08級機械設計課程設計總結(姚_[1]...

華北水利水電學院

課程設計總結報告

201*201*學年

第一學期

課程設計名稱：機械設計課程設計指導教師：郭飛院、系:機械學院

專業(yè)班級：交通運輸08064、測控08065、08066教研室：機械設計

專業(yè)班級設計時間交通運輸201*064測控201*065、201*066學生人數(shù)82201*年月27日201*年1月7日第18~19周優(yōu)秀31良好44中等4及格2不及格1課程設計成績（87人）設計指導小組成員名單組長姓名：師素娟組員姓名：郭飛課程設計總體情況：《機械設計課程設計》是《機械設計》課程的最后一個教學環(huán)節(jié)，同時也是機械學院的學生第一次進行一個較為全面的機械裝置設計訓練。因此，對于學生來講，《機械設計課程設計》還是有一定難度的。為了便于學生盡快掌握機械設計方法，并按時、按質、按量地完成設計任務，在兩周的機械設計課程設計過程中，按照設計的主要階段的劃分，分三次對課程設計的內容、方法、步驟進行了詳細系統(tǒng)地講解，并制作了PPT課件，將設計的內容生動形象地用圖片、畫面表達出來，使學生能較快地了解并進入設計狀態(tài)。每次上課講授時間約為2小時。為了保證學生的課程設計質量，除每天2小時到學生設計室輔導、答疑外，在設計過程中還采用了階段性檢查的方法來保證學生的進度和質量。特別是當學生的裝配草圖設計出來后，對學生的圖紙要進行大范圍地查錯、糾錯，其目的是一方面保證學生的設計成果質量，另一方面，在面對面的查錯、糾錯過程中，授予學生機械設計方面的經驗與知識，而這些經驗知識在書本中通常是難以學到的。在指導機械設計課程設計過程中，注意加強學生的自主設計能力。對于學生提出的問題，一般不直接給出回答，而采用啟發(fā)和誘導的模式，引導學生自己去解決實際問題。通過加強學生的自主設計能力，引導學生獨立思考問題，鼓勵學生既可繼承為實踐所證明是成熟的設計，更可以具有自主的創(chuàng)新設計，通過自主選材料、選毛坯、選工藝、選結構設計、確定尺寸參數(shù)、制定技術要求等，最大限度地培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和獨立工作的能力。在課程設計的最后半天收上學生的設計成果，接下來的半周內，利用周末加班加點對學生的設計成果進行審閱、批改，并兼顧平時的出勤率和表現(xiàn)，綜合給出機械設計課程設計的最終成績并上報。機械設計課程設計的2周是緊張并繁忙的2周，通過2周的精心、敬業(yè)地指導，學生在機械設計方面得到了一定的提高與鍛煉，為后續(xù)的學業(yè)和未來的工作打下了一個良好的基礎。

課程設計取得的成績和收獲：機械設計課程設計主要設計一個帶式傳輸機的中間傳動裝置，帶傳動與二級圓柱齒輪減速器、一級蝸輪蝸桿減速器。同一班每一個學生的設計方案與原理數(shù)據都不相同。每個同學或完成一個二級圓柱斜齒圓柱齒輪傳動減速器的裝配圖設計、一個軸類零件工作圖設計、一個齒輪類零件工作圖設計以及一份設計計算說明書的編寫。通過課程設計，學生掌握了機械設計的一般方法與步驟，學會了查閱相關的設計資料，具備了使用機械設計手冊與規(guī)范有能力，更進一步地掌握了機械制圖的要求與規(guī)范。搞好課程設計的具體措施、經驗和存在的問題：在課程設計過程中，主要存在的問題一是課程設計時間太短，學生沒有足夠的時間去思考進行設計，因此整個設計過程中，基本上是借鑒前人的成果，但因時間不足，有些設計是自相矛盾的；二是場地不足，導致學生不能全部到設計室做設計，為檢查與控制設計質量與進度增加了難度。為了搞好課程設計，在設計的過程中采取的具體措施與經驗是：1.針對課程設計時間較短，學生沒有太多的時間去自主進行設計的問題，為了保質保量地使學生完成設計任務，在設計過程中，按設計的四個主要階段分別安排了三次講課，每次講課時間約為2小時，講的內容主要針對設計的方法、內容及步驟等。2.針對學生在設計過程中易出現(xiàn)的錯誤，專門制作了PPT課件，給出了可能出現(xiàn)的錯誤設計與正確的設計。該PPT課件，在很大程度上幫助學生了解了什么是正確的結構設計，什么是錯誤的結構設計，在提高設計質量上起到了很大的幫助。3.三次講課均制作了PPT課件，課件中有大量的設計過程中要用到的圖文資料，直觀地呈現(xiàn)給學生，增加了學生的題解接受能力，提高了設計效果。4.在關健的設計階段均要求在設計室之外做設計的同學務必將階段性的設計成果帶到設計室，在老師檢查過之后再做下一步，為保證設計質量與設計進度提供了一定的保障。對搞好課程設計的建議：建議在以后修改教學大綱時，將機械設計課程設計時間增加，這樣有助于學生在設計過程中更多去思考、去設計，而不是簡單地借鑒前人的成果。學生在設計過程中會對機械設計的方法、技術與措施會學習并掌握得更深、更牢固；合理分配各個班課程設計用教室，保證每個學生都能進到設計室進行設計，便于老師指導與監(jiān)督課程設計的質量與進程。填表人：郭飛

教學院長、教學主任：教研室主任：

201*年1月9日

擴展閱讀：典型機械設計課程設計指導書201*-04

典型機械課程設計指導書

北京信息科技大學機械工程學院

機械設計教研室201*年10月

目錄

第一節(jié)緒論..3第二節(jié)典型機械課程設計例4第三節(jié)課程設計題目13題目一四工位專用機床12題目二糕點切片機的設計14題目三自動打印機16題目四平壓模切機設計19題目五平壓印刷機設計21題目六精壓沖壓機構及送料機構設計25題目七平臺印刷機主傳動系統(tǒng)設計28題目八十五噸壓片機設計32題目九游戲機傳動系統(tǒng)設計37題目十旋轉型灌裝機設計39題目十一冷霜自動灌裝機44題目十二鋼絲繩電動葫蘆起升用減速器設計47題目十三弓形鋸床主傳動及工作機構設計50題目十四薄壁零件沖壓機51題目十五洗瓶機推瓶機構設計.54題目十六蜂窩煤成形機59題目十七薄壁零件沖壓機.63題目十八肥皂壓花機.65題目十九螺釘頭冷鐓機.67題目二十巧克力糖果包裝機.70第四節(jié)機械設計常用資料和參考圖例.73參考資料...89

典型機械課程設計指導書

北京信息科技大學機械設計教研室

田竹友米潔姚文席

第一節(jié)緒論

“典型機械課程設計”是機械類課程中最適合培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的一門課程。通過本課程的技術訓練學生可以綜合運用機械原理、機械設計、優(yōu)化設計、計算機輔助設計、創(chuàng)新設計等課程所學理論知識和技能，做到理論聯(lián)系實際提高解決實際問題的能力。

一、機械課程設計的教學目的與教學要求

典型機械課程設計本著“以設計為主線，分析為設計服務，落腳點為機械系統(tǒng)方案設計”的思想，設定教學目的，確定教學內容，體現(xiàn)教學特色。

典型機械課程設計要努力培養(yǎng)學生的四個能力：機構綜合能力、利用計算機解決工程實際問題的能力、自學能力以及創(chuàng)新能力。

典型機械課程設計是理論聯(lián)系實際的有效途徑，是機械類學生所受到的專業(yè)系統(tǒng)訓練和綜合訓練的重要環(huán)節(jié)。

課程設計實施方案應是使學生了解機械系統(tǒng)設計的全過程，并以機械運動方案設計與傳動系統(tǒng)的結構設計為主。

1、教學目的

（1）對先修課知識的鞏固、提高及綜合運用；

（2）樹立正確設計思想和工程意識，培養(yǎng)獨立分析、解決實際工程問題的能力，系統(tǒng)集成能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)整機設計與產品設計的概念；

（3）完成簡單機械系統(tǒng)裝置的設計，掌握機械設計的一般方法和規(guī)律；（4）培養(yǎng)機構綜合能力與計算機能力，進行工程設計的基本技能訓練，如理論計算，計算機繪圖，設計資料、手冊、標準規(guī)范的運用，使用經驗數(shù)據進行估算和數(shù)據處理；（5）培養(yǎng)結構設計能力；（6）提高教學質量。

2、教學要求

（1）課程設計內容應以完整的機械系統(tǒng)（包括原動機、執(zhí)行機構和傳動系統(tǒng)）為設計對象，也可選做其他機械裝置，但工作量應滿足要求；

（2）設計過程應包括：調研分析、功能原理分析、機械系統(tǒng)運動方案設計，選用機構的運動學和動力學計算，原動機選擇，傳動系統(tǒng)設計，執(zhí)行系統(tǒng)設計等一般機械設計的全過程；（3）設計圖紙應符合國家標準，尺寸公差標注正確，技術要求完整合理；（4）鼓勵創(chuàng)新思維，提倡廣泛查閱資料，強調在教師指導下按時獨立完成。

