第13章机械原理课程设计题目汇编1

1、第13章 机械原理课程设计题目汇编 近几年来，随着机械原理课程教学改革的不断深入，机械原理课程设计的重点应放在机械系统运动方案的构思和设计上，以激发和培养学生的创新意识和创新设计能力,这已成为共识。本书从这一认识出发，并根据机械原理课程教学基本要求中对机械原理课程设计提出的要求，汇编了二十个课程设计题目，供教师选用和参考。 13.1 四工位加工机床的刀具进给系统和工作台转位系统设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1) 总功能要求 实现对工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔。 2) 工作原理及工艺动作分解提示图13.1图13.2四工位加工系统的工作原理及工艺动作分解如图13.1所示。该系统由安装工

2、件的回转工作台和装有刀具的主轴箱及传动部分组成。工作台有四个工位，能绕自身回转轴线作间歇转动。主轴箱上装有三把刀具，对应工作台位置装钻头，位置装扩孔钻头，位置装铰刀。刀具的旋转运动由主轴箱系统提供，主轴箱能实现静止、快进、进给、快退的工艺动作。主轴箱完成一次静止、快进、进给、快退的循环运动，在四个工位上分别完成相应的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作，在刀具退出工件期间，工作台完成一次回转90度的转动。依次循环四次，一个工件就完成了装、钻、扩、铰、卸等工序。 (2) 原始数据和设计要求 1) 刀具顶端离开工件表面65mm开始动作(图13.2)，快速移动60mm距工件5mm时匀速送进60mm，然后快速返

3、回，回程和工作行程的平均速比(行程速度变化系数)K2。 2) 刀具匀速进给速度为2mm/s；工件装卸时间不超过10s。 3) 生产率为每小时约74件。 (3) 运动方案构思提示 1) 工作台的间歇转动可采用槽轮机构、不完全齿轮机构，曲柄摇杆棘轮机构、蜗杆凸轮间歇机构、圆柱凸轮间歇机构等。 2) 主轴箱的移动可采用移动推杆圆柱凸轮机构、移动推杆盘形凸轮机构、摆动推杆盘形凸轮与摇杆滑块机构、曲柄滑块机构、带滑块的六杆机构等。 3) 传动部分的二级减速可采用带、链、蜗杆、齿轮、行星和摆线针轮传动等。 4) 四工位加工系统外形长宽高为150012001000。 (4) 建议完成的设计工作量 1) 本题

4、设计时间为一周。 2) 根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3) 按工艺动作过程拟定运动循环图。 4) 构思系统运动方案(至少二个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5) 对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6) 绘制系统机械运动方案简图。 7) 编写设计说明书。 13.2 铁板输送机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1) 总功能要求 间断输送成卷的板料，每次输送铁板到达规定的长度后，铁板稍停，以待剪板机将其剪断。 2) 工作原理及工艺动作分解提示 要满足上述的总功能要求，必须从下述两个方面考虑机器的工作原理和分功能要求，从而选择合适的机构。 a) 如何夹持和输送铁板，

5、并在停歇时保持铁板的待剪位置； b) 如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时，运送铁板的构件的速度和加速度曲线仍然连续，使整个机构的运转比较平稳。 (2) 原始数据和设计要求 1) 每次输送铁板长度为1900、2000或2200mm(设计时任选一种)； 2) 剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15，要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率； 3) 输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变)。 (3) 运动方案构思提示执行构件的间歇送进运动可以考虑采用两个辊轮将铁板压紧，依靠辊轮和铁板间的摩擦力将铁板从卷料上拉出并推向前进的输送

6、方式。棘轮机构，槽轮机构和不完全齿轮机构等都有可能改造成使辊轮作短暂停歇的机构，它们具有结构简单、制造方便、运动可靠等优点，但在动力性能和动停比等方面不能满足设计要求，所以应该采用组合机构。图13.3、图13.4、图13.3图13.4图13.6图13.5图13.5、图13.6等都可改造成满足本设计要求的机构，而图13.6所示机构的综合性能更好一些。 (4) 建议完成的设计工作量 1) 本题设计的时间为一周。 2) 根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3) 按工艺动作过程拟定运动循环图。 4) 构思系统运动方案(至少二个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5) 对传动机构和执行机构进

