机械原理课程设计

机械原理课程设计第1页，共72页，2023年，2月20日，星期一课程设计主题：

机械系统运动方案设计根据机械的用途确定机械所要求的动作、运动变换形式及运动规律等，选用常用机构或设计新的机构以实现其运动要求；选定原动件；用传动机构把原动机和执行机构联系起来；确定原动件、传动机构与执行机构的参数。第2页，共72页，2023年，2月20日，星期一原动机——电机传动机构——带传动和蜗杆传动执行机构——凸轮和两个连杆机构各机构串联组成第3页，共72页，2023年，2月20日，星期一时间：

2011.12.19~12.25学分：1学分完成的材料：4000字以上的课程设计说明书一份。成绩评定：成绩采用百分制，与理论课成绩不相关；成绩组成为：平时表现30%+完成质量50%+答辩成绩20%。第4页，共72页，2023年，2月20日，星期一1机械原理课程设计实施方案机械原理课程设计是使学生较全面、系统掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生机械运动方案设计、创新设计、进行机构分析和设计能力的一门课程。1.1机械原理课程设计的目的和意义第5页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.1

机械原理课程设计的目的和意义(1)初步了解机械设计的全过程，受到根据功能要求拟定机械运动方案的训练，具备初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力。(2)以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程各章节的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学理论知识，综合运用理论知识，进行机构的组合设计。第6页，共72页，2023年，2月20日，星期一（3）掌握机械运动方案设计的内容、方法、步骤，并对动力分析与设计有一个较完整的概念。(6)逐步树立工程设计的观点，培养综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力。(4)培养查阅文献、运用文献资料和手册的能力。(5)通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结的能力，锻炼运用科技术语的能力。第7页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.2机械原理课程设计的任务及内容1）针对某种简单机械，按照给定的机械总功能要求，分解子功能，进行机构的选型与组合，设计机械运动方案。2）对运动方案进行对比、评价和选择，绘制机构运动简图，制定机构运动循环图。第8页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.2机械原理课程设计的任务及内容3）对选定方案中的一个机构—连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等进行运动分析与尺寸综合。4）编写课程设计说明书。第9页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.3

机械设计的基本概念机械设计：是指设计机械驱动装置、产品或系统。

机器设计的对象是由动力驱动装置、执行机构和传动系统组成的机器。

机构设计主要考虑如何产生和选择一种特定类型的机构，确定构件、运动副的数目、类型和尺寸，以实现期望的约束运动。机械设计机构设计机器设计第10页，共72页，2023年，2月20日，星期一构件运动副机器动力源控制约束运动？输出有效功？是是机构机器与机构组成关系第11页，共72页，2023年，2月20日，星期一问题提出机构型综合机构运动分析动力分析机构尺度综合刚度与强度设计机构设计机器设计设计之间的关系设计过程第12页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.3

机械设计的类型1）开发性设计

无参考样机，一种从无到有的全新设计。2）适应性设计

在总的方案远离基本不变情况下，对原有产品进行局部变动和改进。3）变型设计

在设计方案和功能结构不变情况下，对原有产品进行系列化设计或变参数、变容量设计。第13页，共72页，2023年，2月20日，星期一概念设计：在确定任务之后，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案”。1.3

机械设计的类型方案设计：是概念设计的最后结果。它表达了实行产品功能，体现设计理念的，用简图形式表达的综合最优方案。创新设计：创新设计是通过创新思维、运用创新设计理论和方法设计出原理新颖、结构独特、性能优良、工作高效的新机器。第14页，共72页，2023年，2月20日，星期一创新设计包括三个方面：

(1)功能原理和功能解的创新设计（方案设计）；

(2)机械零部件的创新设计；

(3)工业艺术造型的创新设计。第15页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.3

机械设计的一般进程决策阶段总体方案设计阶段结构设计阶段改进设计阶段机械原理课程设计第16页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.4

机械原理课程设计的方法图解法解析法实验法第17页，共72页，2023年，2月20日，星期一1.5

机械原理课程设计的日程安排完成内容时间备注布置题目，讲解有关内容，设计准备第1天功能分解、机构选型、方案论证，确定机械运动设计方案第2天绘制机械系统运动简图，编制运动循环图第3天机构运动尺寸设计，编写课程设计说明书第4天整理说明书，答辩。第5天第18页，共72页，2023年，2月20日，星期一2