二、典型機械課程設計進行方式要求在教師指導下分階段獨立完成，各階段包括：

（1）系統(tǒng)總體方案的分析討論和制定；

（2）選擇動力機，確定傳動系統(tǒng)，計算各運動和動力參數(shù)；

（3）執(zhí)行機構的運動分析計算、動力學分析計算，確定各構件的尺寸；（4）傳動零件的工作能力設計計算，確定主要零件的主要參數(shù)或尺寸；

（5）對指定部分的傳動裝置進行結構設計；（6）編寫設計計算說明書；（7）答辯。

三、課程設計應完成并提交的設計成果

（1）典型機械設計總體方案運動簡圖（A1圖紙）；

（2）部分傳動裝置的裝配圖（A1圖紙，應為計算機繪制）；（3）執(zhí)行機構零件工作圖若干張；（4）設計說明書一份（8000字左右），內容包括：機器的功能分析、方案選擇及確定、動力機選擇、傳動系統(tǒng)及動力系統(tǒng)的運動分析和動力學分析、傳動件及連接件的設計計算、技術參數(shù)確定、裝配維護注意事項等。

第二節(jié)典型機械課程設計示例

課程設計的方法:

1、發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力

為了激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，學生可以從給定的若干設計題目中自選感興趣的題目，獨立或分組進行課程設計。按這種原則選擇的設計題目，其運動方案可能有多個。由于學生初次搞設計，知識面不足，一些結構、工藝知識尚未掌握，因此對學生提出的方案不能有過高的要求，只要方案可行，能實現(xiàn)預期的運動，就認為達到基本要求。進行具體機構的運動和動力分析時，可按照教師給出的運動設計參考方案進行，也可按照學生的運動設計方案繼續(xù)進行。教師可以給定具體機構的運動學尺寸，也可由學生自己初定運動學尺寸，然后進行分析與綜合。設計時間為3周。課程設計的實施步驟是：自主選題→確定設計方案→[計算機動態(tài)模擬→制作實物模型→]進行尺寸綜合與性能分析→傳動系統(tǒng)結構設計→完成機械傳動系統(tǒng)與傳動零件的強度計算和結構設計→編寫說明書并答辯。通過綜合課程設計，加強整機（系統(tǒng)）設計的訓練。

2、調用其他教學手段

嘗試在課程設計中引入機構運動演示內容。要求學生用計算機輔助設計二維、三維動畫或計算機仿真驗證機構運動設計的合理性。或引入創(chuàng)新實驗。要求學生利用運動方案模型實驗及運動參數(shù)測定實驗，驗證機構運動設計的科學性、合理性。通過在機械綜合設計課程設計中引入其他教學手段，豐富課程設計的教學內容，調動學生的學習積極性，使學生獲得全面訓練，提高解決工程實際問題的能力。

對于計算機技術在課程設計中的應用應注意：

（1）機械綜合設計課程設計中，既要培養(yǎng)利用計算機解決工程實際問題的能力，又不能把課程設計變成單純的計算機編程課。電算的注意力主要放在機械問題的數(shù)學建摸上，以及能夠使用合適的計算機方法解決工程問題。

（2）電算法對機構進行運動設計與運動分析。課程設計時學生只需建模或編主程序，子程序由課程設計程序庫給出。以節(jié)省學生編寫和調試程序的時間，把精力真正放在機構的設計和評價上。（3）課程設計與課程作業(yè)結合起來。學生在平時課程作業(yè)中完成常用機構的運動分析、設計與動力學計算，課程設計時直接調用。課程設計推薦使用VC++、VB、Matlab語言編程。

3、設計示例

例一：四工位專用機床

（1）孔的典型加工工藝及刀具

孔的加工包括從實體材料上加工孔和對已有孔進行加工兩大類。麻花鉆是在實體材料上加工孔的

常用刀具，加工精度較低。擴孔鉆和鉸刀是用于對已有孔進行加工的刀具。擴孔鉆的外形和麻花鉆相類似，只是加工余量小，刀齒數(shù)目比麻花鉆多，加工后孔的質量較好，一般能達IT1011級精度。鉸刀是提高被加工孔質量的半精加工或精加工刀具，切削時加工余量更小，刀齒數(shù)目更多，加工后孔的精度最高可達IT8。圖例1.1為孔的加工示意圖。

鉆孔擴孔鉸孔

圖例1.1孔的加工示意圖

（2）四工位專用機床工作原理及外形尺寸

專用機床旋轉工作臺有四個工作位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（如圖例1.2所示），分別對應工件的裝卸、鉆孔、擴孔和鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對應于工位Ⅱ的位置裝鉆頭，Ⅲ的位置裝擴孔鉆，Ⅳ的位置裝鉸刀。刀具由專用電動機驅動繞其自身軸線轉動。主軸箱每向左移動送進一次，在四個工位上分別完成相應的裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔工作。當主軸箱右移（退回）到刀具離開工件后，工作臺回轉90，然后主軸箱再次左移，這時，對其中每一個工件來說，它進入了下一個工位的加工，依次循環(huán)四次，一個工件就完成裝、鉆、擴、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復一次，在四個工位上同時進行工作，所以每次就有一個工件完成上述全部工序。

機床外形可參考圖例1.2，外形總體尺寸可用于檢查所設計機構能否裝入機體內部。

(3)設計步驟

1）執(zhí)行機構的選型

根據專用機床的功能要求，回轉工作臺做單向間歇運動，主軸箱做往復直線運動。實現(xiàn)工作臺單向間歇運動的機構有棘輪機構、槽輪機構、凸輪機構、不完全齒輪機構等，實現(xiàn)主軸箱往復直線運動的機構有連桿機構和凸輪機構等。上述機構的結構、工作原理及特點見參考材料。機構選型應遵循表例1.1中所示原則。

回轉工作臺工件ⅡⅠⅣ主軸箱專用電動機Ⅲ

圖例1.2專用機床外形及尺寸

表例1.1選用執(zhí)行機構的原則與方法

序號1

機構選型原則依照生產工藝要求，選擇恰當?shù)臋C構形實施辦法按執(zhí)行構件運動形式選用相應的機構型式；在機構的運動誤差不超過允許限度的情況下，可以采用相似的實現(xiàn)運式和運動規(guī)律動規(guī)律的構件；機構的執(zhí)行構件在工作循環(huán)中的速度、加速度、的變化應符合要求，以保證產品質量；結構簡單、尺寸適度，在2整體布置上占用的空間小，達到布置緊湊在滿足要求的前提下機構的結構力求簡單、可靠；由主動（輸入）件到從動件（執(zhí)行構件）間的運動鏈要盡可能短，他包括構件和運動副數(shù)都要盡量減少在采用低副的機構中，轉動副制造簡單易保證運動副元素的配合精3制造加工容易度，移動副元素制造困難，不易保證配合精度；采用帶高副的機構，可以減少運動副數(shù)和構件數(shù)，但高副元素形狀一般較為復雜，制造較困難有氣、液源時常利用氣動、液壓機構，便于調節(jié)速度；4考慮動力源的形式采用電動機后，執(zhí)行機構又要考慮原動件為連續(xù)轉動，有時也有不少方便之處考慮機構的平衡，使動載荷最��；5動力特性更好執(zhí)行構件的速度、加速度變化應符合要求；采用最大的傳動角和最小增力系數(shù)的機構以減少原動軸上的力矩機構的傳動鏈盡量短；盡量少采用移動副（這類運動副易發(fā)生楔緊和自鎖現(xiàn)象，并易于產生爬行現(xiàn)象）；6具有較高的生產效率和機械效率合適的機構形式，可以提高生產效率；機構的動力特性好；執(zhí)行機構的選擇要考慮動力機的運動方式、功率、轉矩及其載荷特性能夠相互匹配協(xié)調；機構的傳力特性好，有利于機械效率的提高2）機械運動方案的評價對上述兩執(zhí)行機構，做其形態(tài)學矩陣，可得到為數(shù)眾多的方案。表例1.2為機械運動方案的形態(tài)學矩陣。

表例1.2機械運動方案的形態(tài)學矩陣

工作臺主軸箱棘輪連桿槽輪凸輪凸輪不完全齒輪凸輪連桿表例1.3機械運動方案的評價指標

性能指標機構的功能機構的工作性能機構的動力性能經濟性結構緊湊具體內容1）運動規(guī)律的型式；2）傳動精度高低1）應用范圍；2）可調性；3）運轉速度；4）承載能力1）加速度峰值；2）噪聲；3）耐磨性；4）可靠性1）制造難易；2）制造誤差敏感度；3）調整方便性；4）能耗大小1）尺寸；2）重量；3）結構復雜性

機械運動方案的擬定，最終要求通過分析比較提供最佳方案。一個方案的優(yōu)劣只有通過系統(tǒng)綜合評價來確定。從機構和機械運動方案的選擇和評價要求看，主要應滿足五個方面的性能指標，具體見表例1.3。

目前常用的評價方法很多，如系統(tǒng)工程評價法、模糊綜合評價法等。本次課程設計中機械運動方案的評價采用定性評價法，由指導教師組織學生集體完成。

3）設計運動循環(huán)圖（圖例1.3）刀具(主軸箱)工作臺工作行程刀具在工件外轉位靜止空回行程刀具在工件外轉位刀具在工件內凸輪轉角0°70°240°340°360°

圖例1.3運動循環(huán)圖

4）機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構

機械系統(tǒng)通常由原動機、傳動裝置、執(zhí)行機構和控制操作部件組成。原動機是機械系統(tǒng)中的驅動部分，其類型及規(guī)格已選定，執(zhí)行機構的機構型式通過上述設計過程也已確定，此時應進行傳動系統(tǒng)的設計計算。傳動系統(tǒng)是把原動機和執(zhí)行機構聯(lián)系起來的裝置，四工位專用機床中，傳動系統(tǒng)將驅動電機的運動并列傳遞到兩執(zhí)行機構。傳動類型的選擇及傳動裝置總傳動比的分配見參考材料。

