機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目 錄一.設(shè)計(jì)題目11.1 課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)11.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求11.3 機(jī)構(gòu)簡介41.4 參考數(shù)據(jù)51.5設(shè)計(jì)要求5二. 設(shè)計(jì)方案比較62.1 設(shè)計(jì)方案一62.2 設(shè)計(jì)方案二72.3 設(shè)計(jì)方案三82.4 最終設(shè)計(jì)方案9三. 速度，加速度多邊形計(jì)算與分析103.1 速度、加速度多邊形計(jì)算與分析10四. 虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真134.1 ADAMS 的樣機(jī)建模13五. 虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果分析145.1 滑塊水平位移仿真曲線145.2 滑塊水平運(yùn)動速度仿真曲線145.3 滑塊水平運(yùn)動加速度仿真曲線155.4 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（一）155.5 帶刮片擺桿角速度仿真

2、曲線（二）15六. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)166.1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總結(jié)166.2 設(shè)計(jì)過程176.3 設(shè)計(jì)展望176.4參考文獻(xiàn)186.5心得體會.18一題目：汽車風(fēng)窗刮水器1.1課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)下雨的時(shí)候，大車小車前檔風(fēng)玻璃上的雨刮器就會齊齊動作，兩只雨刮片以固定的轉(zhuǎn)軸柱為中心作擺動，將前檔風(fēng)玻璃的雨水刮去，還司機(jī)一個(gè)有效的視野。雨刮器看似簡單，實(shí)際上構(gòu)造并不簡單。雨刮器總成含有電動機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。當(dāng)司機(jī)按下雨刮器的開關(guān)時(shí)，電動機(jī)啟動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動擺臂，擺臂帶動四連桿機(jī)構(gòu)，四連桿機(jī)構(gòu)帶動安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動，最后由轉(zhuǎn)軸帶動雨

3、刮片刮掃擋風(fēng)玻璃。生活中我們發(fā)現(xiàn)，雨下得很大時(shí)使用雨刷感覺不錯(cuò)，可是當(dāng)下小雨啟動雨刷時(shí)，就會發(fā)現(xiàn)雨刷會在玻璃面上留下擦拭不均的痕跡；還有，有的時(shí)候會卡在玻璃上造成視線不良。這種情況表明雨刷已硬化。若排除此故障，應(yīng)先了解一下雨刷的工作原理。原來，雨刷是借馬達(dá)的轉(zhuǎn)動作用，靠連接棒轉(zhuǎn)變成一來一往的運(yùn)動，并將此作用力傳達(dá)至雨刷臂及雨刷本身。當(dāng)雨刷的橡膠部分硬化時(shí)，雨刷便無法與玻璃面緊密貼合，或者雨刷一有了傷痕便會造成擦拭上的不均勻，形成殘留污垢。有些人認(rèn)為雨刷片的長度越長、刷的面積越大、視野越好。其實(shí)，雨刮器片并非越長越好。加長雨刷片長度雖然可以增加視野可見的范圍，但相對地也會增加雨刮器馬達(dá)、雨刮桿的

4、負(fù)擔(dān)。當(dāng)然，要加長當(dāng)然可以，但要保證絕不能妨礙雨刮器的正常工作。1.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本要求機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是在機(jī)械原理課程完成后集中進(jìn)行的教學(xué)環(huán)節(jié)，它是在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成的。每個(gè)學(xué)生都應(yīng)明確課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃，保證設(shè)計(jì)進(jìn)度、設(shè)計(jì)質(zhì)量，按時(shí)完成課程。在設(shè)計(jì)過程中，提倡獨(dú)立思考、深入鉆研，主動地、創(chuàng)造性地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。要求設(shè)計(jì)態(tài)度嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍，反對不求甚解，這樣才能確保課程設(shè)計(jì)達(dá)到教學(xué)基本要求，并在設(shè)計(jì)思想、方法和技能等方面得到良好的訓(xùn)練和提高。1) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)步驟（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定機(jī)構(gòu)方案；（2）設(shè)計(jì)上述各機(jī)構(gòu)

5、。根據(jù)選定的方案采用各機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)及其組合機(jī)構(gòu)等，即具體機(jī)構(gòu)的尺度綜合，求出機(jī)構(gòu)的主要尺寸；（3）根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫出全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖及運(yùn)動循環(huán)圖；（4）據(jù)此對上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析，并進(jìn)行基于ADAMS軟件的機(jī)構(gòu)建模與運(yùn)動仿真。即繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動線圖，或進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)動和動力分析；（5）編寫設(shè)計(jì)說明書。2) 設(shè)計(jì)說明書編寫要求課程設(shè)計(jì)說明書是學(xué)生證明自己設(shè)計(jì)正確合理并供有關(guān)人員參考的文件，它是課程設(shè)計(jì)的重要組成部分。收集整理課程設(shè)計(jì)報(bào)告工作關(guān)系到課程設(shè)計(jì)的成敗，通過這項(xiàng)工作，能提高學(xué)生的技術(shù)概括能力和表達(dá)能力。編寫說明書也是科技工作者必須掌握的基本

