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1、机械原理理课程设计计指导书书南昌大学学机械设计计及理论论教研室室前言本指导书书是总结结最近几几届机械械原理课课程设计计教学工工作的基基础上编编写的。目目的在于于指导学学生在设设计中根根据给定定的机器器工艺、功功能，正确进进行机械械运动简简图的型型综合及及尺度综综合，进进一步提提高学生生机械运运动简图图设计能能力，培养学学生的分分析和综综合能力力，培养养学生创创新能力力。设计计内容基基本覆盖盖了主要要教学内内容。机械原理理课程设设计是机机械原理理教学工工作的一一个重要要环节，是是工科机机械类学学生入学学后第一一次接触触到的大大型综合合设计，设设计时间间紧，内内容多。从从教学角角度出发发，既需需要
2、活跃跃学生思思维，又又必须保保证设计计工作有有序进行行，这也也是编写写本指导导书的另另一目的的。为了进一一步完善善机械原原理课程程设计教教学工作作，殷切切希望参参加设计计的学生生通过设设计提出出宝贵的的改进意意见。机械设计计及理论论教研室室20055年122月一、机械械原理课课程设计计的目的的1学会会机械运运动简图图设计的的步骤和和方法。2巩固固所学的的理论知知识，掌掌握机构构分析与与综合的的基本方方法。3培养养学生使使用技术术资料，计计算作图图及分析析与综合合的能力力。4培养养学生进进行机械械创新设设计的能能力。二、设计计内容 小平面面刨削机机运动简简图设计计及分析析三、机器器的工艺艺功能要
3、要求和原原始参数数 1刨刨削速度度尽可能能为匀速速，并要要求刨刀刀有急回回特性。 2刨刨削时工工件静止止不动，刨刨刀空回回程后期期工件作作横向进进给，且且每次横横向进给给量要求求相同，横横向进给给量很小小并可随随工件的的不同可可调。 3工工件加工工面被抛抛去一层层之后，刨刨刀能沿沿垂直工工件加工工面方向向下移一一个切削削深度，然然后工件件能方便便地作反反方向间间歇横向向进给，且且每次进进给量仍仍然要求求相同。 4原原动机采采用电动动机。参数项目目题号123刨削平均均速度vvm(mmm/s)530550600行程速度度变化系系数K1.4661.4001.455刨刀冲程程H(mmm)3103003
4、70切削阻力力Fr(N)350004500050000刨刀越程程量S(mmm)161519机器运转转速度许许用不均均匀系数数0.0550.0550.055四、机器器的工艺艺动作分分解及要要求 根据机机器的工工艺功能能要求，其其工艺动动作分解解如下：1 刨刀的切切削运动动：往复复移动，近近似匀速速，具有有急回特特性。 2工工件的横横向进给给运动：间歇移移动，每每次移动动量相同同，在刨刨刀空回回程后期期完成移移动，要要求移动动量小且且调整容容易。工工件刨去去一层之之后能方便地地作反向向间歇横横向移动动进给，同同样要求求反向进进给量每每次相同同且易调调整。 3刨刨刀的垂垂直进给给运动：间歇移移动，工
5、工件刨去去一层之之后刨刀刀下移一一次，移移动量调调整方便便。五、拟定定运动循循环图 考虑到到刨刀的的垂直进进给运动动周期相相对较长长，而且且一个周周期中的的运动时时间比静静止时间间短得多多，为了了简化机机构设计计，此运动可可以采用用手动，所所有该设设计只要要求拟定定刨刀切切削运动动执行机机构和工工件横向向进给运运动执行行机构之之间的顺顺序和协协调配合合关系。六、执行行机构的的选型 该机器器的三个个工艺动动作采用用三个执执行机构构来完成成。1 刨刀切削削运动 按照原原始条件件，原动动机采用用电动机机，电机机转子的的回转运运动经过过减速传传动装置置后再传传给刨刀刀切削运运动的执执行机构构，所以以它
6、应具具备将回回转运动动转换成成双向移移动的功功能，常常用于实实现这一一功能的的执行机机构有以以下几种种： 1）、移移动从动动件凸轮轮机构：易实现现工作行行程为匀匀速及具具有急回回特性的的要求，但但受力差差，易磨磨损，行行程大时时基圆大大，凸轮轮尺寸大大，较难难平衡和和制造。 2）、平平面连杆杆机构：受力好好，磨损损小，工工作可靠靠，且具具有急回回特性，但但只能实实现近似似均速运运动。 3）、齿齿条机构构：可实实现工作作行程为为匀速移移动的要要求，但但行程开开始及终终止时有有冲击，适适用于大大行程而而不宜小小行程，且且必须增增加换向向变速机机构才能能得到急急回运动动。 4）、螺螺旋机构构：能得得