7、行运动尺寸设计。 6) 绘制系统机械运动方案简图。 7) 编写设计说明书。 13.3 平压模切机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1) 总功能要求 实现对各种规格的白纸板，厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制造凹凸的商标。 2)工作原理及工艺动作分解提示图13.8图13.7平压模切机的工作原理及工艺动作分解如图13.7所示，压制纸板的工艺过程分“走纸”和“模切”两部分。“走纸”部分由图中所示的1、2、3组成，“模切”部分由5、6组成，4为工作台面。工作时，工作台面下方的控制机构操纵7向上运动，推动与双列链1

8、固联的走纸横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入。夹紧后，1、2开始运动，将纸板送到具有上模5(装调后固定不动)和下模6的位置后，1、2停歇，此时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件滑块6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕，切线，完成模切。此后链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置，受另一机构(图中未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，此时，后一个走纸模块进入第二个运动循环，连续不断地完成上述的动作。(2) 原始数据和设计要求 1)每小时压制纸板3000张。 2)传动机构所用电机转速n1450r/min，滑块推动下模向上运动时所受生产阻力如图13.9所示，图中P

9、c2106N，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程速度的1.3倍，下模移动的行程长度H500.5mm。下模与滑块的质量约120kg。 3)工作台面离地面的距离约1200mm。 4)所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。 (3) 运动方案构思提示 1) 设计实现下模往复移动的机构时，要同时考虑满足运动条件和动力条件，凸轮机构，曲柄滑块机构，螺旋机构等简单机构都能实现往复直线移动，但因压制纸板时受力较大，宜选用如图13.9所示有增力作用的六杆机构，或采用图13.10或图13.11所示的机构。 2)设计推动夹紧装置使夹紧片张开的控制机构时，考虑到夹紧片张开后要停留片刻，

10、让纸板送入后才能夹紧，因此可选用具有一端停歇的往复直移运动机构，如凸轮机构，具有圆弧槽的导杆机构等。图13.9图13.103)传动部分可考虑采用带与齿轮传动串联，带与行星轮系等串联或单纯行星齿轮系等方案。图13.11 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。 7)编写设计说明书。 13.4 医用棉签卷棉机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)

11、总功能要求 用机器完成医用棉签的卷制。 2)工作原理及工艺动作分解提示用机器卷制棉签，可仿照手工方式进行动作分解及提出分功能要求见如下所示的系统功能图:医用棉签卷棉机系统定量送棉持定量棉花，以直线、间隙、定长送进。进压(夹)棉、揪棉将条状棉的原料压紧在固定面上，在另一端既实 现 压紧，又实现拉扯动作。 完成压棉动作的机构，其压头对条棉有一定的压力，并且将压力保持一定时间，使揪棉时，压头下的条棉不致滑移。完成揪棉动作的机构，其压头一方面有压紧条棉的功能，又要使压头在保持压紧力的状态下有向某个方向运动的可能，以完成揪棉动作。采用适当的压头形式，使条棉容易揪断，揪断后自行落入导棉槽中。机构能调整压紧

12、力送签卷棉使一堆签杆分成一根一根送至确定位置，与揪下的棉块会合。签杆与棉块相遇，签杆作自转，将棉块卷上签杆。 (2) 原始数据和设计要求图13.12 1)棉花：条状脱脂棉，宽2530mm，自然厚45mm。 2)签杆：医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分长约2025mm。 3)生产率：每分钟卷60支，每支卷取棉块长约2025mm。4)卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。(3) 运动方案构思提示 1) 选择送棉机构时考虑到棉花很软，要实施持棉和直线、间隙、定长地将适量条状棉送入压(夹)棉、揪棉机构,可用带剌构件走直线轨迹段时把棉条拉向前进，走非

13、直线段时从棉条中退出，但此时要将棉条压住。也可用图13.12所示的两滚轮压紧棉条实现滚送进，但需与棘轮，槽轮或不完全齿轮机构联接，以实现间隙送进的功能。 图13.18图13.19图13.17图13.13图13.14图13.15图13.16 2) 实现压(夹)棉、揪棉功能的机构可在图13.12图13.19中选择。图13.13 、图13.15、图13.18中的凸轮是主动件，构件3由凸轮带动实现压棉动作，依靠凸轮轮廓的圆弧持续压紧一定时间。图13.13、图13.15中的构件3只实现压棉动作，图13.18不仅实现压紧，还可完成揪棉动作。图13.14所示爪轮1上的爪2转到与支承在弹簧5上的滚轮3压紧条棉

