《2016-2017机械原理课程设计题目.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016-2017机械原理课程设计题目.doc（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、优质文本机械原理及机械设计课程设计指导书第1章 概述1.1 课程设计的目的?机械原理?机械设计?是高等工科院校机械类专业研究机械共性问题的两门主干技术根底课，与其配套的课程设计是学生首次较全面地进行机械传动系统运动学、动力学分析和机械结构设计的一个十分重要的实践性教学环节，它是这两门课程的重要组成局部。其主要目的：1.使学生进一步加深理解本课程的根本理论和方法，并运用所学理论和方法进行一次综合性设计训练，从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力；2.培养学生的设计机械运动方案以及设计机械传动装置的结构与强度的能力，增强对机械设计中有关运动学、动力学和主要零部件的工作能力的分析与设计的完整的概念
2、；3.掌握机械设计的一般方法和步骤，增强学生对机械技术工作的了解和认识，为以后从事机械工程设计打下良好根底；4.提高学生综合运用知识的能力，使学生具备计算、制图、使用技术资料，进行数据分析和处理，编写技术文件等方面的能力。并初步掌握计算机程序的编制，能利用计算机解决有关工程设计的问题。1.2 课程设计的要求在课程设计过程中，要求每个学生做到：1.了解机械产品设计过程和设计要求，以机械总体设计为出发点，采用系统分析的方法，合理确定机械运动方案和结构布局；2.以所学知识为根底，针对具体设计题目，充分发挥自己的主观能动性，独立地完成课程设计分配的各项任务，并注意与同组其他同学进行协作与协调；3.在确
3、定机械工作原理、构思机械运动方案等过程中，要有意识地采用创新思维方法，设计出原理科学、方案先进、结构合理的机械产品；4.对设计题目进行深入分析，收集类似机械的相关资料，通过分析比拟，吸取现有结构中的优点，并在此根底上发挥自己的创造性，提出几种可行的运动方案，通过比拟分析，优选出一、二种方案进行进一步设计。5.仔细阅读本教材，并随时查阅机械原理与设计教材和有关资料，在认真思考的根底上提出自己的见解。6.正确使用参考资料和标准标准，认真计算和制图，力求设计图纸符合国家标准，计算过程和结果正确。7.在条件许可时，尽可能多地采用计算机辅助设计技术，完成课程设计中分析计算和图形绘制。8.在课程设计过程中
4、，应注意将方案构思、机构分析、以及设计计算等所有工作都仔细记录在笔记本上，最后将笔记本上的内容进行分类整理，补充完善，即可形成设计计算说明书。1.3 课程设计的内容总体来说，机械设计与原理课程设计的任务是进行机械系统的运动方案设计和传动零部件的工作能力设计。其具体内容：1.根据给定机械的工作要求，确定机械的工作原理，拟定工艺动作和执行构件的运动形式，绘制工作循环图；2.选择原动机的类型和主要参数，并进行执行机构的选型与组合，设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进行分析、比拟和选择；3.对选定的运动方案中的各执行机构进行运动分析与综合，确定其运动参数，并绘制机构运动简图；进行机械动力性能
5、分析与综合，确定调速飞轮。以上这些都属于机械系统的运动方案设计内容。在完成运动方案设计任务的根底上，针对已设计的运动方案和确定的原动机输出参数，还要进行机械结构设计4.选择机械传动装置的类型，分配传动装置中各级传动的传动比，并计算各级传动的运动和动力参数；5.进行主要传动零部件的工作能力设计计算，传动装置中各轴系零部件的结构设计及强度校核计算，箱体及附件等的设计与选用；6.绘制出主要零件工作图和部件装配图，编制设计计算说明书和整理有关分析设计计算程序，进行课程设计辩论。1.4 课程设计的方法和步骤1.4.1课程设计的方法机械原理与设计课程设计的任务总体上可分为机械运动系统方案设计和机械传动系统
