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机械原理课程设计题目题目1：糕点切片机1、工作原理及工艺动作过程糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片。改变直线间歇移动速度或每次间歇的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。2、原始数据及设计要求1）糕点厚度：1020mm。2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：580mm。3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm。4）切刀工作节拍：40次/min。5）工作阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。3、设计方案提示1）切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。2）直线 歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。调整机构必须简单可靠，操作方便。是采用调速方案，还是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。3）间歇机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回过程中完成。需要注意的是，切口有一定的长度（即高度），输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应按照上述要求来选择间歇运动机构的设计参数。4、设计任务1）根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图（A3）。2）进行输送间歇运动、切刀往复直线运动的选型。3）进行机械运动方案的评价和选择。4）根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。 5）画出机械运动方案示意图。6）对机械系统和执行机构进行尺寸设计。7）画出机构运动简图。（A1）8）对间歇机构或往复运动机构进行运动分析，绘制从动件的位移、速度、加速度曲线图。（A2）9）编写设计说明书。（用A4纸张，封面用标准格式）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，要求执行构件在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（包括可选用的铰链点）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。设计时要求该机械系统的 运动链尽可能短，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、课程设计任务及要求根据设计题目中的运动要求，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要求和系统中构件的运动位置要求等进行机构的选型、尺度综合及主要参数优选等，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。 在设计中要求积极主动查找、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镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设 备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：煤粉加料；冲头将蜂窝煤压制成型；清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2、原始数据及设计要求蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min；驱动电机：Y180L8、功率N11 kW、转速n730 r/min；冲压成型时的生产阻力达到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、设计方案提示冲压式蜂窝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 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、设计任务按工艺动作要求拟定运动循环图；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；机械运动方案的评定和选择；进行飞轮设计（选做）；按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案；画出机械运动方案简图；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）上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加 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、原始数据及设计要求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60mm（包括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、设计方案提示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所需时间t匀=30s，刀具其余移动（包括快速送进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。编写设计说明书。