贵阳学院机械工程学院机械原理课程设计指导书

1、机械原理课程设计指导书 本课程设计分为以下三大类型：平面连杆机构的设计及运动分析，变位齿轮机构设计及分析，凸轮机构设计及分析。总工作时间需在一周至一周半内集中进行，再结合计算机辅助设计。由于编者水平有限，书中难免存在错误或不足之处，恳请多者指正。 目 录第一章 绪论 （1）第二章 平面连杆机构的运动分析与综合 （7）第三章 齿轮机构传动设计 （10）第四章 凸轮机构运动分析及设计 （15）参考文献 （20）第一章 绪 论一、机械原理课程设计的目的机械原理课程是培养学生教育较小机械系统运动方案设计初步能力的技术基础课。课程设计则是学生学习机械原理的重要实践环节。一般在机械原理课程设计学完后集中进

2、行。它的目的在于进一步巩固和加深所学理论知识，并将它们应用于实际机构的分析研究中。通过课程设计这一环节，使学生更好地掌握和加深理解本课程的基本理论和方法，进一部提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机的能力。在课程设计中，要重视培养学生创新设计的能力。以达到教学大纲中要求“培养工程师必备的一些基本技能”训练的目的。机械原理课程设计的基本目的是：1. 进一步巩固和加深学生所学的理论知识，并将它们应用于实际机构的分析研究和设计中，培养学生开发和创新机械产品的能力。2. 培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生对于机械的运动学、动力学的分析和设计有一较完整和系统的概念。3.

3、使学生掌握机械运动、动力分析和设计的图解方法，以及借助于计算机进行运动、动力分析和设计的解析方法。4. 进一步提高学生的计算、绘图、表达和使用技术资料的能力。二、机械原理课程设计的任务和内容机械原理课程设计的任务是：学生在规定时间内完成教师指定的机构设计课题，进而对机构的性能进行分析和科学评价。将自己的设计研究成果编写成计算说明书一份（10页以上），绘制出设计图（A1）一张。机械原理设计的内容是：1.按照机械的几何、运动、动力、轨迹等性能要求进行低副机构的尺度综合或高副机构的廓线设计。2.对指定的机械进行运动分析和动力分析。三、机械原理课程设计的方法课程设计的方法一般可分为两大类：1.解析法按

4、机构的几何运动关系，运用列出解析方程式的方法，对机构进行动态分析，具有数据全面、精确的优点。能通过动态的分析结果，看到机构运动的全貌，更有效地对机构进行科学分析和综合。借助于计算机，可避免大量重复人工劳动，迅速得到动态的分析结果，因此在用图解法进行课程设计中，学生必须掌握用计算机解决工程实际问题的能力。2.图解法运用机械原理的基本知识用图解的方法对机构某一工作瞬时进行运动和受力分析，将其结果清晰地以线图的形式表现在图样上。具有直观、定性简单、检查解析计算的正确性方法等优点。尤其是在解决简单机构的分析与综合时，方法简单，分析结果清晰形象。在用图解法进行课程设计时，学生必须掌握工程图算能力，要求分

5、析正确绘图精确，比例适中，图面清洁，这是工程技术人员必备的动手能力。图解法和解析法各有优点，可互为补充。工程实际中要求工程技术人员熟练地掌握这两种方法，故在本次设计中两种方法并用。四、机械原理课程设计的编写要求 机械原理课程设计 说明书装 设计课题：- - - - 订 学院：-班级：- 线 姓名：- 学号：- 指导教师：- 年 月 日1. 设计说明书的编写格式 课程设计说明书是技术说明书的一种，是整个设计计算的整理和总结，同时也是审核设计的技术文件之一。编写技术说明书是科技工作者必须掌握的基本技能之一。 它的格式如下： 第一页 封面格式如图1-1; 第二页 设计题目（包括设计条件和要求的设计任

6、务书）； 第三页 目录（标题、页次）;第四页 开始设计说明，包括以下内容：1.1 依据设计任务书，确定设计方案 的说明； 1.2 分析原始数据，并确定机构主要 几何参数，绘制机构运动简图。 1.3 对机构进行分析所用方法及其原理的简要说明; 图1-1说明书封面格式1.4 列出必要的设计计算过程；1.5 用图解法对机构特定工作位置进行分析的说明； 1.6 用解析法对机构进行动态分析的说明； 1.7 画出编程框图，打印出自编的全部程序（对所编程序中的某些符号、变量名及其它方面作必要的说明），及自编程序的运行结果；1.8 用表格等形式列出计算结果，画出机构动态分析的曲线图；1.9 按分析结果，对自己

