《机械原理课程设计》PPT课件.ppt

机械原理课程设计,合肥工业大学 机械原理及设计教研室,一、课程设计的目的,培养学生综合掌握和运用各方面的学科知识和实践技能，独立分析和解决工程问题的能力，树立理论联系实际的正确设计思想。 激励学生打破常规，拓宽设计思路，善于分析，不断创新。 掌握各种典型机构的工作原理、运动特性及设计方法，系统了解机械设计运动方案设计的内容和过程，锻炼学生机构组合应用的能力，正确进行机械的运动分析和动力分析。 进行工程技术方面的基本技能训练，提高学生的计算、绘图、搜集和使用技术资料、查阅设计手册，熟悉各类规范标准，进行数据分析和处理编写技术文件等方面的能力。,二、课程设计内容和任务,设计的主要内容为： 1、机械功能的分解； 2 、机械的选型与组合； 3、机械运动方案的拟定、机构的组合方式； 4、机构运动循环图； 5 、机械运动简图。 设计的主要任务为： 1、机械运动简图1张； 2、设计计算说明书1份； 3 、准备答辩。,课程设计一般选择拟定实现一定工艺动作过程机器运动方案的设计。,三、机械运动方案设计,机械运动方案是根据机械产品的工艺动作过程选用合适执行机构，用一定的组合方式构成机械系统来完成机械产品的功能。将机械运动方案中各个机构运动尺寸计算并确定得到机构运动简图。机器实现其功能所依据的功能可以是相同的，也可能是不相同的。不同的工作原理肯定运动方案是不同的，但依据相同的工作原理也可以设计不同的运动方案。,机械运动方案的设计分为以下几个步骤：,机械功能分解 机构选型 拟定运动循环图 机器运动方案示意图和机械运动简图的绘制,1、机械功能分解,机械的功能是多种多样的，但每一种机构都要完成某一工艺动作过程，设计时把复杂的动作过程分解若干简单的独立运动，由若干个执行机构来完成。,2、机构选型,按运动形式选择 机器工艺动作所要求的运动形式有：单向转动、摆动、移动；往复摆动、移动；间歇转动、摆动、移动；实现给定规迹。教材表82列出部分有转动转换成其他运动的相应机构。 按执行机构功能选择 机器执行动作的功能常为锁紧、分度、制动、导向等。设计时，依据其功能，查阅手册，熟悉相应的内容、工作原理，进行分析、比较、选择或借鉴。,机构选型，就是选择或创新合适的机构，来实现机器所要求的各种执行动作和运动形式。,机构选型应满足的条件,运动规律 执行构件的运动规律及调节范围是机构选型及机构组合基本依据。 运动精度 运动精度的高低对机构选型影响很大。对运动精度要求不高，可采用近似机构来实现，可使机构简单，易于制造。 承载能力和工作速度 各种机构的承载能力和所能达到的最大工作速度是不同的，因而需根据速度的高低、载荷的大小及特性来选择合适的机构。 总体布局 要求总体布局合理、紧凑，使机械的输出断尽可能靠近输入端，这样可省去不必要的传动机构。 使用条件和工作要求 使用单位所提出的生产工艺要求、生产车间的条件、使用和维修要求等，均对选型和组合有很大的影响。,3、拟定运动循环图,机器所要完成各种工艺动作之间是有序的、相互配合的。各种执行机构必须按工艺动作过程的时间顺序和相互配合关系来完成各自的运动。描述各执行机构间运动协调关系的图形称为机器运动循环图。绘制运动循环图首先从机构中选择某一构件为定标件，以该构件的运动（转角或时间）作为其他机构的基准。通常运动循环图有圆形或直角坐标两种。,机器运动循环图的作用为： 保证机器能按工艺动作要求协调工作； 反映机器的生产节奏，可作为核算机器生产率的依据； 指导机器各执行机构的设计、安装和调试。,4、机器运动方案示意图和机械运动简图的绘制,由原动机和执行机构的运动要求，通过机构选型来确定原动机和执行机构之间的传动构件。由于完成同一种运动可选用不同的机构，所以就可以提供多种方案。设计时从中选择一种或几种较优的方案，画出从原动机、传动机构到执行机构的运动方案（示意图）。通过机构尺度综合，设计出完全符合运动要求的构件参数，并按真实尺寸画出反映机构运动情况的图形机械运动简图。