6、结构设计两大局部，这两大局部是机械产品设计的主体内容。因此课程设计所采用的方法与机械产品设计方法根本上是一致的。总体来说，机械产品设计的常用方法可划分为传统设计方法和现代设计方法两大类：传统设计方法传统设计方法是以经验总结为根底，运用力学和数学或实验而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计依据，通过经验公式、简化模型或类比改造等方法进行设计。传统设计在设计应用中不断得到完善和提高，是符合当代技术水平的有效方法之一，故机械原理与设计课程介绍的机构和零件设计方法大多属于传统设计。传统设计方法在设计机械产品时，首先凭借设计者直接或间接的经验，通过类比分析等方法来确定机械传动方案，一般应拟定几个方
7、案，并对其进行分析评价，选出最正确方案；采用解析法、作图法或实验法对其进行机构尺寸综合，但往往只能近似满足运动和动力要求；其次借助近似的力学公式或经验公式确定重要零件的根本尺寸，不重要的零件或结构复杂的零件那么进行类比设计。由此可见，传统设计方法具有很大的局限性，主要表现在：方案的拟定很大程度上取决于设计者的个人经验，即使同时拟定了好几个方案，也难获得最优方案；在分析计算工作中，由于受人工计算条件的限制，只能采用静态的或近似的方法，故影响了设计质量；设计工作周期长，效率低，本钱高。因此，传统设计方法正在逐渐被现代设计方法所取代。现代设计方法近几十年以来，由于科学技术的飞速开展和计算机技术的普及
8、应用，给机械设计带来了新的变化。随着科技开展，新工艺、新材料的出现，微电子技术、信息处理技术及控制技术等新技术对机械产品的渗透和有机结合，与设计相关的根底理论的深化和设计思想的更新，使机械设计跨入了现代设计阶段，该阶段使用的新兴理论和方法称为现代设计方法。与传统设计方法相比，现代设计方法的主要特点是：研究设计的全过程；突出设计者的创造性；用系统工程处理人机环境的关系；寻求最优的设计方案和参数；动态的、精确的分析和计算机械的工作性能；将计算机全面的引入设计全过程。现代设计是在传统设计根底上开展起来的，它继承了传统设计的精华。由于传统设计开展到现代设计有一定的时序性和继承性，所以当前正处在逐步普及
9、阶段。在机械原理与设计的课程设计中，传统设计方法和现代设计方法都可能用到，有时会交替使用，有时会混合使用，但一般来说，在现阶段，传统设计方法还是机械原理与设计课程设计的主体方法。随着电子计算机和机械设计与分析软件等的普及，现代设计方法会逐渐取代传统设计方法，成为课程设计、乃至于机械产品设计的主体方法。1.4.2课程设计的步骤机械原理与机械设计课程设计的设计步骤大致可分为七个阶段：1设计准备机械设计任务通常以设计任务书的形式提出来。设计前要认真阅读研究设计任务书，明确机械的用途、主要性能参数、工作环境条件等；通过查阅有关资料、图纸、参观实物或模型、观看电视教学片等，加深对设计任务的了解；复习有关
10、课程内容，熟悉设计的方法和步骤，准备好设计需要用的图书、资料和工具，拟定设计方案等。2运动方案设计根据任务书的要求，广泛收集同类机器或相近机械的性能参数、使用情况、优缺点等技术资料和数据，此后便可进行机械的运动方案设计。机械的运动方案在很大程度上决定着机械是否能完成预期任务以及工作的质量。因此，应设计出合理、科学的运动方案。机械运动方案取决于机械的工作原理。完成同一生产任务的机器，可以有多种工作原理和运动方案，而同一种方案，又可以有不同的参数组合，设计者应根据具体要求发挥自己创造能力，设计出效率高、工作可靠、本钱低的运动方案。机械运动方案设计的主要内容包括：拟定机械的工作原理，确定执行构件的数
11、目和运动形式，选择原动机的类型，进行执行机构的选型与组合，绘制机构运动简图等。3机械运动设计运动设计就是根据设计任务书的要求，对选定的运动设计方案进行尺寸综合，以满足根据该机械的用途、功能和工艺等要求而提出的执行构件的运动规律、位置或点轨迹等要求。机械运动设计的内容包括确定机构的主要特性尺寸，分析机构的运动，确定和分配传动比，绘制机械运动循环图等。在机械的运动设计中，如果经运动分析发现，所选择的运动方案没有满足预期的运动要求，应审查和修改运动方案，或者调整构件的运动尺寸、进行结构变异等，然后重新对机构进行运动分析。4机械动力设计动力设计就是在机械运动设计的根底上，确定作用在机械系统各构件上的载