7、设计的机构进行评价讨论；最后页 列出主要参考资料（资料编号、主要作者、书名、版本、出版地、出版者出版年份）。举例如下： 1 孙桓，陈作模，葛文杰主编 . 机械原理 . 第七版 . 北京：高等教育出版社，20052. 课程设计说明书的要求2.1设计说明书应该用蓝、黑色钢笔书写在16开的论文报告纸上，要求字迹端正，文句通顺，层叙述简明。2.2设计说明书的叙述部分，应有理论根据。必要时应配上插图，正确简单 明了。2.3设计说明书的计算部分，应编写大、小标题，应注明所用公式和数据来源（参考资料的编号和页次） 代号 量纲。推荐格式： 序号计算项目代号公式和数据来源数值量纲备注 图1-2说明书格式 2.6

8、设计说明书中的自编计算机程序，应打印附上；2.7说明书应加上封面与目录装订成册。3. 设计图样要求 图样是课程设计的又一组成部分，是设计的成果之一。设计图纸是学生用图解法清晰地以线图的形式表现自己的设计，即在图纸上对机构进行分析的技术文件。它的要求如下： 3.1图纸采用GB A1一张; 3.2图纸的质量要求：严格按比例绘制，分析正确，作图准确,，符合课题要求。 3.3图面要求：布图匀称图面整齐清洁,线条尺寸标注等等合制图标准的规定。 3.4标题栏格式大小如图1-3。 1-3标题栏格式4. 课程设计注意事项图4.1认真阅读指导书,仔细听指导课,作好笔记; 4.2正确运用手册、标准; 4.3优化你

9、的设计,不怕反复计算,绝不容忍错误。哪怕是微小的错误,也会酿成大祸。 4.4保存好草稿本。编写说明书实际就是将草稿本内容誊清和规范化。5. 准备答辩答辩是课程设计的最后一个重要环节，通过准备和答辩，可以总结设计方法、步骤，巩固分析和解决工程实际问题的能力。答辩也是对课程设计中各个问题理解深度、广度及基本理论掌握程度进行检查和评定成绩的重要方式，对整个设计质量的提高大有好处。6. 成绩评定 课程设计的成绩单独计分。课程设计成绩的评定，应以设计说明书、图样和在答辩中回答问题的情况为根据，参考设计过程中的表现，由指导老师按五分计分制（优、良、中、及格、不及格）进行评定。第二章 平面连杆机构的设计与运

10、动分析 连杆机构能获得各种形状的运动轨迹，便于作远距离传动，还具有杆长调节方便、维修简单、寿命长、等优点，因此在通用机械中运用极为广泛。连杆机构中大部分构件呈杆状，结构简单；运动副为转动副和移动副，加工方便；运动副之间为面接触，压强小、磨损轻、工作可靠，能传递的载荷大。但它的主要缺点是：构件数量多，运动累积误差增大；有些构件作往复移动、摆动或平面复杂运动，有加速度及冲击，使传动不平稳。设计时应尽量利用优点减小缺点。一、设计课题：设计课题一：牛头刨床主体机构设计1. 机构简介： 牛头刨床是一种进行平面切削加工的机床（见图2-1）。电动机皮带传动驱使中央大齿轮1（曲柄）回转。刨床工作时，由导杆机构

11、1(曲柄)-2(滑块)-3(导杆)-4(连杆)-5带动滑枕（刨头）5作往复运动。 图2-1 牛头刨床图 2-2 牛头刨床主体机构简图由这些构件和床身（机架）所组成的平面六杆机构就是刨床的主体机构。滑枕5左行时，刨刀进行切削，受到切削阻力，称为工作行程。此过程要求较低且均匀以提高切削质量。滑枕5右行时刨刀不切削，称为空回行程，此过程要求速度较高以减少回程时间，提高生产率。为此刨床采用具有急回作用的导杆机构。在滑枕右行的空回行程的时间内，工作台还要通过另一个棘轮机构作横向进给运动，以便刨刀继续切削。牛头刨床的型号主要有B630、B650、B665三种。2. 设计要求本课题要求设计牛头刨床的主体机构