（用A4纸张，封面用标准格式）题目5：平压印刷机运动方案和主要机构设计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，适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成一次印刷。其工作过程犹如盖图章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成印刷。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、原始数据及设计要求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缘。6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑 易于制造。3、设计任务1）确定总功能，并进行功能分解。2）根据工艺动作要求拟定运动循环图。3）进行印头、油辊、油盘机构及其相互连接传动的选型。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。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能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如附图5中，工位1：输入空瓶；工位2：灌装；工位3：封口；工位4：输出包装好的容器。附图5 旋转型灌装机该机采用电动机驱动，传 方式为机械传动。技术参数见附表1。附表1 旋转型灌装机技术参数方案号 转台直径mm 电动机转速r/min 灌装速度r/min A 600 1440 10 B 550 1440 12 C 500 960 10 2、设计任务1）、旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。2）、设计传动系统并确定其传动比分配。3）、图纸上画出旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。4）、电算法对连杆机构进行速度、加速度分析，绘出运动线图。图解法或解析法设计平面连杆机构。5）、凸轮机构的设计计算。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。6）、齿轮机构的设计计算。7）、编写设计计算说明书。8）、学生可进一步完成 平面连杆机构（或灌装机）的计算机动态演示等。3、设计提示1）、采用灌瓶泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。2）、采用软木塞或金属冠盖封口，它们可由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在）瓶口。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。3）、此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位（锁紧）机构可采用凸轮机构等。题目7：牛头刨床刨刀的往复运动机构1、工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如附图6a所示，刨床工作时，由导杆机构12345带动刨头5和刨刀6作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳； 回行程时，刨刀要快速退回，即要有急回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量。切削阻力如附图6b所示。2、原始数据及设计要求设计数据如附表2所示。附表2 设计数据设计内容 导杆机构的运动分析 导杆机构的动态静力分析 符号 n1 lAC lAB lCD lDE lcs3 xs5 ys5 G3 G5 Fr yFr JS3 单位 r/min mm N mm kgm2 方案 60 380 110 540 0.25lCD 0.5 lCD 240 50 200 700 7000 80 1.1 方案 64 350 90 580 0.3 lCD 0.5 lCD 200 50 220 800 9000 80 1.2 方案 72 430 110 810 0.36lCD 0.5 lCD 180 40 220 620 8000 100 1.2 附图6 牛头刨床3、设计内容1）、对导杆机构进行运动分析作机构12个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。整理说明书。2）、对导杆机构进行动态静力分析确定机构一个位置的各运动副反力及应加于曲柄上 平衡力矩。作图部分画在运动分析图样上。整理说明书。题目8：压床机构综合与传动系统设计1、设计题目压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。如附图7所示为某压床的运动示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮（Z1-Z2、Z3-Z4、Z5-Z6）减速器将转速降低，带动冲床执行机构（六杆机构ABCDEF）的曲柄AB转动（见附图8），六杆机构使冲头5上下往复运动，实现冲压工艺。现要求完成六杆机构的尺寸综合，并进行三级齿轮减速器的强度集计算和结构设计。2、设计数据六杆机构的中心距x1、x2、y，机构3的上下极限位置角3,3，滑块5的行程H，比值CE/CD 、EF/DE，曲柄转速n1以及冲头所受的最大阻力Qmax等列于附表3。附表3 六杆机构的设计数据已知参数分组 /mm /mm /mm /(度) /(度) H/mm CECD EFDE /kN 1 50 140 220 60 120 150 0.5 0.25 100 6 2 60 170 260 60 120 180 0.5 0.25 120 5 3 70 200 310 60 120 210 0.5 0.25 90 9 3、设计任务1)、针对附图7所示的压床执行机构方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成该机构的基本杆组。