機械原理課程設(shè)計題目(新)

1、江西農(nóng)業(yè)大學工學院機械原理課程設(shè)計課題目林金龍2008-11-30課程設(shè)計題目課程設(shè)計題目1題目1 健身球檢驗分類機2題目2 半自動鉆床3題目3 壓片成形機5題目4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機8題目5 熱鐓擠送料機械手9題目6 巧克力糖包裝機11題目7 書本打包機12題目8 臺式電風扇搖頭裝置17題目9 墊圈內(nèi)徑檢測裝置17題目10 洗瓶機20題目11：糕點切片機23題目12：蜂窩煤成型機24題目1 健身球檢驗分類機1.1設(shè)計題目設(shè)計健身球自動檢驗分類機，將不同直徑尺寸的健身球（石料）按直徑分類。檢測后送入各自指定位置，整個工作過程（包括進料、送料、檢測、接料）自動完成。健身球直徑范圍為4046mm，要求分

2、類機將健身球按直徑的大小分為三類。1. 40第一類422. 42<第二類443. 44<第三類46其他技術(shù)要求見表1：表1 健身球分類機設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電動機轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率（檢球速度）個/minA144020B96010C72015 1.2設(shè)計任務1.健身球檢驗分類機一般至少包括凸輪機構(gòu)，齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出健身球檢驗分類機的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.圖紙上畫凸輪機構(gòu)設(shè)計圖（包括位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置）；要求確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，確定凸輪廓線。盤狀凸輪用電算

3、法設(shè)計，圓柱凸輪用圖解法設(shè)計。5.設(shè)計計算其中一對齒輪機構(gòu)。6.編寫設(shè)計計算說明書。7.學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，健身球檢驗分類機的計算機演示驗證等。表2為設(shè)計任務分配表。 表2 設(shè)計任務分配表學生編號123456789電動機轉(zhuǎn)速ABCABCABC生產(chǎn)率ABCBCACAB1.3設(shè)計提示健身球自動檢驗分類機是創(chuàng)造性較強的一個題目，可以有多種運動方案實現(xiàn)。一般的思路在于：1.球的尺寸控制可以靠三個不同直徑的接料口實現(xiàn)。例如：第一個接料口直徑為42mm，中間接料口直徑為44mm，而第三個接料口直徑稍大于46mm。使直徑小于（等于）42mm的球直接落入第一個接料口，直徑大于42mm的

4、球先卡在第一個接料口，然后由送料機構(gòu)將其推出滾向中間接料口。以此類推。2.球的尺寸控制還可由凸輪機構(gòu)實現(xiàn)。3.此外，需要設(shè)計送料機構(gòu)、接料機構(gòu)、間歇機構(gòu)等?？捎汕瑝K機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等實現(xiàn)。題目2 半自動鉆床2.1設(shè)計題目設(shè)計加工圖1所示工件12mm孔的半自動鉆床。進刀機構(gòu)負責動力頭的升降，送料機構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機構(gòu)使被加工工件可靠固定。圖1 加工工件半自動鉆床設(shè)計數(shù)據(jù)參看表3。表3 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)方案號進料機構(gòu)工作行程mm定位機構(gòu)工作行程mm動力頭工作行程mm電動機轉(zhuǎn)速r/mm工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/minA40301514501B35252014002C30201

5、096012.2設(shè)計任務1.半自動鉆床至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按各凸輪機構(gòu)的工作要求，自選從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。5.設(shè)計計算其他機構(gòu)。6.編寫設(shè)計計算說明書。7.學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，半自動鉆床的計算機演示驗證等。2.3設(shè)計提示1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。2. 除動力頭升降機構(gòu)外，還需設(shè)計送料

6、機構(gòu)、定位機構(gòu)。各機構(gòu)運動循環(huán)要求見表4。3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動。表4 機構(gòu)運動循環(huán)要求凸輪軸轉(zhuǎn)角10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º送料快進休止快退休止定位休止快進休止快退休止進刀休止快進快進快退休止 題目3 壓片成形機3.1設(shè)計題目設(shè)計自動壓片成形機，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥

7、劑（片）等。設(shè)計數(shù)據(jù)見表5。表5 壓片成形機設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電動機轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率片/min成品尺寸（×d）mm，mm沖頭壓力kgmkgmkgA145010100×6015,000 0.10125B9701560×3510,0000.08104C9702040×2010,0000.0593 圖2 壓片成形機工藝動作如圖2所示，壓片成形機的工藝動作是：1. 1.     干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖2a）。2. 2.     下沖頭下沉3mm，預防上沖頭進入型腔時粉

8、料撲出（圖2b）。3. 3.     上、下沖頭同時加壓（圖2c），并保持一段時間。4. 4.     上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖2d）。5. 5.     料篩推出片坯（圖2e）。上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是：1. 1.     上沖頭完成往復直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機

9、構(gòu)應有增力功能（圖3a）。2. 2.     下沖頭先下沉3mm，然后上升8mm，加壓后停歇保壓，繼而上升16mm，將成型片坯頂?shù)脚c臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm，到待料位置（圖3b）。3. 3.     料篩在模具型腔上方往復振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移約4550mm，推卸片坯（圖3c）。圖3 設(shè)計要求上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關(guān)系見表6。表6 動作關(guān)系上沖頭進退送料篩退近休進遠休下沖頭退近休進遠休3.2設(shè)計要求1.壓片成形機一般至少包括連桿機構(gòu)、凸

10、輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。2.畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，可執(zhí)行構(gòu)件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)“干涉”。3.設(shè)計凸輪機構(gòu)，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。計算凸輪廓線。4.設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。5.對連桿機構(gòu)進行運動設(shè)計。并進行連桿機構(gòu)的運動分析，繪出運動線圖。如果是采用連桿機構(gòu)作為下沖壓機構(gòu)，還應進行連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量。6.編寫設(shè)計計算說明書。7.學生可進一步完成：機器的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。3.3設(shè)計提示1.各執(zhí)行機構(gòu)應包括：實現(xiàn)上沖

11、頭運動的主加壓機構(gòu)、實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機構(gòu)、實現(xiàn)料篩運動的上下料機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須能滿足工藝上的運動要求，可以有多種不同型式的機構(gòu)供選用。如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等。2.由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主體機構(gòu)，它是由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串接而成。先設(shè)計搖桿滑塊機構(gòu)，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的±2º范圍內(nèi)滑塊的位移量0.4mm。據(jù)此可得搖桿長度r式中搖桿滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取12。根據(jù)上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小于60º為宜。設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)時，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)

12、中心可在過搖桿活動鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當選取，以改善機構(gòu)在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據(jù)搖桿的三個極限位置（±2º位置和另一極限位置），設(shè)定與之對應的曲柄三個位置，其中對應于搖桿的兩個位置，曲柄應在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據(jù)保壓時間來設(shè)定，則可根據(jù)兩連架桿的三組對應位置來設(shè)計此機構(gòu)。設(shè)計完成后，應檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心。也可以在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心以后，根據(jù)搖桿兩極限位置時曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度，在檢查搖桿在鉛垂位置±2º時，曲柄對應轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛

13、垂位置愈遠，機構(gòu)行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機構(gòu)尺寸愈大。3.輔助加壓機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)，推桿運動線圖可根據(jù)運動循環(huán)圖確定，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動，可將篩料機構(gòu)置于主體機構(gòu)曲柄同側(cè)。整個機構(gòu)系統(tǒng)采用一個電動機集中驅(qū)動。要注意主體機構(gòu)曲柄和凸輪機構(gòu)起始位置間的相位關(guān)系，否則機器將不能正常工作。4.可通過對主體機構(gòu)進行的運動分析以及沖頭相對于曲柄轉(zhuǎn)角的運動線圖，檢查保壓時間是否近似滿足要求。進行機構(gòu)動態(tài)靜力分析時，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質(zhì)量m、各桿質(zhì)量m（各桿質(zhì)心位于桿長中點）以及機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)均見表8.5，則

14、各桿對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量可求。認為上下沖頭同時加壓和保壓時生產(chǎn)阻力為常數(shù)。飛輪的安裝位置由設(shè)計者自行確定，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量時可不考慮其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量。確定電動機所需功率時還應考慮下沖頭運動和料篩運動所需功率。題目4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機4.1設(shè)計題目設(shè)計旋轉(zhuǎn)型灌裝機。在轉(zhuǎn)動工作臺上對包裝容器（如玻璃瓶）連續(xù)灌裝流體（如飲料、酒、冷霜等），轉(zhuǎn)臺有多工位停歇，以實現(xiàn)灌裝、封口等工序。為保證在這些工位上能夠準確地灌裝、封口，應有定位裝置。如圖8.4中，工位1：輸入空瓶；工位2：灌裝；工位3：封口；工位4：輸出包裝好的容器。圖4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機該機采用電動機驅(qū)動，傳動方式為機械傳動。技術(shù)參數(shù)見表7。表7 旋轉(zhuǎn)型

