《機械原理》課程設計詳解

(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；《機械原理》課程設計11.做什么？（第一天）明確需求（功能、工藝、數(shù)據(jù)），擬定運動循環(huán)圖

2.怎么做？（第一天）機構(gòu)選型，機械運動方案評價。3.具體做。（第二、三天）分配傳動比，畫運動方案示意圖，計算并繪制機

械傳動、執(zhí)行機構(gòu)的尺寸，運動分析和動力分析。（第四天：完成課程設計報告書；第五天：答辯）(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；《機械原理》課程設計（范例）2——沖壓式蜂窩煤成型機一、功能和設計要求功能為了實現(xiàn)將蜂窩煤壓制成型，沖壓式蜂窩煤成型機必須完成五個動作：粉煤加料；沖頭將蜂窩煤壓制成型；清除沖頭和出煤盤積屑的掃屑運動；將在模筒內(nèi)沖壓后的蜂窩煤脫煤；將沖壓成型的蜂窩煤輸出。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；2.設計要求和原始數(shù)據(jù)，連桿系數(shù)3蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力：30次/min。為了改善蜂窩煤沖壓成型的質(zhì)量，希望沖壓機構(gòu)在沖壓后有一保壓時間。沖壓式蜂窩煤成型機的滑梁行程。驅(qū)動電機目前采用Y180L-8型，其功率N＝11kW，轉(zhuǎn)速n＝730

r/min。機械運動方案應力求簡單。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；1.模筒轉(zhuǎn)盤42.滑梁3.沖頭4.掃屑刷5.脫模盤沖壓式蜂窩煤成型機各部分位置示意(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；3.設計任務5按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。進行沖壓脫模機構(gòu)、掃屑機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)的選型。機械運動方案的評定和選擇。按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。畫出機械運動方案示意圖。選取其中兩個傳動機構(gòu)或執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸計算。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；二、工作原理和工藝動作分解6完成的工藝動作有以下六個動作。加料：這一動作可利用粉煤重力打開料斗自動加料。沖壓成型：要求沖頭上、下往復移動，在沖頭行程的后1/2進行沖壓成型。脫模：要求脫模盤上、下往復移動，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般可將它與沖頭一起固結(jié)在上、下往復移動的滑梁上。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中用掃屑刷將粉煤掃除。模筒轉(zhuǎn)模間歇運動：以完成沖壓、脫模、加料三個工位的轉(zhuǎn)換。輸送：將成型的煤餅脫模后落在輸送帶上送出成品，以便裝箱待用。7二、工作原理和工藝動作分解(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；以上六個動作，加料和輸送的動作比較簡單，暫時不予考慮，沖壓和脫?？捎靡粋€機構(gòu)來完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機運動方案設計重點考慮沖壓和脫模機構(gòu)、掃屑機構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)這三個機構(gòu)的選型和設計問題。8(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；三、擬定運動循環(huán)圖9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)行機構(gòu)的設計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機的沖壓機構(gòu)為主機構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標的起點，縱坐標表示各執(zhí)行機構(gòu)的位移起止位置。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；表1

沖壓式蜂窩煤成型機運動循環(huán)圖主動件轉(zhuǎn)角分配0°～180°180°～360°沖頭和脫模盤機構(gòu)工作行程回程模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)工作行程停止工作行程掃屑刷機構(gòu)掃屑運動回程掃屑運動主動件轉(zhuǎn)角分配0°～90°90°～270°270°～360°10(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；沖頭和脫模盤都由工作行程和回程兩部分組成。11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。掃屑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。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；四、執(zhí)行機構(gòu)的選型12根據(jù)沖頭和脫模盤、模筒轉(zhuǎn)盤、掃屑刷這三

個執(zhí)行構(gòu)件動作要求和結(jié)構(gòu)特點，可以選擇表2所列的常用機構(gòu)，這一表格又可稱為執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；表2

