機械原理課程設計報告書

1、機械原理課程設計目 錄一.設計題目11.1 課程設計目的和任務11.2 課程設計內容與基本要求11.3 機構簡介41.4 參考數(shù)據(jù)51.5設計要求5二. 設計方案比較62.1 設計方案一62.2 設計方案二72.3 設計方案三82.4 最終設計方案9三. 速度，加速度多邊形計算與分析103.1 速度、加速度多邊形計算與分析10四. 虛擬樣機實體建模與仿真134.1 ADAMS 的樣機建模13五. 虛擬樣機仿真結果分析145.1 滑塊水平位移仿真曲線145.2 滑塊水平運動速度仿真曲線145.3 滑塊水平運動加速度仿真曲線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

2、曲線（二）15六. 課程設計總結166.1 機械原理課程設計總結166.2 設計過程176.3 設計展望176.4參考文獻186.5心得體會.18一題目：汽車風窗刮水器1.1課程設計目的和任務下雨的時候，大車小車前檔風玻璃上的雨刮器就會齊齊動作，兩只雨刮片以固定的轉軸柱為中心作擺動，將前檔風玻璃的雨水刮去，還司機一個有效的視野。雨刮器看似簡單，實際上構造并不簡單。雨刮器總成含有電動機、減速器、四連桿機構、刮水臂心軸、刮水片總成等。當司機按下雨刮器的開關時，電動機啟動，電動機的轉速經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅動擺臂，擺臂帶動四連桿機構，四連桿機構帶動安裝在前圍板上的轉軸左右擺動，最后由轉軸帶動雨

3、刮片刮掃擋風玻璃。生活中我們發(fā)現(xiàn)，雨下得很大時使用雨刷感覺不錯，可是當下小雨啟動雨刷時，就會發(fā)現(xiàn)雨刷會在玻璃面上留下擦拭不均的痕跡；還有，有的時候會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，應先了解一下雨刷的工作原理。原來，雨刷是借馬達的轉動作用，靠連接棒轉變成一來一往的運動，并將此作用力傳達至雨刷臂及雨刷本身。當雨刷的橡膠部分硬化時，雨刷便無法與玻璃面緊密貼合，或者雨刷一有了傷痕便會造成擦拭上的不均勻，形成殘留污垢。有些人認為雨刷片的長度越長、刷的面積越大、視野越好。其實，雨刮器片并非越長越好。加長雨刷片長度雖然可以增加視野可見的范圍，但相對地也會增加雨刮器馬達、雨刮桿的

4、負擔。當然，要加長當然可以，但要保證絕不能妨礙雨刮器的正常工作。1.2課程設計內容和基本要求機械原理課程設計是在機械原理課程完成后集中進行的教學環(huán)節(jié)，它是在教師指導下由學生獨立完成的。每個學生都應明確課程設計的任務和要求，擬定設計計劃，保證設計進度、設計質量，按時完成課程。在設計過程中，提倡獨立思考、深入鉆研，主動地、創(chuàng)造性地進行設計工作。要求設計態(tài)度嚴肅認真、一絲不茍，反對不求甚解，這樣才能確保課程設計達到教學基本要求，并在設計思想、方法和技能等方面得到良好的訓練和提高。1) 機械原理課程設計步驟（1）機構運動方案設計。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構思并選定機構方案；（2）設計上述各機構

5、。根據(jù)選定的方案采用各機構，如凸輪機構、連桿機構、齒輪機構、間歇運動機構及其組合機構等，即具體機構的尺度綜合，求出機構的主要尺寸；（3）根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫出全部機構的運動簡圖及運動循環(huán)圖；（4）據(jù)此對上述機構進行運動分析，并進行基于ADAMS軟件的機構建模與運動仿真。即繪制機構的運動線圖，或進一步進行運動和動力分析；（5）編寫設計說明書。2) 設計說明書編寫要求課程設計說明書是學生證明自己設計正確合理并供有關人員參考的文件，它是課程設計的重要組成部分。收集整理課程設計報告工作關系到課程設計的成敗，通過這項工作，能提高學生的技術概括能力和表達能力。編寫說明書也是科技工作者必須掌握的基本