5）繪制機械運動方案簡圖

根據已選定的執(zhí)行機構型式及傳動系統(tǒng)的類型，繪制專用機床機械運動示意圖（草圖），然后進行機械運動系統(tǒng)的尺度計算，有關參數(shù)計算完畢后，選取適當?shù)谋壤�繪制機械運動方案簡圖（A1）。

6）機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺寸計算

根據機械運動方案示意圖，對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構進行尺寸計算，具體計算方法見參考材料及機械原理、機械設計課本。計算過程中有無法確定的參數(shù)由指導教師給定。

7）機構運動分析

用圖解法對工作臺回轉機構或主軸箱往復直線運動機構進行運動分析，繪制從動件位移、速度、加速度曲線圖。（A3）

8）部分傳動裝置的設計裝配圖（A1圖紙）用計算機繪制；（圖略）

9）執(zhí)行機構工作圖若干張用計算機繪制；（圖略）

10）編寫設計說明書

課程設計說明書是技術說明書的一種，是對課程設計的總結。主要內容包括：課程設計題目簡介（四工位專用機床的功能及設計要求）、執(zhí)行機構的選型及評價、機械傳動系統(tǒng)的設計計算、機械運動方案簡圖的繪制、機械運動系統(tǒng)尺度計算、機構運動分析力分析、傳動部分結構設計、裝配維護注意事項、設計小結、參考書目等。

設計說明書用16k紙張書寫，之后按以下順序縱向裝訂成冊：封面、課程設計任務書、摘要、目錄、正文、參考文獻。

例二：設計運動循環(huán)圖的例子

下面以自動電阻壓帽機為例說明機械運動循環(huán)圖的設計過程。

自動電阻壓帽機的機構運動示意圖如圖例2.1所示。電機通過三角皮帶、蝸桿蝸輪帶動分配軸轉動。其中，1、2、3、4和5分別為送電阻坯料機構、夾緊機構、送帽壓帽機構、電阻坯料儲料箱和電阻帽儲料箱的示意圖。四個機構的原動凸輪均固聯(lián)在同一分配軸上。

自動電阻壓帽機的總功能是將電阻坯料的兩端壓上電阻帽。它的工藝動作可分解為送電阻坯料、坯料夾緊定位和送帽壓帽三個動作。各執(zhí)行機構的型式和行程如下：

1送電阻坯料機構：由凸輪機構與正弦機構串聯(lián)而成的送料機構其功能是將電阻坯料從儲料箱中取出并送到壓帽工位。凸輪機構的行程為：工作行程停歇回程停歇。

2夾緊機構：其功能是將電阻坯料夾緊定位，用對心滾子移動從動件盤形凸輪機構來實現(xiàn)。其行程為：工作行程停歇回程。

3送帽壓帽機構：其功能是將電阻帽快速送到加工位置，再慢速將它壓牢在電阻坯料的兩端使之成為一個整體。用兩個具有相同運動規(guī)律的擺動從動件圓柱凸輪機構同時從兩邊工作來實現(xiàn)。其行程為：快速前進慢速壓緊回程停歇。在停歇階段，加工好的產品自由落入成品箱中。

該自動機的生產率Q30件min。

1送電阻坯料機構2夾緊機構3送帽壓帽機構4電阻坯料儲料箱5電阻帽儲料箱

圖例2.1自動電阻壓帽機的機械運動示意圖

（1）機械的工作循環(huán)時間

機械的工作循環(huán)時間是指作循環(huán)運動的機械完成一個工作循環(huán)所用的時間，通常用T表示。機械的工作循環(huán)時間往往與各執(zhí)行構件的運動循環(huán)時間一致。因為執(zhí)行構件的運動節(jié)奏就是整臺機器的工作節(jié)奏。執(zhí)行構件的運動循環(huán)一般由若干個動作組成，因此，執(zhí)行構件的運動循環(huán)時間T執(zhí)可以表示為

T執(zhí)Tt1t2tn

（2）機械工作循環(huán)圖的設計步驟

在設計機械工作循環(huán)圖時，由于機械系統(tǒng)的功能是已知的，理論生產率已確定，即機械系統(tǒng)工作循環(huán)時間T已基本確定，各執(zhí)行構件的運動方式已初步擬定。機械工作循環(huán)圖可按如下步驟進行設計：

A．確定機械工作循環(huán)時間T

T1Q

式中Q為生產率，如圖4所示的電阻壓帽自動機，生產率Q30個min，則

T1/Q160/30s2s

B．確定各執(zhí)行構件的簡化運動線圖

圖例2.1所示的電阻壓帽自動機有三個執(zhí)行構件，它們分別是送料桿、夾緊桿和壓帽桿。由調查研究、試驗、類比等方法確定了各執(zhí)行構件的動作、時間和相應的分配軸轉角，如表例2.1所示。

表例2.1

執(zhí)行構件動作送料行程工作位置停歇空回行程初始位置停歇時間/s分配軸轉角送料桿I夾緊行程工作位置停歇夾緊桿II空回行程初始位置停歇快速送帽行程慢速壓帽行程壓帽桿III空回行程初始位置停歇TⅠ1=1/2tⅠ2=1/3tⅠ3=1/2tⅠ4=2/3tII1=5/12tII2=11/12tII3=5/12tII4=1/4tIII1=5/12tIII2=23/26tIII3=1/2tIII4=4/9I1=90I2=60I3=90I4=120II1=75II2=165II3=75II4=45III1=75III2=115III3=90III4=80用表中數(shù)據可繪出送料桿、夾緊桿和壓帽桿的簡化運動線圖，如圖例2.2所示。因沒有考慮各個執(zhí)行構件間的協(xié)調配合關系，所以，此初步運動循環(huán)圖需要修改。

C．協(xié)調各執(zhí)行構件的動作順序為了使工藝動作能夠連續(xù)進行，不會中斷，要求：送料機構開始返回時，夾緊機構必須已經將電阻坯料夾緊；同樣，當夾緊機構開始返回時，壓帽機構必須已經將電阻帽壓牢在電阻坯料的兩端上。按此要求，自動電阻壓帽機第一次修改后的運動循環(huán)圖如圖例2.3所示。此時，由于夾緊機構和壓帽機構的右移，加長了工作循環(huán)的周期和對應的分配軸的轉角。不能滿足機器每兩秒鐘生產一個成品的生產率要求，需要進一步修改。

現(xiàn)以送料桿的簡化運動線圖為基礎，協(xié)調其他兩個執(zhí)行構件的運動。由送料與夾緊的關系知，只有當送料桿將工件送到位后，夾緊桿才能去夾緊，但夾緊桿從靜止運動至夾緊位置有一段行程，為了節(jié)省時間，可以在送料桿尚未送到位時，夾緊桿就開始運動，只要保證送料桿送到位后夾緊桿才運動至夾緊位置和兩執(zhí)行構件不發(fā)生空間碰撞即可。由于機構運動的誤差，應在送料桿送到位后一小段時間，夾緊桿才運動至夾緊位置。為了減少圖例2.3所示運動循環(huán)圖的運動周期，使之符合生產率的要求，可縮短三個執(zhí)行機構的初始位置停歇時間。即將機構2和3的運動循環(huán)圖適當左移，設左移完后，夾緊機構2工作位置停歇的開始點與送料機構1工作位置停歇的開始點間的距離為st，與之對應的分配軸的轉角為s，工作循環(huán)的周期和對應的分配軸的轉角分別為T2和2，按此原則，將夾緊桿運動至夾緊位置的時間滯后送料桿送到位的時間0.166s，即滯后分配軸轉角30。同理，將壓帽桿開始慢壓的時間滯后夾緊桿運動至夾緊位置的時間0.083s即滯后分配軸轉角15。

D．繪制機械工作循環(huán)圖

按上述協(xié)調后各執(zhí)行構件的運動順序，可初步繪制機械工作循環(huán)如圖例2.3所示。由圖可見，在

315360內，送料桿為送料前的停歇，而夾緊桿和壓帽桿各有一段返回行程。又在045內，

夾緊桿和壓帽桿均為初始位置停歇，而送料桿有一段送料行程。因此，將315360區(qū)段并入

045區(qū)段并不影響自動機的工作，但卻能減少送料的停歇時間，它相當于0.25s或45轉角。這樣

修正后的自動機運動循環(huán)時間為T20.25s1.75s。生產率變?yōu)椋?/p>

Q60/T60/1.7534.3件/min

由于一個循環(huán)的分配軸轉角為360，因此將橫坐標按比例換成360，變換后即得該自動機的機械運動循環(huán)圖，第二次修改后，滿足要求的自動電阻壓帽機的運動循環(huán)圖如圖例2.4a)、b所示。

送料機構1夾緊機構2壓帽機構3

圖例2.2執(zhí)行系統(tǒng)的初步運動循環(huán)圖

送料機構夾緊機構壓帽機構

圖例2.3執(zhí)行系統(tǒng)第一次修改后的運動循環(huán)圖

a)

序號凸輪名稱電阻體上料凸輪電阻體夾緊凸輪凸輪輪廓圖凸輪曲線圖送電阻體等待夾緊回程

夾緊等待壓帽回程送，壓帽凸輪送帽壓帽回程

b)

