綜合。3)選用恰當比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。4)用解析法進行機構(gòu)運動分析。寫出數(shù)學模型,編制運動分析主程序,上機計算,打印輸出成果。5)用相對運動圖解法,進行機構(gòu)運動分析,在A2圖紙上作出四個位置速度圖解和加速度圖解。6)繪出C點運動線圖,即S(Φ),v(Φ),a(Φ)圖。7)編寫闡明書,內(nèi)容涉及:設計任務書,機構(gòu)運動學綜合,機構(gòu)運動分析,涉及解析法數(shù)學模型,計算流程和計算程序,闡明書要附上打印成果,圖解法矢量方程等。3.2.9齒輪機構(gòu)設計已知:一對齒輪傳動,其參數(shù)和關(guān)于數(shù)據(jù)表3-4。規(guī)定每個組選一組數(shù)據(jù)。表3-4齒輪機構(gòu)設計數(shù)據(jù)方案參數(shù)a’mZ1Z2aαh*aC*x1x2ⅠⅡⅢⅣⅤ18511213510515010686616171414202020192028200200200200200111110.250.250.250.250.25設計規(guī)定:1)保證無側(cè)隙嚙合,合理選取變位系數(shù)x1,x2。2)計算這對齒輪各某些幾何尺寸。3)檢查與否根切,與否齒頂變尖,計算重疊度ε。4)繪制齒輪傳動嚙合原理圖(A2圖紙一張)。*按漸開線形成原理,繪出漸開線齒形。*繪出三對輪齒,并將中間一對放在嚙合節(jié)點處(將全齒高h放大到30mm左右)。*在齒廓側(cè)面畫出齒廓工作段。*標出理論嚙合線,實際嚙合線;標出嚙合角α’和節(jié)點P。5)將機構(gòu)簡圖,原始數(shù)據(jù),計算辦法和過程寫入闡明書。3.2.10關(guān)于自選題目勉勵和支持學生自選設計題目和創(chuàng)新類設計題目,但需通過指引教師對設計難度和工作量等審定,即審定任務書后方可進行。第4章課程設計成績評價體系4.1方案、圖紙和設計報告評價4.1.1方案分析與評價創(chuàng)新點評價開發(fā)既有機構(gòu)新用途或?qū)扔袡C構(gòu)略加改進以滿足新工作規(guī)定;對既有機構(gòu)進行改造;創(chuàng)造新機構(gòu)。方案評價準則1)從實現(xiàn)功能質(zhì)量考慮,要保證機構(gòu)具備較小壓力角;2)從構(gòu)造合理性、經(jīng)濟性考慮,機構(gòu)應簡潔,構(gòu)件數(shù)目和運動副數(shù)目越少,制導致本就越低,采用列表法對各種方案進行評價。4.1.2圖樣評價1)圖樣上面線條、運動副等代號要符合國標。2)比例要適當,保存有關(guān)作圖線。3)速度圖和加速度圖等各矢量方向精確。4)標題欄采用機械制圖規(guī)定有關(guān)作業(yè)標題欄。5)圖紙幅面符合國家機械制圖原則規(guī)定。4.1.3設計報告評價1)綜述——重要闡述選題根據(jù)、意義和必要性。2)方案設計與分析——對各種方案進行比較,指出最佳方案創(chuàng)新點。還要有完整設計過程,最后成果、結(jié)論和必要草圖、構(gòu)造圖等。3)小結(jié)——通過本次課程設計收獲及對本次課程設計教學法改革建議。最重要是規(guī)定學生提出她所做方案尚須完善之所在。4.2成績評估課程設計成績按5級評分原則進行,即先進、良好、中、及格和不及格。參照了有些學校做法并結(jié)合詳細狀況,機械原理課程設計成績評價采用重要考核方案設計創(chuàng)新限度,同步考察查閱資料、觀測能力、計算能力、計算機使用能力及答辯體現(xiàn)等。結(jié)合設計題目擬定評價原則,最后成績由個人、小組、答辯教師和指引教師擬定。一方面學生自己對設計工作進行評估;然后小構(gòu)成員對組內(nèi)同窗設計工作進行評估(其他同窗自愿評估)。對于自己評估先進(或良好)同窗通過答辯擬定成績,教師依照這些評估成果和實際狀況進行恰當修正。