,四、设计说明书的编写,设计说明书的内容 设计说明书的内容应根据设计任务的要求而定，一般包括以下几个方面： 目录（标题和页次）； 设计题目（设计条件和要求）； 全部原始数据； 机械运动方案的拟定（设计思想的说明，所所选用机构的工作原理及特性），机构的组合方式； 机构运动循环图； 机构运动简图； 采用的设计方法及其原理的说明； 设计计算公式及其所调用的子程序名称； 用表格列出计算结果，并绘出主要的运动曲线图； 对计算结果的分析讨论，做出概括性的结论； 列出主要的参考资料。,四、设计说明书的编写（续）,注意事项 设计说明书用钢笔书写或打印，采用统一的报告纸； 编写说明书时应做到条理清楚、叙述简明、重点突出、计算正确、文字通顺、书写整洁； 所用的公式和数据应注册来源（参考资料的编码和页次）； 全部计算中所用的符号和脚注必须前后一致、不能混淆。 对自成单元的内容应有大小标题，做到层次分明，醒目突出。 绘制机构运动简图时应采用规定的符号，按比例作图。 对计算结果应有简明的结论。如果实际所取的数值与计算结果有较大差异，应作必要的解释，说明原因。 说明书编写完成后应加上封面，装订成册。,五、机械原理课程设计题目（1）,1 牛头刨床 机器功能和设计要求 该机器的功能是零件的表面加工。必须完成的动作为：刨刀的往复运动和工件的进给运动。要求刨刀切削速度较均匀，具有急回作用。 基本数据：主轴转速60r/min，工件最大加工长度l450mm，加工面距地面高度h=800mm,行程速比系数k=1.5,许用压力角15，切削量在0.10.5mm可调。,五、机械原理课程设计题目（2）,2 冲压式蜂窝煤成型机 机器功能和设计要求 该机器的功能是将粉煤加入模筒中，经冲压成为蜂窝煤。必须完成的动作为：粉煤加料，冲压成型，清扫冲头和出煤盘的积屑，将冲压成型的煤块脱模，蜂窝煤的输送。 基本数据：产蜂窝煤30块/分，蜂窝煤尺寸自定。,五、机械原理课程设计题目（3）,3 平板印刷机 机器功能和设计要求 该机器的功能是在小型铜锌版上刷上油墨，通过铜锌版与白纸板相互粘合而完成印刷工艺。须完成的动作为：纸张输送、油辊上添加油墨、铜锌板上刷墨、白纸与刷墨后的铜锌版粘合印刷、取出纸张。 基本数据：印刷能力：24次/min。印头的固定支撑距地面高度500mm,印头摆角50，印头最大高度280mm。,五、机械原理课程设计题目（4）,4 冷镦机 机器功能和设计要求 该机器的功能是把成卷的线材冷镦成铆钉。须完成的动作为：校直与进料、断料与送料到冷镦工位、冲压成型，把成型的铆钉脱模。 基本数据：生产能力：20个/min。材料直径5mm,铆钉最大长度10mm。,五、机械原理课程设计题目（5）,5 电阻压帽自动机 机器的功能与设计要求 该机器的功能是将电阻帽分左右两端压在电阻坯上。须完成的动作为：送电阻坯、电阻坯的定位和夹紧、左右电阻帽的送料、压帽、产品送出。 基本数据：生产能力：30个/min、电阻坯直径d3 mm，长度l=7mm。,五、机械原理课程设计题目（6）,6 绕线机 机器的功能与设计要求 该机器的功能是把纺织线均匀的缠绕在绕线柱上。须完成的动作为：绕线柱的转动、线沿线柱均匀排列。 基本数据：线的直径0.25mm 线柱长40mm、内径10mm、外径20mm。,五、机械原理课程设计题目（7）,7 四冲程内燃机 机器的功能与设计要求 该机器的功能是把燃料的化学能转化为机械能。须完成的动作为：活塞的吸气、压缩、做功和排气四个过程，进、排气门的开取和关闭、燃料喷射。,五、机械原理课程设计题目（8）,8 汽车转向机构 机器的功能和设计要求 该机构的功能是将方向盘的转动转化为前轮相对机体偏转一个角度。 基本数据： 前轮最大转角45，方向盘最大转角720。,五、机械原理课程设计题目（9）,9 垃圾自卸车 机器的功能和设计要求 该机构的功能为是使车箱内的垃圾自动倾泄。须完成的动作为：车箱后板打开、车箱倾斜、车内剩余垃圾的清除、车箱复位、后板复位。,五、机械原理课程设计题目（10）,10 自动送料冲床 机器的功能和设计要求 该机器的功能是将薄板自动送到冲压工位，冲压成型。须完成的动作为：送料、冲压成型、产品输出。 