(全)机械原理课程设计题目

题目2：机械系统运动方案设计1、工作原理及工艺动作过程一机械系统的输入构件１在转动副Ａ中做等速回转，转速n1=60r/min。执行构件绕转动副Ｎ摆动，要求执行构件在15秒内自位置Ⅰ经位置Ⅱ摆至位置Ⅲ；停顿15秒；接着在10秒内由位置Ⅲ摆回至位置Ⅰ；然后停顿20秒。已知执行构件摆角Ψ＝120°，且摆动时的运动规律不限。根据实际工况条件，各固定铰链点（包括可选用的铰链点）之间的相对位置关系如附图1所示，执行构件上的生产阻力曲线如附图2所示，试设计这一机械系统运动方案。设计时要求该机械系统的运动链尽可能短，并且结构紧凑。NO2O3ⅠⅡⅢΨFr30°2010520070～801A图1各固定铰链点之间的相对位置100010090°360°φ2Fr(N)0图2执行构件上的生产阻力曲线2、课程设计任务及要求根据设计题目中的运动要求，进行该机械系统的总体运动方案设计。即按照机械的用途、功能及工况条件等提出的要求和系统中构件的运动位置要求等进行机构的选型、尺度综合及主要参数优选等，从而绘出该机械系统的总体运动方案的机械运动简图，并对系统中某些机构进行分析与设计。在设计中要求积极主动查找、收集和钻研有关参考资料，并灵活应用所学知识，积极构思、发挥聪明才智与创新精神，设计出至少两种以上机械系统传动方案，进行分析比较后，选择出较佳方案。题目3：蜂窝煤成型机1、工作原理及工艺动作过程冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：1）煤粉加料；2）冲头将蜂窝煤压制成型；3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2、原始数据及设计要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min；2）驱动电机：Y180L－8、功率N＝11kW、转速n＝730r/min；3）冲压成型时的生产阻力达到50000N；4）为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间；5）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。3、设计方案提示冲压式蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计；冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘的间歇运动机构。冲压和脱模机构可采用对心曲柄滑块机构、偏置曲柄滑块机构、六杆冲压机构；扫屑机构可采用附加滑块摇杆机构、固定移动凸轮－移动从动件机构；模筒转盘间歇运动机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。为了减小机器的速度波动和选择较小功率的电机，可以附加飞轮。4、设计任务1）按工艺动作要求拟定运动循环图；2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型；3）机械运动方案的评定和选择；4）进行飞轮设计（选做）；5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案；6）画出机械运动方案简图；7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。8）编写设计说明书。（用A4纸张，封面用标准格式）。题目4：四工位专用机床1、工作原理及工艺动作过程四工位专用机床是在四个工位Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（如附图3所示）上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。附图3四工位专用机床2、原始数据及设计要求1）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm后，再匀速送进60mm（包括５mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如附图4所示），然后快速返回。回程和进程的平均速度之比K=2。附图4刀具工作过程2）刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装卸时间不超过10s。3）机床生产率每小时约60件。4）执行机构及传动机构能装入机体内。5）传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速960r/min。3、设计方案提示1）回转台的间歇转动，可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。2）主轴箱的往复移动，可采用圆柱凸轮机构、移动从动件盘形凸轮机构、凸轮－连杆机构、平面连杆机构等。3）由生产率可求出一个运动循环所需时间T=60s，刀具匀速送进60mm所需时间t匀=30s，刀具其余移动（包括快速送进60mm，快速返回120mm）共需30s。回转工作台静止时间为40s，因此足够工件装卸所需时间。4、设计任务1）按工艺动作过程拟定运动循环图。2）进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的选型。并进行机械运动方案的评价和选择。3）根据电机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。4）画出机械运动方案图。（A1）5）机械传动系统和执行机构的尺度计算。6）编写设计说明书。（用A4纸张，封面用标准格式）设计指导：1.孔的典型加工工艺及刀具孔的加工包括从实体材料上加工孔和对已有孔进行加工两大类。麻花钻是在实体材料上加工孔的常用刀具，加工精度较低。扩孔钻和铰刀是用于对已有孔进行加工的刀具。扩孔钻的外形和麻花钻相类似，只是加工余量小，刀齿数目比麻花钻多，加工后孔的质量较好，一般能达IT10—11级精度。铰刀是提高被加工孔质量的半精加工或精加工刀具，切削时加工余量更小，刀齿数目更多，加工后孔的精度最高可达IT8。图1孔加工刀具示意图2.四工位专用机床工作原理及外形尺寸专用机床旋转工作台有四个工作位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（如图2所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位Ⅱ的位置装钻头，Ⅲ的位置装扩孔钻，Ⅳ的位置装铰刀。