第5章往屆同窗設計感想5.1機械設計感想多功能手動清潔車,這個設計是從大三上機械設計課程設計開始,而思路浮現(xiàn)及方案提出是在大二下,從思路、方案、設計直到加工制造及裝配調(diào)試,走了大概有一年時間。在整個過程中,每個階段均有許多想法,在指引教師建議下,我把這些感想總結(jié)下來,為了進一步提高自己,也為了后來少走彎路。想法提出想法浮現(xiàn),其實是由大二下機械原理課程設計中所做草坪作業(yè)一體機機構(gòu)運動簡圖得來。草坪一體機功能有修剪、打孔、施肥、澆水等,但由于幾種作業(yè)頻率不同,因此把這幾樣功能做成一體沒有太大必要;并且各種功能之間實既有某些互相之間干擾,例如修剪作業(yè)需要小車平穩(wěn),采用旋刀式或滾刀式除草,旋刀要設計成一定曲面,從而旋刀旋轉(zhuǎn)時可以通過空氣動力將草吸起,達到較好修剪效果;打孔作業(yè)由于對不同地面進行作業(yè),其所受到阻力不同,因此作業(yè)時振動幅度不定,對修剪作業(yè)效果產(chǎn)生影響。將幾種功能組合在一起,不但沒有必要,也不能達到設計效果。但從旋刀式修剪機設計中,我得到了靈感。頭腦發(fā)散,由旋刀想到了掃盤,從掃盤擴展開去,可以掃垃圾、掃落葉、掃雪、除冰等等,最后,在綜合了各方面因素,查找了有關(guān)產(chǎn)品、專利等后,咱們決定設計一輛多功能手動清潔車。該清潔車應當具備如下功能:掃雪、清潔地面、擦拭地板、作為推車運送等等,這是初步想法。方案設計階段接下來,就是一種基本方案擬定。一方面,是動力源擬定。應選用以人為動力,不消耗燃料,才符合綠色環(huán)保規(guī)定。既然動力源選用人力,那么應采用如何一種作業(yè)方式,是人騎動,拉動還是推動?在考慮了人作功方式、清潔車靈便性、對作業(yè)效果規(guī)定后,擬定采用手推方式,這樣既保證了清潔車靈活性,又可得到較好清潔效果。然后是工作機構(gòu)擬定。不同功能有著不同工作機構(gòu),掃雪功能中為保證較高掃雪效率及較好掃雪效果,采用融合掃雪車與推雪車方式先推雪、后掃雪工作方式;清潔功能中,要將道路上垃圾塵土清掃收集,也是采用圓盤掃盤旋轉(zhuǎn)將垃圾集中,然后再由圓筒滾子將集中垃圾收集進入器具中;擦拭功能中,將清潔車掃盤換為拖布盤,推動小車可以擦拭地面;推車運送功能中,其實就是設計一輛推車,沒有工作機構(gòu),因此應當將前幾項功能中工作機構(gòu)去掉,直接應用清潔車母體進行運送。最后,在擬定了動力源及工作機構(gòu)后,要進行傳動鏈設計。清潔車各種功能以及要具備一定寬度作業(yè)面積,因此傳動機構(gòu)中應有適當中檔距離傳動鏈傳動或帶傳動;為擴大作業(yè)面積,掃盤有兩個,因此需要有分支機構(gòu)將傳動鏈分為兩條,小距離傳動采用齒輪,并且將積雪掃除需要有一定切削力,即在掃盤直徑擬定后,掃盤轉(zhuǎn)速要不不大于一定數(shù)值。以人推為動力,就是說小車動力均要從驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)中得到,采用后輪為驅(qū)動輪方案,則采用鏈傳動將動力分為兩某些,一某些用于掃盤旋轉(zhuǎn),另一某些用于滾圓筒子旋轉(zhuǎn)。用于掃盤旋轉(zhuǎn)傳動鏈當中,要有變化傳動方向錐齒輪,及用于增速齒輪傳動。在錐齒輪嚙合中,添加離合器使得兩對錐齒輪分別嚙合傳動,于是可得到兩個相反方向掃盤轉(zhuǎn)動及一種傳動斷開,一種用于清除積雪,將積雪掃向兩邊,另一種將垃圾掃向中間,由其后圓筒滾子將垃圾掃進收集器,斷開時工作機構(gòu)不運動,可作為推車運送。在進一步設計中,要注意傳動比設定。然后,是詳細設計階段。作為手動機械,轉(zhuǎn)速不會很高,對機械強度校核普通可省略。在詳細設計環(huán)節(jié)中,最重要是構(gòu)造設計以及對加工方面考慮。