设计数据：薄板尺寸1.572m, 产品尺寸80mm,五、机械原理课程设计题目（11）,11 电缆绕线机 机器的功能和设计要求 ： 该机器的功能是将五根铝线按左旋或右旋缠绕成电缆线。须完成的动作为：各根铝线的自转和分转。,五、机械原理课程设计题目（12）,12 推包机构 机械的功能与设计要求： 该机构作为香皂包装机的推包机构，要求机构的执行构件的端点实现近似矩形轨迹。,五、机械原理课程设计题目（13）,13 机械式离心调速器 机器的功能与设计要求： 该机构的功能是调整发动机的转速，当外界功能平衡关系破坏后，发动机转速提高，该机构减少燃油供量、发动机转速下降、该机构增大燃油供量，从而使发动机的转速稳定在一定范围内。,五、机械原理课程设计题目（14）,14 折叠伞 机器的功能和设计要求： 该机器的功能实现两个位置。雨伞撑开时，伞骨近似一条直线；收缩时，折叠成三重叠。,五、机械原理课程设计题目（15）,15 铸造造型机翻转机构 机器的功能和设计要求 ： 该机器的功能是沙箱放入模型和型沙，在震实台震实，沙箱翻转180而起模。,五、机械原理课程设计题目（16）,16 车门玻璃升降机构 机械的功能与设计要求 该机构的功能是使汽车车门玻璃等速上升或下降。,五、机械原理课程设计题目（17）,17 纸板压痕机 机械的功能与设计要求 该机器的功能是将裁切好的纸板，在折叠纸箱的折缝压出痕迹。须完成的动作：从料箱中送料、冲压输出产品。,五、机械原理课程设计题目（18）,18 自行车闸式制动器 机械的功能与设计要求 该机构的功能是操纵制动手柄，使闸块抱住自行车钢圈，达到减速的目的。,五、机械原理课程设计题目（19）,19 玩具电动马 机械的功能与设计要求 该机构的功能是使玩具马完成旋转、升降，俯仰等较复杂的运动要求。,20 修鞋缝纫机 21 人力收割机 机械的功能与设计要求 该机器的功能是把车轮的运动传递给刀片而收割稻谷或剪草坪。 22 插齿机 机械的功能与设计要求 该机器的功能是完成齿轮加工。 23 收果器 用于摘水果，相当于人手伸长，结构简单，方便。,五、机械原理课程设计题目（20、21、22、23）,一、冷镦机,1、机器的功能和设计要求 冷镦机是把成卷的线材通过校直、送料、切断、转送、镦断、脱模等工序，直接制成铆钉的高效率机器。为完成上述工序，冷镦机必须完成四个动作 校直、送料动作； 切断动作； 冲压成型动作； 将成型的铆钉脱模动作。 冷镦机的设计要求和参数有： 生产能力、驱动电机转速和功率； 机器运动方案力求简单； 由于冲头压力大，希望冲压机构具有增力功能，以减少原动机的功率； 为保证连续加工，各机构协调性比较好。,2、机械功能分解及选型,以冷镦机构为主运动机构，其曲柄转角作为其他机构运动的基准，机械要求完成的工艺动作和实现该动作的机构为： 冷镦机构 冷镦机的主机构，其任务是将铆钉冷镦成型。它的执行构件一般做往复运动，由装在执行构件上的模具使铆钉成型。由于冷镦成型材料的抗力很大，故该机构要承受很大的载荷，所以主传动机采用曲柄滑块机构（12321）。在滑块行程接近终点时，能获得很大的冲压力，这正是冷镦工艺需要的。 进料机构 工艺上要求将盘料间歇通过校直口送至切断口，为了实现间歇进料，采用棘轮机构（151621）。由于进料对传动的平稳性要求不高，同时为适应不同规格的铆钉，进料长度应是可调的。进料时必须与主传动机构协调，通过曲柄摇杆（18192021）来实现。棘轮和送料辊固连，由送料辊（11）夹持着线材（13），靠摩擦力送进。为了使盘料校直，在送料辊前设置了5个校直滚轮（12）。,断料和送料机构 当料送到断料口后，用切断刀切断，并送到成型工位处。考虑到切断刀的行程不大，且在行程的始末有停歇的要求及在运动过程（断料过程）应等速运动等工艺要求，采用移动凸轮机构（5621）来完成。凸轮的运动来自主传动机构，通过曲柄滑块机构（14521），移动凸轮和滑块5为同一构件，凸轮凹槽就开在滑块上，凸轮的凹槽迫使切断刀（6）按预期规律运动，从而实现材料的切断，并把切断后的材料送到冷镦工位。 脱模机构 是为了使工件成型后能从模具中退出而设置的。