机械系统运动方案设计2.1运动方案设计的步骤设计要求功能分解方案评价机构选用传动系统设计原动机选择尺度综合设计方案确定第19页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.2功能分析根据所要设计的总功能要求，选定机器的工作原理，确定工艺动作过程，每个工艺对应的执行构件的数目及其运动形式。为了实现同一总功能，可以采用不同的工作原理，对应的所需设备构造不同，即系统运动方案不同。注意：第20页，共72页，2023年，2月20日，星期一1）功能分解工作原理一：直接推工作原理二：钳夹、移送工作原理三：两侧夹、直接推第21页，共72页，2023年，2月20日，星期一功能分解钻头既转又移钻头转动工件移动第22页，共72页，2023年，2月20日，星期一要点：工艺动作分解是一个创造性的工作。要求动作简单、合理。分解的方法不同，所得的运动规律也各不相同，所形成的运动方案也不相同。机械运动方案确定是一个创造性的工作。要求方案简单、合理、可靠、完善。要从多种方案的对比中选出最佳方案。第23页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.3机构的选用也称为机构的型综合，选定能够完成工艺动作的机构的类型。在进行机构的型综合时，要考虑机构的功能、结构、尺寸、动力特性等多种因素。第24页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.3机构的选用定轴转动变直线运动曲柄滑块机构凸轮机构齿条传动螺旋机构组合机构第25页，共72页，2023年，2月20日，星期一定轴转动变摆动曲柄摇杆机构导杆机构凸轮机构组合机构双曲柄机构齿轮传动带传动机构链传动机构摩擦轮传动定轴转动变转动第26页，共72页，2023年，2月20日，星期一直线运动变定轴转动曲柄滑块机构齿条传动螺旋机构组合机构间歇运动变形导杆机构不完全齿轮机构棘轮机构槽轮机构凸轮机构不完全滚轮机构组合机构第27页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.4机构的组合机构的组合方式：串联并联混联反馈式组合机构的应用(1)实现复杂运动轨迹（2）实现复杂运动规律（3）改善机械的运动和动力特性（4）实现换向（5）实现行程扩大第28页，共72页，2023年，2月20日，星期一实现复杂运动规律或改善运动特性第29页，共72页，2023年，2月20日，星期一实现复杂运动轨迹第30页，共72页，2023年，2月20日，星期一第31页，共72页，2023年，2月20日，星期一增力及行程放大机构第32页，共72页，2023年，2月20日，星期一（3）反馈式组合多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由度子机构的输出构件回授的。第33页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.5动力源的选择原动机机械系统运动方案设计第一类原动机蒸汽机柴油机汽油机燃气轮机水轮机第二类原动机电动机液压马达气压马达第三类原动机风力、水力、潮汐、人力、畜力第34页，共72页，2023年，2月20日，星期一对于野外工作和移动式机械，除了具有专门配置的电力机车、电瓶车等选用电动机以外，均采用第一类原动机。2.5动力源的选择机械系统传动方案的评价在特殊条件下可采用第三类原动机。一般机械采用第二类原动机。在有高压供给系统的场合可采用液压马达；在有压缩空气站及供气系统的场合，可用气压马达。第35页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.6机械运动循环图的编制在一些机械中，各执行构件的运动之间必须保证严格的协调关系，才能实现机械的功能。为保证机械中各执行构件间的运动的协调配合关系，在设计机械时应编制出用以表明在机械的一个工作循环中各执行构件运动配合关系的运动循环图。机械运动循环图有三种形式：