7、到均速速移动的的工作行行程，且且为面接接触，受受力好，但但行程开开始和终终止时有有冲击，安安装和润润滑较困困难，且且必须增增设换向向和变速速机构，才才能得到到急回运运动。 5）、组组合机构构：如凸凸轮连杆组组合机构构，能实实现给定定的运动动要求，但但具有凸凸轮机构构存在的的缺点，且且设计制制造较复复杂。 2工工件横向向进给运运动 工件的的横向进进给运动动量是很很小的，且且每次要要求等量量进给，又又因为必必须防止止工件在在刨削力力的作用用下沿横横向移动动，所以以横向进进给执行行机构除除了能实实现小而而且等量量进给外外，在非非进给时时还应具具备有自自动固定定的功能能。螺旋旋机构能能满足这这些功能能
8、，而且且结构简简单，容容易制造造。因此此，可选选用螺旋旋机构作作为横向向进给运运动的执执行机构构，其动动力仍然然来自驱驱动刨刀刀运动的的电动机机，不必必另设动动力源。 工件要要能间歇歇移动，螺螺旋必须须作间歇歇转动，所所以在螺螺旋机构构之前必必须串联联一个间间歇转动动机构，且且与刨刀刀切削运运动执行行机构相相联，这这样可以以方便实实现切削削运动和和横向进进给运动动的协调调配合。能能够实现现将连续续回转运运动转化化成间歇歇转动的的机构有有： 1）槽槽轮机构构：结构构简单，制制造容易易，工作作可靠，但但每次转转角较大大且不可可调整，为为了反向向回转，必必须增加加反向机机构。 2）曲曲柄摇杆杆棘轮机
9、机构：结结构简单单，制造造容易，每每次转角角较小，容易调调整且为为等量转转动，采采用双向向式棘轮轮还可以以方便地地实现棘棘轮反转转。 3）不不完全齿齿轮机构构：可以以实现等等速转位位和等量量转角，但但不可调调整，如如需反转转必须增增加反向向机构。 4）凸凸轮式间间歇运动动机构：传动平平稳，噪噪音低，适适用于高高速场合合，但凸轮加加工复杂杂，精度度要求高高，每次次转角不不可调，如如需反转转应增设设反向机机构。 5）星星轮机构构：具有有槽轮机机构的启启动性能能，又兼兼有不完完全齿轮轮机构等等速转位位的优点点，可以以实现等等量转角角，但不不可调，同同时星轮轮加工制制造困难难。 3刨刨刀垂直直进给运运
10、动 为了实实现刨刀刀的垂直直进给运运动，可可以在刨刨刀切削削运动执执行件上上设置一一个在垂垂直于刨刨削方向向上能作作间歇移移动的执执行机构构。与横横向进给给类似，该执行机构同样应具有小进给量可调且在非进给时具有自动固定的功能，同时考虑到动力源可以采用手动，因此采用一个简单螺旋机构作为刨刀垂直进给运动的执行机构，既简单又工作可靠。七、运动动方案的的确定 如上所所述可知知，能实实现机器器总体工工艺功能能的方案案有许许许多多，通通过分析析比较确确定实现现该机器器的三个个工艺动动作的执执行机构构分别为为： 1刨刨刀切削削运动采采用平面面连杆机机构。 2工工件横向向进给运运动采用用曲柄摇摇杆棘轮轮机构与
11、与螺旋机机构串联联。 3刨刨刀垂直直进给运运动采用用螺旋机机构。 为了实实现刨刀刀切削速速度尽可可能为匀匀速，作作为刨刀刀切削运运动的执执行机构构平面面连杆机机构，建建议采用用平面六六杆机构构并绘制制多种机机构示意意图，本本次设计计要求不不少于三三种。考考虑到设设计内容容多，时时间短，为为减少重重复工作作量，只只要求任任选两种种进行尺尺度综合合及运动动特性评评定，并并确定最最终方案案。八、刨刀刀切削运运动机构构的尺度度综合及及运动特特性评定定 1原原动件曲曲柄ABB的转速速n1(r/minn) 刨刀工工作行程程的刨削削平均速速度，极极位夹角角，曲柄柄AB角角速度，代代入整理理得。 2针针对选定
12、定的两种种平面六六杆机构构示意图图，根据据执行构构件和原原动件的的运动参参数进行行机构尺尺度综合合，即确确定各构构件的运运动尺寸寸。 3因因为要求求速度波波动越小小越好，所所以可以以按照速速度均方方根偏差差最小的的条件对对初步选选定的两两种平面面六杆机机构进行行运动特特性比较较，然后后选取速速度均方方根偏差较小小者为刨刨刀切削削运动执执行机构构。 速度均均方根偏偏差，式式中n为为对应于于刨刀切切削工作作段曲柄柄AB转转角范围围所取的的计算点点数，vvi为对应应点刨刀刀的实际际速度，vvm为刨刀刀的切削削平均速速度。九、确定定电机功功率Pdd与选型型 1取取曲柄AAB为等等效构件件，根据据机构位