脱模工作必须在冷镦完成之后，主滑块退出一定距离时才开始，并在新材料送至冷镦工位前把已镦好的铆钉推出模具。为了协调配合的方便，简化机构，也采用移动凸轮机构（7）。移动凸轮直接固定在滑块上，通过双摇杆机构（891021）将工件从模具中推出。,3、机构运动示意图,4、机构运动循环图,二、牛头刨床,1、机器的功能和设计要求 该机器的功能是零件的平面加工。需完成的动作为 刨刀的往复切削运动； 工件的进给运动。 牛头刨床的设计要求和参数 刀具的最大行程； 为了提高生产效率，机构具有急回特性； 为保证加工平面质量，切削速度变化较小，机构最大压力角最小。,2、机器的功能分解以及选型,以摆动导杆机构的曲柄转角作为其它机构运动的基准 切削机构是牛头刨床的主机构。其任务是刨刀往复直线切削，由于切削力很大，机构承载大的载荷；机构具有急回作用和切削时速度变化较小，采用由摆动导杆机构（1234）和摆动滑块机构（1456）来实现。 进给机构 横向的进给运动使工件处于下一个切削位置。为适应不同的进刀量、间歇运动的要求，采用棘轮机构（189）和（1910）螺旋机构。棘轮机构的运动则以曲柄摇杆机构（1278）传递。,3、机构运动示意图,4、机构运动循环图,三 冲压式蜂窝煤成型机,1、 机器的功能与设计要求 该机器的功能是将煤粉加入模筒中，经冲压成型为蜂窝煤。为完成其功能，机器需实现以下动作 粉煤加料； 冲头将粉煤压制成型； 清扫冲头和出煤盘的积屑； 将在煤盘内成型的煤块脱模； 成型煤块的输送。 机器的设计要求的参数有 生产能力、驱动电机转速和功率； 为保持成型煤块的质量，希望冲压机构在冲压后有一保压时间； 由于冲头压力大，希望冲压机构具有增力功能； 为保证连续生产，各机构协调性要好。,2、机械功能分解及选型 冲压成型机构 其任务是将粉煤冲压成型。要求冲头往复运动。由于机构承受载荷大，采用曲柄滑块机构（1234）。 脱模机构 其任务是将模筒内冲压后的模块脱模，要求脱模冲头往复运动。可将它与冲压冲头固结在一起，在模筒转盘第二个工位实现。 扫屑机构 要求在冲头、脱模盘向上移动过程中完成，利用固定移动凸轮和冲头固连的带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底部的煤粉屑。 模筒转盘机构 其任务是完成加料、冲压、脱模的转换。要求其间歇运动，由于工位的固定，采用槽轮机构（7910）来实现。由于曲柄2轴线与模筒转盘轴线垂直，采用圆锥齿轮（78）转动。加料利用煤粉重力，成型脱模后的煤块落在传送带上。,3 机构运动示意图,4、机构运动循环图,四 平板印刷机,1、机器的功能和设计要求 机器的功能是在小型字板上刷上油墨，通过字板和白纸相互粘合，而完成印刷工艺。需完成的动作为： 纸张送入和印刷品的取出； 油辊上添加油墨； 字板上刷墨； 白纸与涂墨的字板粘合印刷。 印刷机的设计要求和参数有 印刷能力、驱动电机的转速和功率； 从提高印刷质量考虑，希望印头在印刷的瞬间有一短暂的停歇； 为使油辊刷墨均匀，希望油辊在工作行程和回程中速度尽量均匀； 考虑运动部分质量尽可能小，字板固定在机架上。,2、机械功能分解及选型 以粘合压印机构为主运动机构，其曲柄转角作为其它机构运动的基准。 压印机构 其任务是将装有白纸的印头与字板压紧，然后分开以便取出印好制品和装入新的纸张。印头往复运动，压印时速度小一点，即相应机构具有急回特性。选用曲柄摇杆机构（12543），摇杆终点位置与字板（12）压紧。 墨辊蘸墨和字板刷墨机构 墨辊（1）和墨盘（2）上滚动而蘸墨，而在字板上滚动而刷墨，墨辊沿着固定道路(墨盘和字板)滚动，一个运动循环来回往复一次。利用曲柄摇杆机构（12567）实现往复摆动，墨辊相对摇杆能移动，以适应固定道路轨迹的要求。 墨盘间歇运动机构 为使墨辊上墨均匀，将油墨定量输送至油盘，将油墨定量输送到油盘，再将油盘间歇运动达到不断均匀上墨。实现简谐运动采用曲柄摇杆机构（12589）和棘轮机构（910）来实现。并由圆锥齿轮（1011）实现垂直轴传动。,3、机构运动示意图,4、机构运动循环图,