机械原理课程设计

1、机械设计基础A1课程设计,课程设计的目的,从系统方案设计出发，融会贯通各章的理论和方法，分析和解决与实际问题。 培养初步的机构选型及确定运动方案的能力 对运动学和动力学的分析与设计有一个较完整的概念 提高运算、绘图、运用计算机完成机械系统整体分析和设计 查阅有关资料的能力 培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分析的能力。,课程设计的意义,国民经济发展的要求：需质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品，机械原理课程设计内容是产品设计的重要内容。 机械产品自动化的要求：各种机械均需生产和操作过程的自动化，或者实现某一工艺动作过程。 创新能力培养的要求 巩固、掌握、运用机械原理知识理论的要求

2、,设计步骤,设计题目,已按学号分发(共7组题目） 可以自选其他已有的题目 （一周内找老师更改，登记） 可以结合明年机械设计大赛自选题目（明年5月参赛， 主题为“珍爱生命，奉献社会”，内容为“在突发灾难中，用于救援、破障、逃生、避难的机械产品的设计与制作”）,时间安排,学院安排的时间： 1819周（专用周，但可能被占用） 提前下题，提前完成 最后完成时间： 第19周周五下午3点前必须答辩结束,几点要求,每班同一题目的同学组成一个小组 （一般为学号加减7） 每组选出组长一名，负责协调、组织本组成员的设计（定题后报给老师） 答辩前每组自报每个组员的自评成绩（由高到低排序，由本组成员讨论、综合贡献大小

3、而定） 答辩时按组逐一进行 充分发挥团结协作、群策群力的精神,答辩时完成的工作,图纸一张（A0/ A1，手绘/CAD） 机构运动方案简图 机械传动方案图 运动循环图 说明书一份（同一封面、纸张，左侧装订） 任务书；功能分析；功能分解及工艺动作；原始数据及计算；方案设计思路及讨论改进；执行机构设计步骤；机构上机分析检验过程；对所设计的结果进行讨论；感想及建议；附录(程序源代码）,机械系统运动方案设计,1、机械系统设计的一般原则 1.1 机械的结构组成,1.2 机械系统设计的一般原则,采用简短的运动链 有较高的机械效率 合理安排传动顺序 合理分配传动比（前小后大） 保证机械安全运转,2、机械运动方

4、案设计的过程和内容,一、功能原理设计 根据预期实现的功能考虑相应的原理,功能原理设计思路是：分析功能要求，根据功能要求 提出可能实现它的功能原理,功能原理设计 实例1,办公室取纸器设计 预期实现的功能是：办公室取便条用，每 次取一张 实现的原理有：,摩擦力,静电吸力,切向力,功能原理设计 实例2,自动送料板装置 实现的原理有： 用顶吸法吸走顶部一张料板 用底部气吸法吸出料板的边缘，然后夹走 将料板从底部推出，然后用夹板抽走 用摩擦板从顶部推出一张料板，然后夹走 用摩擦轮将料板从底部滚出，然后夹走,二、执行系统的运动规律设计,根据功能原理提出的工艺动作，进行运动分解，构思出恰当的运动规律。 加工

5、内孔机床的运动规律设计：,工件作等速转动，刀具作纵向等速运动，进给运动是刀具的径向进给（车床）,执行系统的运动规律设计,根据功能原理提出的工艺动作，进行运动分解，构思出恰当的运动规律。 加工内孔机床的运动规律设计：,工件固定不动，刀具绕被加工孔的中心线转动，进给运动是刀具的径向、纵向运动。（镗床）,执行系统的运动规律设计,根据功能原理提出的工艺动作，进行运动分解，构思出恰当的运动规律。 加工内孔机床的运动规律设计：,工件固定不动，采用不同尺寸的专用刀具（钻头和铰刀）等速转动和纵向送进运动。(钻床),执行系统的运动规律设计,根据功能原理提出的工艺动作，进行运动分解，构思出恰当的运动规律。 加工内

6、孔机床的运动规律设计：,工件和刀具均不转动，只让刀具作直线运动。（拉床）,计算机的绘图机的运动规律设计,图纸固定不动，而绘图笔作横向和纵向的移动，从而在绘图纸上绘出任意形状复杂的平面曲线。 绘图笔仅作x方向运动，让绘图纸绕在卷筒上绕x轴作往复转动，这两个运动的合成可以在图纸上绘出复杂的平面图形。,3.1 动力机类型的选择 电动机 交流异步电动机（推荐使用） 直流电动机 伺服电动机 液动机（液压马达、液压油缸） 气动机（气缸） 需完成工作：选定电机，定出转速、功率,三、机构构型设计,3.2 机构选型,3.2.1 传动系统机构选型 传动系统：减速增力/(增速） 带传动（含同步带）和链传动 齿轮传动

7、（轮系） 螺旋机构 其他新型减速机构 连杆机构、凸轮机构 需完成工作：选定传动机构，定出各级传动比，图纸上画出传动系统图，并标出传动比,3.2.2 执行机构选型,选型方法： 1、按照执行构件所需的运动特性进行机构选型 2、按照动作功能分解与组合原理进行机构选型 执行系统是机械系统中的重要组成部分。 执行系统由一个或多个执行机构组成。 机械执行机构选型是总体方案设计的核心。,按照运动特性选型（1）定速比转动变换机构,齿轮机构 蜗轮蜗杆 轮系（定轴、周转、复合） 带传动 链传动 摩擦轮 特殊的连杆机构,按照运动特性选型（2）连续转动往复移动（摆动）,连杆机构 曲柄滑块、曲柄摇杆、摆动导杆 多杆机构