12、荷并进行机械的功率计算和能量计算。机械动力设计的内容包括动态静力分析、功能关系、真实运动规律求解、速度波动调节和机械的平衡计算等。根据机械各执行构件上承受的载荷性质和大小，考虑机械系统的效率，分别算出机械的输出功率，然后确定原动机应具有的功率、转速，从而选择适宜的原动机型号。当执行构件上的载荷不太明确时。常根据实践经验或类比方法选定原动机的功率和转速。5机械传动系统设计机械传动系统的功能是将原动机的转速和转矩进行传递和变化，以满足执行机构对速度和力的要求，通常由带传动、链传动以及各式齿轮传动等组成。机械传动系统设计的具体内容就是依据执行机构对输入运动和动力的要求，以及机械的用途、工作环境、本钱
13、、效率等条件，选择适宜的传动类型以及其组合顺序，然后，对总传动比进行分配，并依据原动机的额定功率或工作机所需功率和转速，算出机械各传动轴的转矩或力、转速或速度。6主要零部件工作能力设计对于传动系统中的各传动部件，如果能选购到标准产品，只需由产品目录中选取适宜的型号即可。对于非标准部件或选购不到适宜型号的标准部件，需要对其进行工作能力和结构设计。设计时应根据机械中主要传动零件的工况条件和失效形式，选定零件的材料和热处理方式；依据设计准那么，确定其合理的几何形状和结构尺寸。因此，在零部件工作能力和结构设计中，常需要进行强度计算、刚度计算、稳定性计算和热平衡计算等。7编制设计计算说明书，进行课程设计
14、辩论编写设计计算说明书是对整个设计工作的整理和总结，是课程设计的最终成果之一，是教师了解设计、审查设计是否合理的重要技术文件，也是评定课程设计成绩的重要依据。辩论是课程设计的最后一个环节，是教师了解学生对问题理解的深度、对知识掌握的程度、以及独立解决问题的能力等的重要手段。优质文本第一题 半自动平压模切机机构设计3组采用不同方案一、设计题目设计半自动平压模切机的模切机构。半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的白纸板、厚度在4mm以下的瓦愣纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着
15、压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制成凹凸的商标。 图4.14 平压模切机动作示意图 图4.15 模切机生产阻力曲线压制纸板的工艺过程分为“走纸和“模切两部份，如图4.14所示，4为工作台面，工作台上方的1为双列链传动，2为主动链轮，3为走纸横块(共五个)，其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有假设干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的控制机构，其执行构件7作往复移动，推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到具有上模5(装调以
16、后是固定不动的)和下模6的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件滑决6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置时，受另一机构(图上未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。此题要求按照压制纸板的工艺过程设计以下几个机构：使下压模运动的执行机构；起减速作用的传动机构，控制横块上夹紧装置(夹紧纸板)的控制机构。二、原始数据和设计要求 所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，
17、便于制造。设计参数如下组号每小时压制纸版数量张/h电机转速r/min生产阻力N行程速比系数k行程长度mm下模和滑块总质量kg工作台离地距离mm杆件比重N/m12500146021061.350120120022022400144021061.560150100021032000144021061.66013011002004180097021061.87014014002205190097021061.25016013002206180098021061.36015012002107170098021061.550170100020082200146021061.660160110022091