14、4后，爪轮继续转动并压缩弹簧5，使条棉受到的压紧力增大，当转过一定角度时，条棉被揪断。当轮爪与滚轮分离时，被揪下的棉块落入下面的导棉槽中待签杆来卷。图13.17中，嵌入两爪轮1和3的两块橡胶块相遇时，将条棉4夹在其间，靠弹性压紧，继续转动时，将条棉揪断。图13.19是由两条齿形带1和带轮3组成。当齿形带紧边的外凸部分相遇时，夹紧条棉，在继续运动中揪断。 3) 实现送签的功能是使一堆签杆分成一根一根送至确定位置，有很多办法，常见的方法如图13.20所示，将一堆签杆放入漏斗状的签箱1中，漏斗口限制签杆2只能一根一根地通过，由漏斗口下的输送构件3将签杆送去。为防止签斗内签杆相互挤卡住，可设法使漏斗振

15、动或用其它方法使斗内签杆获得松动的机会，使签杆顺利漏出斗口。图13.20图13.21 4) 实现卷棉功能所需的动作是使签杆一边自转，一边沿导棉槽移动完成卷棉动作如图13.20、图13.21所示。图13.20为签杆2被卷轮3带离签箱，进至与静止摩擦片4接触后，在摩擦力作用下签杆一面前进，一面自转，此时签杆外露在卷轮外的头部(约长25mm)与导棉槽中的棉花相遇，且有一定的压紧力，使棉块卷在签杆上。图13.21是用有槽的带3取签杆，5为静止摩擦片，由于带是挠性体，需用托板7支承，使签杆能与板5压紧，产生摩擦而自转。 5)满足各分功能动作的机构选定后，合理布置各机构位置，并要求各机构主动轴之间用齿轮或

16、链条传动连接，保证送棉一次，揪棉一次，卷签一个。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。图13.22 7)编写设计说明书。 13.5 平压印刷机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 印制各种资料、名片、表格。 2)工作原理及工艺动作分解提示 平压印刷机的工作原理及工艺动作分解如图13.22所示，将油墨定量输送至墨盘2，令墨盘作间歇

17、转动，使墨辊1蘸墨时能较均匀地得到供墨；墨辊沿墨盘面和铜锌板面11上下运动，完成蘸墨和刷墨动作；放有白纸的压印板3绕一固定点D来回摆动，其工作行程终点使白纸与涂有油墨的铜锌板压合，完成印刷工艺。当空回行程时便可取出成品。 (2) 原始数据和设计要求 1)实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动系统使该机具有16001800次/小时的印刷能力。 2)电动机功率P0.8kw，转速n电 930r/min，电动机放在机架的左侧或底部，可自行决定。 3)根据印刷纸张幅面(280406mm2)，最大印刷幅面为260380mm2，设定lCD250mm。 4)印头摆角为70，要求印头返回行程与

18、工作行程的平均速度之比(行程速度变化系数)K1.118。 5)油辊摆角为110，油辊在上极限位置时，恰与油盘的上边缘接触，油盘直径为400mm。 6)要求机构传动性能良好，即印头和油辊在两极限位置处的传动角 g 大于或等于许用传动角g40。结构应紧凑，制造方便。 (3) 运动方案构思提示图13.23 1) 由于只有一个动力源，因而实现三个分功能运动的机构必须联动，并且其主要动作必须协调。要首先构思实现动作要求的执行机构，然后勾划描述各机构动作协调配合关系的运动循环图，最后按执行路线连成整机，力求结构简单、紧凑。图13.24 2) 印头和油辊的运动由两个曲柄摇杆机构按时序式联接来实现如图13.2

19、3所示。曲柄摇杆机构O1ABO2实现印头的往复摆动；曲柄摇杆机构O3CDO1实现油辊的往复摆动。电机带动双联齿轮2、4输入运动，通过齿轮1、3分别驱动曲柄O1A和O3C。 3)印头和油辊的运动由曲柄摇杆机构和双摇杆机构的串联来实现如图13.24所示。电机通过齿轮机构带动曲柄摇杆机构实现印头的往复摆动。同时，摇杆(印头)又带动另一摇杆实现油辊的往复摆动。 4)印头和油辊的运动由凸轮机构和连杆机构按时序式联接来实现如图13.25所示。由凸轮驱动双摇杆机构O1ABO2完成印头的往复摆动；由同轴传动的凸轮2通过齿轮驱动摆杆O1E摆动。调整两凸轮的相位和从动件的角位移以协调印头和油辊的运动。图13.25

