機(jī)械原理課程設(shè)計

機(jī)械原理課程設(shè)計10.1.14－－10.1.22—目的：結(jié)合一個簡單的機(jī)械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生能受到擬定機(jī)械運(yùn)動方案的初步訓(xùn)練，并能對方案中某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計。二具體任務(wù)

按照給定的機(jī)械總功能和工藝過程的動作要求分解成分功能，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)型，擬定出滿足工藝動作要求的該機(jī)械系統(tǒng)的2~3種運(yùn)動方案。對運(yùn)動方案進(jìn)行論證，對比分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)。設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定傳動比分配。定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動循環(huán)圖。

根據(jù)選定的方案，設(shè)計各機(jī)構(gòu)（凸輪，連桿，間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)等）畫出各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。繪制1號圖紙一張。編寫設(shè)計說明書。三時間安排1.14～1.18：

講課，機(jī)構(gòu)選型及特點(diǎn)分析， 平面連桿機(jī)構(gòu)綜合1.19：設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定傳動比分配；傳動系統(tǒng)方案圖和工作循環(huán)圖。1.20：凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計；齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計1.21～1.22：

編寫設(shè)計說明書,提交設(shè)計結(jié)果，答辯。四傳動系統(tǒng)方案設(shè)計原動機(jī)選型。確定傳動系統(tǒng)的總傳動比。

選擇傳動的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖。

分配傳動比，即根據(jù)傳動布置方案，將總傳動比向各級傳動進(jìn)行合理分配。

計算傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級傳動的功率、轉(zhuǎn)速、效率、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)。通過強(qiáng)度設(shè)計和幾何計算，確定各級傳動的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動的中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。五機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計的原則滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作和運(yùn)動要求運(yùn)動形式、運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡盡量簡化和縮短運(yùn)動鏈盡量減小機(jī)構(gòu)的尺寸（4）選擇合適的運(yùn)動副形式運(yùn)動副在機(jī)械傳遞運(yùn)動和動力的過程中起著重要作用，它直接影響到機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式、傳動效率、壽命和靈敏度等。一般來說，轉(zhuǎn)動副易于制造，易于保證運(yùn)動副元素的配合精度，且效率較高；移動副制造較困難，不易保證配合精度，效率低且易自鎖或楔緊，故一般只宜用于作直線運(yùn)動或?qū)⑥D(zhuǎn)動變?yōu)橐苿拥膱龊?。在?zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律要求復(fù)雜，采用連桿機(jī)構(gòu)很難完成精確設(shè)計時，應(yīng)考慮采用高副機(jī)構(gòu)。(5)考慮動力源的形式(6)使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力條件和動力特性設(shè)計時，應(yīng)注意選用具有最大傳動角、最大增力系數(shù)和最高效率的機(jī)構(gòu)，這樣可以減小主動軸上的力矩和原動機(jī)的功率及機(jī)構(gòu)的尺寸和重量；應(yīng)盡量避免采用虛約束；高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮平衡設(shè)計等。2、機(jī)構(gòu)的選型（1）按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動特性進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型從具有相同運(yùn)動特性的機(jī)構(gòu)中，按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動特性進(jìn)行搜尋。當(dāng)有多種機(jī)構(gòu)均可滿足所需要求時，則可根據(jù)上節(jié)所述原則，對初選的機(jī)構(gòu)形式進(jìn)行分析和比較，從中選擇出較優(yōu)的機(jī)構(gòu)。（2）按照動作功能分解與組合原理機(jī)構(gòu)選型任何一個復(fù)雜的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可以認(rèn)為是由一些基本機(jī)構(gòu)組成的，這些基本機(jī)構(gòu)具有如下基本功能：實(shí)現(xiàn)運(yùn)動形式變化的機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)→連續(xù)回轉(zhuǎn)：齒輪機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)→間歇回轉(zhuǎn)：槽輪機(jī)構(gòu)，非完全齒輪機(jī)構(gòu)，間歇凸輪機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)→擺動：擺動從動件凸輪機(jī)構(gòu)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

連續(xù)回轉(zhuǎn)→連續(xù)移動：螺旋機(jī)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動形式變化的機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)→往復(fù)移動：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)，連續(xù)回轉(zhuǎn)→間歇移動：不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)，移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)，槽輪＋帶傳動

擺動→擺動：雙搖桿機(jī)構(gòu)

擺動→移動：

扇形齒輪齒條機(jī)構(gòu)