6、技能之一。因此，學(xué)生在校期間就應(yīng)加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在課程設(shè)計(jì)過程中逐步形成，課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，再作必要的補(bǔ)充和整理。而設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容視設(shè)計(jì)任務(wù)而定，大致包括：（1）設(shè)計(jì)題目（包括設(shè)計(jì)條件和要求）。（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖或設(shè)計(jì)方案的確定。（3）全部原始數(shù)據(jù)。（4）完成設(shè)計(jì)所用方法及其原理的簡要說明。（5）建立設(shè)計(jì)所需的數(shù)學(xué)模型并列出必要的計(jì)算公式、計(jì)算過程及說明，寫出設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果。（6）繪出計(jì)算機(jī)程序框圖，寫出自編的程序?；?qū)⒒贏DAMS軟件的機(jī)構(gòu)建模與仿真方法過程描述出來。（7）用表格列出計(jì)算結(jié)果并畫出主要曲線圖。（8）對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析討論，寫出課程設(shè)計(jì)的收獲和體會。（9）列出

7、主要參考文獻(xiàn)資料。3) 設(shè)計(jì)說明書的格式要求：（1）說明書一般用A4紙打印，要求步驟清楚、敘述簡明、文句通順、書寫端正。（2）對每一自成單元的內(nèi)容，都應(yīng)有大小標(biāo)題，使其醒目突出，建議加上目錄。（3）通過課程設(shè)計(jì)說明書的編寫，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、繪制圖表和簡圖，用工程術(shù)語表達(dá)設(shè)計(jì)成果的方法。（4）對所用公式和數(shù)據(jù)，應(yīng)標(biāo)明來源參考資料的編號和頁次。（5）說明書應(yīng)加上封面，并與圖紙一起裝訂成冊。1.3機(jī)構(gòu)簡介汽車風(fēng)窗刮水器是用于汽車刮水刷的驅(qū)動裝置。如圖1- (a)所示，風(fēng)窗刮水器工作時(shí)，由電動機(jī)帶動齒輪裝置1-2，傳至曲柄搖桿裝置2-3-4。電動機(jī)單向連續(xù)轉(zhuǎn)動，刮水桿4作左右往復(fù)擺動，要求左

8、右擺動的平均速度相同。其中，刮水刷的工作阻力矩如圖1- (b)所示。圖1 汽車風(fēng)窗刮水器機(jī)構(gòu)簡圖及阻力線圖1.4參考數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表1所示表1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)容曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析符號（扇面）單位 數(shù)據(jù)30112060180100150.015001.5設(shè)計(jì)要求1. 對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析作機(jī)構(gòu)1-3個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形，以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在2號圖紙上，整理計(jì)算說明書。2. 在Solidworks/Adams中進(jìn)行運(yùn)動仿真和動力學(xué)仿真，作出位移、速度、加速度線圖。二.設(shè)計(jì)方案比較2.1設(shè)計(jì)方案一分析：搖桿2轉(zhuǎn)動帶動搖桿3，搖桿3帶動雨刷

9、4上下移動，從而達(dá)到刮水效果。該方案優(yōu)點(diǎn)：雨刷刮水面積較大；結(jié)構(gòu)相對較簡。該方案缺點(diǎn)：中間固定部位過長，影響視線；雨刷向上移動的時(shí)，又將雨水向上刮，從而影響效率。2.2設(shè)計(jì)方案二分析：此刮雨器由凸輪機(jī)構(gòu)組成，凸輪的轉(zhuǎn)動帶動雨刷向上運(yùn)動，達(dá)到最高度時(shí)，雨刷因重力隨凸輪向下運(yùn)動，但此方案有以下缺陷：1. 由凸輪帶動極其不穩(wěn)定，2. 凸輪與擋板間有動摩擦產(chǎn)生了磨損3. 僅靠雨刷重力來克服摩擦力，很可能經(jīng)常導(dǎo)致雨刷靜止在最高端4. 電機(jī)不僅要克服雨刷與玻璃的摩擦還要克服雨刷的重力，浪費(fèi)資源。2.3設(shè)計(jì)方案三 方案3 簡圖1、7、8支座4連桿2、3搖桿5、6擺桿分析：搖桿2轉(zhuǎn)動帶動搖桿3，搖桿3帶動連桿