2)、假设曲柄等速转动，画出滑块5的位移、速度和加速度的变化规律曲线。3)、在压床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如附图9所示，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分别求曲柄所需的驱动力矩。4)、确定电动机的功率与转速。5)、取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于3，不考虑其他构件转动惯量的条件下，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。6)、编写课程设计说明书。附图7 压床的运动示意图 附图8 压床六杆机构附图9 冲头所受的阻力变化曲线题目9：汽车风窗刮水器机构1、机构简介与设计数据）机构简介汽车风窗刮水器是用于汽车 刮水的驱动装置，如附图9-a所示，风窗刮水器工作时。由电动机带动齿轮装置12，传至曲柄摇杆装置。电动机单向连续转动，刷片杆4作左右往复摆动，要求左右摆动的平均速度相同。其中，刮水刷的工作阻力矩如附图9-b所示。附图9 汽车风窗刮水器2）设计数据设计数据见附表4。附表4 设计数据设计内容 曲柄摇杆机构的设计及运动分析 曲柄摇杆机构动态静力分析 符号 N1 k lAB x lDS4 G4 JS4 M1 单位 r/min （） mm mm mm N kgm2 Nmm 数据 30 1 120 60 180 100 15 0.01 500 2、设计内容1）对曲柄摇杆机构进行运动分析作机构1-2个位置的速度多边形和加速度多边形，以上内容与后面的动态静力分析一起画在1号图纸上，整理计算说明书。2）对曲柄摇杆机构进行动态静力分析确定机构一个位置的个运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分画在运动 分析图样上，整理计算说明书。题目10：单缸四冲程柴油机1机构简介与设计数据1）机构简介柴油机(见附图10a)是一种内燃机，它将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，以气缸内的燃气压力推动活塞3经连杆2而使曲柄1旋转。本设计是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次(对应曲柄两转)完成一个工作循环。在一个工作循环中，气缸内的压力变化可由示功图(用示功器从气缸内测得，见附图10b)表出，它表示气缸容积(与活塞位移s成正比)与压力的变化关系。现将四个冲程压力变化作一简单介绍：进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角0180。进气阀开，燃气开始进入汽缸，汽缸内指示压力略低于1大气压力，一般以l大气压力计算，如示功图上的ab。压缩冲程：活塞上行，曲柄转角180360。此时进气 毕，进气阀关闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐高，如示功图上的bc。膨胀(作功)冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外作功，曲柄转角360540，随着燃气的膨胀，气缸容积增加，压力逐渐降低，如图上cb。排气冲程：活塞上行，曲柄转角540720。排气阀开，废气被驱出，气缸内压力略高于l大气压力，一般亦以l大气压力计算，如图上的ba。进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的，附图10a中y-y剖面有进排气阀各一只(图中只画了进气凸轮)。凸轮机构是通过曲柄轴O上的齿轮z1和凸轮轴O1上的齿轮z2来传动的。由于一个工作循环中，曲柄轴转两转而进排气阀各启闭一次，所以齿轮的传动比 。附图10 柴油机机构简图及示功图由 上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只有一个冲程是对外作功的，其余的三个冲程则需依靠机械的惯性带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大。为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮(图上未画)。2）设计数据设计数据如附表5、附表6所示。附表5 设计数据表设计内容 曲柄滑块机构的运动分析 曲柄滑块机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定 符号 H lAs2 n1 Dk D G1 G2 G3 Js1 Js2 Js3 单位 mm mm r/min mm N kg 数据 120 4 80 1500 100 200 210 20 10 0.1 0.05 0.2 1/100 齿轮机构的设计 凸轮机构的设计 z1 z2 m h s mm mm 22 44 5 20 20 50 10 50 30 75 附表6 设计数据表位置编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 曲柄位置（） 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 汽缸指示压力bar（105N/） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6.5 19.5 35 工 作 过 程 进 压 缩 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 375 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 60 25.5 9.5 3 3 2.5 2 1.5 1 1 1 1 1 膨 胀 排 气 2、设计内容1）、曲柄滑块机构的运动分析已知：活塞冲程H，连杆与曲柄长度之比，曲柄每分钟转数n1。要求：设计曲柄滑块机构，绘制机构运动简图，作机构滑块的位移、速度和加速度运动线图。曲柄位置图的作法如附图11所示，以滑块在上止点时所对应的曲柄位置为起始位置(即=0。)