擺動→間歇回轉(zhuǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)3、動作功能分解組合原理總體功能可以分解成若干分功能：U=(Ui)

i=1,2,…,m每一個分功能又可以用不同的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)：Tj=(ti1,ti2,…,tin)

j=1,2,…,n功能-技術(shù)矩陣：

只要在矩陣的每一行任找一個元素，把各行中找出的機(jī)構(gòu)組合起來，就組成一個能實(shí)現(xiàn)總體功能的方案。

在確定了各分功能順序的前提下方案總數(shù)為：

N=nm

得到各種方案后，先剔除一些明顯不成立的、不符合要求的方案，然后按照上節(jié)所述的原則，篩選出一些較合理的方案，以供進(jìn)一步評價。這種方法有利于利用計算機(jī)存儲分析和選擇，具有廣闊前景。例:六執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計當(dāng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定了機(jī)械的工作原理和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律、并確定了各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式及驅(qū)動方式后，還必須將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)統(tǒng)一于一個整體，形成一個完整的執(zhí)行系統(tǒng)，使這些機(jī)構(gòu)以一定的次序協(xié)調(diào)工作，互相配合，以完成機(jī)械預(yù)定的功能和生產(chǎn)過程—執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計。?1.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在時間上的協(xié)調(diào)配合2.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空間上的協(xié)調(diào)配合3.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在速度上的協(xié)調(diào)配合4.多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成一個動作時，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動協(xié)調(diào)配合5.機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖描述各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動間相互協(xié)調(diào)配合的圖—機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖由于機(jī)械在主軸或分配軸轉(zhuǎn)動一周或若干周內(nèi)完成一個運(yùn)動環(huán)，故運(yùn)動循環(huán)圖常以主軸或分配軸的轉(zhuǎn)角為坐標(biāo)來編制。通常選取機(jī)械中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考件，取其有代表的特征位置作為起始位置（通常以生產(chǎn)工藝的起始點(diǎn)作為運(yùn)動循環(huán)的起始點(diǎn)），由此來確定其他執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動相對于該主要執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動的先后次序和配合關(guān)系。(1)直線式運(yùn)動循環(huán)圖

繪制方法：將機(jī)械在一個運(yùn)動循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件各行程區(qū)段的起止時間和先后順序，按比例繪制在直線坐標(biāo)軸上。

特點(diǎn)：繪制方法簡單，能清楚表示一個運(yùn)動循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動的順序和時間關(guān)系；直觀性差，不能顯示各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律(2)圓周式運(yùn)動循環(huán)圖

繪制方法：以極坐標(biāo)系原點(diǎn)為圓心作若干同心圓，每個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構(gòu)件，由各相應(yīng)圓環(huán)引徑向直線表示各執(zhí)行構(gòu)件不同運(yùn)動狀態(tài)的起始和終止位置

特點(diǎn)：能比較直觀地看出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動件在主軸或分配軸上的相位；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)多時，同心圓環(huán)太多不一目了然，無法顯示各構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律(3)直角坐標(biāo)式運(yùn)動循環(huán)圖

繪制方法：用橫坐標(biāo)表示機(jī)械主軸或分配軸轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的角位移或線位移，各區(qū)段之間用直線相連

特點(diǎn)：不僅能清楚地表示各執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序，而且能表示各執(zhí)行構(gòu)件在各區(qū)段的運(yùn)動規(guī)律5機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖的設(shè)計1.機(jī)械的運(yùn)動循環(huán)機(jī)械的運(yùn)動循環(huán)是指機(jī)械完成其功能所需的總時間，通常以T表示。2.機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖的設(shè)計步驟與方法(1)首先確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)時間TM

(2)確定組成運(yùn)動循環(huán)的各個區(qū)段(3)確定執(zhí)行構(gòu)件各區(qū)段的運(yùn)動時間及相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角沖壓式蜂窩煤成型機(jī)機(jī)器的功能和設(shè)計要求沖壓式峰窩煤成型機(jī)的功能是將粉煤加入轉(zhuǎn)盤的模簡內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓成峰窩煤。為了實(shí)現(xiàn)蜂窩煤沖壓成型，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)必須完成五個動作：粉煤加料；沖頭將蜂窩煤壓制成型；清除沖頭和出煤盤的積屑的掃屑運(yùn)動；將在模簡內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模；將沖壓成型的蜂窩煤輸送。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的設(shè)計要求和參數(shù)蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力：30次/min；驅(qū)動電機(jī)：Y180L-8N=11KW；n=730r/min;機(jī)械運(yùn)動方案應(yīng)力求簡單；