圖例2.4滿足要求的執(zhí)行系統(tǒng)的運動循環(huán)圖

以自動電阻壓帽機為例，設計運動循環(huán)圖的方案求解步驟如下。（1）總功能自動電阻壓帽機的總功能是將電阻坯料壓上端帽。

（2）功能分解由總功能分解得到的與執(zhí)行系統(tǒng)有關的功能元如圖例2.5所示。

電阻壓帽送電阻坯料送電阻帽坯料夾緊定位壓帽電阻成品輸送

圖例2.5自動電阻壓帽機的功能分解

（3）執(zhí)行系統(tǒng)的功能元求解

除動力源和傳動系統(tǒng)以外，由執(zhí)行系統(tǒng)的功能元所構成的解矩陣如表例2.2所示。

表例2.2自動電阻壓帽機執(zhí)行系統(tǒng)功能元解矩陣

功能元A取送電阻坯料B送電阻帽C坯料夾緊D

壓帽功能元的解1凸輪連桿機構連桿機構凸輪機構連桿機構2345氣壓傳動6電磁鐵電磁鐵凸輪連桿機構連桿機構凸輪機構液壓傳動重力凸輪機構液壓機構氣壓機構彈力壓緊電磁力壓緊連桿機構液力壓緊氣力壓緊凸輪機構液力壓緊氣力壓緊（4）方案的系統(tǒng)解的數(shù)目

由表例2.2所示的功能元解矩陣可知，若沒有重復，可能組成的系統(tǒng)方案的最大數(shù)目為

Nn1n2n3n466561080

但常有重復，實際能組成的系統(tǒng)方案的數(shù)目要少許多。

最后確定的系統(tǒng)解為A1B1C1D2，且將功能元B和D由一個機構來實現(xiàn)，如圖例2.1所示。

第三節(jié)課程設計題目

課程設計的選題原則極為重要，編制題目應使學生初步“具有按照使用要求進行機械傳動系統(tǒng)設計的能力”。應密切聯(lián)系工程實際，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，達到培養(yǎng)應用型人才的目的。

典型機械課程設計的選題原則及使用方法是:

（1）綜合性的，以運動方案設計及傳動系統(tǒng)結構設計為主。事先不給運動簡圖（至多給出參考性的簡圖），運動設計方案由學生獨立提出，經獨立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主動性和創(chuàng)造力，使學生真正受到一次運動設計和傳動系統(tǒng)結構設計的訓練。（2）題目是簡單的整體機械設計。

（3）題目要覆蓋機械原理、機械設計等課程的主要內容。

（4）題目應結合生產實際，是學生在日常生活、生產勞動中所熟悉的簡單典型機械。（5）題目的設計結果應包括3種左右典型機構，也允許選用其他常用機構或組合機構。（6）題目不宜太深太復雜，讓學生在規(guī)定時間里能夠獨立完成。（7）題目要有一定靈活性，有利于發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。

（8）題目中給定條件一般要具體，實際生產題目必要時可做簡化處理。因為學生是初次作設計，設計條件不宜太活。

題目一四工位專用機床

設計過程參見例一，專用機床外形及尺寸見圖例1.21、工作原理及工藝動作過程

四工位專用機床是在四個工位上分別完成工件的裝卸、鉆孔、擴孔、鉸孔工作的專用加工設備。機床的執(zhí)行動作有兩個：一是裝有工件的回轉工作臺的間歇轉動；二是裝有三把專用刀具的主軸箱的往復移動（刀具的轉動由專用電機驅動）。兩個執(zhí)行動作由同一臺電機驅動，工作臺轉位機構和主軸箱往復運動機構按動作時間順序分支并列，組合成一個機構系統(tǒng)。

2、原始數(shù)據及設計要求

（1）刀具頂端離開工作表面65mm，快速移動送進60mm后，再勻速送進60mm（包括5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如圖題1.1所示，然后快速返回�；爻毯瓦M程的平均速度之比K=2。

（2）刀具勻速進給速度為2mm/s，工件裝卸時間不超過10s。（3）機床生產率每小時約74件。

（4）執(zhí)行機構及傳動機構能裝入機體內。

（5）傳動系統(tǒng)電機為交流異步電動機，功率1.5Kw，轉速960r/min。3、設計方案提示

（1）回轉臺的間歇轉動，可采用槽輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇運動機構。

（2）主軸箱的往復移動，可采用圓柱凸輪機構、移動從動件盤形凸輪機構、凸輪－連桿機構、平面連桿機構等。

（3）由生產率可求出一個運動循環(huán)所需時間T60s，刀具勻速送進60mm所需時間t30s，刀具其余移動（包括快速送進60mm，快速返回120mm）共需30s�；剞D工作臺靜止時間為40s，因此足夠工件裝卸所需時間。

(4)專用機床參考方案如圖題1.1、1.2所示。

圖題1.1專用機床參考方案一

圖題1.2專用機床參考方案二

4、設計任務

（1）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。

（2）進行回轉臺間歇轉動機構、主軸箱刀具移動機構的選型。并進行機械運動方案的評價和選擇；（3）根據電機參數(shù)和執(zhí)行機構運動參數(shù)進行傳動方案的擬訂。（4）畫出機械運動方案簡圖。（A1）

（5）機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺度計算。畫出機械傳動系統(tǒng)結構圖（A1），執(zhí)行機構的零件圖。（A3）

（6）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

題目二糕點切片機的設計

1、工作原理及工藝動作過程

糕點先成型（如長方體、圓柱體等）經切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的動作配合進行切片；改變直線間歇移動速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要，簡圖如圖題2.1所示。

圖題2.1糕點切片機結構簡圖機構運動說明：

（1）糕點成型后直接從生產線上被運送到皮帶輪的進端；

（2）撥盤在傳動系統(tǒng)（齒輪系）的帶動下以240r/s的角速度撥動槽輪，槽輪又帶動同軸的皮帶

輪，皮帶也在摩擦力的作用下隨著皮帶輪一起轉動，同時糕點就可在皮帶輪的帶動下，被切刀切成等厚的薄片；

（3）切成型后的糕點也隨著皮帶輪的運動被移出皮帶輪。

2、原始數(shù)據及設計要求已知條件工作機輸入功率（KW）生產率（片/min）方案12.522.332.242.152.061.971.881.76058555250484542糕點尺寸：長度：200mm

厚度：5-80mm

寬度：10、20、30mm（可調）

工作條件：載荷有輕微沖擊，一班制使用期限：十年，大修期為三年生產批量：小批量生產（少于十臺）

動力來源：電力，三相交流（220V/380V）轉速允許誤差：±5%3、設計任務

（1）執(zhí)行部分機構設計

1）分析切刀、輸送機構的方案

2）擬定執(zhí)行機構方案，畫出總體機構方案示意圖。如圖題2.1所示。

3)畫出執(zhí)行機構運動循環(huán)圖。糕點切片機圓周式運動循環(huán)圖如圖題2.2所示。

糕槽輪點切連入運未點切糕9止移動止

圖題2.2糕點切片機運動循環(huán)圖

移動12.6

4)對執(zhí)行機構尺寸設計，畫出總體機構方案圖，并標明主要尺寸。

a)畫出執(zhí)行機構運動簡圖b)對執(zhí)行機構進行運動分析

15

入續(xù)05糕靜度點動m靜切刀m齒輪（2）傳動裝置設計1）選擇電動機

2）計算總傳動比，并分配傳動比3）計算各軸的運動和動力參數(shù)4）傳動件的設計計算（3）編寫課程設計說明書4、設計完成工作量

（1）執(zhí)行機構方案圖及機構運動簡圖一張（A1）（2）機構運動分析程序及結果

（3）畫出機械傳動系統(tǒng)結構簡圖（A1），執(zhí)行機構的零件圖（A3）。（4）課程設計說明書一份

設計說明書包括的主要內容：（用16K紙張，封面用標準格式）1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析切刀、輸送機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

題目三自動打印機

1、工作原理及工藝動作過程在包裝好的商品紙盒上打印記號。工藝過程為將包裝好的商品送至打印位置；夾緊定位后打印記號；將產品輸出。

2、原始數(shù)據及設計要求

（1）產品的尺寸為：長80140mm，寬5080mm，高2040mm。（2）產品重量為410N。（3）生產率為60次/min。

（4）要求結構簡單緊湊，運動靈活可靠，便于制造。3、設計參考方案

如下圖題3.1、3.2、3.3、3.4所示：

圖題3.1參考方案一

圖題3.2參考方案二

圖題3.3參考方案三

帶輪撥輪槽輪托盤滑塊圓盤停停連續(xù)運動連續(xù)運動轉轉停停向上向上向下向上向下連續(xù)運動圖題3.4工作循環(huán)參考簡圖

4、設計任務（1）進行送料夾緊機構、打印機構和輸出機構的方案擬定，要求各有三個或三個以上的預選方案。（2）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)。（3）進行機械運動方案的評價和選擇。

（4）根據電機參數(shù)和執(zhí)行機構運動參數(shù)進行傳動方案的擬訂。（5）畫出機械運動方案簡圖。（A1）

（6）機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺度計算。畫出機械傳動系統(tǒng)結構圖（A1），執(zhí)行機構的零件圖。（A3）

（7）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

題目四平壓模切機設計

1、功能要求及工作原理

（1）總功能要求實現(xiàn)對各種規(guī)格的白紙板，厚度在4mm以下的瓦楞紙板，以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制造凹凸的商標。

圖題4.1機構運動簡圖圖題4.2阻力圖

（2）工作原理

平壓模切機的工作原理及工藝動作分解如圖題4.1所示，壓制紙板的工藝過程分“走紙”和“模切”兩部分�！白呒垺辈糠钟蓤D中所示的1、2、3組成，“模切”部分由5、6組成，4為工作臺面。工作時，工作臺面下方的控制機構操縱7向上運動，推動與雙列鏈1固聯(lián)的走紙模塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入。夾緊后，1、2開始運動，將紙板送到具有上模5(裝調后固定不動)和下模6的位置后，1、2停歇，此時，在工作臺面下部的主傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行構件滑塊6和下模為一體向上移動，實現(xiàn)紙板的壓痕，切線，完成模切。此后鏈條再次運行，當夾有紙板的橫塊走到某一位置，受另一機構(圖中未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上，此時，后一個走紙模塊進入第二個運動循環(huán)，連續(xù)不斷地完成上述的動作。

