西南交通大学机械综合设计1 可选题目.doc

一、高位自卸汽车一、 问题的提出目前国内生产的自卸汽车，其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下。卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货。二、 设计要求和有关数据1) 具有一般自卸汽车的功能。2) 能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度，最大升程Smax见表2-1.3) 为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移。车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表2-1。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。4) 在举升过程中可在任意高度停留卸货。5) 在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开：卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭，后厢门和车厢的相对位置见图2-3。6) 举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。7) 结构尽量紧凑、简单、可靠、具有良好的动力传递性能。序号车厢尺寸(LWH)SmaxaW(kg)LiLd140002000640180038050003005002390020006401850350480030050033900180063019003204500280470438001800630195030042002804705370018006202000280400025045063600180061020502503900250450表2-1 (尺寸单位为毫米)二、增 力 头一、 问题的提出铁路养护：将钢轨固定在混凝土轨枕上的构件是螺栓螺母，螺母需定期拧松、涂油、拧紧。目前工务部门普遍采用如图1所示的扳手，以螺母锁紧力矩为15kgm计，拧松螺母需要操作工人加在手上的圆周力达30kg以上，对连续操作来说，劳动强度很大，因此迫切需要一种扩大力矩即增力的部件，且体积要小、重量要轻，以便于携带。汽车修理与汽车发动：载重汽车的车轮螺母的锁紧力矩较大，除了在汽车修理店备有电动扳手或气动扳手外，在长途运输过程中及其某些修理情况下拆卸螺母。同样，寒冷地区的汽车、拖拉机发动也比较困难，常依靠人力用曲拐带动发动机曲轴旋转发动，这时所需要的驱动力矩也很大，同样迫切需要一种增力部件扩大人手臂的输出力矩，见图2。二、 设计要求和有关数据根据上面三种应用场合，提出设计要求如下：1) 为符合操作习惯，这个增力部件应具有力矩的同轴输入、输出功能。2) 根据使用要求，该增力部件的增力比（输出力矩与输入力矩之比）为4、4.5、5三种。3) 该增力部件具有增力和不增力两种工作状态，且能快速切换，以便能够在螺母拧松后快速将螺母旋下。4) 为了携带、使用的方便，要求该增力部件体积小、重量轻。三、载重汽车的起重后板一、 问题的提出在汽车的装卸作业中，常常需要将货物由地面装到车厢上或将车厢上的货物卸到地面上。对有叉车的作业场合这是不成问题的，但如果没有叉车，则装卸比较费力费时。如能利用载重汽车的车厢后板设计出一个起重平台，则可以较好地解决这个问题。二、 设计要求和有关数据汽车车厢的参数如图所示，有如下设计要求：1) 后板起升过程中保持水平平动。2) 后板在完成起升任务后可与车厢自动合拢。3) 起升、合拢所用动力部件采用伸缩油缸，油缸应安装在车厢下面，且在后板与车厢合拢后，两只油缸的活塞应缩进油缸体内以防止在行车过程中飞石等碰伤活塞杆。4) 最大起重量分别为0.3T、0.4T、0.5T。5) 起升机构、合拢机构的最小传动角min40。四、钢筋切断机一、 问题的提出钢筋在建筑上应用非常广泛，它可以用作预制构件，钢筋混凝土和箍筋等。为此，需要钢筋切断机按所要求的钢筋的规格的长度将其切断。目前建筑工地使用的钢筋切断机虽能完成切断动作，但其执行机构没有考虑到对切刀运动规律和动力特性的要求，切刀工作过程中产生的冲击很大，切断效率较低。