18、50097021061.870180140021010170098021061.2801201300210三、设计方案及讨论根据半自动平压模切机的工作原理，把机器完成加工要求的动作分解成假设干种根本运动。进行机械运动方案设计时，最主要的是要弄清设计要求和条件，掌握现有机构的根本性能，灵活地应用现有机构或有创造性地构思新的机构，以保证机器有完善的功能和尽可能低的本钱。完成一项运动，一般来说总有几种机构可以实现，所以，不同的机构类型及其组合将构成多种运动方案。对此题进行机械运动方案设计时应考虑以下问题： (1) 设计实现下模往复移动的机构时，要同时考虑机构应满足运动条件和动力条件。例如实现往复直线
19、移动的机构，有凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等。由于压制纸板时受力较大，宜采用承载能力高的平面连杆机构，而连杆机构中常用的有四杆机构和六杆机构，再从机构应具有急回特性的要求出发，在定性分析的根底上，选取节省动力的机构。当受力不大而运动规律又比拟复杂时，可采用凸轮机构。例如此题中推动夹紧装置使夹紧片张开的控制机构，由于夹紧片张开后要停留片刻，让纸板送入后才能夹紧，因而推杆移动到最高位置时，有较长时间停歇的运动要求，故采用凸轮机构在设计上易于实现此要求，且结构简单。 (2) 为满足机器工艺要求，各机构执行构件的动作在规定的位置和时间上必须协调，如下压模在工作行程时，纸板必须夹紧；在下压模回程时，纸板
20、必须送到模压位置。因此，为使各执行构件能按工艺要求协调运动，应绘出机械系统的机构运动循环图。(3) 根据机器要求每小时完成的加工件数，可以确定执行机构主动构件的转速。假设电动机转速与执行机构的主动件转速不同，可先确定总传动比，再根据总传动比选定不同的传动机构及组合方式，例如带传动和定轴轮系串联或采用行星轮系等；有自锁要求而功率又不大时，可采用蜗杆蜗轮机构。对定轴轮系要合理分配各对齿轮的传动比，这是传动装置的一个重要问题，它将直按影响机器的外廓尺寸、重量、润滑和整个机器的工作能力，这个问题将在机械设计课中解决。 (4) 在一个运动循环内仅在某一区间承受生产阻力很大的机器，将引起等效构件所受的等效
21、阻力矩有明显的周期性变化，假设电动机所产生的驱动力矩近似地认为是常数，那么将引起角速度的周期性波动。为使主动作的角速度较为均匀，应考虑安装飞轮。可适中选择带传动的传动比，使大带轮具有一定的转动惯量而起飞轮的作用，通常应计算大带轮的转动惯量是否满足要求，如不满足，那么需另外安装飞轮。 实现此题要求的机构方案有多种，现介绍几例： (1) 实现下模往复移动的执行机构具有急回或增力特性的往复直移机构有曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构(或导杆机构)与摇杆滑块机构串联组成的六杆机构等(图4.16、4.17、4.18)。 (2) 传动机构连续匀速运动的减速机构有带传动与两级齿轮传动串联、带传动与行星轮系串联和行星
22、轮系(需安装飞轮)等。 (3) 控制夹紧装置的机构具有一端停歇的往复直移运动机构有凸轮机构、具有圆弧槽的导杆机构等。图4.16所示方案的主要优点是滑决5承受很大载荷时，连杆2却受力较小，曲柄1所需的驱动力矩小，因此该机构常称为增力机构，它具有节省动力的优点。此外，图4.17、4.18所示为另外两种六杆机构供分析比拟。其它方案可由设计者自行构思。图4.16 模切机执行机构和传动机构方案之一 图4.17 执行机构方案之二 图4.18 执行机构方案之三四、设计步骤1构思、选择机构方案机构方案的构思和选择讨论，已如上述。下面以图4.16所示方案为例介绍设计步骤。2计算总传动比、分配各级传动比和确定传动
23、机构方案总传动比计算例如：3机构设计机构尺寸设计：如连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构等尺寸设计的原理与方法，参数选择，必要的讨论、分析。列出相应的公式、画出必要的图形。设计组合机构实现运动要求，按选定的平面连杆机构，由参数用解析法计算机构尺寸使下压模运动的执行机构；起减速作用的传动机构，控制横块上夹紧装置(夹紧纸板)的控制机构。由于此题是具有短暂顶峰载荷的机器，应验算其最小传动角，并尽可能保证压模工作时，有较大的传动角，以提高机器的效率。4. 运动分析和力分析在完成平面连杆机构设计的根底上，对执行机构进行每人2个位置2个位置的选取尽量间隔比拟远，不要同时分给一个人2个特殊位置点的运动