最初,咱們設計用空心方鋼及軸承焊接成車架(由于有同窗見過現(xiàn)實中將軸承焊接固定狀況),加工軸及齒輪在車架上裝配好即可。但日后懂得只有簡易軸承才干焊接,而符合國標軸承焊接時需要保溫,埋在石灰中,預操作太多;最重要因素是焊接而成零部件尺寸精度及形位精度均不好,主線達不到清潔車設計規(guī)定。在清潔車設計階段中,工作機構(gòu)及傳動機構(gòu)等設計都較易地完畢,只有軸固定、軸承安裝方式始終擬定不下來。第二種軸承及軸安裝方式設計方案,是彎制某些夾住軸承鋼帶,彎制鋼帶通過螺栓與車架固定,在裝配中通過調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)裝配。設計階段,咱們采用了這種方案,查閱資料,計算推雪板角度、掃盤轉(zhuǎn)速等等,繪制零件圖、裝配圖,撰寫設計闡明書。加工階段在教師協(xié)助下,咱們在加工中不斷地更改設計,完善作品,解決實際中遇到問題。第一,在焊接車架時,由于焊接變形及空心方鋼精度太差,導致車架精度不好,直接影響到清潔車基準面不好,在接下去裝配等可想而知,均會浮現(xiàn)大問題。第二,采用鋼帶夾持軸承固定方案,由于彎制鋼帶精度不能保證,勢必會導致軸承同心度、垂直度等無法保證,導致軸不平行,齒輪嚙合失敗,最后導致裝配失敗。第三,彎制鋼帶,為了盡量保證精度,耗時太多,不易加工。因此,在與教師商討后,咱們擬定了第三種設計方案。對軸向放置軸承,購買既有軸承座與車架螺栓連接;對縱向放置軸承,車制軸承座,并通過螺栓與底面板固定,由銑制底面板提供基準。在加工其他零件時,也遇到了諸多問題。例如齒輪學校無法加工,只能去校外購買,而購買到既有齒輪與原有設計差別很大,為了配合齒輪,軸及底板中心孔距等都需要變化。由于購買既有齒輪中,圓柱齒輪為機床配件,而斜齒輪為手動鉸磨機齒輪,之間配比不太適當,有種小馬拉大車感覺。但既有條件,沒有辦法,只能創(chuàng)造條件,執(zhí)著地堅持著,才干將作品做出。對鏈輪制作同樣是購買自行車配件,也有許多諸如制造太粗糙等問題,同樣需要重加工,達到規(guī)定精度。在加工過程中,咱們實際參加了許多。在制作作品過程中,咱們自己下料、畫線、打孔、車制毛坯件、精度規(guī)定不高零件等,在加工過程中,咱們學到了諸多諸多,有詳細加工辦法,如套鉆、畫線技巧,也有加工工藝上思維,如基準擬定、工程圖上尺寸標注實際含義、公差精度粗糙度概念等等。裝配調(diào)試階段由于采用了既有可以加工較好方案,在裝配調(diào)試過程中,并沒有遇到太大問題。印象較深是軸與軸承過渡配合裝配,在公差標注合理狀況下,普通是用木槌便可裝配。設計制作感想在走完整個過程后,咱們有許多特別感觸與體會。一方面,一種作品設計制作一定要完整走完整個想法-方案-設計-制作-裝配調(diào)試-總結(jié)-改進過程。在最初設計制作當中,要完畢設計基本功能,達到基本功用,然后總結(jié)經(jīng)驗、發(fā)現(xiàn)問題與解決問題,作出改進,在第二代設計產(chǎn)品中完善,可以較好地達到設計規(guī)定。欲速而不達,一種設計工業(yè)化生產(chǎn),絕對是多次設計-加工-改進成果。第二,在設計中,要充分地考慮到加工工藝問題。不但是能不能加工問題,還要有容易不容易加工問題。設計人員在保證設計規(guī)定前提下,要盡量地簡化工藝,簡化制作。例如在尺寸標注中,不同基準選用,會導致不同畫線辦法及加工辦法,會增長加工時間及成本。不同精度規(guī)定,會指數(shù)式增減加工成本,在非配合面及非重要尺寸,要選取低精度級別。機械設計中一定要有基準面,參照基準進行畫線、加工,而有型鋼等既有鋼材不可以提供基準,要對既有材料及工藝有所理解。等等。第三,在加工過程中,可以學到許多知識,不但對所學理論知識提高,更是對動手能力、實際操作能力鍛煉。如果不實際操作,只是站在旁邊觀看,雖然有時問某些問題,也不會有深體會與感觸,更不會浮現(xiàn)茅塞頓開感悟,機械專業(yè)知識鏈是斷開,知識體系是不完備,是不可以成為一名合格機械專業(yè)畢業(yè)生。