執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣13沖頭和脫模機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)六桿沖壓機構(gòu)掃屑刷機構(gòu)附加滑塊搖桿機構(gòu)固定凸輪移動從動機構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)凸輪式間歇運動機構(gòu)(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；附加滑塊搖桿機構(gòu)，利用滑梁的上、下移動使搖桿OB上的掃屑刷擺動掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。14(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；固定移動凸輪從動件機構(gòu)，利用滑梁上、下移動使帶有掃屑刷的移動從動件頂出而掃除沖頭和脫模盤底的粉煤屑。15(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；五、機械運動方案的選擇和評定16根據(jù)表2的三個執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)學矩陣，可以求出沖壓式蜂窩煤成型機的機械運動方案數(shù)為N＝3×2×3＝18現(xiàn)在可以按給定條件、各機構(gòu)的相容性和盡量使機構(gòu)簡單等要求來選擇方案。在此可選定兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案，如下所述。方案一：沖壓機構(gòu)為對心曲柄滑塊機構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)為槽輪機構(gòu)，掃屑機構(gòu)為固定凸輪移動從動件機構(gòu)。方案二：沖壓機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)為不完全齒輪機構(gòu)，掃屑機構(gòu)為附加滑塊搖桿機構(gòu)。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；兩個方案可用模糊綜合評價方法來進行評估優(yōu)選，也可以按設計需求直接比較方案的優(yōu)劣。例如，由于沒有急回要求，沖壓機構(gòu)可以選為對心曲柄滑塊機構(gòu)；模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)可以選為槽輪機構(gòu)，因為槽輪

機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能夠較平穩(wěn)、間歇地進行轉(zhuǎn)位；掃屑機構(gòu)可選為固定凸輪移動從動件機構(gòu)，設計加工簡單方便。最后，選取方案一為沖壓式蜂窩煤成型機構(gòu)的機械運動方案。17(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；六、機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)根據(jù)選定的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力，可知其機械傳動系統(tǒng)的總傳動比為機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動，其速比為4.866；第二級采用直齒圓柱齒輪傳動，其傳動比為5。18(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；七、畫出機械運動方案示意圖19按已選定的三個執(zhí)行機構(gòu)的形式及機械傳動系統(tǒng)，畫出沖壓式蜂窩煤成型機的機械運動示意圖，其中三個執(zhí)行機構(gòu)部分也可以稱為機械運動方案簡圖。如圖所示，包括了機械傳動系統(tǒng)、三個執(zhí)行機構(gòu)的組合。如果再加上加料機構(gòu)和輸送機構(gòu)，就可以完整地表示整臺機器的機械運動方案示意圖。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；沖壓式蜂窩煤成型機運動方案示意20(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；八、對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸計算為了實現(xiàn)具體的運動要求，必須對帶傳動、齒輪傳動、曲柄滑塊機構(gòu)（沖壓機構(gòu)）、槽輪機構(gòu)（模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)）和掃屑凸輪機構(gòu)進行尺寸計算，必要時還要進行運動學、動力學計算。1.帶傳動計算（略）21(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；2.齒輪傳動計算取齒輪的壓力角,，按鋼制齒輪進行強度計算，其模數(shù)則分度圓直徑分別為齒頂高為齒根高為齒全高22(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；齒頂圓直徑分別為23齒根圓直徑分別為(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；齒厚為24齒槽寬為標準中心距為齒輪厚度按實際情況選取，其余尺寸按有關(guān)公式計算出。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；3．曲柄滑塊機構(gòu)計算已知沖壓式蜂窩煤成型機的滑梁行程連桿系數(shù)25則曲柄半徑連桿長度為(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；下面采用作圖法求出曲柄滑塊機構(gòu)中滑梁（滑塊）的速度和加速度。取曲柄逆時針旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)角為45°時，按比例精確作曲柄滑塊機構(gòu)的運動簡圖，如圖所示。曲柄滑塊機構(gòu)運動簡圖26(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；因為桿1（曲柄）的轉(zhuǎn)速為30

r/min，且方向為逆時針旋轉(zhuǎn)，故桿1的角速度為方向由B指向A。27方向為逆時針旋轉(zhuǎn)。

B點的速度為方向為垂直于桿1且指向向上。

B點的加速度為(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；下面求C點的速度及加速度。對于桿2，28方向C→A⊥AB↑⊥BC大小？0.471?取按比例精確作速度圖，如圖所示。速度圖(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；量取得29。因此，桿2的角速度和法向加速度分別為方向為順時針方向。方向由C指向B。(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；對于桿2，30方向C→AB→AC→B⊥BC↑大小？1.4790.121？取按比例精確作速度圖，如圖所示。加速度圖(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；量取得因此，當曲柄轉(zhuǎn)角為45°時，滑塊3的速度為

0.37m/s，加速度為1.05m/s2。4．槽輪機構(gòu)計算槽數(shù)按工位數(shù)要求選定為6。中心距按結(jié)構(gòu)情況確定圓銷半徑31(2004)

1.高副低代；9.運動簡圖、自由度計算；按結(jié)構(gòu)情況確定（4）槽輪每次轉(zhuǎn)