因此，有必要将现存的钢筋切断机加以改进，重新设计，以获得动态性能较好的钢筋切断机。二、 设计要求和有关数据1) 设计要求a. 基本工作要求：用手工将不同规格的钢筋按所需长度送至刀口，将其切断；以后再次送入，作下次截断。b. 运动要求：i) 在切断过程中，要求切断速度尽可能小，速度尽可能均匀，以保证切削质量，减少冲击;ii) 保证切刀行程H;iii) 切刀空行程中速度尽可能快，以提高效率；iv) 保证切刀的每分钟切断次数（生产率）。c. 动力要求:切刀能产生足够的冲力克服工作阻力，要有较好的传动性能。2) 有关数据拟采用三相异步电机作动力源，初定电机转速ndrpm；所切钢筋的最大直径dmax40mm，动刀通过的距离H=44mm，其生产率分型号依次为34次/ 分、38次/ 分、42次/ 分、刀在切断过程中所受工作阻力P=400KN,其它行程无阻力。整个机器的尺寸范围为：长宽高160050750五、起 道 器一、 问题的提出铁路安全运输要求钢轨轨枕下的道渣坚实、钢轨平直（直道）。但各种原因常常导致道渣松动，钢轨一高一低，因此需要进行维护，在维护作业中需要一特殊的起道机械，其作用是将钢轨抬高至一定高度以便向轨枕下进行填渣作业，如图所示。二、 设计要求和有关数据汽车车厢的参数如图所示，有如下设计要求：1) 对起升量和起升重量的要求如下表所示：起升量（mm）120120100100起升重量（吨）12815102) 为使用、携带方便，起道器为全机械式、起道器重量不得超过20kg或外乡小于3002001500(mm3)(不包括摆杆)。3) 摆杆长小于1.5m，驱动力F小于25kg，摆杆摆角小于80。4) 为保证轨距不变，钢轨只能受垂直力，不得受水平力。5) 为保证行车安全，起道器不得超过200mm。6) 为保证行车安全，起道器在任何起升高度上都具有快速卸载能力。六、自动钻床送进机构一、 问题的提出钻床是一种常用的孔加工机床。在台式钻床中，钻床主轴的进给运动一般是用手操纵的，往往要耗费许多时间。据统计测算，在很多情况下，用于其他辅助工作的时间比真正用于钻孔的时间多好几倍，而用于操纵的时间又占其他辅助工作时间的31%40%。因此，要提高生产率，就要对钻床进行自动化改装，其中的一个重要方面就是实现钻削工作循环的自动化，即采用自动送进机构，以减少操纵所用的时间。二、 设计要求和有关数据如图1所示、设送进机构的输入运动为构件1的匀速回转，其转速为n1，输出运动为刀具（钻头）的直线往复运动，行程为HH1H2，P为钻削时所受到的阻力。原始数据如下表所示：构件1转速（转 分）H1(mm)H2(mm)钻削时的送进速度V(mm S)钻削时钻头所受到的阻力P(N)钻头其他行程受到阻力P0(N)题11025201.6823000题21530251.3339110题31030301.6875110题41535301.59105890题51030301.40131720对刀具运动的具体要求是1) 由A到B，刀具的行程为H1，为刀具趋近工件的行程，要求刀具具有较高的速度；2) 由B到C，刀具的行程为H2，为钻削时的送进行程。要求刀具能够以匀速V或近似匀速送进，以保证钻孔动作的完成和钻孔质量；3) 由C返回到A，刀具的行程HH1H2，为刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有较高的速度，其平均速度与钻削时的平均速度之比（行程速比系数）K达到或接近于2；4) 刀具退回到A时，能够在此位置停歇2秒左右，以便装卸工件。除了以上运动要求外，还要求机构具有良好的传动性能，结构紧凑、经济实用。七、装载机一、 问题的提出近代工程施工对装载机的工作范围、性能的要求不断提高。试设计一种装载机的执行机构。二、 设计要求和有关数据装载机铲斗的工作范围参数如图所示，另有如下设计要求：1) 铲斗距地面最大高度不小于32.6m。2) 机身不动时，铲斗水平移动最大距离不小于1.24m。3) 铲斗在工作范围内运动到任何位置都能保持平动。4) 铲斗最大倾倒角度不小于110。5) 采用液压驱动，各个传动角不得小于35。6) 不得发生杆件干涉现象。不得涉及高副机构。受力合理。八、铁路散货自翻车一、 问题的提出一种铁路运输散装货物的车辆，具有两侧自翻，自动开、关门的功能，（以下简称为自翻车），可节省人力，减轻劳动强度。试设计其自翻，自动开、关门机构。