，将曲柄圆周按转向分成十二等分得12个位置112，12(=375)为气缸指示压力达最大值时所对应的曲柄位置，1324为曲柄第二转时对应各位置。附图11 曲柄位置图 附图12 从动件运动规律图2）、曲柄滑块机构的动态静力分析已知：机构各构件的重量G，绕重心轴的转动惯量JS，活塞直径Dh，示功图数据(见附表6)以及运动分析所得的各运动参数 要求：确定机构一个位置(同运动分析)的各运动副反力及曲柄上的平衡力矩My，以上内容作在运动分析的同一张图纸上。3）、飞轮设计已知：机器的速度不均匀系数，曲柄轴的转动惯量JS1、凸轮轴的转动惯量JO1、连杆2绕其重心轴的转动惯量JS2，动态静力分析求得的平衡力矩My；阻力矩Mc为常数。要求：用惯性力法确定安装在曲柄轴上的飞轮转动惯量JF。以上内容作在2号图纸上。4）、齿轮机构设计已知：齿轮齿数z1、z2，模数m，分度圆压力角，齿轮为正常齿制，在闭式的润滑油池中工作。要求：选择两轮变位系数，计算齿轮各部分尺寸。用2号图纸绘制齿轮传动的啮合图。5）、凸轮机构设计已知：从动件冲程h，推程和回程的许用压力角、，推程运动角，远休止角，回程运动角，从动件的运动规律如附图12所示。要求 按照许用压力角确定凸轮机构 的基本尺寸，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。以上内容，作在2号图纸上。题目11：半自动钻床1、设计题目设计加工如附图13所示工件12mm孔的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。附图13 加工工件半自动钻床设计数据参看附表7。附表7 半自动钻床凸轮设计数据方案号 进料机构工作行程mm 定位机构工作行程mm 动力头工作行程mm 电动机转速r/mm 工作节拍（生产率）件/min A 40 30 15 1450 1 B 35 25 20 1400 2 C 30 20 10 960 1 2、设计任务1）、半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。2）、设计传动系统并确定其传动比分配。3）、图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图。4）、凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定 基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。5）、设计计算其他机构。6）、编写设计计算说明书。7）、学生可进一步完成：凸轮的数控加工，半自动钻床的计算机演示验证等。3、设计提示1）、钻头由动力头驱动，设计者只需考虑动力头的进刀（升降）运动。2）、除动力头升降机构外，还需要设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见附表8。3）、可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。附表8 机构运动循环要求凸轮轴转角 10 20 30 45 60 75 90 105270 300 360 送料 快进 休止 快退 休止 定位 休止 快进 休止 快退 休止 进刀 休止 快进 快进 快退 休止 题目12：压片成形机1、设计题目设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉 药粉）定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。设计数据见附表9。附表9 压片成形机设计数据方案号 电动机转速r/min 生产率片/min 成品尺寸（d）mm，mm 冲头压力kg mkg mkg A 1450 10 10060 15,000 0.10 12 5 B 970 15 6035 10,000 0.08 10 4 C 970 20 4020 10,000 0.05 9 3 附图14 压片成形机工艺动作如附图14所示，压片成形机的工艺动作是：1）、干粉料均匀筛入圆筒形型腔（见附图14a）。2）、下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（见附图14b）。3）、上、下冲头同时加压（见附图14c），并保持一段时间。4）、上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（见附图14d）。5）、料筛推出片坯（见附图14e）。上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：1）、上冲头完成往 复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（见附图15a）。2）、下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成型片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（见附图15b）。3）、 料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约4550mm，推卸片坯（见附图15c）。附图15 设计要求上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见附表10。附表10 动作关系上冲头 进 退 送料筛 退 近休 进 远休 下冲头 退 近休 进 远休 2、设计要求1）、压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。2 、画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，可执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现“干涉”。3）、设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。计算凸轮廓线。4）、设计计算齿轮机构。