2、始數(shù)據和設計要求

（1）每小時壓制紙板3000張。

（2）傳動機構所用電機轉速n1450r/min，滑塊推動下模向上運動時所受生產阻力如圖題4.2所示，圖中pc2106N，回程時不受力，回程的平均速度為工作行程速度的1.3倍，下模移動的行程長度H500.5mm。下模與滑塊的質量約120Kg。

（3）工作臺面離地面的距離約1200mm。

（4）所設計機構的性能要良好，結構簡單緊湊，節(jié)省動力，壽命長，便于制造。3、設計參考方案

（1）設計實現(xiàn)下模往復移動的機構時，要同時考慮滿足運動條件和動力條件，凸輪機構，曲柄滑塊機構，螺旋機構等簡單機構都能實現(xiàn)往復直線移動，但因壓制紙板時受力較大，宜選用如圖題4.3所示有增力作用的六桿機構，或采用圖題4.4所示的機構。設計推動夾緊裝置使夾緊片張開的控制機構時，考慮到夾緊片張開后要停留片刻，讓紙板送入后才能夾緊，因此可選用具有一端停歇的往復直移運動機構，如凸輪機構，具有圓弧槽的導桿機構等。

（2）傳動部分可考慮采用帶與齒輪傳動串聯(lián)，帶與行星輪系等串聯(lián)或單純行星齒輪系等方案。

圖題4.3方案一圖題4.4方案二

4、設計任務

（1）進行機構的方案擬定，要求各有三個或三個以上的預選方案。（2）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)。（3）進行機械運動方案的評價和選擇。

（4）根據電機參數(shù)和執(zhí)行機構運動參數(shù)進行傳動方案的擬訂。（5）畫出機械運動方案簡圖。（A1）

（6）機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺度計算。畫出機械傳動系統(tǒng)結構圖（A1），執(zhí)行機構的零件圖。（A3）

（7）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案a)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比d)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

20

題目五平壓印刷機設計

圖題5.1平面印刷機結

構簡圖

1、功能要求及工作原理

（1）總功能要求：印制各種資料、名片、表格。

（2）工作原理：平壓印刷機的工作原理及工藝動作分解如圖題5.1所示，將油墨定量輸送至墨盤2，令墨盤作間歇轉動，使墨輥1蘸墨時能較均勻地得到供墨；墨輥沿墨盤面和銅鋅板面11上下運動，完成蘸墨和刷墨動作；放有白紙的壓印板3繞一固定點D來回擺動，其工作行程終點使白紙與涂有油墨的銅鋅板壓合，完成印刷工藝。當空回行程時便可取出成品。

2、設計數(shù)據及設計要求

（1）實現(xiàn)印頭、油輥、油盤運動的機構由一個電動機帶動，通過傳動系統(tǒng)使該機具有16001800次/h的印刷能力。

（2）電動機功率P0.8Kw，轉速n930r/min，電動機放在機架的左側或底部，可自行決定。（3）根據印刷紙張幅面(280406mm2)，最大印刷幅面為260380mm2，設定1CD250mm。（4）印頭擺角為70°，要求印頭返回行程與工作行程的平均速度之比(行程速度變化系數(shù))K1.118。

（5）油輥擺角為110°，油輥在上極限位置時，恰與油盤的上邊緣接觸，油盤直徑為400mm。（6）要求機構傳動性能良好，即印頭和油輥在兩極限位置處的傳動角g大于或等于許用傳動角

g40°，結構應緊湊，制造方便。

3、參考設計方案

（1）由于只有一個動力源，因而實現(xiàn)三個功能運動的機構必須聯(lián)動，并且其主要動作必須協(xié)調。要首先構思實現(xiàn)動作要求的執(zhí)行機構，然后勾劃描述各機構動作協(xié)調配合關系的運動循環(huán)圖，最后按執(zhí)路線連成整機，力求結構簡單、緊湊。

圖題5.2為平壓印刷機運動循環(huán)圖(直線式)

圖題5.2平壓印刷機有關部件示意圖

（2）印頭和油輥的運動由兩個曲柄搖桿機構按時序式聯(lián)接來實現(xiàn)如圖題5.3所示。曲柄搖桿機構

O1ABO2實現(xiàn)印頭的往復擺動；曲柄搖桿機構O3CDO1實現(xiàn)油輥的往復擺動。電機帶動雙聯(lián)齒輪2、4輸入運動，通過齒輪1、3分別驅動曲柄O1A和O3C。

圖題5.3參考方案一

（3）印頭和油輥的運動由曲柄搖桿機構和雙搖桿機構的串聯(lián)來實現(xiàn)如圖題5.4所示。電機通過齒輪機構帶動曲柄搖桿機構實現(xiàn)印頭的往復擺動。同時，搖桿(印頭)又帶動另一搖桿實現(xiàn)油輥的往復擺動。

電圖題5.4參考方案二

（4）印頭和油輥的運動由凸輪機構和連桿機構按時序式聯(lián)接來實現(xiàn)如圖題5.5所示。由凸輪驅動雙搖桿機構O1ABO2完成印頭的往復擺動；由同軸傳動的凸輪2通過齒輪驅動擺桿O1E擺動。調整兩凸輪的相位和從動件的角位移以協(xié)調印頭和油輥的運動。

（5）實現(xiàn)油盤間歇運動的機構方案有很多，僅以圖題5.6的兩個方案供參考。右圖為圓錐齒輪與間歇運動機構(如槽輪、棘輪、不完全齒輪機構等)的組合，左圖為油盤轉軸下端布置三、四個叉枝，由固定在軸O1上的拔桿和凸輪間歇推動叉枝2，使油盤得到間歇轉動。(6)圖題5.7為平壓印刷機有關部件示意圖

"

圖題5.5參考方案三

油盤油盤間歇運動機構

圖題5.6參考方案四

圖題5.7平壓印刷機有關部件示意圖

4、設計任務

（1）進行機構的方案擬定，要求各有三個或三個以上的預選方案。（2）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)。（3）進行機械運動方案的評價和選擇。

（4）根據電機參數(shù)和執(zhí)行機構運動參數(shù)進行傳動方案的擬訂。（5）畫出機械運動方案簡圖。（A1）

（6）機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺度計算。畫出機械傳動系統(tǒng)結構圖（A1），執(zhí)行機構的零件圖。（A3）

（7）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案a)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比e)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

題目六精壓沖壓機構及送料機構設計

1、功能要求及工作原理（1）總功能要求

將薄鋁板送到待加工位置后，一次沖壓成深筒形，并將成品推出模腔。（2）工作原理

圖題6.1精壓機工作原理圖

精壓機的工作原理及工藝動作分解如圖題6.1所示。要求從側面將坯料送至待加工位置，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速下沖，進行拉延成形工作，以后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回，完成一個工作循環(huán)。

2、原始數(shù)據及設計要求

（1）以轉動的電機為動力，從動件(執(zhí)行構件)為上模，作上、下往復直移運動，其運動規(guī)律如圖題6.2所示，具有快速下沉，等速工作進給和快速返回的特性。

（2）機構應具有較好的傳力性能，工作段的傳動角g應大于或等于許用傳動角g40°。（3）上模到達工作段之前，送料機構已將坯料送至待加工位置(下模上方)。（4）生產率為每分鐘70件。

（5）執(zhí)行構件的工作段長度L30100mm，對應曲柄轉角1/31/2；上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上。

（6）行程速度變化系數(shù)K1.5。（7）送料距離H60250mm。（8）電機轉速為1500r/min。

3、參考設計方案

（1）沖壓機構原動件為曲柄，從動件為滑塊，行程中有等速運動段，并具有急回特性，還應具有較好的動力特性。要滿足這些要求，單一的曲柄滑塊機構是難以勝任的，需用組合機構。送料機構僅要求作間歇送進，可結合沖壓機構一并考慮。

（2）圖題6.2所示的是沖壓機構采用雙曲柄七桿機構，用齒輪副將其封閉，使自由度由2降為1。由齒輪2固聯(lián)凸輪，聯(lián)結連桿機構，按機構運動循環(huán)圖確定凸輪工作角和從動件運動規(guī)律以確保在規(guī)定時間將坯料送至待加工位置。（3）圖題6.3所示的沖壓機構是在導桿機構的基礎上串聯(lián)一個搖桿滑塊機構組合而成。由給定的行程速比系數(shù)K確定導桿機構的幾何尺寸。適當選擇導路位置，可使工作段滿足勻速要求，工作段的傳動角滿足設計要求。送料由凸輪機構控制。（4）圖題6.4所示的沖壓機構由鉸鏈四桿機構串聯(lián)搖桿活動機構組合而成，送料機構由凸輪機構

控制。

圖題6.2參考方案一

圖題6.3參考方案二

ΓΑΥ

圖題6.4參考方案三

機桿頂構回回正傳轉動行模續(xù)動程程程上推上續(xù)曲上推上馬程程程連行圖題6.5運動循環(huán)示意圖

（5）由機構運動循環(huán)圖題6.5可知：機構在一個運動周期內，當上模運動在它的正行程時，推桿和上頂機構都在回程中；當上模沖壓完成之后，推桿開始將坯料輸送至待加工位置，上頂機構也同時將成品頂出下模，實現(xiàn)一個工作周期。

4、設計任務

（1）本題設計的時間為3周。

（2）根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。（3）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。（4）根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。

（5）構思系統(tǒng)運動方案(至少3個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。（6）用解析法或圖解法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。