15、灌裝機技術(shù)參數(shù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑mm電動機轉(zhuǎn)速r/min灌裝速度r/minA600144010B550144012C500960104.2 設(shè)計任務 1.旋轉(zhuǎn)型灌裝機應包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等三種常用機構(gòu)。 2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.圖紙上畫出旋轉(zhuǎn)型灌裝機的運動方案簡圖，并用運動循環(huán)圖分配各機構(gòu)運動節(jié)拍。4.電算法對連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪出運動線圖。圖解法或解析法設(shè)計平面連桿機構(gòu)。5.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按凸輪機構(gòu)的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪

16、廓線圖。 6.齒輪機構(gòu)的設(shè)計計算。 7.編寫設(shè)計計算說明書。 8.學生可進一步完成：平面連桿機構(gòu)（或灌裝機）的計算機動態(tài)演示等。4.3設(shè)計提示1.采用灌瓶泵灌裝流體，泵固定在某工位的上方。2.采用軟木塞或金屬冠蓋封口，它們可由氣泵吸附在壓蓋機構(gòu)上，由壓蓋機構(gòu)壓入（或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在）瓶口。設(shè)計者只需設(shè)計作直線往復運動的壓蓋機構(gòu)。壓蓋機構(gòu)可采用移動導桿機構(gòu)等平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。3.此外，需要設(shè)計間歇傳動機構(gòu)，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺間歇傳動。為保證停歇可靠，還應有定位（鎖緊）機構(gòu)。間歇機構(gòu)可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。定位（鎖緊）機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)等。  題目5 熱鐓擠送

17、料機械手5.1設(shè)計題目圖5 機械手的外觀圖設(shè)計二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機械手，由電動機驅(qū)動，夾送圓柱形鐓料，往40噸鐓頭機送料。以方案A為例，它的動作順序是：手指夾料，手臂上擺15º，手臂水平回轉(zhuǎn)120º，手臂下擺15º，手指張開放料。手臂再上擺，水平反轉(zhuǎn)，下擺，同時手指張開，準備夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉(zhuǎn)的機械運動設(shè)計。圖5為機械手的外觀圖。技術(shù)參數(shù)見表8。表8 熱鐓擠送料機械手技術(shù)參數(shù)方案號最大抓重kg手指夾持工件最大直徑mm手臂回轉(zhuǎn)角度（º）手臂回轉(zhuǎn)半徑mm手臂上下擺動角度（º）送料頻率次/min電動機轉(zhuǎn)速r/minA22

18、512068515151450B3301007002010960C115110500152014405.2 設(shè)計任務 1.機械手一般包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)。 2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.設(shè)計平面連桿機構(gòu)。對所設(shè)計的平面連桿機構(gòu)進行速度、加速度分析，繪制運動線圖。 4.設(shè)計凸輪機構(gòu)。按各凸輪機構(gòu)的工作要求選擇從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。 5.設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。 6.編寫設(shè)計計算證明書。 7.學生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工、機械手的計算機動態(tài)演示驗證等。5

19、.3設(shè)計提示1. 機械手主要由手臂上下擺動機構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)組成。工件水平或垂直放置。設(shè)計時可以不考慮手指夾料的工藝動作。2. 此機械手為空間機構(gòu)，確定設(shè)計方案后應計算空間自由度。3. 此機械手可按閉環(huán)傳動鏈設(shè)計。  題目6 巧克力糖包裝機6.1 設(shè)計題目設(shè)計巧克力糖自動包裝機。包裝對象為圓臺狀巧克力糖（圖6），包裝材料為厚0.008mm的金色鋁箔紙。包裝后外形應美觀挺拔，鋁箔紙無明顯損傷、撕裂和褶皺（圖7）。包裝工藝方案為：紙坯型式采用卷筒紙，紙片水平放置，間歇剪切式供紙（圖8）。包裝工藝動作為：1.將64mm×64mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖17mm小端正上方；2