8、 凸轮机构 组合机构 凸轮连杆组合机构 齿轮连杆组合机构,按照运动特性选型（3）连续转动变速转动(周期性）,双曲柄机构 回转导杆机构 多杆机构 非圆齿轮机构,按照运动特性选型（4）连续转动间歇运动,棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构 凸轮性间歇机构 齿轮连杆组合机构 凸轮齿轮组合机构 ,按照运动特性选型(5)连续转动轨迹运动,连杆机构 四杆机构 五杆机构 凸轮连杆组合 齿轮连杆组合,按照运动特性选型（6）运动的合成与分解,差动机构（2自由度） 差动轮系 差动螺旋 2自由度连杆机构 2自由度组合机构,功能求解 根据机构的基本功能，归纳整理为功能元。任何一个复杂的机构系统所要实现的运动，都可以认为

9、是由一些基本的功能元按一定规律组成的，根据功能元就易于找到相应的功能载体，实现功能元的求解。,基本功能元及符号表示,按照动作功能分解与组合原理进行机构选型,按照动作功能分解选型精锻机主机构设计（1）,总功能：当加压执行构件（冲头）上下运动时，能锻出较高精度的毛坯 要求：驱动轴必须水平布置 ，加压执行构件沿铅垂方向移动。 试构思该执行机构的若干方案。,按照动作功能分解选型精锻机主机构设计（2）,1、进行动作功能分解。根据题目要求，该执行机构应具有以下功能： 运动形式变换功能：将驱动轴的转动变换为冲头的移动 运动轴线变向功能：将水平轴运动变换为铅垂方向运动 运动位移或速度缩小功能：减小位移量（或速

10、度），以实现增力要求,按照动作功能分解选型精锻机主机构设计（3）,2、构思出完成加压执行机构总体功能的功能-技术矩阵图。,按照动作功能分解选型精锻机主机构设计（4）,满足精锻机功能要求的六种基本功能结构,按照动作功能分解选型精锻机的四种方案,回设计过程,四、运动循环图设计,用来描述机构系统在一个工作循环中各执行构件运动间相互协调配合的示意图称为机构系统运动循环图，简称运动循环图。 运动循环图形式： 直线式运动循环图（或称矩形运动循环图） 圆周式运动循环图 直角坐标式运动循环图,实例：半自动制钉机,制造如图所示一枚鞋钉的工艺过程所绘制的运动循环图,该鞋钉分为钉头、钉杆、钉尖三部分，钉杆成四方锥形

11、,实例：半自动制钉机,工艺过程示意图（俯视）所示.,整个机构系统由四个执行机构所组成（图中只画出各凸轮机构的执行构件），分别完成四个工序。,半自动制钉机四个工序,镦头：冲头1左进镦出钉头。在镦锻过程中，冲头3压紧钢丝料。 送料：由送料夹持器2分四次间歇送进，前三次每次送进量约为三分之一钉长度，第四次送进略大于前三次送进量。 压紧、挤方：由冲头3在前三次送料后的停歇时间内将钉杆挤压成方锥，在其余工作循环中冲头3保持与钉杆接触，起压紧作用。 挤尖、切断：在第四次送料后，由切断刀4同时完成挤尖、切断工序，最后完成一枚鞋钉的制作。,直线式运动循环图,绘制方法：将机械在一个工作循环中各执行构件各运动区段

12、的起止时间（或转角）和先后顺序，按比例绘制在直线轴上，形成长条矩形图,机构运动,圆周式运动循环图,绘制方法：以原点O为圆心，作若干个同心圆环，每一个圆环代表一个执行构件。由各相应圆环分别引径向直线表示个执行构件不同运动区段的起始和终止位置。,直角坐标式运动循环图,绘制方法：以横坐标轴代表机械的主轴或分配轴的转角，以纵坐标轴代表各执行构件的角位移或线位移，如图所示，实际上就是各执行构件的位移线图。,机构运动,运动循环图设计设计原则,运动循环图需满足各执行机构： 动作先后的顺序性要求 动作在时间上的同步性要求 在空间布置上的协调性要求改进 操作上的协同性要求 的动作安排要有利于提高劳动生产率 的布

13、置要有利于系统的能量协调和效率的提高,机构尺寸设计,连杆机构的各杆长 凸轮机构的具体尺寸 齿轮机构的模数、齿数、中心距等 其他机构的关键尺寸 设计方法： 解析法 图解法 实验法,机构运动、动力分析,运动分析： 解析法编程分析 模型法利用已有软件 图解法(多位置不方便） 分析的结果需要详细说明，是否符合题目要求，如何体现。,方案评价,是否符合题目要求？,说明书包含的内容,任务书； 功能分析； 功能分解及工艺动作； 原始数据及计算； 方案设计思路及讨论、改进； 执行机构设计步骤； 机构上机分析检验过程； 对所设计的结果进行评价； 感想及建议； 附录(程序源代码）,洗瓶机推瓶机构 提示,推头可走轨迹,洗瓶机推瓶机构 提示,洗瓶机推瓶机构 提示,轧辊机构 提示,轧辊机构 提示,轧