20、 5)实现油盘间歇运动的机构方案有很多，仅以图13.26的两个方案供参考。右图为圆锥齿轮与间歇运动机构(如槽轮、棘轮、不完全齿轮机构等)的组合，左图为油盘转轴下端布置三、四个叉枝，由固定在轴O1上的拔杆和凸轮间歇推动叉枝2，使油盘得到间歇转动。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。图13.26 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。 7)编写设计说明书。 13.6 精压机冲压及送料系统设

21、计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示图13.27 1)总功能要求 将薄铝板送到待加工位置后，一次冲压成深筒形，并将成品推出模腔。 2)工作原理及工艺动作分解提示精压机的工作原理及工艺动作分解如图13.27所示。要求从侧面将坯料送至待加工位置，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速下冲，进行拉延成形工作，以后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回，完成一个工作循环。 (2) 原始数据和设计要求 1)以转动的电机为动力，从动件(执行构件)为上模，作上、下往复直移运动，其运动规律图13.28如图13.28所示，具有快速下沉，等速工作进给和快速返回的特性。 2)机构应具有较好的传力性能，工作段的传动

22、角g应大于或等于许用传动角g40。 3)上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置(下模上方)。 4)生产率为每分钟70件。 5)执行构件的工作段长度l30100mm，对应曲柄转角(1/31/2)；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。 6)行程速度变化系数K1.5。图13.29 7)送料距离H60250mm。 8)电机转速为1500r/min。图13.30 (3) 运动方案构思提示 1)冲压机构原动件为曲柄，从动件为滑块，行程中有等速运动段，并具有急回特性，还应具有较好的动力特性。要满足这些要求，单一的曲柄滑块机构是难以胜任的，需用组合机构。送料机构仅要求作间歇送进，可结合冲压机

23、构一并考虑。 2)如图13.29所示的是冲压机构采用双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭，使自由度由2降为1。由齿轮2固联凸轮，联结连杆机构，按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律以确保在规定时间将坯料送至待加工位置。 3)如图13.30所示的冲压机构是在导杆机构的基础上串联一个摇杆滑块机构组合而成。由给定的行程速比系数K确定导杆机构的几何尺寸。适当选择导路位置，可使工作段满足匀速要求，工作段的传动角满足设计要求。送料由凸轮机构控制。图13.31 4)如图13.31所示的冲压机构由铰链四杆机构串联摇杆活动机构组合而成，送料机构由凸轮机构控制。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时

24、间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。7)编写设计说明书。 13.7 平台印刷机主传动系统设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求图13.32实现将往复直线移动的铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到作圆周运动的滚筒表面的纸上。2)工作原理及工艺动作分解提示 平台印刷机的工作原理及工艺动作分解如图13.32所示。机器由一台电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构

25、I带动版台作往复直线移动，另一路经传动机构带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。 (2) 原始数据和设计要求 1)要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直线运动，滚筒作连续或间歇运动。 2)为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。 3)为了保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应尽可能小)。 4)设计参数为：印刷生产率2000张/小时，版台行程长度730mm，压印区段长度440mm，滚筒直径232mm，电动机功率1.5KW，转速94

26、0r/min。5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 (3) 运动方案构思提示 1)版台传动机构可在图13.33中的四个方案选择。(a)所示六杆机构结构简单、加工制造容易，构件5(即版台)的速度是变化的，有急回特性。(c)所示曲柄滑块机构与齿轮齿条机构组合，下齿条固定，上齿条与版台固连，版台的行程比铰链中心C的行程大一倍，并有急回特性。(d)所示双曲柄机构、曲柄滑块与齿轮齿条的组合，下齿条固定时与(c)所示机构类似，下齿条可动时，则由下齿条输入另一运动，以得到所需的合成运动。(b)所示的齿轮为滑移齿轮，上、下齿条均可动，并与版台固联，采用凸轮机构(图中未示)拨动齿轮沿其轴向移动时，可分