24、分析和动态静力分析，用图解法在1号图纸上求解，并将全组数据汇总，绘制运动线图(位移、速度、加速度线图)和平衡力矩线图(1号图纸) 。也可以用解析法建立数学模型，绘制程序框图，用计算机打印源程序与计算结果，并根据计算结果绘制运动线图(位移、速度、加速度线图)和平衡力矩线图，以此验证和校对图解法的结果。5选择控制夹紧装置的机构方案，绘制所设计方案的机构运动简图。6. 假定电机的驱动力矩为常数，机器运转速度许用不均匀系数 = 0.05。请设计飞轮。7编写说明书。说明书内容包括设计题目、机构方案设计和选择、机构设计、机构运动分析、力分析及其结果等。8. 学生可进一步完成：模切机的计算机动态演示等。五、
25、应完成的工作量此题设计时间为2周。应完成：(1) 包括执行机构、传动机构、控制机构的机械运动方案选择。(2) 对执行机构进行每人2个位置的运动分析和动态静力分析，用图解法在1号图纸上求解，并将全组数据汇总，绘制运动线图(位移、速度、加速度线图)和平衡力矩线图(1号图纸)。也可以用解析法或者分析软件验证，并将此局部一并写入说明书。(2) 绘制凸轮机构或者其余机构的简图(3号图纸)。(3) 设计执行机构并进行运动分析和动态静力分析。(4) 机械原理课程设计说明书一份。一号图纸画： 1尺度综合 确定选定的主传动机构各杆的长度，并绘制两个位置的机构运动简图。 2运动分析 用图解法做主传动机构的运动分析
26、，绘制推头的运动线图。用相对运动图解法校核一个位置的分析结果。画出两个位置的速度和加速度多边形。 3受力分析 对从动杆组进行运动分析动态静力分析,每个杆组须画出受力示意图以及。用图解法对主传动机构的一个位置进行动态静力分析，求出各运动副反力和曲柄的平衡力矩；借用同组其他同学的结果，绘制作用于曲柄上的平衡力矩图。4动力分析 将全组数据汇总，绘制运动线图(位移、速度、加速度线图)和平衡力矩线图。或者用解析法计算一个运动循环的、以曲柄为等效构件的等效转动惯量和等效阻力矩；作出能量指示图，找出最大盈亏功并计算飞轮的转动惯量。以下图为一个一号图布局例如，两个位置的机构运动简图也可以分开绘制。此图还差另一
27、个位置的速度、加速度以及力分析三号图纸画：1如果设计了凸轮机构，那么画凸轮机构设计 合理选用从动杆推程和回程时的运动规律；用解析法计算凸轮的理论轮廓曲线和实际轮廓曲线及刀具中心轨迹曲线上各相应点的坐标；用图解法绘制凸轮理论廓线和实际廓线。2如果没有凸轮机构，那么绘制起减速作用的传动机构，控制横块上夹紧装置(夹紧纸板)的控制机构，以及工作循环图。设计说明书一份。说明书要求手写双面书写，建议顺序如下： 封面本院课程设计专用封面 目录标出页码，最后再整理出来 题目简介：设计任务与给定条件 原始方案：每人两个与别人不同，分析优缺点 方案论证与比拟 最正确方案：分析优缺点方案论证与比拟 机构尺寸设计：如
28、连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构等尺寸设计的原理与方法，参数选择，必要的讨论、分析。列出相应的公式、画出必要的图形。 运动分析画出速度和加速度多边形按杆组进行力分析，画出力多边形飞轮设计设计体会与建议 参考文献注意：1。机构运动简图要标出运动副中心位置的符号、构件号、比例尺。运动循环图要标出定标件、刻度、执行构件。2。凸轮机构设计要标出比例尺，保存作图线，推杆运动规律图形或图表3。运动分析：位移、速度、加速度、力分析图解要有比例尺，运动线图要有坐标、单位、图注。优质文本第二题 平压印刷机机构设计3组，分别采用不同方案一、设计题目根据平压印刷机的主要动作要求，进行机构运动方案和主要机构
