机械原理课程设计题目.doc
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1、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在转动副中做等速回转,转速n1 =60 r/min 。执行构件绕转动副摆动,规定执行构件在15秒内自位置经位置摆至位置;停顿15秒;接着在10秒内由位置摆回至位置;然后停顿20秒。已知执行构件摆角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(涉及可选用的铰链点)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。设计时规定该机械系统的运动链尽也许短,并且结构紧凑。图1 各固定铰链点之间的相对位置图2 执行构件上的生产阻力曲线2、课程设计任务及规定根据设计题
2、目中的运动规定,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规定和系统中构件的运动位置规定等进行机构的选型、尺度综合及重要参数优选等,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。 在设计中规定积极积极查找、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乡蜂窝煤(通常又称煤饼,在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔)生产厂的重要生产设备,它将煤粉加入转盘上的模筒内,经冲
3、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毕以下几个动作: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、原始数据及设计规定1) 蜂窝煤成型机的生产能力:30次/min;2) 驱动电机:Y180L8、功率N11 kW、转速n730 r/min;3) 冲压成型时的生产阻力达成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、设计方案提醒冲压式蜂窝
4、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) 按工艺动作规定拟定运动循环图;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) 机械运动方案的评估和选择;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
5、;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、(如附图3所示)上分别完毕工件的装卸、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、原始数据及设计规定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60m
6、m(涉及mm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、设计方案提醒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
7、所需时间t匀=30s,刀具其余移动(涉及快速送进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涉及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
8、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IT1011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、(如图2所示),分别相应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具,相应于工位的位置装钻头,的位置装扩孔钻,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毕相应的装卸工件、钻孔、扩孔和
9、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90,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,一个工件就完毕装、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毕上述所有工序。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. 设计环节1) 执行机构的选型根据专用机床的功能规定,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
10、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,最终规定通过度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拟定。从机构和机械运动方案的选择和评价规定看,重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
11、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毕。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拟定,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
12、行机构。传动类型的选择及传动装置总传动比的分派见参考材料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。计算过程中有无法拟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
13、完毕,位置点的分派由组长完毕。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。重要内容涉及:课程设计题目简介(四工位专用机床的功能及设计规定)、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佳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
14、中所需知识也许超过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重要机构设计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,合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毕一次印刷。其工作过程如同盖图章,平压印刷机中的“图章”是
15、不动的,纸张贴近时完毕印刷。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、原始数据及设计规定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沿。6)规定机构的传动性能良好,结构紧凑,易于制造。3、设计任务1)
16、拟定总功能,并进行功能分解。2)根据工艺动作规定拟定运动循环图。3)进行印头、油辊、油盘机构及其互相连接传动的选型。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重要机构设计)平压印刷机结构比较简朴,体积小,印刷速度慢,大多采用人工输纸方式。合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
17、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毕印刷。图1-1是平压印刷机重要部件的工作情况示意图,其工艺动作过程规定如下:1)印头:往复摆动,具有急回特性。2)油辊:在油盘处粘墨,给铅字刷墨(近似直线轨迹)。3)油盘:使油辊上粘墨均匀。根据平压印刷机工作原理及重要动作,可参考图1-2虚线内框图将其工艺动作进行分解:图1-2 平压印刷机的功能、工艺动作及执行机构框图3 绘制机械运动循环图平压印刷机工作时印头、油
18、辊和油盘的动作必须互相配合、互相协调来完毕印刷。因此,必须绘制用来描述运动循环中各执行构件之间运动配合关系的机械运动循环图。做机械运动循环图时,先选某一重要执行机构(如平板印头)为定标件,即以其运动位置(转角或位移)作为拟定其他执行构件运动先后顺序的基准,然后再按同一时间(或分派轴的转角)比例绘制。(参考1第十四章)机械运动循环图是机器各执行构件之间的协调图,它是机器各执行机构的选型、拟订机构的组合方案、安装、调试的重要依据。4机构的选型机构选型就是选择或发明出满足执行构件运动和动力规定的机构。在进行机构选型和组合时,一方面应熟悉各种基本机构和常用机构的功能、结构和特点(参考1),然后根据工艺
19、动作过程及各个动作的运动规律规定等选择执行机构。对于平压印刷机:几个重要动作必须协调;此外由于只给出一个动力源,因此实现这些动作的机构必须联动。另一方面,这几个动作中,印头运动需具有急回特性;油辊可看作是实现两个位置的运动(油辊摆杆O1E的伸缩运动也是由一机构控制的),规定给铅字刷墨时油辊的运动轨迹近似为直线,而油盘是实现间歇运动。完毕这些运动的机构以及将它们连成整机,均应力求结构简朴、紧凑。对于平面印刷机可参考下表进行重要机构的选型:5 机械运动方案评价 上表称为执行机构的形态学矩阵。对它的行、列进行组合就可得到N种方案(N =234=24)。从这些方案中剔除明显不合理的,再从是否满足预定的
20、运动规定,运动链中机构安排的顺序是否合理,制造上的难易,可靠性的好坏等方面进行综合评价,然后选择较优的方案。(参考1 2)绘制机械运动方案图(机械运动方示意图)。6传动系统及计算 根据给定条件拟定出传动系统,计算总传动比,然后进行传动比的分派。7各执行机构的尺度综合根据执行构件和原动机的运动参数,以及各执行构件运动的协调配合规定,拟定各构件的运动尺寸。(参考1 )最后,绘制机构运动简图。8 运动分析用图解法对往复摆动机构(印头机构或油辊机构)进行运动分析,绘制从动件位移、速度、加速度线图。9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。重要内容涉及:课程设计题目简介、执
21、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。说明书用16K纸张书写,并按以下顺序装订成册:封面(按指定的统一格式)、课程设计任务书、摘要、目录、正文、参考文献。10 参考资料1 孙桓,陈作模主编 机械原理(第七版)北京:高等教育出版社,20232 邹慧君主编机械原理课程设计手册北京:高等教育出版社,2023题目6:旋转型灌装机1、设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器(如玻璃瓶)连续灌装流体(如饮料、酒、冷霜等),转台有多工位停歇,以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上可以准确地灌装、封口,应有定位装置。如附图5中,工
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