机械原理课程设计模板(最全).ppt

1、机械原理与设计 综合课程设计CAI,西北工业大学机电学院,主编：王三民,课程设计目录,返回,第一章 绪论 第二章 机械运动方案设计 第三章 机械传动装置设计 第四章 编写设计计算说明书和准备答辩 第五章 课程设计示例 第六章 课程设计题目 第七章 常见运动功能的机构选型 第八章 减速器结构及参考图例 第九章 机械设计常用标准与规范,第一章 绪论,第一节 课程设计的目的、任务和要求 第二节 课程设计的一般过程 第三节 课程设计的注意事项,1. 课程设计的目的,提高分析问题、解决问题的能力。,具有初步的设计机械运动方案 的能力。,巩固并灵活运用所学相关知识。,提高创新意识和能力。,2. 课程设计的

2、任务,进行机械系统的运动方案和传动系统部件结构设计,确定工作原理和运动形式，绘制工作循环图； 设计几种运动方案并进行分析、比较和选择； 对选定运动方案进行运动分析与综合，并绘制机构运动简图； 进行机械动力性能分析与综合 ； 编写说明书及相关程序。,第一节 课程设计的目的、任务和要求,3课程设计的要求,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。 注意收集相关资料，提出几种可行的运动方案。 正确使用参考资料和标准规范。 在条件许可时，尽可能多地采用计算机辅助设计技术。 注意记录整个设计过程，并形成设计计算说明书 。,第二节 课程设计的一般过程,一、了解设计任务 二、

3、运动方案设计 三、机械运动设计 四、机械动力设计 五、机械传动系统设计 六、主要零部件工作能力设计 七、编制设计计算说明书，进行课程设计答辩,第三节 课程设计的注意事项,说明书内容,目录 设计题目 传动方案的拟定及说明 机构的尺寸综合 机构的运动分析、动力分析 分析、计算程序及说明 设计小结 参考资料,2 机械原理课程设计的过程和方法,1.课程设计的一般过程,2.课程设计常用方法,1.课程设计的一般过程,了解设计任务,运动方案设计,机械运动设计,机械动力设计,机械传动系统设计,主要零部件工作能力设计,编制设计计算说明书,过程和方法(2/3),传统设计方法,现代设计方法,2.课程设计常用方法,过

4、程和方法(3/3),传统设计方法是以经验总结为基础，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。,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，与设计相关的基础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。,3 机械传动系统的方案设计,1. 机械传动系统方案设计的一般步骤,2. 机械工作原理的拟定,3. 执行构件的运动设计和原动机的选择,4. 机构的选型和变异,5. 机构的组合,6. 机械传动系统方案的拟定,7. 机械传

5、动系统设计举例,工作原理是机械实现其功能的技术载体。构思机械工作原理是一个创新思维过程，需要了解相关机械的工作原理，掌握现代科技水平，综合运用已学知识等，才可能较好地构思出先进的工作原理。,方案设计(2/7),2. 机械工作原理 的拟定,电动机、内燃机、液压马达（缸）、气压马达（缸）等。,方案设计(3/7),3. 执行构件的运动设计和原动机的选择,1）执行构件的运动设计,执行构件的数目,执行构件的运动形式,2）原动机的类型,回转运动 直线运动 曲线运动 复合运动,4. 机构的选型和变异,方案设计(4/7),1）机构的选型,2）机构的变异,连续回转运动机构 单向间歇回转运动机构 往复移动、往复摆

6、动机构 再现轨迹机构,6. 机械传动系统方案的拟定,方案设计(6/7),运动链简短； 优先选基本机构； 机械效率较高； 传动机构排列顺序合理； 合理分配传动比。,方案评价,一般原则,机构功能的质量 ； 机构结构的合理性 ； 机构的经济性 ； 机构的实用性。,机构的组合,方案设计(5/7),1）机构的串联组合,4）机构的装载式组合,2）机构的并联组合,3）机构的封闭式组合,7. 机械传动系统设计举例,方案设计(7/7),C1325自动车床刀架传动系统,多头钻床传动系统,4 机械原理课程设计题目,1. 自动送料冲床机构设计,2. 日期自动打印机机构设计,4. 小型卧式模锻机主传动机构设计,3.包装

7、机推包机构设计,5. 电瓷毛帽坯件制作机机构设计,6. 游戏机传动系统设计,设计题目,设计题目(1),1.自动送料冲床机构设计,设计数据及要求,设计任务,参考方案,设计题目,冲头（上模）,设计数据及要求,分组,设计题目,设计题目(1),1. 游戏机传动系统设计,设计数据及要求,设计任务,参考方案,游戏机(2/5),设计题目,某游乐场欲添设一新的游乐项目，该项目是在一暗室中，让一画有景物的屏幕（观众可以看见屏幕上的景物），由静止逐渐开始左右晃动，晃动的角度由小变大，并越来越大，最后屏幕竟旋转起来，转数周后，屏幕渐趋静止。现要求设计一机械传动装置，使屏幕能实现上述运动规律。,设计数据及要求,屏幕由