第四,在整個過程中,設計與工藝應當是平分秋色,不可以重設計而輕工藝,由于工藝是一門大學問,是設計理論與現(xiàn)實實踐溝通橋梁,再好設計、再高深設計理論,如果不可以轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn),不可覺得人類提供協(xié)助,就沒有達到機械最初目;也不可以重工藝而輕設計,沒有設計理論支持,工藝只能是人類加工經(jīng)驗盲目總結(jié),當前社會已經(jīng)不能只靠經(jīng)驗來完畢機械產(chǎn)品了。建議與意見機械專業(yè)學生自我培養(yǎng)?!ぁぁぁぁぁぴ盒E囵B(yǎng)籌劃與方案?!ぁぁぁぁぁC械05-3班5.2機械原理課程設計感想為期一周機械原理課程設計已經(jīng)結(jié)束,在這一周里我學到了諸多課本里學不到知識,讓我對課本里知識有了更深結(jié)識,并能靈活應用到機械設計上,因此覺得這一周比上課更充實.在對包裝機傳動機構(gòu)結(jié)識中,見識到了通過齒輪,凸輪等機械構(gòu)件構(gòu)成一系列復雜運動,更加深刻體會到了機械這個學科所蘊涵東西實在太多了,而不是咱們一開始想到那么簡樸,而在這個過程中體現(xiàn)團隊協(xié)作力也讓我明白了為什么無論是學校還是社會都這樣注重它,咱們有詳細分工,而在每個人完畢基本上構(gòu)成整體其完整性更是不也許被一種人勞動所代替.這個過程中咱們充分運用了每個人不同能力,倪向榮編程比較好,徐辰編程和計算機能力也比較突出,因此她們重要負責MATLAB編輯工作,我和劉仕波負責是尺寸測量和數(shù)據(jù)記錄檢查等,咱們充分發(fā)揮了每個人能力,因此做比較快,并由于計算機輔助做比較精確.在這個過程中我覺得還是有突出地方,由于比較細心和耐心,因此數(shù)據(jù)方面東西都交給我和劉仕波做,并且我自以為做還是不錯,但是也體會到了自己局限性,在編程方面我感到力不從心,也幫不上她們什么忙,后來會對自己薄弱方面進行補充,在后來類似活動中我回起到更重要作用.課程設計中程迅教師和司慧教師給了不少意見和協(xié)助,程迅教師更是不厭其煩協(xié)助咱們和予以意見,在此向程迅教師和司慧教師道謝!
機械05-3班0514305
07.7.7
5.3機械原理課程設計感想在課程設計過程中我始終帶著極大熱情、在盡自己最大力量完畢每一種環(huán)節(jié),每天早上6:00就起來,始終忙到晚上熄燈,有時還在樓道里加夜班,可以說這幾天是我一學期最充實時光。
自從上次兩個大四學長說了課程設計重要性后,我就下定決心一定要做好,我擔起了組長重任,積極地到圖書館和網(wǎng)上查有關(guān)資料,使自己方案更符合行業(yè)規(guī)定和工程需要,在研究包裝機工作原理時認真向程迅教師請教。為了彌補實際凸輪機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)位移、速度、加速度圖線不好繪制局限性,咱們小組通過研究決定自己設計一套凸輪傳動方案,這就規(guī)定咱們用解析法通過matlab編程實現(xiàn)。由于平時太忙了,沒有時間系統(tǒng)地學習matlab理論知識,這幾天我運用空閑時間把matlab從頭到尾看了一遍,并到中關(guān)村圖書大廈買了一本matlab與機械原理相結(jié)合書,把有關(guān)源程序都搞懂了,然后應用到了咱們設計方案中去,我深深地體會到只有把學東西用到實踐中去,知識才會真正轉(zhuǎn)化為自己東西。
由于這次設計是咱們四個人合伙完畢,這是對我團隊協(xié)作分工能力一種極大鍛煉,人們一起討論才干發(fā)揮咱們最大創(chuàng)造力,咱們互相勉勵互相監(jiān)督共同進步,所有成果都是咱們共
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