20、.使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成形；3.將余下的鋁箔紙分半，先后向24mm大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。表9 設(shè)計數(shù)據(jù)表方案號ABCDEFGH電動機轉(zhuǎn)速r/min144014401440960960820820780每分鐘包裝糖果數(shù)目個/min120906012090908060具體設(shè)計要求如下： 1.要求設(shè)計糖果包裝機的間歇剪切供紙機構(gòu)、鋁箔紙錐面成形機構(gòu)、褶紙機構(gòu)以及巧克力糖果的送推料機構(gòu)。2.整臺機器外形尺寸（寬×高）不超過800mm×1000mm。4. 4.     錐面成形機構(gòu)不論采用平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)或者其他常用機構(gòu)

21、，要求成形動作盡量等速，起動與停頓時沖擊小。6.2 設(shè)計任務 1.巧克力糖包裝機一般應包括凸輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等。 2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.圖紙上畫出機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.設(shè)計平面連桿機構(gòu)。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖。5.設(shè)計凸輪機構(gòu)。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，計算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構(gòu)設(shè)計圖。6.設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。7.編寫設(shè)計計算說明書。8.學生可進一步完成凸輪的數(shù)控加工。6.3 設(shè)計提示1. 剪紙與供紙動作連續(xù)完成。2.鋁箔紙錐面成形機構(gòu)一般可采用凸輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)等。3.實現(xiàn)褶紙動作的機

22、構(gòu)有多種選擇：包括凸輪機構(gòu)、摩擦滾輪機構(gòu)等。4.巧克力糖果的送推料機構(gòu)可采用平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)。5.各個動作應有嚴格的時間順序關(guān)系。  題目7 書本打包機7.1 設(shè)計題目設(shè)計書本打包機，在連續(xù)生產(chǎn)線上實現(xiàn)自動送書，用牛皮紙將一摞（5本）書包成一包，并在兩端貼好標簽，如圖9所示。圖9 書本打包機的功用書摞的包、封過程工藝順序及各工位布置分別如圖10、11所示：1.送書。橫向送一摞書進入流水線。2.推書?？v向推一摞書前進到工位a，使它與工位bg上的六摞書貼緊在一起。3.送紙。包裝牛皮紙使用整卷筒紙，由上向下送夠長度后裁切。4.繼續(xù)推書前進到工位b。在工位b書摞上下方設(shè)置有擋

23、板，以擋住書摞上下方的包裝紙，所以書摞被推到工位b時實現(xiàn)三面包裝，這一工序共推動ag的七摞書。5.推書機構(gòu)回程。折紙機構(gòu)動作，先折側(cè)邊將紙包成筒狀，再折兩端上、下邊。6.繼續(xù)折前角。將包裝紙折成如圖11實線所示位置的形狀。7.再次推書前進折后角。推書機構(gòu)又進到下一循環(huán)的工序4，此時將工位b上的書推到工位c。在此過程中，利用工位c兩端設(shè)置的擋板實現(xiàn)折后角。8.在實現(xiàn)上一步工序的同時，工位c的書被推至工位d。9.在工位d向兩端涂漿糊。10.在工位e貼封簽。11.在工位f、g用電熱器把漿糊烘干。12.在工位h，人工將包封好的書摞取下。圖10 包、封工藝順序圖11 包、封工位布置（俯視圖）圖12所示為

24、由總體設(shè)計規(guī)定的各部分的相對位置和有關(guān)尺寸。其中O為機器主軸的位置，A為機器中機構(gòu)的最大允許長度，B為最大允許高度，為工作臺面距主軸的高度，（x，y）為主軸的位置坐標，（）為紙卷的位置坐標。圖12 打包機各部分的相對位置及有關(guān)尺寸和范圍書本打包機具體技術(shù)要求為：1.機構(gòu)的尺寸范圍A=2000mm，B=1600mm。工作臺面位置=400mm主軸位置x =10001100mm，y =300400mm；紙卷位置=300mm，=300mm。為了保證工作安全、臺面整潔，推書機構(gòu)最好放在工作臺面以下。2.工藝要求的數(shù)據(jù)書摞尺寸：寬度a=130140mm；長度b=180220mm；高度c=180220mm。