（7）繪制機械運動方案簡圖。(A1)

（8）繪制傳動系統(tǒng)結構圖(A1)，執(zhí)行機構零件圖（A2或A3）。（9）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖

6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)

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桿機模柄達頂連正構回正行9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

題目七平臺印刷機主傳動系統(tǒng)設計

1、功能要求及工作原理

（1）總功能要求：實現(xiàn)將往復直線移動的鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到作圓周運動的滾筒表面的紙上。

（2）工作原理

平臺印刷機的工作原理及工藝動作分解如圖題7.1所示。機器由一臺電動機驅動。運動由電動機經過減速裝置后分成兩路，一路經傳動機構I帶動版臺作往復直線移動，另一路經傳動機構Ⅱ帶動滾筒作回轉運動。當版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。

滾筒紙張傳動機構2版臺傳動機構1減速裝置圖題7.1平臺印刷機結構簡圖

2、原始數(shù)據及設計要求

（1）要求構思合適的機構方案實現(xiàn)平臺印刷機的主運動：版臺作往復直線運動，滾筒作連續(xù)或間歇運動。

（2）為了保證印刷質量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺之間無相對滑動，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點的線速度與版臺移動速度相等。（3）為了保證整個印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內的速度變化限制在一定的范圍內(應盡可能小)。

（4）設計參數(shù)為：印刷生產率201*張/小時，版臺行程長度730mm，壓印區(qū)段長度440mm，滾筒直徑232mm，電動機功率1.5Kw，轉速940r/min。（5）要求機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便。3、參考設計方案

（1）版臺傳動機構可在圖題7.2中的四個方案選擇。

a）方案一

b）方案二

c）方案三

d）方案四

圖題7.2參考方案

a）所示六桿機構結構簡單、加工制造容易，構件5(即版臺)的速度是變化的，有急回特

性。

b）所示的齒輪為滑移齒輪，上、下齒條均可動，并與版臺固聯(lián)，采用凸輪機構(圖中未

示)撥動齒輪沿其軸向移動時，可分別與上、下齒條嚙合，實現(xiàn)版臺往復移動，若使齒輪作勻速轉動，版臺就能作勻速往復移動。

c）所示曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構組合，下齒條固定，上齒條與版臺固連，版臺的行程比鉸鏈中心C的行程大一倍，并有急回特性。

d）所示雙曲柄機構、曲柄滑塊與齒輪齒條的組合，下齒條固定時與c）所示機構類似，下齒條可動時，則由下齒條輸入另一運動，以得到所需的合成運動。（2）滾筒傳動機構可在圖題7.3中的四個方案選擇。

a）所示的滾筒是由版臺上的齒條帶動與滾筒同軸的齒輪而轉動的。當版臺空回時，滾筒應停止轉動，應設置如(c)所示的滾筒與版臺運動的脫離裝置。

b）所示雙曲柄機構與齒輪機構串聯(lián)而成的滾筒傳動機構，滾筒非勻速轉動，若設計合適，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段轉速變化平緩。

c）所示滾筒由電機通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機構直接帶動的，因而轉速是常量。

當與其配合的版臺由非勻速機構帶動時，很難滿足速度同步的要求，因而只能與圖題7.2中b）配合使用。

（3）平臺印刷機的主傳動機構要考慮版臺傳動與滾筒傳動機構之間的配合。采用圖題7.2a)與圖題7.3a)和圖題7.2a)與圖題7.3c)配合時，應加設滾筒與版臺的運動脫離機構及滾筒定位機構。采用圖題7.2d)與圖題7.3d)配合時，為了保證滾筒在版臺上作純滾動，應加設運動補償機構如圖題7.4所示。其他的配合可由設計者自己構思和評價。

齒輪滾筒齒條版臺

a）

滾筒雙曲柄機構

b）

滾筒

c）

滾筒

d)

圖題7.3滾筒傳動機構參考方案圖

圖題7.4運動補償機構參考方案圖

4、設計任務

（1）本題設計的時間為3周。

（2）根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。（3）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。（4）根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。

（5）構思系統(tǒng)運動方案(至少3個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。（6）用解析法或圖解法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。

（7）繪制機械運動方案簡圖。(A1)

（8）繪制傳動系統(tǒng)結構圖(A1)，執(zhí)行機構零件圖（A2或A3）。

（9）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：1）目錄2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖

6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)

9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結12）參考文獻

題目八十五噸壓片機設計

1、功能要求及工作原理

（1）總功能要求：將干粉料壓制成圓形片坯（2）工作原理：

圖題8.1壓片機工作原理圖

15噸壓片機系統(tǒng)的工作原理及工藝動作分解如圖題8.1所示。移動粉篩3至模具1型腔上方等待裝料，并將上一循環(huán)已成型的工件2推出(卸料)；然后粉篩振動，將粉料篩入型腔；下沖頭5下沉一定深度，以防止上沖頭4向下壓制時將粉料撲出；然后上沖頭向下，下沖頭向上加壓，并在一定時間內保持一定的壓力；而后上沖頭快速退出，下沖頭隨著將成型工件推出型腔。

2、原始數(shù)據及設計要求

（1）被壓工件的外形是直徑34mm，厚度5mm的圓形片坯。（2）沖頭壓力為15噸(150000N)。（3）生產率為每分鐘25片。

（4）機器運轉不均勻系數(shù)為10%。

（5）驅動電機的功率為2.2Kw，940r/min。（6）各執(zhí)行構件的運動參數(shù)為：上沖頭行程為90100mm；下沖頭5先下沉3mm，然后上升8mm

后停歇(保壓)，繼而上升16mm后停歇，等粉篩將片坯推離沖頭后下移21mm；粉篩3在模具1的上方往復振動篩料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，粉篩復在臺面上右移約4550mm推卸成形片坯。

3、參考設計方案

（1）壓片機系統(tǒng)由一個電機驅動三個機構各自執(zhí)行分功能運動，在一個運動循環(huán)中，各機構的執(zhí)行構件交替運動，不發(fā)生干涉，要認真思考。

（2）上沖頭的加壓機構需完成減速、運動交替和轉換、停歇和增力的功能，可供選擇的方案如圖題8.2所示。

a）

b）

c）

d)

圖題8.2參考方案圖

其中a）、b）圖所示的機構采用轉動凸輪推動從動件，當與從動件行程末端相應的

凸輪廓線采用同心圓弧廓線時，從動件在行程末端停歇。

c）圖采用曲柄滑塊機構，結構簡潔，尺寸較小，但滑塊在行程末端只作瞬間停歇，運動規(guī)律不理想。

d）圖將曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構串聯(lián)，可得到較好的運動規(guī)律。由于上沖頭在下移行程的末端還有停歇的附加要求，而初選方案均不具備這種功能，故需進行機構創(chuàng)新構型，以圖題8.2方案d）為原型。

①擴展法

圖題8.3擴展法方案簡圖

在四桿機構BC的延長線上找一點H，該點的運動軌跡中有一段直線或近似直線。在該點加一個RPR桿組，且使GH與此直線軌跡段平行，則當H點運動在直線段上時，導桿GH將處于停歇狀態(tài)，即使沖頭F有了停歇功能，參見圖題8.3所示。

②組合法

圖題8.4組合法方案簡圖

采用四桿機構于兩曲柄滑塊機構的串聯(lián)組合，將兩機構于極限位置時串聯(lián)，則該位置時滑塊G的速度為零，即滑塊實現(xiàn)了近似的停歇，見圖題8.4。

③變異法

將鉸鏈四桿機構變?yōu)閿[桿機構，得到擺動導桿機構與擺桿滑塊機構的串聯(lián)組合方案。再將導桿槽改為曲線槽，則可使沖頭F獲得準確的停歇功能，見圖題8.4。

圖題8.5變異法方案簡圖

（3）下沖頭的運動機構的位移量比上沖頭小，但運動規(guī)律復雜，宜采用兩個盤狀凸輪推動同一個從動件的方式。

（4）粉篩驅動機構的運動含有振動動作，可采用凸輪輪廓連續(xù)凹凸廓線來實現(xiàn)，為了完成粉篩運動的轉換和放大，可采用凸輪機構串聯(lián)連桿機構的運動方案。如圖題8.6所示。傳動示意圖如圖題8.7所示�！胺哿蠅褐瞥善�”機器的運動（直角坐標）循環(huán)圖如圖題8.8所示。

圖題8.6粉料壓片機構的協(xié)調設計

1、4、6-凸輪2、7、8-桿3-料篩5-下沖頭9-上沖頭

10-藥片11-型膛體

帶傳動電動機減速器上沖壓機構同步齒形帶或鏈傳動送料機構同步齒形帶或鏈傳動下沖壓機構圖題8.7粉料成型壓片機的傳動示意圖

圖題8.8“粉料壓制成片”機器的運動（直角坐標）循環(huán)圖

4、設計任務

（1）本題設計的時間為3周。

（2）根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。（3）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。（4）根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。

（5）構思系統(tǒng)運動方案(至少3個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。（6）用解析法或圖解法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。

（7）繪制機械運動方案簡圖。(A1)

（8）繪制傳動系統(tǒng)結構圖(A1)，執(zhí)行機構零件圖（A2或A3）。

（9）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：

1）目錄

2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。

11）設計小結

12）參考文獻

題目九游戲機傳動系統(tǒng)設計

1、功能要求及工作原理

（1）總功能要求：設計一新游戲，讓一畫有景物的屏幕由靜止逐漸開始左右晃動，晃動的角度由小變大，最終旋轉起來，轉幾周后，屏幕又漸趨靜止。

（2）工作原理：由于觀眾在暗室中僅能看見屏幕上的景物，根據相對運動原理，觀眾產生一個錯覺，他不認為屏幕在晃動，反而認為自己在晃動，并且晃動的越來越厲害，最后竟旋轉起來，這是一個有驚無險的游樂項目。