29、的设计。平压印刷机是印刷行业广泛使用的一种脚踏、电动两用简易印刷机，适用于印刷各种八开以下的印刷品。图4.30是该类印刷机主要部件的工作情况示意图。它们实现的动作如下： (1) 印头往复招认其个是压印位置，即此时印头上的纸与固定的铅字版(阴影线局部)压紧根底；而是取走印好的纸和置放新纸的位置。 (2) 油辊上下滚动。在印头自位置运动至位置的过程中，油辊从位置经油盘和铅字版向位置运动，并同时绕自身的轴线转动。油辊滚过油盘使油辊外表的油墨涂布均匀；滚过固定铅字版给铅字上油墨。压印头返回时，油辊从位置回到。油辊摆杆是一个长度可伸缩的构件。 (3) 油盘转动。为使油辊上的油墨均匀，不仅应将油辊在油盘面
30、上滚过，而且应在油辊经过油盘往下运动时油盘作一次小于180而大于60的间歇转动，使油盘上存留的油墨也比拟均匀。 上述三个运动和手工加纸、取纸动作应协调配合，完成一次印刷工作。图4.30 平压印刷机有关部件示意图二、原始数据和设计要求修改成表格 (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P0.8 kW，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260380 mm2，设定； (4) 印头摆角，且要求印头返回行程(自位置至
31、)和工作行程(自位置至)的平均速度之比(行程速度变化系数)K1.12； (5) 油辊自铅垂位置运动至的摆角，油辊在位置时，恰与油盘的上边缘接触，油盘直径为400 mm； (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大子或等于许用传动角。结构应紧凑，制造方便。三、设计方案及讨论 根据设计要求，三个主要动作必须协调，这是方案设计的出发点。由于只给出一个动力源，因此实现这些动作的机构必须联动。其次，三个动作中，印头运动需具有急回特性，油辊可看作是实现两个位置的运动(油辊摆杆的伸缩运动也是由一机构控制的)，而油盘是实现间歇运动。完成这些运动的机构以及将它们连成整机，均应力求结构简单
32、、紧凑。 拟定运动方案时，应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，最后再确定各机构前面的传动路线，以满足生产率的要求。 1实现此题前两个动作要求的机构运动方案 方案：两个曲柄摇杆机构按时序式联接。如图4.31所示，曲柄摇杆机构实现印头的往复摆动，曲柄摇杆机构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分别驱动曲柄和。此方案的优点是印头和油箱均有急回作用，且两套机构可分开进行位置调整。缺点是结构稍复杂一些。图4.31 两个曲柄摇杆机构的联接 方案：曲柄摇杆机构和双摇杆机构串联。如图4.32所示，曲柄摇杆机构实现压印头的往复摆动(与方
33、案I相同)，曲柄动力由电机通过齿轮机构输入。而双摇杆机构是以曲柄摇杆机构的从动件为主动件，使油辊实现往复摆动。它与方案比拟，在满足同样要求的情况下结构较为紧凑。图4.32 曲柄摇杆机构和双摇杆机构串联方案：凸轮机构和连杆机构按时序式联接。 如图4.33所示，由凸轮1驱动双摇杆机构完成印头的往复摆动；由同轴传动的凸轮2通过齿轮驱动摆杆摆动。利用凸轮机构同样可方便地满足印头的急回作用，并通过两凸轮的相位和从动件的角位移规律协调印头和油辊的运动，且可使它们在极限位置有停歇时间，对操作有利。其它机构组合方案，由学生自行构思。图4.33凸轮机构和连杆机构按时序式联接 2实现油盘间歇运动的机构方案 视油盘
34、中心轴线对输入轴线的不同布局而有不同的机构方案。 方案：如图4.34所示，它由圆锥齿轮和间歇运动机构(如槽轮机构，不完全齿轮机构或棘轮机构等)组成。此方案可用于油盘轴线与轴线相交或交错的情况。 方案：如图4.35所示，是用拨杆机构来实现间歇运动。在油盘转轴下端布置三个或四个叉枝2，再由固定在轴上的拨杆或凸轮1间歇推动叉枝2，使油盘得到间歇转动。此方案用于油盘轴线与轴线交错的情况。 因轴线就是油辊摆杆的转轴，故凸轮的安装相位必须恰当。其它方案由学生自行构思，上述方案仅供参考。 图4.34 圆锥齿轮和间歇运动机构 图4.35 拨杆机构 四、一些机构的设计要点 1印头往复运动机构曲柄摇杆机构的设计