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90º，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。机床外形可参考图2，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体内部。图2专用机床外形及尺寸3.设计步骤1）执行机构的选型根据专用机床的功能要求，回转工作台做单向间歇运动，主轴箱做往复直线运动。实现工作台单向间歇运动的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、不完全齿轮机构等，实现主轴箱往复直线运动的机构有连杆机构和凸轮机构等。上述机构的结构、工作原理及特点见参考材料1、2。机构选型应遵循以下原则。表1选用执行机构的原则与方法2）机械运动方案的评价对上述两执行机构，做其形态学矩阵，可得到为数众多的方案。工作台棘轮槽轮凸轮不完全齿轮主轴箱连杆凸轮凸轮—连杆机械运动方案的拟定，最终要求通过分析比较提供最佳方案。一个方案的优劣只有通过系统综合评价来确定。从机构和机械运动方案的选择和评价要求看，主要应满足五个方面的性能指标，具体见表2。表2机械运动方案的评价指标性能指标具体内容机构的功能1）运动规律的型式；2）传动精度高低机构的工作性能1）应用范围；2）可调性；3）运转速度；4）承载能力机构的动力性能1）加速度峰值；2）噪声；3）耐磨性；4）可靠性经济性1）制造难易；2）制造误差敏感度；3）调整方便性；4）能耗大小结构紧凑1）尺寸；2）重量；3）结构复杂性目前常用的评价方法很多，如系统工程评价法、模糊综合评价法等。本次课程设计中机械运动方案的评价采用定性评价法，由指导教师组织学生集体完成。3）机械传动系统的速比和变速机构机械系统通常由原动机、传动装置、执行机构和控制操作部件组成。原动机是机械系统中的驱动部分，其类型及规格已选定，执行机构的机构型式通过上述设计过程也已确定，此时应进行传动系统的设计计算。传动系统是把原动机和执行机构联系起来的装置，四工位专用机床中，传动系统将驱动电机的运动并列传递到两执行机构。传动类型的选择及传动装置总传动比的分配见参考材料3。4）绘制机械运动方案草图根据已选定的执行机构型式及传动系统的类型，绘制专用机床机械运动示意图（草图），然后进行机械运动系统的尺度计算，有关参数计算完毕后，选取适当的比例绘制机械运动方案简图（A1）。5）机械传动系统和执行机构的尺度计算根据机械运动方案示意图，对机械传动系统和执行机构进行尺度计算，具体计算方法见参考材料3及机械原理课本。计算过程中有无法确定的参数由指导教师给定。6）机构运动分析用图解法对工作台回转机构或主轴箱往复直线运动机构进行运动分析，绘制从动件位移、速度、加速度曲线图（A3）。该项任务可由方案相同的几位同学合作完成，位置点的分配由组长完成。7）编写设计说明书课程设计说明书是技术说明书的一种，是对课程设计的总结。主要内容包括：课程设计题目简介（四工位专用机床的功能及设计要求）、执行机构的选型及评价、机械传动系统的设计计算、机械运动方案简图的绘制、机械运动系统尺度计算、机构运动分析。设计说明书用16K纸张书写，之后按以下顺序纵向装订成册：封面（由指导教师提供统一格式）、课程设计任务书、摘要、目录、正文、参考文献。4.注意事项1）每位同学接到课程设计题目后最好准备一个专用笔记本，把在课程设计过程中查阅、摘录的资料，初步的计算以及构思的草图都记录在案，这些材料是整理设计说明书的基本素材。2）课程设计中所需知识可能超出《机械原理》课程课堂讲述的基本内容，同学应通过自学补充有关知识。3）推荐参考资料：《机械原理课程设计手册》邹慧君主编高等教育出版社。4）建议设计进度设计任务所需时间（天）准备及熟悉题目1执行机构选型及评价1.5方案评价0.5传动系统设计计算2机械系统尺度计算1.5机械运动方案图绘制0.5机构运动分析1编写设计说明书1.5题目5：平压印刷机运动方案和主要机构设计1、工作原理及工艺动作过程平压印刷机是一种简易印刷机，适用于印刷八开以下的印刷品。它的工作原理：将油墨刷在固定的平面铅字版上，然后将装了白纸的平面印头紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖图章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成印刷。平压印刷机需要实现三个动作：装有白纸的平面印头往复摆动，油辊在固定铅字版上上下滚动，油盘转动使油辊上油墨均匀。2、原始数据及设计要求1）实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具1600-1800次/h印刷能力。2）电动机功率N=0.75kW、转速n电=910r/min，电动机可放在机架的左侧或底部。3）印头摆角为700，印头返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118。4）油辊摆动自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为1100。5）油盘直径为400mm，油辊起始位置就在油盘边缘。6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。3、设计任务1）确定总功能，并进行功能分解。2）根据工艺动作要求拟定运动循环图。3）进行印头、油辊、油盘机构及其相互连接传动的选型。4）按选定的电动机及执行机构运动参数拟订机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。（A1）6）对执行机构进行尺寸综合。7）*对往复摆动执行机构进行运动分析，绘制从动件位移、速度、加速度线图。（A3）8）编写设计说明书。设计指导：（题目：平压印刷机运动方案和主要机构设计）平压印刷机结构比较简单，体积小，印刷速度慢，大多采用人工输纸方式。适用于印刷八开以下的印件，如各种商标、说明书、包装纸盒、图书封面、彩色插页等。1工作原理平压印刷机工作时平面铅字版固定在垂直位置，平板印头绕其固定轴心摆动，当摆动到垂直位置时，与版面接触进行压印，等压印头倾斜位置时，取出印纸并放入待印的纸张，同时，铅字版在着墨。2功能分解进行功能分解，即将整个工艺动作过程分解成若干个执行构件的运动（称分功能或功能元），它们按一定的动作顺序来完成印刷。图1-1是平压印刷机主要部件的工作情况示意图，其工艺动作过程要求如下：1）印头：往复摆