12、（2-2），并对刨头的运动规律进行科学分析。3. 设计数据见下表注：I号：B630型；II号：B665型；III号：B650型。设计内容名称符号单位题号IIIIII已知数据固定铰链支点间距离LACmm380460310曲柄长度LABmm11014793刨头冲程Hmm312650500连杆DE与导杆CD长度比LDE：LCD0.250.30.3运动分析曲柄转速（顺时针）rad/s111设计课题二：单缸四冲程柴油机主体机构设计1. 机构简介：本设计是四冲程柴油机，如图2-3。它是一种内燃机，将燃料燃烧时所产生的热能转变为机械能。内燃机的工作原理是以气缸内的燃气压力推动活塞3，经连杆2，使曲轴1旋转，

13、带动机器转动。其主体机构为曲柄滑块机构。曲柄依靠飞轮调节，作匀速转动。四冲程分别为：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。进气冲程：活塞下行，对应曲柄转角0°180°。燃气开始进入汽缸。压缩冲程：活塞上行，对应曲柄转角180°360°。吸入的燃气受到压缩。膨胀（作功）冲程：活塞下行，对应曲柄转角360°540°。在压缩冲程终了时，被压缩的燃气温度已超过柴油机自燃的温度，经点火柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，燃气压力推动活塞下行对外作功。排气冲程：活塞上行，对应曲柄转角540°720°。废气被驱出汽缸。即

14、活塞在气缸内往复移动四次，完成一个工作循环。2. 设计要求 本课题要求设计柴油机的主体机构（图2-3），并对活塞的运动规律进行科学分析。3. 设计数据：已知活塞冲程H=120mm，连杆与曲柄长度之比=4，曲柄1=50rad/s。设计课题三：活塞式空压机主体机构设计1. 机构简介：空压机（图2-4）是一种将机械能转化为气体势能的机械。活塞式空压机的主体机构为曲柄滑块机构。电动机带动偏心轮1转动，并由连杆2推动活塞3移动。活塞3向右移动，压缩右侧气缸内的空气，达到所需的压力后，压力阀打开，吸入空气。活塞3向左移动，压缩左侧气缸内的空气，达到所需的压力后，压力阀打开，输出压缩空气，右侧进气阀打开，吸

15、入空气。偏心轮旋转一周，活塞往复移动一次，完成吸气和压缩一个工作循环。2. 设计要求本课题要求设计空压机的主体机构，并对活塞的运动规律进行科学分析。3. 设计数据：已知活塞冲程H=120mm，连杆与曲柄长度之比=5，曲柄转速n1=1460rad/min。 设计课题四：插秧机主体机构设计1. 机构简介：插秧机机头的运动轨迹是：1）水平往前取秧；2）垂直往下插秧；3）斜向返回，返回时不能将秧带出。从四杆机构分析图谱查得，当Lab:Lbc:Lcd:Lda:Lbe:Lef=1：2：1.5：2.5：2.6：0.15（如图2-5）时，F点的运动轨迹能满足要求。 2. 设计要求本课题要求设计插秧机的主体机构

16、，并对插秧机机头的运动规律进行科学分析。3. 设计数据：已知插秧机曲柄转速1=10rad/s，往下插秧行程需达秧高180mm。 180mm 图2-5 插秧机主体机构简图设计课题五：钢管输出翻板装置机构设计1. 机构简介图2-6为钢管输出翻板装置机构运动简图，当气缸1作为原动件时，气进入气缸右腔推动活塞杆运动，使翻钢臂顺时针转动，钢管在重力作用下从翻板上落下。2. 设计要求本课题要求对翻板进行位置、速度和加速度分析。3. 设计数据已知：，,推杆行程560mm，在1s内匀速推动，变化范围：。翻板ADBCFEG图2-6 输出翻板装置机构运动简图设计课题六：CSP薄板取样剪切机机构设计1. 机构简介图

17、2-7为CSP薄板取样剪切机机构简图，通过液压缸1驱动力臂，绕机架上定点C转动，带动滑块（上刀台与上刀片）沿机架内轨道垂直向下剪切。2. 设计要求：本课题要求对滑块5运动情况进行分析。3. 设计数据 液压缸铰接点A和滑块水平距离650mm，A点和C点垂直距离1092.5mm，变化范围8101370mm。图2-7剪切机构机构运动简图设计课题七：汽车前轮转向机构设计1. 机构简介 汽车的前轮转向，是通过等腰梯形机构ABCD驱使前轮转动来实现的。两前轮分别与两摇杆AB、CD相连，如图2-8所示。当汽车沿直线行驶时（转弯半径R=）,左右两轮轴线与机架AD成一条直线；当汽车转弯时，要求左右两轮（或摇杆A