5）、对连杆机构进行运动设计。并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。如果是采用连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。6）、编写设计计算说明书。7）、学生可进一步完成：机器的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。3、设计提示1）、各执行机构应包括：实现上冲头运动的主加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构、实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须能满足工艺上的运动要 ，可以有多种不同型式的机构供选用。如连杆机构、凸轮机构等。2）、由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构，它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成。先设计摇杆滑块机构，为了保证，要求摇杆在铅垂位置的2范围内滑块的位移量0.4mm。据此可得摇杆长度r式中摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取12。根据上冲头的行程长度，即可得摇杆的另一极限位置，摇杆的摆角以小于60为宜。设计曲柄摇杆机构时，为了“增力”，曲柄的回转中心可在过摇杆活动铰链、垂直于摇杆铅垂位置的直线上适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。根据摇杆的三个极限位置（2位置和另一极限位置），设定与之对应的曲柄三个位置，其中对应于摇杆的两个位置，曲柄应在与连杆共线的位 置，曲柄另一个位置可根据保压时间来设定，则可根据两连架杆的三组对应位置来设计此机构。设计完成后，应检查曲柄存在条件，若不满足要求，则重新选择曲柄回转中心。也可以在选择曲柄回转中心以后，根据摇杆两极限位置时曲柄和连杆共线的条件，确定连杆和曲柄长度，在检查摇杆在铅垂位置2时，曲柄对应转角是否满足保压时间要求。曲柄回转中心距摇杆铅垂位置愈远，机构行程速比系数愈小，冲头在下极限位置附近的位移变化愈小，但机构尺寸愈大。3）、辅助加压机构可采用凸轮机构，推杆运动线图可根据运动循环图确定，要正确确定凸轮基圆半径。为了便于传动，可将筛料机构置于主体机构曲柄同侧。整个机构系统采用一个电动机集中驱动。要注意主体机构曲柄和凸轮机构起始位置间的相位关系，否则机器将不能正常工作。4）、可通过对主体机 进行的运动分析以及冲头相对于曲柄转角的运动线图，检查保压时间是否近似满足要求。进行机构动态静力分析时，要考虑各杆（曲柄除外）的惯性力和惯性力偶，以及冲头的惯性力。冲头质量m、各杆质量m（各杆质心位于杆长中点）以及机器运转不均匀系数均见表8.5，则各杆对质心轴的转动惯量可求。认为上下冲头同时加压和保压时生产阻力为常数。飞轮的安装位置由设计者自行确定，计算飞轮转动惯量时可不考虑其他构件的转动惯量。确定电动机所需功率时还应考虑下冲头运动和料筛运动所需功率。题目13：压床1、机构简介及设计数据）机构简介附图16所示为压床机构简图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经连轴器带动减速器的三对齿轮z1z2、z3z4、z5z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴 的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供滑块连杆机构各运动副用的油泵凸轮。附图16 压床机构简图）设计数据设计数据见附表11。附表11 设计数据设计内容 连杆机构的设计及运动分析 齿轮机构的设计 符号 x1 x2 y H n1 z5 z6 m 单位 Mm （） mm r/min mm 方案 50 140 220 60 120 150 1/2 1/4 100 1/2 1/2 11 38 20 5 方案 60 170 260 60 120 180 1/2 1/4 90 1/2 1/2 10 35 20 6 方案 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 11 32 20 6 设计内容 凸轮机构的设计 连杆机构的动态静力分析与飞轮转动惯量的确定 符号 h 0 01 从动杆运动规律 G2 G3 G5 JS2 JS3 Frmax 单位 mm （） N kgm2 N 方案 17 30 55 25 85 余弦 660 440 300 0.28 0.085 4000 1/30 方案 18 30 60 30 80 等加速 1060 720 550 0.64 0.2 7000 1/30 方案 19 30 65 35 75 正弦 1600 1040 840 1.35 0.39 11000 1/30 2、设计内容1）、连杆机构的设计及运动分析已 ：中心距x1、x2、y，构件的上下极限角 、 ，滑块的冲程，比值、，各构件质心的位置，曲柄转速n。要求：设计连杆机构，作机构运动简图、机构个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在号图纸上。2）、连杆机构的动态静力分析已知：各机构的重力及对质心轴的转动惯量Js（曲柄和连杆的重力和转动惯量略去不计），阻力线图（见附图1）以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。要求：确定机构一个位置的各运动副中的作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作图部分亦画在运动分析的图样上。3）、飞轮设计已知：机器运转的速度不均匀系数，由动态静力分析中所得的平衡力矩Mb；驱动力矩为常数Md，飞轮安装在曲柄轴上。要求：确定飞轮转动惯量JF。以上 容作在号图纸上。4）、凸轮机构设计已知：从动件冲程，许用压力角，推程角0，远休止角01，回程角 ，从动件的运动规律见附表12，凸轮与曲柄共轴。