27、别与上、下齿条啮合，实现版台往复移动，若使齿轮作匀速转动，版台就能作匀速往复移动。图13.33a)b)c)d)2)滚筒传动机构可在图13.34中的四个方案选择。(a)所示的滚筒是由版台上的齿条带动与滚筒同轴的齿轮而转动的。当版台空回时，滚筒应停止转动，应设置如(c)所示的滚筒与版台运动的脱离装置。(b)所示双曲柄机构与齿轮机构串联而成的滚筒传动机构，滚筒非匀速转动，若设计合适，可使滚筒在压印区段转速变化平缓。(d)所示滚筒由电机通过带传动及齿轮减速后，由齿轮机构直接带动的，因而转速是常量。当与其配合的版台由非匀速机构带动时，很难满足速度同步的要求，因而只能与图13.33中(b)配合使用。图13

28、.35图13.34d)c)b)a) 3)平台印刷机的主传动机构要考虑版台传动与滚筒传动机构之间的配合。采用图13.33(a)与图13.34(a)和图13.33(a)与图13.34(c)配合时，应加设滚筒与版台的运动脱离机构及滚筒定位机构。采用图13.33(d)与图13.34(d)配合时，为了保证滚筒在版台上作纯滚动，应加设运动补偿机构如图13.35所示。其他的配合可由设计者自己构思和评价。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方

29、案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。7)编写设计说明书。图13.36 13.8 半自动钻床设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 在工件上钻孔：间断输送待钻孔的圆盘状工件至指定位置，夹紧钻孔后将工件推走。 2)工作原理及工艺动作分解图13.37 半自动钻床的工作原理及工艺动作分解如图13.36所示，该系统由电机驱动，通过带传动将运动传给控制各分功能的传动轴，与传动轴相连的各机构控制送料、定位、夹紧和进刀等工艺动作，最后由动力头控制的钻头完成钻孔。 (2) 原始数据及设计要求 1)被钻工件的外形如图13.37所示，要求加工生产率为30

30、0件/小时。机床的外形尺寸：长宽高为1000600800mm。 2)各工艺动作的位移距离为：送料：40mm，定位：30mm，夹紧：14mm，钻头快速趋近：15mm，钻头快速切削工作行程：27.5mm。 3)所设计的机构传动性能良好，结构简单、紧凑、便于制造。 (3) 运动方案构思提示 1)半自动钻床外形尺寸较小，因而送料、定位、夹紧、进刀等分功能运动均由在同一主轴上的不同构件驱动。在一个运动循环中，各分功能运动交替进行，因此各分功能运动属间歇运动，能作间歇运动的机构有很多种，能满足设计要求的间歇运动机构首选凸轮机构。 2)实现送料分功能运动的机构可以是移动从动杆圆柱凸轮机构。该机构可以保证从动

31、推头沿传动轴轴向(也是圆柱凸轮的轴向)作往复移动，实现送料所需的运动。 3)实现定位和夹紧分功能运动的机构可以是双联盘形凸轮机构。其一是移动从动件盘形凸轮，移动从动件控制定位挡块伸缩，实现定位功能。其二为摆动从动件盘形凸轮，从动件未端用高副与移动滑块相连，滑块控制夹具夹紧和松开，实现夹紧功能。 4)实现进刀分功能运动的机构可以是摆动从动件盘形凸轮机构，摆杆的另一端串联一个平行四边形机构和齿轮齿条机构，控制钻头上下往复移动，实现进刀功能。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运

32、动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。7)编写设计说明书。 13.9 推瓶机设计图13.38 1、功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 实现推头(动点)在工作行程中作直线匀速运动，在其前后作变速运动，回程时有急回运动特性。 2)工作原理及工艺动作分解提示图13.39推瓶机推头的运动轨迹要求如图13.38所示。洗瓶机有关部件的工作原理和工艺动作分解如图13.39所示。待洗的瓶子放在两个转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子向前推进时，转动着的刷子把瓶子外面洗净。当一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待

33、洗的瓶子已送入导辊待推。 (2) 原始数据和设计要求 1)瓶子尺寸：大端直径d80mm，长200mm。 2)推进距离600mm。 3)推程时速度要求为v45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。 4)机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 (3) 运动方案构思提示1) 对总功能的运动要求，若用单一的常用基本机构是不容易实现的。通常，要用若干基本机构的组合，各司其职，协调动作，才能实现总功能要求。2) 实现总功能运动要求的机构组合可以有很多，如图13.40所示凸轮铰链四杆机构的连杆2上的M点能基本实现所要求的轨迹，但曲柄1是从动件，要考虑克服死点的措施。图13.41所示的双凸轮机构也能实现