二、 设计要求和有关数据自翻车工作状态及原始参数如图所示，设计要求如下：1) 车厢向一侧翻至给定角度时，该侧厢门联动打开成为车厢底面的平行延伸面。2) 车厢向一侧翻时，另一侧厢门不得向内挤压。3) 车厢未倾翻时及恢复水平状态时，两侧厢门联动关闭，厢门不得在散货压迫下自行开启。4) 驱动和传动系统在车厢下面，不超过车厢侧面。5) 采用液压驱动，平面连杆机构传动（不使用高副机构），各传动角不得小于30。6) 不得发生杆件干涉现象。不得涉及高副机构。受力合理。九、后装压缩倾卸式垃圾汽车一、 课题背景介绍1-1. 结构组成及总体布置后装压缩式垃圾汽车主要用于收集、转运袋装生活垃圾。它与其他形式的垃圾运输汽车的区别是：能压缩、破碎垃圾，增大装载质量。后装压缩式垃圾汽车的专用工作装置主要由车厢和装载厢两部分组成。后装压缩倾卸式垃圾汽车的运输状态如图1所示。车厢2置联于底盘车架上。装载厢3位于车厢后端，其上角与车厢铰接，并可由举升油缸驱动其绕铰接轴转动。垃圾从装载厢后部入口处装入，再经装载厢内的压缩机构进行压缩处理，然后将垃圾向前挤压车厢内压实。卸出垃圾时，如图2所示，首先装载厢被举升油缸1驱动向后掀起，使车厢后端呈敞开状，然后车厢被举升油缸2驱动绕其后部铰接轴转动，前端升起向后倾斜，将垃圾卸出车厢。在进行汽车总体布置时，装载厢的垃圾入口下缘离地距离应小于900mm。1-2. 主要工作部件的结构与参数确定1-2-1 车厢后装压缩式垃圾汽车的车厢的纵截面一般为直角梯形，如图3所示。参考国内外同类车型即可确定额定装载质量me5000kg。根据压缩后的垃圾密度400600kg/m3，车厢容积V按下式确定： （m3）车厢容积也可按图3确定： （m3） 式中： 厢内顶纵长度 (m)； 厢内底纵长度 (m)； H 厢内高度(m)； W 厢内宽度 (W2m)；1-2-2 车厢倾斜机构为了使车厢可以前端升高向后卸出垃圾，须将车厢后端与底盘铰链连接，并在车厢下面设置液压举升机构。为了避免车厢重心过高影响其稳定性，应该尽量减少举升机构所占用的高度空间。运输时车厢在底盘上平放，该举升油缸尾端不得低于车轮轮轴。1-2-3 装载厢与压缩填装机构装载厢总成是由装载厢体和安装在其内的压缩填装机构组成。其作用是将垃圾填装在装载厢内进行压碎压实处理，并将垃圾向车厢内挤压。装载厢内的复合连杆式压缩机构的工作过程如图4所示。状态(a)表示铲斗DE上一次工作循环结束和新一轮工作循环开始，垃圾已倒入装载厢下腔的装填斗中；状态(b) 表示铲斗DE摆动上收；状态(c) 表示铲斗DE向下压缩垃圾；状态(d) 表示铲斗DE改变施力方向，将垃圾进一步压碎、压实并开始向车厢方向推送；状态(e) 表示铲斗DE将垃圾向车厢内压入并复位。二、 设计要求和有关数据1) 初步设计本车的外形轮廓。标注车厢和装载厢的主要几何参数。2) 设计车厢倾斜机构(1) 采用油缸驱动，油缸级数不多于三级，确定其工作长度范围Lmin和Lmax。（一级Lmax1.7Lmin，二级Lmax2.3Lmin，三级Lmax2.8Lmin）(2) 确定车厢与底盘铰接的铰链的位置。设计车厢倾斜机构，使车厢至少可以向后倾斜40。举升油缸2工作过程2min30。(3) 车厢在水平运输位置时，车厢下面的倾斜机构占用的高度尽可能小，举升油缸2的尾端不得低于车轮轮轴。3) 设计装载厢及其内的压缩装填机构(1) 采用油缸驱动，油缸级数不多于三级，确定其工作长度范围Lmin和Lmax。(2) 压缩填装机构须实现1-2-3和图4提出的工作要求，至多两个自由度。(3) 装载厢的底部曲线应该是铲斗DE的端点的运动轨迹曲线。装载厢的垃圾入口下缘离地距离应小于900mm。(4) 设计装载厢掀起机构。掀起施旋转的角度值由设计者自定，须保证垃圾顺利卸出。举升油缸1工作过程中1in30。(5) 上机计算，打印结果。(6) 选做机械方案创意设计模拟实施实验。(7) 用不同颜色绘出车厢及其倾斜机构的两个极限位置和装载厢及其内的压缩装填机构的五个工作位置。(8) 撰写设计说明书。十、受电弓机构一、 问题的提出如图所示，是从垂直于电力机车行使速度的方向看上去，受电弓的弓头的最低和最高位置。理想的情况是以车体为参照系时，弓头沿垂直于车顶的方向直线上升、下降，最低400mm，最高1950mm。二、 设计要求和有关数据1) 在弓头上升、下降的1550mm行程内，偏离理想化直线轨迹的距离不得超过100mm。