10、移動，從而使擺桿5、6左右以一定頻率擺動，達(dá)到刮水的效果。該方案優(yōu)點(diǎn)：1.整體構(gòu)建布局可以在汽車上較為容易實(shí)現(xiàn)；2.機(jī)構(gòu)簡單實(shí)用，在滿足運(yùn)動要求前提下大大節(jié)省了材料；3.設(shè)置了急回特性（推桿快，收桿慢），因?yàn)樵诠纹鸸吻?，擋風(fēng)玻璃上附著的雨水量相對較多，對司機(jī)觀察前方路線不利，這時(shí)刮片需快速刮清雨水，而在回程時(shí)玻璃上雨量較少，這時(shí)慢刮可進(jìn)一步刮凈雨水，是玻璃保持相對較長的清晰度。同時(shí)急回特性的運(yùn)用也提高了雨刮器的工作效率；4.在雨刮器收桿的時(shí)候，刮片貼緊擋風(fēng)玻璃下沿時(shí)間較長，這就可以讓雨刷器間隔工作，剩去了需脈沖控制讓雨刷器間隔工作這一步。2.4最終設(shè)計(jì)方案：方案三3、 加速度，速度多邊形的計(jì)

11、算與分析3.1 加速度，速度多邊形的計(jì)算與分析1）由已知條件可得：VB=WABLABWAB=30/60 m/sLAB=60 mmVAB=0.188 m/s a B=WABLAB=0.592m/s選比例尺：v=VB/pb=9.42 (m/s)/m a=a B/pb=29.5(m/s)/m理論力學(xué)公式：VC=VB+VBC a C=a B+ a CBn+a CBt2）（一）由圖一的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：VC =0 VBC=0.188m/sa Cn=0 a BCn=0.197m/sa C =pc*a=1.6225 m/s3）（二） 由圖二的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：

12、VC =0.149 m/s VBC=0.031m/sac n=0.319m/s a BCn=0.005m/sa C =pc*a=0.59m/s4）（三）由圖三的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到： VC =0.119 m/s VBC=0.188m/sa Cn=0.118m/s a BCn=0.197m/sa C =pc*a=0.24 m/s四.虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真4.1 ADAMS/View 的樣機(jī)建模五.虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果分析利用ADAMS仿真軟件對已建立模型的搖桿的位移、速度、加速度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并輸出所需要的數(shù)據(jù)及曲線，如下：5.1滑塊水平位移仿真曲線5.2滑塊水平運(yùn)動速度仿真曲線

13、5.3 滑塊水平運(yùn)動加速度仿真曲線5.4帶刮片擺桿角速度仿真曲線（一）5.5帶刮片擺桿角速度仿真曲線（二）六.課程設(shè)計(jì)總結(jié)6.1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)總結(jié)：首先我們確定搖桿的長度，并用CAXA畫出了它的運(yùn)動簡圖，之后用ADMAS進(jìn)行運(yùn)動仿真。通過這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會了ADMAS軟件的基本操作掌握了更多的使用工具。并且在此設(shè)計(jì)過程中也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作精神。在學(xué)完機(jī)械原理這門課程的同時(shí)，作為一名合格的機(jī)械學(xué)生，需要將所學(xué)的應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)中去，提高我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論分析的能力，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來分析和解決工程問題。根據(jù)已知機(jī)械的工作要求，通過制定設(shè)計(jì)方案、合理選擇機(jī)構(gòu)的類型、正確地對機(jī)構(gòu)的運(yùn)

14、動和受力進(jìn)行分析和計(jì)算，讓我們對機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念。同時(shí)也訓(xùn)練我們收集和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及計(jì)算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識，初步掌握編制計(jì)算機(jī)程序并在計(jì)算機(jī)上計(jì)算來解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的基本技能。完成了整個(gè)課程設(shè)計(jì)，收獲頗多，尤其是在軟件應(yīng)用上面，同時(shí)對機(jī)械原理的知識有了更進(jìn)一步的認(rèn)識?？v觀課程設(shè)計(jì)過程，我們各組員任務(wù)分配明確，相互溝通交流，互幫互助，工作有條不紊地前進(jìn)。短短的兩周讓我們受益匪淺：首先要對問題認(rèn)真重視，然后就是數(shù)學(xué)思想的完美性的思考，將機(jī)構(gòu)放之現(xiàn)實(shí)生活中我們要考慮的問題，安全、穩(wěn)定、美觀、便捷、經(jīng)濟(jì)。這是最復(fù)雜和困難的，也是想的最多的地方，也是能夠突出成績的地方。我們在這方面想了很多，雖然有很多都沒有在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來，但總體上以滿足要求。此外我們也參考了一些網(wǎng)上的資料，大多數(shù)都比我們的方案要復(fù)雜，完善。這也是我們此次設(shè)計(jì)的不足之處，可是