2、原始數(shù)據及設計要求

（1）屏幕由靜止開始晃動時的擺角約60°。（2）每分鐘晃動次數(shù)約為10～12次。

（3）屏幕由開始晃動到出現(xiàn)整周轉動，歷時約2～3分鐘。（4）屏幕約轉10多轉后，漸漸趨于靜止。

（5）用三相交流異步電動機帶動，其同步轉速為1000r/min或1500r/min，功率約1Kw。（6）屏幕擺動幅度應均勻增大或稍呈加速的趨勢。

3、運動方案構思提示

（1）由上所述，游戲機系統(tǒng)只有一個機構一個執(zhí)行構件，在一個運動循環(huán)中，這個執(zhí)行構件要實現(xiàn)從靜止開始逐漸晃動，晃動的角度由小變大，最終旋轉起來，轉幾周后，屏幕又漸趨靜止。這個運動過程較復雜。

（2）游戲機系統(tǒng)需完成減速、運動交替和轉換、停歇的功能，可供選擇的方案如圖題9.1所示。由電動機通過一級帶傳動、一級蝸輪傳動帶動一曲柄搖桿機構ABCD，在通過一級齒輪傳動帶動屏幕左右幌動。

（3）為了改變屏幕晃動幅度的大小，使之逐漸增大，并最終使屏幕作連續(xù)回轉，可采用以下兩種

方法來實現(xiàn)：一曲柄長度不變，逐漸縮短搖桿CD的長度，如圖9.2所示；二搖桿長度不變，逐漸增大曲柄AB的長度，如圖題9.3所示。

電機屏幕圖題9.1

連桿圓柱凸輪曲柄銷

圖題9.2

連桿螺旋副曲柄曲柄銷行星輪系

圖題9.3

4、設計任務

（1）本題設計的時間為3周。

（2）根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。（3）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。（4）根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。

（5）構思系統(tǒng)運動方案(至少三個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。（6）用解析法或圖解法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運

動與動力分析。

（7）繪制機械運動方案簡圖。(A1)

（8）繪制傳動系統(tǒng)結構圖(A1)，執(zhí)行機構零件圖（A2或A3）。（9）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：

1）目錄

2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結

12）參考文獻

題目十旋轉型灌裝機設計

固定工作臺傳送帶轉臺

圖題10.1旋轉型灌裝機

工作原理及工藝動作過程

在轉動工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝，封口等工序為保證這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖題10.1中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：封口；工位4：輸出包裝好的容器。

2、原始數(shù)據

該機采用電動機驅動，傳動方式為機械傳動。技術參數(shù)見表題10.1

表題10.1旋轉型灌裝機技術參數(shù)

方案號轉臺直徑電動機轉速灌裝速度mmA

r/minr/min60039

1440B5501440123、參考設計方案（1）采用灌裝泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。

（2）采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可以由氣泵吸附在壓蓋機構上，由壓蓋機構壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口）。設計者只需設計作直線往復運動的壓蓋機構。壓蓋機構可采用移動導桿機構等平面連桿機構或凸輪機構。

（3）此外，需要設計間歇傳動機構，以實現(xiàn)工作轉臺的間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（鎖緊）機構。間歇機構可采用槽輪機構、不完全齒輪機構等。定位鎖緊機構可采用凸輪機構等。

方案一：

用定軸輪系減速，由不完全齒輪實現(xiàn)轉臺的間歇性轉動。此方案的優(yōu)點是，標準直齒輪與不完全齒輪均便于加工。特點：一方面，傳動比過大，用定軸輪系傳動時，占用的空間過大，使整個機構顯得臃腫，且圓錐齒輪加工較困難；另一方面，不完全齒輪會產生較大沖擊，同時只能實現(xiàn)間歇性轉動而不能實現(xiàn)自我定位。

方案二：

圖題10.2步進式傳輸機構

灌裝與壓蓋部分采用等寬凸輪，輸送部分采用如圖題10.2所示的步進式傳輸機構。缺點：等寬凸輪處會因摩擦而磨損，從而影響精確度；步進式傳輸機構在輸出瓶子的時候，需要一運動精度高的撥桿。

方案三：

a．如圖題10.3所示，由電動機帶動，經蝸桿渦輪減速；通過穿過機架的輸送帶輸入輸出瓶子；由槽輪機構實現(xiàn)間歇性轉動與定位；壓蓋灌裝機構采用同步的偏置曲柄滑塊機構。

圖題10.3參考方案圖

圖題10.4進料口、進蓋口、余料出口圖

另外，在壓蓋灌裝機構中，分別設置了進料口、進蓋口以及余料的出口如圖題10.4所示。

b．優(yōu)缺點分析。

優(yōu)點：蝸輪蝸桿傳動平穩(wěn)，傳動比大，結構緊湊；傳送帶靠摩擦力工作，傳動平穩(wěn)，能緩

沖吸震，噪聲�。徊圯啓C構能實現(xiàn)間歇性轉動且能較好地定位，便于灌裝、壓蓋的進行。

缺點：在平行四邊形機構中會出現(xiàn)死點，在機構慣性不大時會影響運動的進行；由于機構尺寸的限制，槽輪需用另外的電動機來帶動。

方案四：

用如圖題10.5所示凸輪機構作為壓蓋灌裝機構，從而六個工位連續(xù)工作，以提高效

率。

圖題10.5采用凸輪機構壓蓋灌裝機構圖

(4)運動循環(huán)圖

以曲柄滑塊機構的曲柄轉過的角度為參考（與槽輪的導輪轉過的角度相同），如圖題10.6所示。

工作狀態(tài)工作轉臺轉動停止停止轉動角度灌裝壓蓋機構的滑塊退進轉動角度

圖題10.6運動循環(huán)圖(5)尺寸設計

蝸輪蝸桿設計，參見表題10.2：

表題10.2蝸輪、蝸桿參數(shù)表

蝸輪蝸桿齒數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（）螺旋角（）直徑（mm）14.0414.04205520201*05001

齒輪設計（圖題10.7所示的惰輪以及與其嚙合的一對齒輪）采用標準齒輪（參

見表題10.3）

表題10.3齒輪參數(shù)表

圖題10.7齒輪設計方案參考圖

齒輪1齒輪2模數(shù)（mm）壓力角（）齒數(shù)直徑（mm）5520202060100300

傳送帶的設計

速度：Vwr72r/min50mm

每兩個瓶子之間的距離S:tS/V1/(w16)其中w1為轉臺的角速度12r/min

解得：50mm

曲柄滑塊機構的計算:

由機構整體尺寸，行程為137mm，行程速比系數(shù)k1.4偏心距為50mm具體設計過程見圖

解法

平行四邊形機構的設計:

由于已知曲柄長度為50mm，連架桿長度為706.61mm，由平行四邊形定理可得出該機構的尺寸。

槽輪的設計:

L450mm30∴RLsin225mmsLcos389mmhsLRr130mmd12Ls60mmd22LRr100mm其中L為中心距圓銷半徑R30mmd1為撥盤軸的直徑d2為槽輪軸的直徑

(6)參考方案簡介

在整個系統(tǒng)運用到了蝸桿蝸輪機構，槽輪機構，偏置曲柄滑塊機構等常用機構。完成了從瓶子的傳輸?shù)焦嘌b，壓蓋，最后輸出的機器。如圖題10.8所示。

旋轉型灌裝機，是同時要求有圓盤的轉動，曲柄滑塊機構的運動和傳送帶的傳送的機構。

圓盤間歇轉動部分：因為在系統(tǒng)的原始要求中需要有間歇轉動的特性，而工位為6個，所以在其中首先引入了可以實現(xiàn)間歇轉動的典型機構槽輪機構。且槽輪機構的轉動速度是圓盤轉速的6倍，并且在轉動時分別在6個工位進行停歇。

灌裝封口急回部分：灌裝和封口雖然為兩個工位，但其運動特性是一樣的，只是有一個時間的差值而已。而我們學過的有急回特性的最典型且簡單的機構就是偏置曲柄滑塊機構。因為圓盤的轉動為12r/min，而每一轉有6個瓶子需要進行灌裝和封口的工序，所以需要曲柄的轉速也為72r/min。曲柄與發(fā)動機的傳動比就為20:1，其前面的輪系傳動只需要完成傳動從1440r/min到72r/min的變化，所以，在這之后用了蝸桿蝸輪機構將其傳動比直接變?yōu)?0:1。但由于在這兩個位置的方向問題，兩個偏置曲柄滑塊為反方向的運動。因為這樣，又在兩個曲柄之間添加了兩對小的齒輪副，以實現(xiàn)其方向的轉換。

圖題10.8為回轉型真空自動灌裝壓蓋機。

圖題10.8回轉型真空自動灌裝壓蓋機

4、設計任務

（1）旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。（2）設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。

（3）圖紙上畫出旋轉型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍。

（4）對連桿機構進行速度、加速度分析，繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設計連桿機構。

（5）凸輪的設計計算。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖

（6）繪制機械運動方案簡圖。(A1)

（7）繪制傳動系統(tǒng)結構圖(A1)，執(zhí)行機構零件圖（A2或A3）。（8）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：

1）目錄

2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結

12）參考文獻

題目十一冷霜自動灌裝機

1.工作原理及工藝動作過程

冷霜自動灌裝機是通過出料活塞桿上下往復運動實現(xiàn)冷霜灌裝入盒內。其主要工藝動作有:

（1）將空盒送進六工位轉盤,利用轉盤間歇運動變換不同工位；（2）在灌裝工位上空盒上升灌人冷霜；

（3）在貼錫紙工位上粘貼錫紙(利用錫紙下降)；

（4）在蓋盒蓋工位上將盒蓋壓下；（5）送出成品。

2.原始數(shù)據及設計要求

（1）冷霜自動灌裝機的生產能力:30盒/min。

（2）冷箱盒尺寸:直徑D=30-50mm,高度h=10-15mm。（3）工作臺面離地面的距離約1100-1200mm。

（4）要求機構的結構簡單緊湊,運動靈活可靠,易于制造。3.設計方案提示

（1）六工位轉盤機構可采用槽輪、不完全齒輪、凸輪式間歇運動機構。（2）空盒上升可采用凸輪機構。

（3）錫紙紙庫下降可采用凸輪機構。（4）壓蓋機構也可采用凸輪機構。

為了使上述各機構實現(xiàn)同步、協(xié)調工藝動作,三個凸輪可裝在一根軸上。

4.設計分析及參考方案

(1)確定機械的工作循環(huán)周期

根據設計任務書中給定的理論生產率Q=30盒/min,計算出該機械運動的循環(huán)周期T60/302s

(2)確定機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件的各個行程段及其所需時間

1）基本動作：如圖題11.1所示

各行程曲段所需時間的計算詳見以下機械運動循環(huán)圖。

2）確定各執(zhí)行構件動作時間的協(xié)調配合關系：如圖題11.2。3）冷霜自動灌裝機各執(zhí)行機構協(xié)調配合的完整的執(zhí)行系統(tǒng)。

描述各執(zhí)行構件運動間相互協(xié)調配合的圖-機械運動循環(huán)圖如圖題11.3所示。

圖題11.1機構基本動作圖

圓錐齒輪執(zhí)行機構1分圓柱齒輪配圓錐齒輪執(zhí)行機構2軸執(zhí)行機構3Ⅰ鏈傳動執(zhí)行機構4圖題11.2各執(zhí)行機構動作時間協(xié)調配合圖

圖題11.3執(zhí)行系統(tǒng)結構圖

由于機械在主軸或分配軸轉動一周或若干周內完成一個運動循環(huán)，故運動循環(huán)圖常以主軸或分配軸的轉角為坐標來編制，形式、功能如表題11.1所示。其中直線式運動循環(huán)圖如圖題11.4所示。

表題11.1運動循環(huán)圖形式及功能

形式繪制方法特點繪制方法簡單，能清楚表示一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件運動的順序和時間關系；直觀性差，不能顯示各執(zhí)行構件的運動規(guī)律能比較直觀的看出各執(zhí)行機構主動件在主軸或分配軸上的相位；當執(zhí)行構件多時，同心圓環(huán)太多不一目了然，無法顯示各構件的運動規(guī)律將機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件各直行程區(qū)段的起止時間和先后順序，按比例線繪制在直線坐標軸上式運動以極坐標系原點為圓心作若干同心圓，每循環(huán)圓個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構件，由各相應圓環(huán)圖的周引徑向直線表示各執(zhí)行構件不同運動狀形式式態(tài)的起始和終止位置直角坐標式用橫坐標軸表示機械主軸或分配軸轉角，不僅能清楚地表示各執(zhí)行構件動作縱坐標表示各執(zhí)行構件的角位移或線位的先后順序，而且能表示各執(zhí)行構移，各區(qū)段之間用直線相連件在各區(qū)段的運動規(guī)律運動保證各執(zhí)行構件運動的相互協(xié)調、緊密配合、使機械順利實現(xiàn)預期的工藝動作循環(huán)為進一步設計各執(zhí)行機構的運動尺寸提供了重要依據圖的為機械系統(tǒng)的安裝調試提供了依據功能輸送帶轉盤頂桿活塞桿上停停下裝料下停連續(xù)運動轉動下上停停

圖題11.4直線式運動循環(huán)圖

5、設計任務

（1）旋轉型灌裝機應包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等三種常用機構。

（2）設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。

（3）圖紙上畫出旋轉型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構運動節(jié)拍。

（4）對連桿機構進行速度、加速度分析，繪出運動曲線圖。用圖解法或解析法設計連桿機構。（5）凸輪的設計計算。按凸輪機構的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖

（6）繪制機械運動方案簡圖。(A1)

（7）繪制傳動系統(tǒng)結構圖(A1)，執(zhí)行機構零件圖（A2或A3）。（8）編寫設計說明書。（用16K紙張，封面用標準格式）設計說明書包括的主要內容：

1）目錄

2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結

12）參考文獻

題目十二鋼絲繩電動葫蘆起升用減速器設計

1、作原理及工藝動作過程

如圖題12.1所示鋼絲繩電動葫蘆是用得最普遍的輕小型起重機械，它可單獨使用，也可以配作各式起重機的起升機構。其總體結構如下圖，帶制動器的ZD系列錐形轉子電動機通過輪胎聯(lián)軸器，帶動減速器的高速軸轉動。纏繞鋼絲繩的卷筒輪轂直接裝在減速器輸出軸的伸出端上，輸出軸通過鍵或花鍵帶動卷筒轉動，吊起重物。起升減速器采用漸開線外嚙合定軸齒輪傳動，但也有用行星減速器等的。電動機和減速器分別通過螺栓與卷筒外殼法蘭盤相連構成一整體，懸掛在運行小車上或固定在雙梁起重機小車架上。

2、原始數(shù)據及設計要求

表題12.1電動葫蘆工作參數(shù)

題號起重量Q/N起重速度vQ/(m/min)卷筒直徑D/mm電動機轉速nd12．112．212．312．412．5500010000201*083000050000789613801762082561400r/minD1220196235205290286320286380340連接法蘭盤尺寸/mm（參考）D2d8510.5131317

1-錐形轉子電動機2-輪胎聯(lián)軸器3減速器高速軸4低速級大齒輪5減速器輸出軸6制動彈簧

7制動器8卷筒9吊鉤裝置

圖題12.1電動葫蘆結構示意圖

圖題12.2連接法蘭盤結構尺寸

3、設計難點提示

（1）由于電動葫蘆吊鉤為一動滑輪裝置，鋼絲繩一端固定、一端被卷筒纏繞，所以卷筒鋼

絲繩的受載僅為起重量的一半，但鋼絲繩的速度為起重速度的二倍。

A（2）鋼絲繩電動葫蘆起吊和停止時有一些沖擊，根據沖擊程度一般使用系數(shù)K可取1.4。（3）由于是減速器，齒寬系數(shù)較機床主軸箱、走刀箱齒輪的大些，硬齒面齒輪可取0.61.2。

d（4）結構緊湊、工作可靠是分配傳動比的主要依據，設計時可先試選再逐步調整。如本設計采用二級同軸式傳動時可使

m11i1m21i21。

（5）卷筒外殼與減速器的連接法蘭盤尺寸（參見圖題12.2）為現(xiàn)有相應規(guī)格電動葫蘆的實際尺寸（減速器為三級外嚙合齒輪傳動），供參考，設計時亦可不受此限制自行設計參見表題12.2。

表題12.2設計參數(shù)表

ind/nw1380/53.0526軸號電機軸ⅠP/KW1.471.44n/（r/min）13801380T/（N.mm）1014299390.6750.99×0.99iηⅡ1.41204.8657483.880.990.99Ⅲ卷筒1.391.3353.0553.0525000024000010.96

4、設計任務

（1）設計時間為三周（2）機構運動簡圖1張（A1）。

（3）設計繪制減速部分裝配圖1張（A1）。（4）設計繪制零件工作圖2張（A2或A3）。（5）編寫設計說明書1份。設計說明書包括的主要內容：

1）目錄

2）設計題目3）工作原理4）原始數(shù)據

5）執(zhí)行部分機構方案設計

a)分析執(zhí)行機構的方案b)擬定執(zhí)行機構方案c)執(zhí)行機構運動循環(huán)圖

6）初定電機轉速及傳動裝置方案7）執(zhí)行機構尺寸設計及運動分析

8）傳動裝置總體設計

a)選擇電動機

b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數(shù)9）傳動件的設計計算

10）軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。11）設計小結

12）參考文獻

題目十三弓形鋸床主傳動及工作機構設計

1、工作原理及工藝動作過程

弓形鋸床是工廠常用的鋸切下料機床如圖題13.1所示，金屬料固定在機床的卡鉗中。電動機通過傳動裝置經曲柄滑塊機構使裝有鋸條的鋸弓作往復運動，進行鋸切；鋸架繞一支點擺動以實現(xiàn)進給。它結構簡單、體積小，但由于回程時不進行切削，故效率較低。為減少回程的摩擦、磨損和功耗，鋸床常配有液壓缸在回程時抬起鋸架，使鋸條脫離工件，而在工作行程落下鋸架，進行鋸切。其工藝動作為：“落下－向前鋸切－抬起－往回急回”，機構簡圖如圖題13.2所示。

圖題13.1弓形鋸床1-小齒輪2-大齒輪3-連桿4-擺動鋸架5-滑塊6-液壓缸

圖題13.2弓形鋸床機構簡圖例

2、原始數(shù)據

弓形鋸床工作參數(shù)見表題13.1，切削時切削力Fr視為常數(shù)，工作時有中等沖擊，使用折舊期10年，每天一班制工作，工作環(huán)境為室內，三相交流電源，曲柄滑塊機構的效率為0.9，頂起液壓缸驅動功率約占輸出功率的15%，為提高效率要求往復切削運動具有急回特性，行程速比系數(shù)K1.2。

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