圆周式、表格式、直角坐标式第36页，共72页，2023年，2月20日，星期一1进气凸轮机构2排气凸轮机构3齿轮机构4曲柄滑块机构图2发动机系统运动方案简图第37页，共72页，2023年，2月20日，星期一圆周式运动循环图定标件为曲轴540°第38页，共72页，2023年，2月20日，星期一表格式运动循环图排气阀排气门关闭排气门开启进气阀进气门开启进气门关闭火花塞点火工作行程进气压缩膨胀排气180°360°540°720°0°曲轴进气门早开10°~40°晚关40°~70°排气门早开30°~80°晚关10°~35°第39页，共72页，2023年，2月20日，星期一直角坐标式运动循环图180°360°540°720°0°曲轴进气阀排气阀20°5°5°第40页，共72页，2023年，2月20日，星期一2.7机械系统运动方案的评价运动链的长短机构的排列顺序传动比的分配运动副的形式动力源的选择传力条件机械效率评价因素第41页，共72页，2023年，2月20日，星期一1）运动链的长短机械系统传动方案的评价任何一部机械，在满足同一生产要求时，应力求简单，从原动件到执行构件间的运动链尽量短。在选型时，有时宁肯采用具有较小设计误差但结构简单的近似机构，而不采用理论上没有误差但结构复杂的机构。第42页，共72页，2023年，2月20日，星期一2）机构的排列顺序a）带传动等摩擦传动放置在高速端。机械系统传动方案的评价b）链传动放置在低速端。c）转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构）通常安排在运动链的末端。d）圆锥齿轮传动放置在高速端。第43页，共72页，2023年，2月20日，星期一e）运动链中既有齿轮传动又有蜗杆传动，当传递动力为主时，蜗杆传动放置在高速端，齿轮传动放置在低速端。当传递运动为主时，齿轮传动放置在高速端，蜗杆传动放置在低速端。2）机构的排列顺序机械系统传动方案的评价第44页，共72页，2023年，2月20日，星期一3）传动比的分配机械系统传动方案的评价a)每一级传动比应在其常用范围。带传动≤5，链传动≤5，圆柱齿轮传动≤5。b）当传动链为减速传动时，传动比的分配从原动机到执行机构一般宜由小到大。c）建议使用不可约分的传动比，以避免某几个轮齿的磨损过分集中。第45页，共72页，2023年，2月20日，星期一4）运动副的形式转动副元素制造简单，易保证运动副元素的配合精度，效率高；机械系统传动方案的评价移动副不易保证运动副元素的配合精度，效率低，易发生楔紧或自锁现象。带高副的机构容易实现执行构件的运动规律，且可以减少运动链，但高副元素一般形状复杂，易磨损，一般用于低速轻载的场合。第46页，共72页，2023年，2月20日，星期一设计实例：糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。原始数据：1）糕点厚度：10~20mm。2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：5~80mm。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）所需功率：0.6kW糕点切片机系统运动方案设计第47页，共72页，2023年，2月20日，星期一1原动机选择无污染、成批生产，所需功率不超过0.6kW选用三相交流异步电动机Y90S-6，电机功率0.75kW，转速910r/min第48页，共72页，2023年，2月20日，星期一2功能分解工作原理：原理一：切刀不动，已成型的面间歇输送，同时在垂直于切刀方向往复运动原理二：切刀在铅垂面内往复运动，已成型的面水平间歇输送选择第二个工作原理。第49页，共72页，2023年，2月20日，星期一2功能分解动作分解切刀往复运动——转动变直线运动输送间歇运动——转动变间歇运动电机转动传动系统变速第50页，共72页，2023年，2月20日，星期一3执行机构选择切刀机构√第51页，共72页，2023年，2月20日，星期一4输送机构√第52页，共72页，2023年，2月20日，星期一5传动系统传动比带传动——二级齿轮传动第53页，共72页，2023年，2月20日，星期一机械系统运动简图21234651电机2带传动3齿轮传动4棘轮机构5切刀机构6输送带第54页，共72页，2023年，2月20日，星期一执行机构的建模第55页，共72页，2023年，2月20日，星期一6系统运动循环图0°135°360°切刀下行切刀上行输送停止输送切225°90°270°输送带切刀机构取切刀机构的曲轴为定标件第56页，共72页，2023年，2月20日，星期一3机械原理课程设计说明书的编写要求：1）A4纸左侧装订，左侧留1.5cm装订线。2）语句通顺，步骤清晰，叙述简明，用工程术语表达设计成果；3）说明书包括封面、目录、正文、参考文献、附录，并装订成册。4）说明书中公式和数据应说明来源，参考文献应编号，参照教材格式书写。5）说明书中每一自成单元的内容都应用大小标题，说明书便有页码。第57页，共72页，2023年，2月20日，星期一3机械原理课程设计说明书的编写1）封皮格式机械原理课程设计说明书设计题目：

