2016-2017机械原理课程设计--题目资料

机械原理及机械设计课程设计指导书第1章概述1.1课程设计的目的《机械原理》《机械设计》是高等工科院校机械类专业研究机械共性问题的两门主干技术基础课，与其配套的课程设计是学生首次较全面地进行机械传动系统运动学、动力学分析和机械结构设计的一个十分重要的实践性教学环节，它是这两门课程的重要组成部分。其主要目的：1.使学生进一步加深理解本课程的基本理论和方法，并运用所学理论和方法进行一次综合性设计训练，从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力；2.培养学生的设计机械运动方案以及设计机械传动装置的结构与强度的能力，增强对机械设计中有关运动学、动力学和主要零部件的工作能力的分析与设计的完整的概念；3.掌握机械设计的一般方法和步骤，增强学生对机械技术工作的了解和认识，为以后从事机械工程设计打下良好基础；4.提高学生综合运用知识的能力，使学生具备计算、制图、使用技术资料，进行数据分析和处理，编写技术文件等方面的能力。并初步掌握计算机程序的编制，能利用计算机解决有关工程设计的问题。1.2课程设计的要求在课程设计过程中，要求每个学生做到：1.了解机械产品设计过程和设计要求，以机械总体设计为出发点，采用系统分析的方法，合理确定机械运动方案和结构布局；2.以所学知识为基础，针对具体设计题目，充分发挥自己的主观能动性，独立地完成课程设计分配的各项任务，并注意与同组其他同学进行协作与协调；3.在确定机械工作原理、构思机械运动方案等过程中，要有意识地采用创新思维方法，设计出原理科学、方案先进、结构合理的机械产品；4.对设计题目进行深入分析，收集类似机械的相关资料，通过分析比较，吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥自己的创造性，提出几种可行的运动方案，通过比较分析，优选出一、二种方案进行进一步设计。5.仔细阅读本教材，并随时查阅机械原理与设计教材和有关资料，在认真思考的基础上提出自己的见解。6.正确使用参考资料和标准规范，认真计算和制图，力求设计图纸符合国家标准，计算过程和结果正确。7.在条件许可时，尽可能多地采用计算机辅助设计技术，完成课程设计中分析计算和图形绘制。8.在课程设计过程中，应注意将方案构思、机构分析、以及设计计算等所有工作都仔细记录在笔记本上，最后将笔记本上的内容进行分类整理，补充完善，即可形成设计计算说明书。1.3课程设计的内容总体来说，机械设计与原理课程设计的任务是进行机械系统的运动方案设计和传动零部件的工作能力设计。其具体内容：1.根据给定机械的工作要求，确定机械的工作原理，拟定工艺动作和执行构件的运动形式，绘制工作循环图；2.选择原动机的类型和主要参数，并进行执行机构的选型与组合，设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进行分析、比较和选择；3.对选定的运动方案中的各执行机构进行运动分析与综合，确定其运动参数，并绘制机构运动简图；进行机械动力性能分析与综合，确定调速飞轮。以上这些都属于机械系统的运动方案设计内容。在完成运动方案设计任务的基础上，针对已设计的运动方案和确定的原动机输出参数，还要进行机械结构设计4.选择机械传动装置的类型，分配传动装置中各级传动的传动比，并计算各级传动的运动和动力参数；5.进行主要传动零部件的工作能力设计计算，传动装置中各轴系零部件的结构设计及强度校核计算，箱体及附件等的设计与选用；6.绘制出主要零件工作图和部件装配图，编制设计计算说明书和整理有关分析设计计算程序，进行课程设计答辩。1.4课程设计的方法和步骤1.4.1课程设计的方法机械原理与设计课程设计的任务总体上可分为机械运动系统方案设计和机械传动系统结构设计两大部分，这两大部分是机械产品设计的主体内容。因此课程设计所采用的方法与机械产品设计方法基本上是一致的。总体来说，机械产品设计的常用方法可划分为传统设计方法和现代设计方法两大类：传统设计方法传统设计方法是以经验总结为基础，运用力学和数学或实验而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计依据，通过经验公式、简化模型或类比改造等方法进行设计。传统设计在设计应用中不断得到完善和提高，是符合当代技术水平的有效方法之一，故机械原理与设计课程介绍的机构和零件设计方法大多属于传统设计。传统设计方法在设计机械产品时，首先凭借设计者直接或间接的经验，通过类比分析等方法来确定机械传动方案，一般应拟定几个方案，并对其进行分析评价，选出最佳方案；采用解析法、作图法或实验法对其进行机构尺寸综合，但往往只能近似满足运动和动力要求；其次借助近似的力学公式或经验公式确定重要零件的基本尺寸，不重要的零件（或结构复杂的零件）则进行类比设计。由此可见，传统设计方法具有很大的局限性，主要表现在：①方案的拟定很大程度上取决于设计者的个人经验，即使同时拟定了好几个方案，也难获得最优方案；②在分析计算工作中，由于受人工计算条件的限制，只能采用静态的或近似的方法，故影响了设计质量；③设计工作周期长，效率低，成本高。因此，传统设计方法正在逐渐被现代设计方法所取代。现代设计方法近几十年以来，由于科学技术的飞速发展和计算机技术的普及应用，给机械设计带来了新的变化。随着科技发展，新工艺、新材料的出现，微电子技术、信息处理技术及控制技术等新技术对机械产品的渗透和有机结合，与设计相关的基础理论的深化和设计思想的更新，使机械设计跨入了现代设计阶段，该阶段使用的新兴理论和方法称为现代设计方法。与传统设计方法相比，现代设计方法的主要特点是：①研究设计的全过程；②突出设计者的创造性；③用系统工程处理人—机—环境的关系；④寻求最优的设计方案和参数；⑤动态的、精确的分析和计算机械的工作性能；⑥将计算机全面的引入设计全过程。现代设计是在传统设计基础上发展起来的，它继承了传统设计的精华。由于传统设计发展到现代设计有一定的时序性和继承性，所以当前正处在逐步普及阶段。