34、M点特殊轨迹的要求。3) 要实现总功能要求的平面曲线轨迹可以用具有两个自由度的连杆机构，通过控制两个输入构件间的运动关系来得到。如图13.42所示全移动副四杆机构是两自由度机构，点M点可精确再现总功能的轨迹要求。该机构缺点是由于要求的水平方向轨迹太长，势必造成凸轮尺寸过大。图13.42图13.40图13.41 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。

35、7)编写设计说明书。 13.10 自动打印机设计(1)功能要求及工艺动作分解提示图13.43 1)总功能要求 在产品上打印记号。 2)工作原理及工艺动作分解提示自动打印机系统的工作原理及工艺动作如图13.43所示，该系统由电机驱动主轴上的三个执行机构，完成送料、夹紧和打印、输出的任务。 (2) 原始数据和设计要求 1)待打印产品尺寸，长100150mm、宽70100mm、高3050mm。 2)产品重量，约510N。 3)自动打印机的生产率，80次/min。 4)要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠、易于加工制造。 (3) 运动方案构思提示 1)实现送料夹紧功能的机构可以采用凸轮机构或有一定停歇

36、时间的连杆机构。当送料、夹紧机构的执行构件将产品推至指定位置，执行构件停止不动，维持推紧力(前有挡块挤压)，待打印机构执行件打完印记后，被推走。 2)实现打印功能的机构可以采用平面连杆机构或直动(摆动)凸轮机构。 3)实现输出功能的机构可以采用与送料、夹紧机构相类似的机构。为简化结构，可考虑固定定位挡块，而将输出运动与送料运动的方向互相垂直。 4)自动打印机系统采用一个电机驱动主轴控制三个机构的执行构件完成各自的功能运动，如何将三个执行机构的主动件均固定在主轴上而达到设计要求是需要认真考虑的。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功

37、能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。7)编写设计说明书。 13.11 三面切书自动机设计图13.44 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 切去书籍的三个余边。 2)工作原理及工艺动作分解提示 三面切书自动机系统的工作原理及工艺动作分解如图13.44所示。该系统由送料机构1，压书机构2，侧刀机构3和横刀机构4四部分组成。在一个循环周期中(主轴旋转一周)各机构的执行构件完成对书籍的送料、压书、切去余边的工作任务。图13.45图13.4

38、6 (2) 原始数据和设计要求 1)被切书摞长宽高尺寸为26018590mm，质量为5kg。 2)推书行程为370mm，压头行程为400mm，侧刀行程为350mm，横刀行程为380mm。 3)生产率为6摞/分钟。 4)要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。 (3) 运动方案构思提示 1)由于推书运动是间歇往复直线运动，能满足该运动规律的机构有移动推杆圆柱或盘形凸轮机构、凸轮与摆杆滑块机构及带滑块的六杆机构等。 2)压书机构的压头作间歇往复运动，在切书过程中始终压住书籍，故停歇时间较长，适用的机构有凸轮机构，带凸轮的组合机构或采用如图13.45所示的机构。 3)侧刀机构的侧刀共两把，分别切除书

39、籍的上下两边，机构简图如图13.46所示。图13.47 4)横刀机构的运动简图如图13.47所示，由空间曲柄连杆机构驱动横刀滑板在横刀斜导轨中滑动，使横刀下滑，切除书籍右侧多余的纸边。 5)上述四个机构的主动构件需用同一主轴驱动，方能在一个循环周期内，各机构的执行构件各自完成分功能运动要求，因此如何进行连接，是需要认真加以考虑的。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系

40、统机械运动方案简图。7)编写设计说明书。图13.48 13.12 破碎机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 实现对矿石、石块的破碎工作。 2)工作原理及工艺动作分解提示 破碎机系统的工作原理及工艺动作分解如图13.48所示。该系统由原动部分(电动机)、传动部分(带传动和组合机构)和执行部分组成。电机的驱动力矩由传动部分传给动颚板，使其作往复摆动。当动颚板向左摆向与机架固连的定颚板时，石块即被轧碎，当动颚板向右摆离定颚板时，被轧碎的石块即下落。 (2) 原始数据和设计要求 1)动颚板压石时摆动角速度为0.3rad/s，行程速比系数K1.4。 2)动颚板重7000N，转动惯量