2) 在任何时候，弓头上部都是整个机构的最高处。3) 只有一个自由度，用风缸驱动。4) 收弓后，整个受电弓含风缸不超出虚线所示1400400mm区域。5) 在垂直于机车速度的方向，最大尺寸不超过1200mm。6) 最小传动角大于或等于30。7) 用不同颜色画出机构的两个极限位置和一个中间位置。标注尺寸。十一、高速列车摆式车体一、 问题的提出对于高速列车，既有线路在转弯处的外轨超高所产生的水平分力已远远不足以提供高速转弯所需要的向心力。若采用控制式摆式车体，线路不需要改造，通过安装在车体和机架（下摇枕）之间的摆动机构使车体在转弯时进一步向内侧倾斜，其效果是增大了作用于车体的向心力，等效于增大外轨超高，可满足高速转弯的需要。二、 设计要求和有关数据1) 车体必须悬挂在机架（下摇枕）上，以减少振动。2) 车体顺、逆时针都能至多倾斜8。3) 车体倾斜时，其质心偏离未倾斜时质心的距离不超过200mm。4) 只有一个自由度，用一个或两个油缸驱动倾斜运动。5) 除车体以外的其它杆件尽可能不占或少占车体地板以上面积。6) 传动角大于或等于30。7) 已知数据如图中所示，未注尺寸由同学们在图上量取后再按比例计算得出。8) 用不同颜色画出车体放平和倾斜的两个极限位置。标注尺寸。十二、装载机强制卸载铲斗一、 问题的提出用一般的装载机装卸粘滞性物料时，会出现粘斗即卸不净的现象，使生产率降低。在铲斗中加装顶推板，实行强制卸载，可圆满解决这一问题。二、 设计要求和有关数据1) 顶推板的移动，由转斗油缸通过转斗连杆机构操纵，不单独为其增设油缸。2) 当顶推板向前移动时，其下部是平行于斗底的直线运动。当铲斗在最大举升位置回转卸载时，斗底呈水平位置，顶推板向前移动，可实现最大高度的卸载。当动臂下降至铲掘位置时，顶推板自动回复到初始位置。3) 必须使动臂的举升高度和铲斗的回转角度能够比普通装载机有所减小。4) 顶推板须做推土板的形状，以便在用推土方式分层铲土时效率较高。5) 最小传动角大于或等于30。6) 尽可能不引入高副。7) 已知数据如图所示，未注尺寸由同学们在图上量取后再按比例计算得出。8) 用不同的颜色画出这种铲斗的两个极限状态和一个中间状态。标注尺 寸。十三、步进送料机一、 问题的提出某自动生产线的一部分步进送料机。如图所示，加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a300mm，在导轨上向左依次间歇移动，即每个零件耗时t1移动距离a后间歇时间t2，又耗时t1移动距离a后停歇时间t2.。考虑到动停时间之比Kt1/t2之值较特殊，以及耐用性、成本、维修方便等因素，不宜采用槽轮、凸轮等高副机构，而应设计平面连杆机构。二、 设计要求和有关数据1) 电机驱动，即必须有曲柄。2) 输送架平动，其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线（以下将该曲线简称为轨迹曲线）。3) 轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段，其长度为a300mm，允差20mm（这段对应于工件的移动）；轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b50mm，以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰）。4) 在设计图中用不同的颜色画出机构的四个位置，AB段和CDE段各绘出两个位置。须注明机构的全部几何尺寸。十四、侧卸式翻斗车一、 问题的提出为运输某种胶状半流质化工原料，需设计专用车辆，其运输状态和侧卸状态分别如图(a)和图(b)所示。二、 设计要求和有关数据1) 针对被运物品的物理性能，车体设计成厢盖式。2) 在运输状态，由于车门受较大的侧压力，应有锁钩NP钩住车门BQ；为防止半流质溅出，顶盖GQ在点G与车厢铰接，在点Q与车门咬合。3) 在侧卸状态，车厢倾斜2737，锁钩和顶盖上扬，车门BQ向外开启成为车厢底面的延长面。4) 车体复位放平时，顶盖、锁钩和车门都按运输状态的要求复位。5) 不得涉及高副。6) 车厢的倾斜和复位用油缸伸缩驱动。7) 全部传动角恒大于30。8) 载荷及自重合计8000Kg，卸车时下车门所受近似简化为作用在其中点的一个500Kg的力。9) 已知数据如图所示，其它尺寸由同学们在