圖表示沖頭、脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤的相互位置情況。

為了改善蜂窩煤沖壓成型的質(zhì)量，希望沖壓機(jī)構(gòu)在沖壓后有一保壓時間。沖頭、脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤位置示意圖工作原理和工藝動作分解加料：這一動作可利用粉煤重力自動加料；沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動；脫模：要求脫模盤上下往復(fù)運(yùn)動，可以將它與沖頭一起固結(jié)在上下往復(fù)運(yùn)動的滑梁上；掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中完成；模筒轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動：以完成沖壓、脫模、加料的轉(zhuǎn)換；輸送：將成型脫模后的蜂窩煤落在輸送帶上送出成品。機(jī)構(gòu)選型沖頭和脫模盤機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)六桿沖壓機(jī)構(gòu)掃屑刷機(jī)構(gòu)附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)固定移動凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的形態(tài)矩陣N＝3

X

2

X

3＝18掃屑刷機(jī)構(gòu)機(jī)械運(yùn)動方案的選擇和評定

選定的結(jié)構(gòu)比較簡單的方案為：沖壓機(jī)構(gòu)為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)。畫出機(jī)械運(yùn)動方案簡圖機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)

根據(jù)選定的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力。它的機(jī)械傳動系統(tǒng)的總速比為：

第一級采用皮帶減速，其速比為4．866；第二級采用圓柱直齒輪傳動其傳動比為5。根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖對于沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定沖壓和脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤三個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利于各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的沖壓機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，以它的主動作的零位角為橫坐標(biāo)的起點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起迄位置。沖頭和脫模盤具有工作行程和回程兩部分組成。模筒轉(zhuǎn)盤的工作行程在沖頭的回程后半段和工作行程的前半段完成，使間歇轉(zhuǎn)動在沖壓以前完成。掃清刷要求在沖頭回程后半段至工作行程前半段完成掃屑動作。對機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度計算

對皮帶傳動、齒輪傳動、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（沖壓機(jī)構(gòu)）、槽輪機(jī)構(gòu)（模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)）掃屑凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)計算。進(jìn)行沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的飛輪設(shè)計

由于沖壓成型的機(jī)械，其負(fù)載特性是短期的重載和長期的近乎空載在一個運(yùn)動循環(huán)內(nèi)交替出現(xiàn)。為了減小機(jī)器的速度波動和選擇較小功率的驅(qū)動電機(jī)?？梢园礄C(jī)器的負(fù)載變化變化情況來設(shè)計飛輪。例：沖床沖壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及傳動系統(tǒng)的設(shè)計一、設(shè)計題目設(shè)計一沖制薄壁零件的沖壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及其傳動系統(tǒng)。該沖床的工藝動作如圖所示，上模先以比較大的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)行拉延成型工作，此后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成工作循環(huán)。試設(shè)計能使上模按上述運(yùn)動要求加工零件的沖壓機(jī)構(gòu)和從側(cè)面將坯料推送至下模上方的送料機(jī)構(gòu)，以及沖床的傳動系統(tǒng)。沖床工藝動作上模(沖頭)坯料下模成品三、傳動方案設(shè)計沖床傳動系統(tǒng)如圖所示。電動機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動、齒輪傳動降低后驅(qū)動機(jī)器主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。原動機(jī)為三相交流異步電動機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速選為1500r/min，可選用如下型號：沖壓機(jī)構(gòu)齒輪減速器電動機(jī)送料機(jī)構(gòu)傳動帶沖床傳動系統(tǒng)電機(jī)型號Y100L2-4Y112M-4Y132S-4額定功率(kW)3.04.05.0額定轉(zhuǎn)速(r/min)1420144014402.沖床機(jī)構(gòu)方案之二——導(dǎo)桿—搖桿滑塊沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪送料機(jī)構(gòu)沖壓機(jī)構(gòu)是在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，串聯(lián)一個搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計，它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可達(dá)到工作段近于勻速的要求。送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動角和從動件的運(yùn)動規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時間將坯料送至待加工位置。3.沖床機(jī)構(gòu)方案之三——六連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪送料機(jī)構(gòu)沖壓機(jī)構(gòu)是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和搖桿串聯(lián)而成的。四桿機(jī)構(gòu)可按行程速比系數(shù)用圖解法設(shè)計，然后選擇連桿長及導(dǎo)路位置，按工作段近于勻速的要求確定鉸鏈點(diǎn)E的位置。若尺寸選適當(dāng)，可使執(zhí)行構(gòu)件在工作段中運(yùn)動時機(jī)構(gòu)的傳動角滿足要求。凸輪——連桿送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，若按機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動件的運(yùn)動規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時間將坯料送至待加工位置。4.沖床機(jī)構(gòu)方案之四——連桿沖壓機(jī)構(gòu)和齒輪—連桿送料機(jī)構(gòu)依據(jù)滑塊的運(yùn)動要求，確定固定凸輪的輪廓曲線。送料機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿、扇形

齒輪與齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，若按機(jī)

構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定