41、为35kgm2，主传动构件重4000N，转动惯量为20kgm2，其它构件的重量及转动惯量忽略不计。 3)生产率为每小时2030吨。 4)破碎机总体尺寸为200014001200mm 5)运转不均匀系数0.1 (3) 运动方案构思提示 1)能实现动颚板运动规律的机构有很多。最简单的是曲柄摇杆机构，电机驱动曲柄，摇杆摆动碎石，还能满足急回运动要求，但因碎石时生产阻力较大，宜采用具有增力效果的组合机构。 2)组合机构由起增力作用的传动机构和碎石的执行机构组成。传动机构可在凸轮机构或曲柄摇杆机构中选择，执行机构是从动件作摆动的铰链四杆机构。 3)破碎机在工作过程中，由于载荷变化很大，引起主轴转速的波动

42、和电机功率的损失，所以在主轴上除装有皮带轮外，还装有调节主轴速度波动的飞轮。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。 7)主轴两侧为皮带轮和飞轮，试确定它们的尺寸。 8)编写设计说明书。图13.49 13.13 15吨压片机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 将干粉料压制成圆形片坯。 2)工作原理及工艺动作分解提示 15吨压片机

43、系统的工作原理及工艺动作分解如图13.49所示。移动粉筛3至模具1的型腔上方等待装料，并将上一循环已成型的工件2推出(卸料)；然后粉筛振动，将粉料筛入型腔；下冲头5下沉一定深度，以防止上冲头4向下压制时将粉料扑出；然后上冲头向下，下冲头向上加压，并在一定时间内保持一定的压力；而后上冲头快速退出，下冲头随着将成型工件推出型腔。 (2) 原始数据和设计要求 1)被压工件的外形是直径34mm，厚度5mm的圆形片坯。 2)冲头压力为15吨(150000N)。 3)生产率为每分钟25片。 4)机器运转不均匀系数为10%。 5)驱动电机的功率为2.2KW，940r/min。 6)各执行构件的运动参数为：

44、上冲头行程为90100mm； 下冲头5先下沉3mm，然后上升8mm后停歇(保压)，继而上升16mm后停歇，等粉筛将片坯推离冲头后下移21mm； 粉筛3在模具1的上方往复振动筛料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，粉筛复在台面上右移约4550mm推卸成形片坯。图13.50 (3) 运动方案构思提示 1)由上所述，压片机系统由一个电机驱动三个机构各自执行分功能运动，在一个运动循环中，各机构的执行构件交替运动，不发生干涉，是要认真思考的。 2)上冲头的加压机构需完成减速、运动交替和转换、停歇和增力的功能，可供选择的方案如图13.50所示。其中(a)、(b)图所示的机构采用转动凸轮推动从动件，当

45、与从动件行程末端相应的凸轮廓线采用同心圆弧廓线时，从动件在行程末端停歇。(c)图采用曲柄滑块机构，结构简洁，尺寸较小，但滑块在行程末端只作瞬间停歇，运动规律不理想。(d)图将曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构串联，可得到较好的运动规律。 3)下冲头的运动机构的位移量比上冲头小，但运动规律复杂，宜采用两个盘状凸轮推动同一个从动件的方式。 4)粉筛驱动机构的运动含有振动动作，可采用凸轮轮廓连续凹凸廓线来实现，为了完成粉筛运动的转换和放大，可采用凸轮机构串联连杆机构的运动方案。 (4) 建议完成的设计工作量 1)本题设计的时间为一周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定

46、运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。7)编写设计说明书。 13.14 书本打包机设计 (1) 功能要求及工艺动作分解提示图13.51 1)总功能要求 将若干本一摞的书用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签。 2)工作原理及工艺动作分解131110书本打包机系统的工作原理及工艺动作分解如图13.51所示：横向送一摞书纵向推一摞书到工位a，使它与工位bg上的六摞书贴紧。书推到工位a前，包装纸已先送到位。包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度后进行裁切。继续推书前进至工位b，由于在工位b的书摞上下方设置有挡板，以挡住书摞上下方的包装纸，所以书摞推到b时实现包三面，这个工序中推书机构共推动ag的七摞书。推书机构回程时，折纸机构动作，先折侧边(将纸卷包成筒状)，再折两端上、下边。继续折前角。上步动作完成后，推书机构已进到下一循环的工序，此时将工位b上的书推到工位c。在此过程中，利用工位c两端设置的挡板实现折后角。推书机构又一次循环到工序时