6、技能之一。因此，學生在校期間就應加強這方面的訓練。課程設計說明書應在課程設計過程中逐步形成，課程設計結束時，再作必要的補充和整理。而設計說明書的內容視設計任務而定，大致包括：（1）設計題目（包括設計條件和要求）。（2）機構運動簡圖或設計方案的確定。（3）全部原始數(shù)據(jù)。（4）完成設計所用方法及其原理的簡要說明。（5）建立設計所需的數(shù)學模型并列出必要的計算公式、計算過程及說明，寫出設計計算結果。（6）繪出計算機程序框圖，寫出自編的程序?；驅⒒贏DAMS軟件的機構建模與仿真方法過程描述出來。（7）用表格列出計算結果并畫出主要曲線圖。（8）對設計結果進行分析討論，寫出課程設計的收獲和體會。（9）列出

7、主要參考文獻資料。3) 設計說明書的格式要求：（1）說明書一般用A4紙打印，要求步驟清楚、敘述簡明、文句通順、書寫端正。（2）對每一自成單元的內容，都應有大小標題，使其醒目突出，建議加上目錄。（3）通過課程設計說明書的編寫，學生應該學會整理設計數(shù)據(jù)、繪制圖表和簡圖，用工程術語表達設計成果的方法。（4）對所用公式和數(shù)據(jù)，應標明來源參考資料的編號和頁次。（5）說明書應加上封面，并與圖紙一起裝訂成冊。1.3機構簡介汽車風窗刮水器是用于汽車刮水刷的驅動裝置。如圖1- (a)所示，風窗刮水器工作時，由電動機帶動齒輪裝置1-2，傳至曲柄搖桿裝置2-3-4。電動機單向連續(xù)轉動，刮水桿4作左右往復擺動，要求左

8、右擺動的平均速度相同。其中，刮水刷的工作阻力矩如圖1- (b)所示。圖1 汽車風窗刮水器機構簡圖及阻力線圖1.4參考數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)見表1所示表1 設計數(shù)據(jù)內容曲柄搖桿機構設計及運動分析曲柄搖桿機構動態(tài)靜力分析符號（扇面）單位 數(shù)據(jù)30112060180100150.015001.5設計要求1. 對曲柄搖桿機構進行運動分析作機構1-3個位置的速度多邊形和加速度多邊形，以上內容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在2號圖紙上，整理計算說明書。2. 在Solidworks/Adams中進行運動仿真和動力學仿真，作出位移、速度、加速度線圖。二.設計方案比較2.1設計方案一分析：搖桿2轉動帶動搖桿3，搖桿3帶動雨刷

9、4上下移動，從而達到刮水效果。該方案優(yōu)點：雨刷刮水面積較大；結構相對較簡。該方案缺點：中間固定部位過長，影響視線；雨刷向上移動的時，又將雨水向上刮，從而影響效率。2.2設計方案二分析：此刮雨器由凸輪機構組成，凸輪的轉動帶動雨刷向上運動，達到最高度時，雨刷因重力隨凸輪向下運動，但此方案有以下缺陷：1. 由凸輪帶動極其不穩(wěn)定，2. 凸輪與擋板間有動摩擦產(chǎn)生了磨損3. 僅靠雨刷重力來克服摩擦力，很可能經(jīng)常導致雨刷靜止在最高端4. 電機不僅要克服雨刷與玻璃的摩擦還要克服雨刷的重力，浪費資源。2.3設計方案三 方案3 簡圖1、7、8支座4連桿2、3搖桿5、6擺桿分析：搖桿2轉動帶動搖桿3，搖桿3帶動連桿