要求：按确定凸轮机构的基本尺寸，求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径min，选取滚子半径rr，绘制凸轮实际廓线。以上内容作在号图纸上。附图1 阻力线图5）、齿轮机构设计已知：齿数z5、z6，模数m，分度圆压力角；齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮z6与曲柄共轴。要求：选择两轮变位系数x1和x2，计算该齿轮传动的各部分尺寸，以号图纸绘制齿轮传动的啮合图。题目14：铰链式颚式破碎机1、设计题目颚式破碎机是一种用来破碎矿石的机械,如图9-4所示.机器经带传动(图中未画出)使曲柄2顺时针方向回转,然后通过机构3,4,5使动颚板6作往复摆动,当动颚板6向左摆向固定于机 1上的定颚板7时,矿石即被轧碎；当动颚班板6向右摆离定颚板7时，被轧碎的矿石即落下.由于机器在工作过程中载荷变化很大,将影响曲柄和电机的匀速转动,为了减少主轴速度的波动和电动机的容量,在曲柄轴O2的两端各装一个大小和重量完全相同的飞轮,其中一个兼作带轮用.图9-4 颚式破碎机机构简图2、设计数据设计数据见附表13。附表13 设计数据设计内容 连杆机构的运动分析 符号 n2 LO2A l1 l2 h1 h2 lAB LO4B lBC lO6C 单位 r/min mm 数据 170 100 1000 940 850 1000 1250 1000 1150 1960 连杆机构的动态静力分析 飞轮转动惯量的确定 LO6D G3 JS3 G4 JS4 G5 JS5 G6 JS6 mm N kgm2 N kgm2 N kgm2 N kgm2 600 5000 25.5 2000 9 2000 9 9000 50 0.15 3、设计任务1）、连杆机构的运动分析已知:各机构尺寸及质心位置(构件2的质心在O2，其余构件的质心位于构件的中心),曲柄转速为n2。要求:作机构运动简图,机构12个位 置的速度和加速度多边形.以上内容与后面的动态静力分析画在1号图纸上。2）、连杆机构的动态静力分析已知：各构件重力G及对质心轴的转动惯量JS ；工作阻力Fr 曲线如附图18所示, Fr 的作用点为D,方向垂直于O6C;运动分析中所得结果。要求：确定机构一个位置的各运动副反作用力及需加在曲柄上的平衡力矩Mb.以上内容和运动分析作在同一张1号图纸上。附图18 工作阻力Fr 曲线3）、飞轮设计已知:机器运转的速度不均匀系数,由动态静力分析所得的平衡力矩Mb以及驱动力矩Mb为常数.要求：确定安装在轴上的飞轮的转动惯量以上内容作在号图纸上题目15：搅拌机1、机构简介与设计数据1)、机构简介搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作，如附图19a所示，电动机经过齿轮减速，通过联轴节(电动机与联轴节图中未画)带动曲柄2顺时针 动，驱使曲柄摇杆机构1234运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢转动。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如附图19b所示。附图19 搅拌机构简图及阻力线图2)、设计数据设计数据见附表14。附表14 设计数据设计内容符号单位方案 连杆机构的运动分析 连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定 x y lAB lBC lCD lBE S3 S4 n2 GS G4 JS3 JS4 Qmax Qmin mm r/min N Kgm2 N 525 400 240 575 405 1360 位于BE中点 位于CD中点 70 1200 400 18.5 0.6 2000 500 0.05 530 405 24 580 410 1380 65 1250 420 19 0.35 2200 550 0.05 535 420 245 590 420 1390 60 1300 450 19.5 0.7 2400 600 0.04 545 425 245 600 430 1400 60 1350 480 20 0.75 2600 650 0.04 2、设计内容1）、连杆机构的运动分轿已知：各构 尺寸及重心S的位置，中心距x、y，曲柄2每分钟转数n2。要求：作机构两个位置(见附表15)的运动简图、速度多边形和加速度多这形，拌勺E的运动轨迹。以上内容与后面动态静力分析一起画在l号图纸上。附表15 机构位置分配表学生编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 位置编号 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 11 12 6 7 8 8 9 10 11 11 12 1 2 3 4 5 曲柄位置图的作法，如附图20所示：取摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始位置1，按转向将曲柄圆周作十二等分，得12个位置。并找出连杆上拌勺E的各对应点El、E2、E12，绘出正点轨迹。按拌勺及运动轨迹的最低点向下量40毫米定出容器底面位置，再根据容器高度定出容器顶面位置。并求出拌勺E离开及进入容器所对应两个曲柄位置8和11。附图20 曲柄位置2）、连杆机构的动态静力分析已知：各构件的重量G及对重心轴的转动惯量JS( 件2的重量和转动惯量略去不计)，阻力线图（拌勺E所受阻力的方向与E点的速度方向相反），运动分析中所得结果。要求：确定机构两个位置（同运动分析）的各运动副反力及加于曲柄上的平衡力矩。以上内容作在运动分析的同一张图纸上。3）、飞轮设计巳知：机器运转的速度不均匀系数，由动态静力分析所得的平衡力矩My；驱动力矩为常数。要求：用惯性力法确定安装在齿轮2轴上的飞轮转动惯量JF。以上内容作在2号图纸上。题目16：巧克力糖包装机1、设计题目设计巧克力糖自动包装机。包装对象为圆台状巧克力糖（见附图21），包装材料为厚0.008mm的金色铝箔纸。包装后外形应美观挺拔，铝箔纸无明显损伤、撕裂和褶皱（见附图22）。包装工艺方案为：纸坯型式采用卷筒纸，纸片水平放置，间歇剪切式供纸（见附图23）。