18、B和CD）转过不同的角度、。理论上希望前轮两轴延长线的交点P始终能落在后轮轴的延长线上。这样，整个车身就能绕P点转动，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损。因此，根据不同的转弯半径R（汽车转向行驶时，各车轮运行轨迹中最外侧车轮滚出的圆周半径），就要求左右两轮轴线（AB、CD）分别转过不同的角度、，其关系如下： 如图2-8所示为汽车右拐时 所以和的函数关系为：同理，当汽车左拐时，由于对称性，有，故转向机构ABCD的设计应尽量满足以上转角要求。 P图2-8 汽车前轮转向机构2. 设计要求1）根据转弯半径Rmin和Rmax=(直线行驶)，求出理论上要求的转角和的对应值，要求最少2组对应值

19、；2）设计该铰链四杆机构（即等腰梯形双摇杆机构），且尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求；3）用图解法检验机构在常用转角范围时的最小传动角。3. 设计数据见下表参数轴距轮距最小转弯半径销轴到车轮中心的距离符号LBRmind单位mmmmmmmm题号.途乐GRX290016056100400.途乐GL290015556100400.尼桑公爵280015005500500注：机构的初始位置在下列范围内选取。（建议。）设计课题八：铰链式颚式破碎机的机构设计1. 机构简介 颚式破碎机是一种用来破碎矿石的机械，如图2-9所示。机器经带传动（图中未画）使曲柄2顺时针方向回转，然后通过构件3、4、5使动

20、颚板6往复摆动。当动颚板6向左摆向固定于机架1上的定颚板7时，矿石即被轧碎；当动颚板6向右摆离定颚板7时，被轧碎的矿石即落下。图2-9 铰链式颚式破碎机2. 设计要求对该机构进行运动分析。3. 设计数据n2=170r/min，lO2A=100mm，l1=1000mm，l1=940mm，h1=850mm，h2=1000mm，lAB=1250mm，lO4B=1000mm,lBC=1150mm，lO6C=1960mm。设计课题九：加热炉推料机的执行机构设计1. 机构简介图2-10所示为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。该机器用于向热处理加热炉内送料。推料机由电机驱动，通过传动装置使推料机的执行构

21、件（滑块）5做往复移动，将物料7送入加热炉内。 图2-10 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图2. 设计要求设计该执行机构并分析滑块的运动。3. 设计数据见下表题号参数滑块运动行程H/(mm)220210200190180滑块运动频率n/(次/min)2030405060滑块工作行程最大压力角/(°)3030303030机构行程速比系数K1.251.41.51.752构件DC长度lDC/mm11501140113011201100构件CE长度lCE/mm150160170180200滑块工作行程所受阻力（含摩擦阻力）Fr1/N500450400350300滑块空回行程所受阻力（含摩

22、擦阻力）Fr2/N100100100100100二、机构设计及分析步骤1. 综合机构的已知条件，设计机构各构件的尺寸。应使传动角尽量大。2. 选取适当的比例尺L绘制机构的运动简图，一般位置为执构件运行到工作全程的3/4位置，用粗实线画出；两个极位，用虚线画出。并标明执行构件运行轨迹。（注意：为适应计算机，曲柄一律按逆时针转动）。3. 用图解法作图示位置机构的运动分析，列出矢量方程、比例尺，画出速度多边形和加速度多边形，绝对矢量用实线，相对矢量用虚线。求出执行构件的位移s、速度v和加速度a 。 4. 用解析法作机构运动分析。详述各参数的求解方程，用计算机辅助计算求解。（注意：运行结果应有两极位的

23、分析数据。）5. 绘出工作构件的S-、V-、a-线图。6. 对所设计出的机构进行主要指标参数评定，包括运动和动力性能、结构性能、工作质量等方面，写出评议结果。三、设计计算说明书的要求1. 详述确定机构各构件尺寸的过程。2. 图解法分析机构运动的过程和结果。3. 解析法分析机构运动的过程和结果；画出编程方框图，打印出自编的全部程序（对所编程序中的某些符号、变量名及其它方面作必要的说明），及自编程序的运行结果。4. 对你设计的机构进行自评，总结本次课程设计心得。 四、设计图纸的要求1. 在一张A1图纸上画出机构简图，画出执行机构运行轨迹。2. 作图示位置执行构件的运动矢量方程，画出速度多边形和加速