10、移動，從而使擺桿5、6左右以一定頻率擺動，達到刮水的效果。該方案優(yōu)點：1.整體構建布局可以在汽車上較為容易實現(xiàn)；2.機構簡單實用，在滿足運動要求前提下大大節(jié)省了材料；3.設置了急回特性（推桿快，收桿慢），因為在刮片起刮前，擋風玻璃上附著的雨水量相對較多，對司機觀察前方路線不利，這時刮片需快速刮清雨水，而在回程時玻璃上雨量較少，這時慢刮可進一步刮凈雨水，是玻璃保持相對較長的清晰度。同時急回特性的運用也提高了雨刮器的工作效率；4.在雨刮器收桿的時候，刮片貼緊擋風玻璃下沿時間較長，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最終設計方案：方案三3、 加速度，速度多邊形的計

11、算與分析3.1 加速度，速度多邊形的計算與分析1）由已知條件可得：VB=WABLABWAB=30/60 m/sLAB=60 mmVAB=0.188 m/s a B=WABLAB=0.592m/s選比例尺：v=VB/pb=9.42 (m/s)/m a=a B/pb=29.5(m/s)/m理論力學公式：VC=VB+VBC a C=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 =0 VBC=0.188m/sa Cn=0 a BCn=0.197m/sa C =pc*a=1.6225 m/s3）（二） 由圖二的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：

12、VC =0.149 m/s VBC=0.031m/sac n=0.319m/s a BCn=0.005m/sa C =pc*a=0.59m/s4）（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/s VBC=0.188m/sa Cn=0.118m/s a BCn=0.197m/sa C =pc*a=0.24 m/s四.虛擬樣機實體建模與仿真4.1 ADAMS/View 的樣機建模五.虛擬樣機仿真結果分析利用ADAMS仿真軟件對已建立模型的搖桿的位移、速度、加速度進行數(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滑塊水平運動速度仿真曲線

13、5.3 滑塊水平運動加速度仿真曲線5.4帶刮片擺桿角速度仿真曲線（一）5.5帶刮片擺桿角速度仿真曲線（二）六.課程設計總結6.1機械原理課程設計總結：首先我們確定搖桿的長度，并用CAXA畫出了它的運動簡圖，之后用ADMAS進行運動仿真。通過這次課程設計我學會了ADMAS軟件的基本操作掌握了更多的使用工具。并且在此設計過程中也培養(yǎng)了團隊之間的協(xié)作精神。在學完機械原理這門課程的同時，作為一名合格的機械學生，需要將所學的應用到實際設計機構中去，提高我們綜合運用機械原理課程理論分析的能力，并結合生產(chǎn)實際來分析和解決工程問題。根據(jù)已知機械的工作要求，通過制定設計方案、合理選擇機構的類型、正確地對機構的運

14、動和受力進行分析和計算，讓我們對機構設計有一個較完整的概念。同時也訓練我們收集和運用設計資料以及計算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎上利用計算機基礎理論知識，初步掌握編制計算機程序并在計算機上計算來解決機構設計問題的基本技能。完成了整個課程設計，收獲頗多，尤其是在軟件應用上面，同時對機械原理的知識有了更進一步的認識?？v觀課程設計過程，我們各組員任務分配明確，相互溝通交流，互幫互助，工作有條不紊地前進。短短的兩周讓我們受益匪淺：首先要對問題認真重視，然后就是數(shù)學思想的完美性的思考，將機構放之現(xiàn)實生活中我們要考慮的問題，安全、穩(wěn)定、美觀、便捷、經(jīng)濟。這是最復雜和困難的，也是想的最多的地方，也是能夠突出成績的地方。我們在這方面想了很多，雖然有很多都沒有在設計中體現(xiàn)出來，但總體上以滿足要求。此外我們也參考了一些網(wǎng)上的資料，大多數(shù)都比我們的方案要復雜，完善。這也是我們此次設計的不足之處，可是