8、静止开始晃动时的摆角约60o，每分钟晃动次数约10-12次，屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约2-3分钟，约转十多转后，屏幕又渐趋静止。欲利用一三相交流异步电动机带动，其同步转速为1000r/min或1500r/min，功率约1KW。要求屏幕摆动幅度应均匀增大或稍呈加速的趋势。,游戏机(3/5),设计任务,至少提出两种传动方案，然后进行方案分析评比，选出一种传动方案进行设计； 设计传动系统中各机构的运动尺寸，并绘制出机构运动简图； 作必要的运动分析和动力分析； 编写课程设计说明书。,游戏机(4/5),参考方案,游戏机(5/5),设计题目,设计题目(2),2.包装机推包机构设计,设计数据及要求

9、,设计任务,参考方案,包装机推包机构(2/7),设计题目,现设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1先由输送带送到推包机构的推头2的前方，然后由该推头2将工件由a处推至b处（包装工作台），再进行包装。为了提高生产率，要求推头2按图示的abcdea线路运动。即实现“平推水平退回下降降位退回上升复位”的运动。,包装机推包机构(3/7),设计数据及要求,要求每5-6秒钟包装一个工件，且给定：L=100mm，S=25mm，H=30mm。行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取，推包机由电动机驱动。 在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回行程的时间，提高

10、工效。至于“cdea”部分的线路形状不作严格要求。,包装机推包机构(4/7),设计任务,至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计； 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推包机的机构运动简图； 编写课程设计说明书。,包装机推包机构(5/7),参考方案,方案1 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合,包装机推包机构(6/7),参考方案,方案2 采用导杆机构与凸轮机构的组合机构,设计题目(3),3.小型卧式模锻机主传动机构设计,设计题目,设计数据及要求,设计任务,参考方案,为锻造长杆类锻件, 今需设计一台卧式模锻机,将杆料水 平置放后用活动凹模3及固定凹模2 将其夹紧后再用

11、水平置放的冲头1 进行顶锻工作。拟用电动机通过传动装置带动夹料机构首先使活动凹模3向下移动，与固定凹模2合拢，以夹紧棒料。然后主滑块1带动冲头进行顶锻，锻件成形后，待冲头返回离开凹模后（返回距离约占冲头全行程的1/8-1/3），由夹料机构带着凹模3向上移动，松开杆料回到初始位置。在顶锻过程中要求两半凹模始终处于夹紧状态，不能自动松开。要求设计该小型卧式模锻机执行机构和传动系统，以满足上述顶锻工艺要求 。,模锻机(2/5),设计题目,模锻机(3/5),设计数据及要求,电动机同步转速：nm=1000r/min或1500r/min； 冲头顶锻次数为每分钟50-75次； 主滑块1的全行程H=200-3

12、80mm； 顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/2-2/3)H； 夹紧滑块3的总行程h=60-80mm； 作用在主滑块上的顶锻力F1=250-500KN； 作用在夹紧滑块3上的夹紧力F2=F1/3； 要求该模锻机的机械效率高，振动冲击小。,设计任务,根据上述要求进行机构的选型及组合、经运动及动力分析与设计后确定传动方案，绘制机构运动简图; 编写课程设计说明书 。,模锻机(4/5),模锻机(5/5),参考方案,机械原理与设计课程设计示例,1. 冲床冲压机构及送料机构的设计,2. 电瓷帽坯件制作机设计,题目； 设计要求； 方案设计及讨论； 机构设计及分析,题目； 设计要求； 方案设计及讨论；,

13、(冲床冲压机构1/13),题目 设计冲制薄壁零件冲床的冲压机构与其配合的送料机构。 冲床的工艺动作如图所示，上模先以比较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，以后，下模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。,(冲床冲压机构2/13),设计要求 1动力源是电动机，左转动；从动件（执行构件）为上模，作上下往复直线运动，其大致运动规律如图所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性； 2机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应尽可能小；传动角大于或等于许用传动角； 3上模到达工作段之前，送料机构以将坯料送至待

14、加工位置（下模上方）； 4生产率约每分钟70件； 5执行构件（上模）的工作段长度l=30-100mm，对应曲柄转角=（1/3-1/2）；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上； 6行程速比系数K1.5； 7许用传动角=40o； 8送料距离H=60-250mm；,(冲床冲压机构3/13),方案设计及讨论,方案二：导杆摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构,方案三： 六连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构,方案四： 凸轮连杆冲压机构和齿轮连杆送料机构,方案一：齿轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构,(冲床冲压机构4/13),方案一：齿轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构,冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，用