24、度多边形。3. 用解析法作机构运动分析的结果，绘制执行构件运行时，位移、速度、加速度与曲柄转角对应关系的线图。4. 例图如下：图2-11 平面连杆机构设计图样 第三章 齿轮机构传动设计 在齿轮机构传动中，标准齿轮传动有许多局限性，像大小齿轮承载能力不等、根切、实际中心距与标准中心距不符等。所以工程中重要的齿轮传动经常采用变位齿轮传动。在本次课程设计中，我们将要进行渐开线变位直齿圆柱齿轮设计。一、齿轮机构几何设计的要求1. 在给定的条件下，以满足一定的传动质量指标为目的进行齿轮机构的几何计算。2. 在已计算的前提下，能以几何图形表示出所设计的一对齿轮的轮齿啮合情况，即绘制一对齿轮的轮齿啮合图。二

25、、设计课题：渐开线变位直齿圆柱齿轮设计设计数据见下表题号 m（mm）Z1Z2haCamm ）1.机车牵引机齿轮1015571.00.2520°2.机车牵引机齿轮1013591.00.2520°3.机车牵引机齿轮1012501.00.2520°4.机车牵引机齿轮 1015501.00.2520°5.机车牵引机齿轮1017461.00.2520°6.机车牵引机齿轮1017551.00.2520°7.机车牵引机齿轮1020421.00.2520°8.插床齿轮813591.00.2520°9.插床齿轮813401.00.2

26、520°10.压床齿轮511381.00.2520°11.压床齿轮610351.00.2520°12.压床齿轮611321.00.2520°13.螺丝搓床齿轮机构1014701.00.2520°14.重型切削机床622441.00.2520°15.金属切削机床222441.00.2520°16.250T剪切机齿轮8281201.00.2520°60017.800T剪切机齿轮2420471.00.2520°81018.700立式轧机2427461.00.2520°88019.活塞式压气机齿轮机构6

27、22441.00.2520°20520.曲柄压力机1012421.00.2520°27521.曲柄压力机816501.00.2520°27022.曲柄压力机1015461.00.2520°31523.曲柄压力机814381.00.2520°21024.齿轮传动612431.00.2520°16525.齿轮传动516501.00.2520°17026.齿轮传动615461.00.2520°18527.齿轮传动814381.00.2520°210二、机构设计及分析步骤1. 选择传动类型： 按一对齿轮变位系数之

28、和X=X1+X2的值大于零、等于零、小于零的不同情况，变位齿轮传动分别称作正传动、零传动（标准齿轮传动）、和负传动。 正传动具有强度高、磨损小且机构尺寸紧凑等优点，应该优先选用。当时，为防止齿轮发生根切，则必须选用正传动。 对于希望采用标准中心距的直齿圆柱齿轮传动，只要满足的条件，常采用等移距变位传动。若希望有良好的互换性，、又均大于，则优先选用标准齿轮传动。 负传动具有强度低、磨损严重、尺寸大等缺点，除中心距有特殊要求外，一般避免采用。2. 确定齿轮的变位系数原则： 变位齿轮传动的设计问题，按给定的数据不同，又常分为限定中心距的设计（已知Z1，Z2，a，ha，C，m）和非限定中心距的设计两种

29、类型（已知Z1，Z2，ha，C，m）。它们选取总变位系数X的方法虽然不同，但原则相同，即应均衡大小齿轮的强度综合性能及承载能力，同时该对齿轮还必须满足下述三个条件：2.1 保证齿顶有足够的强度 Sa0.25m0.40m2.2 保证齿轮有足够的重合度 a 1.11.2 2.3 保证两轮均不发生根切现象X1 X22.4 保证两轮均不发生过渡曲线干涉现象齿轮1不产生干涉的条件： 齿轮1不产生干涉的条件： 3. 几何设计步骤：3.1 非限定中心距的设计1） 已知参数两轮的齿数Z1、Z2，模数m、压力角，齿顶高系数ha，顶隙系数C。2） 确定变位系数查图3-1，可确定变位系数 ；在图3-1的横坐标上找到

30、两齿轮的齿数和（斜齿轮按当量齿数）Z。向上至P线（按工况优化选定P1至P9线之一）。交点横向至纵坐标即为总变位系数X。Z150，取Z=150。再根据图3-2确定两轮变位系数X1、X2 。在图3-2上取横坐标为（Z1+Z2）/2，纵坐标为X/2的交点作方向射线L，与图示射线一致。再分别取横坐标Z1、Z2，向上交L方向线，横向至纵坐标分别为X1、X2。3） 计算啮合角 inv=查渐开线函数表可得，则中心距a=4） 按表3-1所列公式计算两轮的几何尺寸。5） 验算齿轮的限定条件。3.2 限定中心距的设计1） 已知参数 两轮的齿数Z1、Z2，模数m、压力角，齿顶高系数ha，顶隙系数C，实际中心距a。2