专业班级：

学号：

姓名：

指导教师：

设计日期：2010年12.20~12.26

1cm第58页，共72页，2023年，2月20日，星期一2）目录格式目录设计任务书…11总功能分解………………22执行机构的选择与比较……3原动机的选择………………4传动机构的选择与比较……5机械系统运动简图…………6机械系统运动循环图………7××××机构设计…………参考文献……书写时两侧对齐1cm第59页，共72页，2023年，2月20日，星期一3）正文一级标题黑体，四号字；左顶格正文小四号，文字采用宋体，数字用TimesNewRoman字体。图有图名，表有表头。按一定顺序编号。1总功能分解××××

××××××××××××机构设计2原动机的选择××××

××××××××××××××××××××表1××××××

图1××××××

第60页，共72页，2023年，2月20日，星期一4)参考文献单独占一页，书写格式见教材后面参考文献的书写方式。参考文献：[1]魏文军.机械原理.北京：高等教育出版社.2005[2]××××××××××××××××××××××××第61页，共72页，2023年，2月20日，星期一4任务分配题目学号1医用棉签卷棉机系统运动方案设计0102032半自动平压膜切机系统运动方案设计0405173冷霜自动灌装机系统运动方案设计0708094自动打印机系统运动方案设计1011125自动制钉机系统运动方案设计1314156平压印刷机系统运动方案设计1906187专用精压机系统运动方案设计2220218四工位专用机床系统运动方案设计1623第62页，共72页，2023年，2月20日，星期一题目学号9洗瓶机系统运动方案设计242610单轴六角自动车床刀架进给装置系统运动方案设计27282911搓丝机系统运动方案设计30325012钢板翻转机系统运动方案设计353613块状物品推送机的机构设计与分析38404114小型卧式模锻机执行机构与传动系统设计与分析42444515包装机推包机构与传动系统运动方案设计

464748第63页，共72页，2023年，2月20日，星期一题目学号16电动线锯机的机构与传动系统运动方案设计493317高速摄影机拉片机构的改进设计515218电阻压帽机系统运动方案设计53545519育苗压缩土钵成型机系统运动方案设计56575820印刷机送纸机构的机械系统方案设计59606121自动称药机系统运动方案设计62636422玻璃瓶印花机系统运动方案设计65666723自动扣戳机机械系统运动方案设计686970第64页，共72页，2023年，2月20日，星期一题目学号24酱类食品灌装机械系统运动方案设计71727325三头半自动钻床系统运动方案设计74757626摇摆式输送机系统运动方案设计777827剥豆机系统运动方案设计79808128苹果分级机机械系统运动方案设计828329自动钢板折边机械系统运动方案设计84858630榫槽成型半自动切削机械系统运动方案设计88899031锁梁自动成型机系统运动方案设计919293第65页，共72页，2023年，2月20日，星期一题目学号32热镦挤送料机械手系统运动方案设计

94959633电动玩具狗系统运动方案设计

97989934薄板冲床机械系统运动方案设计100009朱35螺旋挤香机系统运动方案设计10110236步进送料机系统运动方案设计37高楼火灾逃生装置系统运动方案

旋转游戏机械系统运动方案设计第66页，共72页，2023年，2月20日，星期一4任务分配题目学号1冷霜自动灌装机系统运动方案设计0102032玻璃瓶印花机械系统运动方案设计0405063自动打印机系统运动方案设计0708094自动钢板折边机械系统运动方案设计1011125锁梁自动成型机系统运动方案设计平1314156自制钉机机械系统运动方案设计1617187平压印刷机机械系统运动方案设计1920218专用精压机系统运动方案设计222324第67页，共72页，2023年，2月20日，星期一题目学号9单轴六角自动车床刀架进给装置系统运动方案设计25262710搓丝机系统运动方案设计28303111小型卧式模锻机执行机构与传动系统设计与分析32333412电阻压帽机系统运动方案设计35363713育苗压缩土钵成型机系统运动方案设计38404114酱类食品灌装机械系统运动方案