15、齿轮副将其封闭为一个自由度。恰当地选择点C的轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近于匀速的特性，并使压力角尽可能小。 送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的，按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律。,(冲床冲压机构5/13),方案二：导杆摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构,冲压机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速比系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角较小。 送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律，则机构可在预定

16、时间将工件送至待加工位置。,(冲床冲压机构6/13),方案三 ：六连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构,冲压机构是由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成的。四杆机构可按行程速比系数用图解法设计，然后选择连杆长lEF及导路位置，按工作段近于匀速的要求确定铰链点E的位置。若尺寸选择适当，可使执行构件在工作段中运动时机构的传动角满足要求， 压力角较小。凸轮送 料机构的凸轮轴通过齿 轮机构与曲柄轴相连， 若按机构运动循环图确 定凸轮转角及其从动件 的运动规律，则机构可 在预定时间将工件送至 待加工位置。,(冲床冲压机构7/13),方案四：凸轮连杆冲压机构和齿轮连杆送料机构,冲压机构是由凸轮连杆机构组合，依

17、据滑块D的运动要求，确定固定凸轮的轮廓曲线。 送料机构是由曲柄摇杆扇形齿轮与齿条机构串联而成，若按机构运动循环图确定曲柄摇杆机构的尺寸，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。,(冲床冲压机构8/13),选择方案一： 齿轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构,机构设计及分析,冲压机构的设计,七杆机构的设计、运动和动力分析 齿轮机构的设计；,四杆机构的设计； 凸轮机构的设计,送料机构的设计,运动循环图,(冲床冲压机构9/13),设计七杆机构可用解析法、实验法。,七杆机构的设计,首先根据对执行构件（滑块F）提出的运动特性和动力特性要求选定与滑块相连的连杆长度CF，并选定能实现上述要求的点C的轨迹，然后按

18、导向两杆组法设计五连杆机构ABCDE的尺寸。,lAB=lDE=100mm， lAE=200mm， lBC= lDC=283mm， lCF=430mm，A点与导路的垂直距离为162mm，E点与导路的垂直距离为223mm。,(冲床冲压机构10/13),七杆机构的运动、动力分析,分析滑块F的速度和加速度，并画出速度线图，以分析是否满足设计要求。 在进行机构动力分析时，先依据机加工手册，估计生产阻力P=1.5KN，并认为在工作段内为常数，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，用其平均值并计入各传动的效率，确定电动机的型号为Y112M4，额定功率为4KW。,(冲床冲压机构11/13),齿轮机构设计,齿轮机

19、构的中心距a=200mm，模数m=10mm，采用标准直齿圆柱齿轮传动，Z1=Z2=20，ha*=1.0。,(冲床冲压机构12/13),运动循环图,主动件AB由初始位置（冲头位于上极限点）转过90o时,冲头快速接近坯料； 曲柄转到210o时，冲头近似等速向下冲压坯料； 曲柄转到240o时，冲头继续向下运动，将工件推出型腔； 曲柄转到285o时，冲头恰好退出下模，最后回到初始位置，完成一个循环。 送料机构的送料动作，只能在冲头退出下模到冲头又一次接触工件的范围内进行。故送料凸轮在曲柄AB由300o转到390o完成升程，而曲柄AB由390o转到480o完成回程。,(冲床冲压机构13/13),送料机构

20、设计,1四杆机构设计 依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制，选取此机构尺寸如下： LRH=100mm，LOH=240mm，O点到滑块RK导路的垂直距离=300mm，滑块行程为250mm时，摇杆摆角应为45.24o。 2凸轮机构设计 为了缩小凸轮尺寸，摆杆的行程应小AB，故取最大摆角为22.62o。因凸轮速度不高，故升程和回程皆选等速运动规律。因凸轮与齿轮2固联，故其等速转动。用作图法设计凸轮轮廓，取基圆半径r0=50mm，滚子半径rT=15mm。,题目,(电磁帽1/10),电瓷帽是变配电设备的一个重要零件，属系列产品，是易损件之一，其外形尺寸如图6-10所示。它由土壤做成圆柱形状，并在上端

21、挖有凹孔成“帽”；坯件晾干后配有烧成瓷器。使用时将电瓷帽翻盖在金属导杆的顶（尾）端，将起到绝缘和安全保护作用。电瓷帽坯件机是制造电瓷帽坯件的一种机械设备。,设计要求,(电磁帽2/10),每小时生产电瓷帽坯件约3000只，每天运转时数不少于8小时； 结构简单，体积小，维护方便，成本低； 更换模套和冲头可生产小尺寸系列产品电瓷帽坯件，设备利用率高； 使用期限约4-5年，6-8个月检修一次。,方案设计及讨论,(电磁帽3/10),1.工艺分析,2.对执行构件的运动要求,3.机构选型与传动方案设计,(电磁帽3/10),1.工艺分析： 电磁帽坯件机的工艺原理是冲压成型，工艺方法和路线是半自动圆弧型，其工艺流程图如图所