13、位置和切切削阻力力Fr确定一一个运动动循环中中的等效效阻力矩矩Mr（）。2根据据Mr（）值，采采用数值值积分中中的梯形形法，计计算曲柄柄处于各各个位置置时Mrr（）的功功。因为为驱动力力矩可视视为常数数，所以以按照确确定等效效驱动力力矩Mdd。 3将将曲柄位位置号（或或转角）和对对应的MMr（）值列列成表格格。 4由由计算刨刨刀切削削运动所所需的功功率，考考虑到机机械摩擦擦损失及及工件横横向进给给运动所所需功率率，按照照Pd1.2P确确定电机机功率，并并选定电电机型号号。十、计算算电机轴轴与执行行机构原原动件的的速比ii和选定定减速机机构电机轴转转速ndd比执行行机构原原动件（曲曲柄ABB）的
14、转转速n11大得多多，其比比值，所所以其间间必须配配置减速速机构，可可以根据据i值选选定减速速机构的的类型及及其速比比。减速速机构传传动比常常用比值值如下：传动类型型（单级级）传动比ii圆柱齿轮轮机构（开开式）46圆柱齿轮轮机构（闭闭式）35直齿圆锥锥齿轮机机构23蜗轮蜗杆杆机构10440V带传动动24链传动25十一、估估算飞轮轮转动惯惯量 步骤如如下： 1由由M（）MMdM（）确定定等效力力矩M（）。 2根根据M（）的值采用数值积分中的梯形法，计算一个运动循环中曲柄处于计算位置时等效力矩M（）的功W（）。 3将将曲柄位位置号和和对应的的M（）及W（）值列列成表格格。 4由由WWmaxx-Wm
15、inn求出最最大赢亏亏功WW。 5求求电机转转子及减减速机构构各构件件的等效效转动惯惯量Jcc。 6设设飞轮安安装在等等效构件件同一轴轴上，按按照计算算飞轮转转动惯量量JF。十二、绘绘制机械械运动简简图 根据上上述最后后确定的的机械运运动方案案绘制出出机械运运动简图图，其中中包括驱驱动电机机、减速速机构和和三个执执行机构构。十三、编编写设计计说明书书 内容：1目录录：包含含标题和和页次。2设计计题目：包含机机器工艺艺功能要要求和原原始参数数。3机器器运动方方案简图图初步拟拟定：包包含1）、机机器工艺艺动作分分解及要要求。22）、机机器运动动循环图图。3）、三三个执行行机构的的选型，要要求先绘绘
16、出示意意图，再再作文字字叙述并并作出结结论。4刨刀刀切削运运动机构构的尺度度综合及及运动特特性评定定：要求求包含除除作图外外的所有有计算工工作量。包包括1）、机机构运动动尺寸计计算。22）原动动件转速速n1的计算算。3）速速度均方方根偏差差计算等等。为了了醒目，可可以先列列计算式式，计算算结果采采用表格格形式表表示，最最后作出出评定结结论。5电机机功率与与型号的的确定：包含11）、等等效阻力力矩Mrr（）求值值。2）等等效驱动动力矩MMd求值。33）、电电机功率率Pd计算。MMr（）及其其积分值值Mr（）可以以用列表表形式列列出。6飞轮轮转动惯惯量的估估算：包包含求飞飞轮转动动惯量的的各个步步
17、骤。其其中M（）及W（）值可以用列表形式给出。7减速速机构的的选定：包含减减速比ii，减速速机构的的类型及及其传动动比值的的确定。8机械械运动简简图的最最终确定定及绘制制。9参考考资料：包括序序号、编编著者、资资料名、出出版单位位、出版版年月。10设设计心得得与意见见。要求1设计计说明书书采用统统一的设设计说明明书用纸纸，用钢钢笔撰写写。2要求求说明书书有大小小标题，条条理清楚楚，叙述述简要明明确，文文句通顺顺，字迹迹端正。3说明明书中的的图样应应准确、整整洁，运运动副及及构件按按规定符符号绘制制，表格格应匀称称醒目。4引用用公式和和数据应应注明出处（参参考资料料序号及及页次），使使用的符符号与脚注必必须前后后一致。5说明明书应有有封面、逐逐页编号号，装订订成册。十四、图图纸标题题栏格式式十五、参参考文献献1邹邹慧君，机机械设计计原理，上上海交通通大学出出版社，119955.72郑郑文纬、吴吴克坚，机机械原理理（第七七版），高高等教育育出版社社，20002.610