31、） 计算两轮变位系数和，并适当分配计算XX =X1 + X2 =计算啮合角cos= 再根据图3-2确定两轮变位系数X1， X2。变位系数分配按照对传动的要求进行。例如，等滑动系数、等弯曲强度要求等。在一般情况下，小齿轮的变位系数应大于大齿轮的变位系数。3）按表3-1所列公式计算两轮的几何尺寸。4）验算齿轮的限定条件。表3-1 外啮合直齿轮的主要参数和尺寸计算公式名称代号计算公式小齿轮大齿轮分度圆直径dd1=mz1d2=mz2基圆直径dbdb1=d1cosdb2=d2cos中心距变动系数yy=(-)/m齿顶高变动系数yy=(x1+x2)-y齿顶圆直径dd1=d1+2(h*+x1-y)md2=d2

32、+2(h*+x2-y)m齿根圆直径dfdf1=d1-2(ha*+c*-x1)mdf2=d2-2(ha*+c*-x2)m全齿高hh=(2ha*+c*-y)m齿距和基圆齿距P，PbP=m、Pb=m/cos20°齿顶圆压力角1 arc2 arc分度圆齿厚sS1=(0.5+2x1tan)mS2=(0.5+2x2tan)m齿顶厚saSa1=Sa2=重合度=z1(tan1-tan)+ z2(tan2-tan)/(2)三、齿轮啮合图的绘制 齿轮啮合图是将各部分尺寸按一定的比例尺在图纸上画出轮齿啮合关系的一种图形。它可直观地表达一对齿轮的啮合特性和啮合参数，并可借助图形作某些必要的分析。1. 渐开线

33、齿形的画法渐开线齿廓按渐开线的形成原理绘制，如图3-3所示。以小齿轮廓线为例，其步骤如下：1.1 按表3-1所列公式计算出各圆直径db、d、df、da， 以1：1比例，画出各相应的圆。1.2 连心线与节圆的交点为节点P。过P点作基圆的切线，与基圆切于N1点，则即为理论啮合线的一段，也是渐开线发生线的一段。1.3 将线段分成若干等分：、1.4 根据渐开线性质=，因弧长不易测量，可按下式计算其所对应的弦长按此弦长在基圆上取点。1.5 将基圆上的弧长分成同样等分，得基圆上的对应分点等分点1、 2 、3。1.6 过点1、 2 、3作基圆的切线，并在这些切线上分别截取线段，使其、，得、诸点。光滑连接、各

34、点的曲线即为节圆以下部分的渐开线。1.7 将基圆上的分点向左延伸，作出、，取，可得节圆以下渐开线各点、，直至画到（或略超出）齿顶圆为止。1.8 当时，基圆以下一段齿廓取为径向线，在径向线与齿根圆之间以r=0.2m为半径画出过渡圆角；当，在渐开线与齿根圆之间直接画出过渡圆角。图3-3 渐开线齿形的作法1.9 至此，已分别画出两齿轮在齿顶圆和齿根圆之间过节点P的齿廓曲线。1.10 按已算得的齿厚和齿距p计算对应的弦线长度和 按和在分度圆上截取弦长得A、C点，则 （如图3-4）。图3-41.11 取AB弧的中点D，连O1、D两点为轮齿的对称线。用描图纸描下对称线右半齿形，以此为模板画出对称的左半部分

35、齿廓及其他相邻的34个齿廓。另一齿轮的作法相同。将画好的轮齿贴于硬纸板上，两端各保留40mm以上齿根圆弧作基准。待干后剪成齿形样板。1.12 分别作大齿轮和小齿轮的齿形样板。2. 设计图的绘制步骤：2.1 选取比例尺，使齿全高在图样上有3050mm的高度为宜。定出齿轮中心O1、O2.将大齿轮齿形图精确画在图纸上部，小齿轮齿形图精确画在图纸右侧下部。2.2 以图纸右侧为大齿轮，左侧为小齿轮，分别画中心线、中心距、基圆弧、分度圆弧、节圆弧、齿顶圆弧、齿根圆弧、基圆内公切线。内公切线与过P点的节圆切线间夹角为啮合角，应与计算值相符。2.3 在啮合图上标出N1、N2（极限啮合点）和B1、B2（起始与终