35、以方案(图4.32)为例，要求在满足传动角条件下合理设计机构的几何尺寸。可先设计曲柄摇杆机构，然后设计双摇杆机构。在曲柄摇杆机构中未定参数是曲柄长度、连杆长度、机架长度和的倾斜角。按解析法设计，这四个参数按以下顺序确定： (1) 确定轴线的位置。这是设计的主要工作，要求独立选择。曲柄摇杆机构有四个未定参数，但由机构的两个极限位置和急回特性的关系只可建立三个运动方程式，所以必须在四个参数中选定一个。因为的位置取决于参数和，所以，可从上述三个运动方程中解得只有、的函数方程，再选定后即可知。 (2) 按曲柄摇杆机构的运动几何关系求解连杆和曲柄长度。 (3) 校验机构的传动角，应满足。并检查在、之间是
36、否有容纳油盘的足够空间。 (4) 假设不满足传动角条件或无法安放油盘，那么改变角，重复上述过程求解机构尺寸。必须注意，初始选取角时，应使落在机器外形尺寸之内，同时要考虑油盘和齿轮1的尺寸，其中齿轮1的尺寸不能超出墙板边界(图4.30中的尺寸750)太多。这一步可先用图解法试作，取得的大致范围(主要检验传动角)，然后在的初始值左右搜索，取得满足传动角要求的最正确尺寸。 2油辊往复运动机构双摇杆机构的设计 因机构中主动连架杆的长度和位置已确定，同时伸缩杆的摆动中心设定在轴线上，两个标线位置也已给定，故此题属两连架杆两对对应位置的设计。这样和的长度将有无穷解，但在满足两极限位置处传动角要求的条件下，
37、此题可得有限范围的解，此铰链点可选在标线扩大体上的某一点。图4.36 双摇杆机构的设计图4.36为此题的一种解法：设定坐标系，将图形绕向反转得点的转化位置，、连线的垂直平分线上的点即为铰链点，为一极限位置的传动角。用解析法可建立线的直线方程，然后通过、的搜索，求得满足两极限位置传动角要求的最正确位置，和即为未知连架杆和连杆的长度。 3间歇运动机构的设计 可先用图解法确定油盘轴线对轴线的相对位置，然后进行机构方案的设计。 4凸轮连杆机构设计 假设选用图4.33所示的机构运动方案，其设计顺序如下： (1) 根据印头的急回特性确定凸轮1的升程运动角和回程运动角。 (2) 选定印头摆动的运动规律，再由
38、已选定的双摇杆机构确定摇杆的运动规律，然后根据的运动规律与凸轮转角的对应曲线设计凸轮1的廓线，为摆杆的转角。 (3) 凸轮2的设计。为了防止油辊摆杆与印头的运动干预，可选定升降停运动规律，按曲线设计凸轮2的廓线，为摆杆的转角。五、设计步骤及建议完成的工作量 1拟定运动系统方案，并进行方案的分析比拟，拟定运动循环图。 2机构设计 (1) 用图解法和解析法相结合设计连杆机构。选一个机构用解析法设计其尺度参数，然后用图解法校核。另一个机构用图解法设计。 (2) 假设用凸轮连杆机构，那么用图解法和解析法相结合设计凸轮机构。印头的运动规律要求自选，写出运动方程。并用解析法计算连杆机构主动件的运动规律，得
39、摆杆的运动方程式，并作出、线图。再用解析法设计凸轮廓线。用图解法校验凸轮理论廓线压力角，及核定基圆半径。(其中凸轮机构和连杆机构的相对位置自行确定。) (3) 用图解法和解析法相结合，设计间歇运动机构。 (4) 设计齿轮机构。 以上设计任务的侧重面由指导教师指定。建议选择一或两个机构作解析法设计，其余可用图解法完成。 3正确绘制机构运动简图 (1) 拟定自电动机至曲柄转轴的传动链方案，并进行传动比分配，需要满足曲柄转速26.730 r/min的要求。 (2) 进行各传动机构的最终布置；画出机构运动循环图。 (3) 按比例绘制运动简图，每人完成1号图纸一张(图纸内还包括图解法设计的机构图并保存设
40、计作图辅助线，解析法设计的机构用图解法进行校核的校核图，凸轮廓线图等),3号图纸一张，说明书一份，要求同上一题目。 4整理设计说明书第三题 铁板输送机构设计3组，不同方案一、设计题目设计一剪板机的铁板输送机构。二、原始数据和设计要求(1) 原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为l1900或2000或2200 mm(设计时每组任选一种)。(2) 每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议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