在机械原理与设计的课程设计中，传统设计方法和现代设计方法都可能用到，有时会交替使用，有时会混合使用，但一般来说，在现阶段，传统设计方法还是机械原理与设计课程设计的主体方法。随着电子计算机和机械设计与分析软件等的普及，现代设计方法会逐渐取代传统设计方法，成为课程设计、乃至于机械产品设计的主体方法。1.4.2课程设计的步骤机械原理与机械设计课程设计的设计步骤大致可分为七个阶段：（1）设计准备机械设计任务通常以设计任务书的形式提出来。设计前要认真阅读研究设计任务书，明确机械的用途、主要性能参数、工作环境条件等；通过查阅有关资料、图纸、参观实物或模型、观看电视教学片等，加深对设计任务的了解；复习有关课程内容，熟悉设计的方法和步骤，准备好设计需要用的图书、资料和工具，拟定设计计划等。（2）运动方案设计根据任务书的要求，广泛收集同类机器或相近机械的性能参数、使用情况、优缺点等技术资料和数据，此后便可进行机械的运动方案设计。机械的运动方案在很大程度上决定着机械是否能完成预期任务以及工作的质量。因此，应设计出合理、科学的运动方案。机械运动方案取决于机械的工作原理。完成同一生产任务的机器，可以有多种工作原理和运动方案，而同一种方案，又可以有不同的参数组合，设计者应根据具体要求发挥自己创造能力，设计出效率高、工作可靠、成本低的运动方案。机械运动方案设计的主要内容包括：拟定机械的工作原理，确定执行构件的数目和运动形式，选择原动机的类型，进行执行机构的选型与组合，绘制机构运动简图等。（3）机械运动设计运动设计就是根据设计任务书的要求，对选定的运动设计方案进行尺寸综合，以满足根据该机械的用途、功能和工艺等要求而提出的执行构件的运动规律、位置或点轨迹等要求。机械运动设计的内容包括确定机构的主要特性尺寸，分析机构的运动，确定和分配传动比，绘制机械运动循环图等。在机械的运动设计中，如果经运动分析发现，所选择的运动方案没有满足预期的运动要求，应审查和修改运动方案，或者调整构件的运动尺寸、进行结构变异等，然后重新对机构进行运动分析。（4）机械动力设计动力设计就是在机械运动设计的基础上，确定作用在机械系统各构件上的载荷并进行机械的功率计算和能量计算。机械动力设计的内容包括动态静力分析、功能关系、真实运动规律求解、速度波动调节和机械的平衡计算等。根据机械各执行构件上承受的载荷性质和大小，考虑机械系统的效率，分别算出机械的输出功率，然后确定原动机应具有的功率、转速，从而选择适宜的原动机型号。当执行构件上的载荷不太明确时。常根据实践经验或类比方法选定原动机的功率和转速。（5）机械传动系统设计机械传动系统的功能是将原动机的转速和转矩进行传递和变化，以满足执行机构对速度和力的要求，通常由带传动、链传动以及各式齿轮传动等组成。机械传动系统设计的具体内容就是依据执行机构对输入运动和动力的要求，以及机械的用途、工作环境、成本、效率等条件，选择合适的传动类型以及其组合顺序，然后，对总传动比进行分配，并依据原动机的额定功率（或工作机所需功率）和转速，算出机械各传动轴的转矩（或力）、转速（或速度）。（6）主要零部件工作能力设计对于传动系统中的各传动部件，如果能选购到标准产品，只需由产品目录中选取合适的型号即可。对于非标准部件或选购不到合适型号的标准部件，需要对其进行工作能力和结构设计。设计时应根据机械中主要传动零件的工况条件和失效形式，选定零件的材料和热处理方式；依据设计准则，确定其合理的几何形状和结构尺寸。因此，在零部件工作能力和结构设计中，常需要进行强度计算、刚度计算、稳定性计算和热平衡计算等。（7）编制设计计算说明书，进行课程设计答辩编写设计计算说明书是对整个设计工作的整理和总结，是课程设计的最终成果之一，是教师了解设计、审查设计是否合理的重要技术文件，也是评定课程设计成绩的重要依据。答辩是课程设计的最后一个环节，是教师了解学生对问题理解的深度、对知识掌握的程度、以及独立解决问题的能力等的重要手段。第一题半自动平压模切机机构设计（3组采用不同方案）一、设计题目设计半自动平压模切机的模切机构。半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的白纸板、厚度在4mm以下的瓦愣纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制成凹凸的商标。图4.14平压模切机动作示意图图4.15模切机生产阻力曲线压制纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部份，如图4.14所示，4为工作台面，工作台上方的1为双列链传动，2为主动链轮，3为走纸横块(共五个)，其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的控制机构，其执行构件7作往复移动，推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到具有上模5(装调以后是固定不动的)和下模6的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件——滑决6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置时，受另一机构(图上未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。本题要求按照压制纸板的工艺过程设计下列几个机构：使下压模运动的执行机构；起减速作用的传动机构，控制横块上夹紧装置(夹紧纸板)的控制机构。二、原始数据和设计要求所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。设计参数如下组号每小时压制纸版数量张/h电机转速r/min生产阻力N行程速比系数k行程长度mm下模和滑块总质量kg工作台离地距离mm杆件比重N/m1250014602×1061.35012012002202240014402×1061.56015010002103200014402×1061.6601301100200418009702×1061.870