36、止啮合点）。2.4 用样板各画出三对齿廓， 并使有一对齿廓在B1 或B2 点接触。移动样板观测能否连续传动。标出单齿、双齿啮合区。2.5 作出齿廓工作段（见图3-4）。以O1为圆心，为半径作圆弧交齿轮1齿廓于b1点，则从b1点到齿顶圆一段齿廓为齿廓工作段。同理作出齿轮2的齿廓工作段。2.7 检查两齿廓是否为零侧隙啮合。2.8 检查两齿轮径向间隙是否等于c*m，两分度圆是否分离了ym。2.9 检查两齿轮啮合重合度应与计算植相符，。2.10 检查两齿轮啮合角应与计算值相符。2.11 测量两齿轮齿顶厚Sa应与计算值相符。 四、设计说明书要求 1. 详述确定齿轮变位设计方案过程。2. 轮齿样板制作过程

37、。3. 轮齿啮合图制作过程。4. 通过轮齿啮合图分析，你得到哪些结论？5. 对你设计的齿轮传动方案进行自评，总结本次课程设计心得。五、设计图样要求：1. 分别绘制两齿轮1.5个轮齿样板；2. 画出齿轮传动啮合图，图上应表示出轮齿主要齿形参数及几何参数尺寸；3. 画出变位齿轮传动分析必需的图形。4. 例图如下：图3-5 齿轮机构设计图样第四章 凸轮机构设计 凸轮机构是一种适用性很广的高副机构，广泛应用于工程设计中，但由于冲击较大，使其使用受到限制。所以设计凸轮，要正确选择从动件运动规律，凸轮基圆半径在满足压力角条件下应尽量小，滚子半径合理，从而正确设计出凸轮轮廓曲线。再对推杆进行运动分析，以确定

38、机构力学特点。一、设计课题： 设计课题一：设计绕线机构中的凸轮机构 设计条件：图4-1所示绕线机中，导线杆的 等速往复移动有凸轮机构控制。两轴线B、C之间的距离为300mm，当支点D到B、C两轴的距 离相等时，要求导杆左右移动的距离为100mm。 已知滚子半径rr=5mm。 图4-1 绕线机构中的凸轮机构 设计课题二：设计单缸四冲程柴油机气阀控制凸轮机构 设计条件：图2-3所示的机构中，进排气阀的启闭是有凸轮机构控制的（图中只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄1上的齿轮Z1和凸轮轴2上的齿轮 Z2来传动的。一个工作循环中，曲柄轴转两转而进气阀各启闭一次（详见第二章 课题二简介）。 已知曲柄额定

39、转速n1=1500r/min；阀门开启高度h=20mm；阀门无运动规律要求。滚子半径rr=55mm，因加工需要，凸轮实际最小外廓应大于轴面10mm。机构要求气阀开启和关闭时间非常精确，大批量生产，制造成本要低。 设计课题三：设计巧克力包装机的托包机构设计条件：托包行程h=53mm，滚子半径rr=4mm ，凸轮沿顺时针等速转动。托包杆的运动规律是：托起用时0.33秒，不能有冲击；高处停留0.15秒；下降用时0.27秒，可允许柔性冲击；低处停留0.25秒。图4-2 巧克力包装机的托包机构 设计课题四：设计翻板阀门的控制凸轮机构 设计条件：阀门AD的两极限位置是垂直位置D1和水平位置D2。D1AD2

40、=90°，AB=20mm，BC=60mm，DAB=60°。推杆运动规律是：在1/16秒内不动，阀门停留在AD1位置；3/32秒内阀门从AD1转至AD2位置，推杆以等加速等减速左移；1/16秒内阀门停留在AD2位置，推杆不动；1/32秒内阀门从AD2转至 AD1位置，推杆以等速右移。（注：改为偏置凸轮机构）。 图4-3 翻板阀门的控制凸轮机构 设计课题五：设计自动焊机滑板移动凸轮机构 设计条件：如图4-4所示，凸轮1顺时针等速转动。推杆通过滚子2推动滑板3移动。滑板带动工件进行焊接。滑板所需运动规律是：工作行程500mm，焊接速度25mm/s，需等速；焊接结束卸料3秒，空回行

41、程稍快，5秒，怕刚性冲击；装料8秒。凸轮最小半径r090mm，rr=15mm。（注：改为偏置凸轮机构）。 图4-4 自动焊机滑板移动凸轮机构 图4-5 活塞式油泵的凸轮机构设计课题七：设计活塞式油泵的凸轮机构设计条件：图4-5示为常用于机器润滑系统供油装置的活塞式油泵电动机经齿轮z1、z2带动凸轮1，从而推动活塞杆2（从动件）作往复运动，杆2下行时将油从管道中压出，称为工作行程；上行时自油箱中将油吸入，称空回行程。（注：改为偏置凸轮机构）。设计数据见下表 符号 单位 方案hn10010从动件运动要求mmr/min 603003060901090刚性冲击703003060901090柔性冲击80