包装工艺动作为：将64mm64mm铝箔纸 盖在巧克力糖17mm小端正上方；使铝箔纸沿糖块锥面强迫成形；将余下的铝箔纸分半，先后向24mm大端面上褶去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。附图21 巧克力糖形状 附图22 铝箔纸成形附图23间歇剪切式供纸2、设计数据设计数据如附表16所示。附表16 设计数据表方案号 A B C D E F G H 电动机转速r/min 1440 1440 1440 960 960 820 820 780 每分钟包装糖果数目个/min 120 90 60 120 90 90 80 60 具体设计要求如下：1）、要求设计糖果包装机的间歇剪切供纸机构、铝箔纸锥面成形机构、褶纸机构以及巧克力糖果的送推料机构。2）、整台机器外形尺寸（宽高）不超过800mm1000mm。3）、锥面成形机构不论采用平面连杆机构、凸轮机构或者其他常用机构，要求成形动作尽量等速，起动与停顿时冲击小。3、设计任务1）、巧克力糖包装机一般应包括凸轮机构、平面连杆机构、齿轮机构等。2 、设计传动系统并确定其传动比分配。3）、图纸上画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。4）、设计平面连杆机构。并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。5）、设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。6）、设计计算齿轮机构。7）、编写设计计算说明书。8）、学生可进一步完成凸轮的数控加工。4、设计提示1）、剪纸与供纸动作连续完成。2）、铝箔纸锥面成形机构一般可采用凸轮机构、平面连杆机构等。3）、实现褶纸动作的机构有多种选择：包括凸轮机构、摩擦滚轮机构等。4）、巧克力糖果的送推料机构可采用平面连杆机构、凸轮机构。5）、各个动作应有严格的时间顺序关系。题目17：移动从动件凸轮机构1、机构简介与设计数据1）、机构简介如附图24 示为常用于各种机器润滑系统供油装置的活塞式油泵。电动机经齿轮带动凸轮1，从而推动活塞杆2（从动件）作往复运动，杆2下行时将油从管道中压出，称为工作行程；上行时自油箱中将油吸入，称空回行程。其运动规律常用等加减速运动、余弦加速度与正弦加速度运动等。附图24 活塞式油泵机构简图附图25 从动杆的运动规律线图2）、设计数据设计数据见附表17。附表17设计数据表符号方 单 案 位 h n s 从动件运动规律 mm r/min 60 300 30 60 90 10 90 170 等加、减速（加速度比例系数v=2） 70 300 30 60 90 10 90 170 加速度按余弦变化 80 300 30 60 90 10 90 170 加速度按正弦变化 2、凸轮机构设计已知：凸轮每分钟转数，从动件行程h及运动规律（见附图25），推程、回程的许用压力角、。要求：绘制从动件运动线图，根据许用 力角确定基圆半径，选取滚子半径，画出凸轮实际廓线。以上内容画在2号图纸上。题目18：块状物品推送机的机构综合1、设计题目在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序推送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，如附图26所示。附图26 推送机工作要求2、设计数据与要求1)、向上推送距离量120mm，生产率为每分钟推送物品120件。2)、报送机的原动机为同步转速为3000rmin的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动。3)、由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过150。时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动件再转过120时，推杆从最高位置又回到最低位置；最后当主动件再转过90时，推杆在最低位置停留不动。4)、设推杆在 升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为100N。5)、在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于35），结构紧凑，振动噪声小。3、设计任务1)、至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合。2)、确定电动机的功率与满载转速。3)、设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推送机的机构运动简图。4)、在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线。5)、如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3，求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮（其他构件转动惯量忽略不计）。6)、编写课程设计说明书。4、设计提示实现推送机推送要求的执行机构方案很多，下面给 几种供设计时参考：1)、凸轮机构：如附图27所示的凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律，但行程较小。2)、凸轮一齿轮组合机构：如附图28所示的凸轮-齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。3)、凸轮一连杆组合机构：如附图29所示的凸轮-连杆组合机构也可以实现行程放大功能，但效率较低。4)、连杆机构：如附图30所示的连杆机构由曲柄摇杆机构ABCD与曲柄滑块机构GHK通过连杆EF相联组合而成。连杆BC上E点的轨迹，在e1e2部分近似呈以F点为圆心的圆弧形，因此，杆FG在图示位置有一段时间实现近似停歇。5)、固定凸轮一连杆组合机构：如附图31所示的固定凸轮一连杆组合机构，可视为连杆长度BD可变的曲柄滑块机构，改变固