41、连续无突变)。三、方案设计将卷料展开并剪成一定长度铁板的剪板机，可以有两种剪断方式。一种方式是板料匀速连续送进，剪刀在和铁板同步(同速)前进的运动中剪断铁板，即飞剪机。另一种是此题所采用的方式，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。将铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择：(1) 如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置；(2) 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，这样，送进机构的运转就比拟平稳。大致有几条途径：(1) 利用机构中运动构件暂时脱离运动链，使后续构件实现停歇；(2) 利
42、用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构件实现停歇；(3) 利用两种运动的叠加使构件实现间歇运动；图4.13 钢板输送机方案(4) 其它。工业上常用的简单间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，虽具有结构简单、制造方便运动可靠等优点，但在动力性能、动停比(运动时间和停歇时间之比)方面很难满足设计要求。所以常用组合机构来满足设计要求。如果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方式，如采用图4.13所示的方案。图4.13中构件234H组成两自由度的差动轮系，以它作为根底机构。内齿轮4和输送辊固接在一起作为输出构件。除H 作为一个输入构
43、件外，还可取2或3作为另一个输入构件，由于差动轮系中各轮之间有如下的运动关系： 或： 所以，假设其中一构件(如2或3)作匀速运动输入，另一构件(H)作连续非匀速运动输入，那么总可以使构件4在某一段时间内的角速度为零。图4.13中采用齿轮1向齿轮2传送匀速转动。同时1通过曲柄摇杆机构ABCD将变速运动输送给转臂H这种机构可使构件4(近似)停歇时，构件1的转角大于20。四、设计步骤1方案设计和选择方案方案设计过程见上节所述。选择方案时可以从下述几方面进行方案比拟：(1) 机构能否满足所提出的设计指标；(2) 机构结构是否简单、可行，工作可靠；(3) 铁板厚薄规格变化时机构能否调充；(4) 其它。2
44、根据选用方案，找出实现输送辊停歇的条件和明确设计思路。以选用图4.13所示齿轮连杆组合机构为例。由上述差动轮系各构件间的运动关系为：因为： 所以：由此得出位移关系：轮4是在时停歇，故轮4 的停歇条件是：这个公式也就是铰链四杆机构两连架杆CD (即)和 AB (即)之间必须满足的运动关系。至此，我们可以明确理出设计这种机构的思路：先设计齿轮机构，确定出各轮齿数；然后按满足两连架杆对应角位移(、)的命题设计铰链四杆机构。3根底机构(齿轮机构)设计主要目的是确定差动轮系各齿轮的齿数，同时也可确定齿轮1、 2的齿数。(1) 根据机器结构和强度要求，选取输送辊的外径D、轮齿模数m和输出构件(内齿轮)的齿
45、数(2) 由输送铁板长度l和输送辊外径D，计算输送铁板时构件(内齿轮)4的转角(3) 设齿轮1一转为一个输送周期(时间为T)，将公式在(o，T)区间积分，求出齿轮2、4的转角和齿数关系：因为：所以：由上式可求出齿轮1的齿数。(4) 假设选用标准齿轮，那么根据同轴条件可选齿数和。(5) 选行星轮个数用公式检验安装条件。假设所得不为整数，应重选齿数和。(6)按公式检验邻接条件，假设不满足，应重选齿数和。4附加机构(铰链四杆机构)设计(1) 根据输送周期和剪板工艺对停歇时间的要求，确定停歇角，即对应于输送辊停歇时，机构主动构件转过的角度。(2) 对图4.13所示机构，上述导出的输送辊停歇条件 就是铰链四杆机构的设计条件。这是“给定两连架杆对应角位移，要求设计铰链四杆结构的命题。由于铰链四杆机构最多只能解决“给定两连架杆四对对应角位移的命题，所以，为了考虑到机构要有适宜的尺寸比、适宜的传动角和机构运动空间等附加条件，常常以实现“给定两对(或三对)对应角位移作为命题，以便能从众多解中选出适宜的一组解。今以满足停歇要求的“两对对应角位移的命题为例。给定的两对角位移为根据这两对对应角位移，即可设计铰链四杆机构。3检验曲柄存在条件和运动连续性。4检验传动角，可取。