42、3003060901090无冲击设计课题八：设计活塞式空压机气阀控制凸轮机构设计条件：图2-4所示的机构中，进排气阀的启闭是由凸轮机构控制的（图中只画出排气凸轮）。曲柄转动时，与曲柄固结的齿轮1带动齿轮2及凸轮轴进气和排气凸轮4，以完成进、排气阀的启闭。设计数据见下表符号 h1 00单位mm rad/s数据进气凸轮105030706565排气凸轮85030706060二、用图解法设计凸轮机构及分析步骤：1. 研究课题后确定凸轮机构方案，从满足工作要求、制造条件及冲击影响等方面选定推杆运动规律。2. 按选定的运动规律导出推程、回程运动公式。3. 将推程、回程分别六等分，计算凸轮行程角及对应的推杆

43、位移Si、速度Vi、速度与凸轮角速度比值OPi。OPi=Vi/1。4. 按许用压力角，用作图法求最小基圆半径。4.1 用作图法求最小基圆半径（图4-6）4.2 画出推杆推程H，标出各Si。 4.3 过Si画垂线SiPi，并使Pi的顺序与凸轮转向相反。4.4 按序圆滑连接Pi点，为Pi曲线。4.5 作Pi曲线的切线，推程与推杆线成30°夹角，回程与推杆线成70°夹角。两切线交点即为凸轮最小半径基圆圆心O。OSo为最小基圆半径r。O到推杆 线的垂足距即为偏置距。. 用“反转法”设计凸轮轮廓曲线。 图4-6. 检查滚子半径，避免轮廓曲线“失真”。三、用解析法设计凸轮机构及分析步骤

44、. 按许用压力角、结构及强度综合选择凸轮基圆半径和偏置距。. 利用计算机辅助设计，计算一个运动周期内，凸轮行程角及对应的推杆位移、速度、加速度数组。数组中应含有推杆开始运动和停止时的数据。. 利用计算机辅助设计，画出凸轮轮廓线和画出推杆的位移线图-，速度线图-，加速度线图-。. 分析凸轮冲击情况。四、设计说明书要求. 详述确定凸轮机构方案、选定推杆运动规律、最小基圆半径、偏置距、滚子半径的过程。. 用图解法设计凸轮机构的说明。. 计算机辅助程序编制框图和程序解释，以及计算机辅助设计程序和运行结果。. 通过运动分析对你的设计进行自评，总结本次课程设计心得。五、设计要求. 在图纸右侧用作图法求最小

45、基圆半径过程。. 在图纸左侧绘制凸轮行程角及对应的推杆位移、速度、速度与凸轮速度比值的表格。以及绘出、线图。. 在图纸中部用反转法绘制你设计的凸轮轮廓曲线。注意使设计成为完整的机构，运动副、构件标号均应齐全。在图纸上标出凸轮主要参数。4. 例图如下：图4-7 凸轮机构设计图样参考文献1. 孙桓、陈作模、葛文杰主编.机械原理.北京：高等教育出版社，20052. 邹慧君主编. 机械原理.北京：高等教育出版社，19993. 邹慧君主编. 机械原理课程设计手册.北京：高等教育出版社，19984. 师忠秀、王继荣主编.机械原理课程设计.北京：机械工业出版社，20035. 陆凤仪主编.机械原理课程设计.北

46、京：机械工业出版社，2003 附录机械原理课程设计C语言参考程序1. 牛头刨床主体机构运动分析#define PI 3.1415926 #define Num 36 #define Num1 Num+1 #include <stdio.h> #include <math.h> #include <graphics.h> void main() int i;int gdriver=DETECT,gmode;float L1,L2,L3,L4,L6,w1;double e1Num1,SeNum1,VeNum1,aeNum1;double v23,s23,w3,w4,d3;double g1,g3,g4;double x1,x2,y1,y2;printf("n Please input your data L1,L2,L3,L4,L6,w1:n");scanf("%f,%f,%f,%f,%f,%f",&L1,&L2,&L3,&L4,&L6,&w1);printf(" i e1 Se Ve aen");printf(" (DEG) (mm) (mm/s) (mm/s2)n");for(i=0;i<=Num;i+)