25、推書起始位置=200mm。推書行程H=400mm。推書次數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速）n=(10±0.1)r/min。主軸轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)1/4。紙卷直徑d=400mm。3.縱向推書運動要求（1）推書運動循環(huán)：整個機器的運動以主軸回轉(zhuǎn)一周為一個循環(huán)周期。因此可以用主軸的轉(zhuǎn)角表示推書機構(gòu)從動件（推頭或滑塊）的運動時間。推書動作占時1/3周期，相當于主軸轉(zhuǎn)120°；快速退回動作占時小于1/3周期，相當于主軸轉(zhuǎn)角100°；停止不動占時大于1/3周期，相當于主軸轉(zhuǎn)角140°。每個運動時期縱向推書機構(gòu)從動件的工藝動作與主軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系見表7.10。表10 縱向推書機構(gòu)運動要求主軸轉(zhuǎn)角

26、推書機構(gòu)執(zhí)行滑塊的工作主軸轉(zhuǎn)角推書機構(gòu)執(zhí)行滑塊的動作0° 80°80° 120°推單摞書前進推七摞書前進，同時折后角120° 220°220° 360°滑塊退回滑塊停止不動圖13為推書機構(gòu)運動循環(huán)圖。圖13 縱向推書機構(gòu)運動循環(huán)圖（2）推書前進和退回時，要求采用等加速、等減速運動規(guī)律。4.其他機構(gòu)的運動關(guān)系見表11。 表11 其他機構(gòu)運動要求工藝動作主軸轉(zhuǎn)角工藝動作主軸轉(zhuǎn)角橫向送書折側(cè)邊，折兩端上下邊，折前角涂漿糊,貼封簽,烘干150° 340°180° 340°1

27、80° 340°送紙裁紙200° 360°70°70°80°5.工作阻力（1）每摞書的質(zhì)量為4.6kg，推書滑塊的質(zhì)量為8kg。（2）橫向推書機構(gòu)的阻力假設(shè)為常數(shù)，相當于主軸上有等效阻力矩=4 Nm。（3）送紙、裁紙機構(gòu)的阻力也假設(shè)為常數(shù)，相當于主軸上有等效阻力矩=6 Nm。（4）折后角機構(gòu)的阻力相當于四摞書的摩擦阻力。（5）折邊、折前角機構(gòu)的阻力總和，相當于主軸上受到等效阻力矩，其大小可用機器在縱向推書行程中（即主軸轉(zhuǎn)角從0°轉(zhuǎn)至120°范圍中）主軸所受縱向推書阻力矩的平均值表示為 =6其中大小可由下式

28、求出 =式中，為推程中各分點的阻力矩的值；n為推程中的分點數(shù)。（6）涂漿糊、貼封簽和烘干機構(gòu)的阻力總和，相當于主軸上受到等效阻力矩，其大小可用表示為 =87.2 設(shè)計任務1.根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定機構(gòu)方案。內(nèi)容包括縱向推書機構(gòu)和送紙、裁紙機構(gòu)，以及從電動機到主軸之間的傳動機構(gòu)。確定傳動比分配。2.書本打包機一般應包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)等三種以上常用機構(gòu)。3.按比例畫出機構(gòu)運動簡圖，標注出主要尺寸；畫出包、封全過程中機構(gòu)的運動循環(huán)圖（全部工藝動作與主軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖）。4.設(shè)計平面連桿機構(gòu)。并進行運動分析。繪制運動線圖。5.設(shè)計凸輪機構(gòu)。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，

29、校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。6.設(shè)計計算其中一對齒輪機構(gòu)。7.進一步對平面連桿機構(gòu)進行力分析，求出主軸上的阻力矩在主軸旋轉(zhuǎn)一周中的一系列數(shù)值 =（）式中，為主軸的轉(zhuǎn)角；i為主軸回轉(zhuǎn)一周中的各分點序號。力分析時，只考慮工作阻力和移動構(gòu)件的重力、慣性力和移動副中的摩擦阻力。為簡便起見，計算時可近似地利用等效力矩的計算方法。對于其他運動構(gòu)件，可借助于各運動副的效率值作近似估算。畫出阻力矩曲線=（），計算阻力矩的平均值。8.根據(jù)力矩曲線和給定的速度不均勻系數(shù)值，用近似方法（不計各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量）計算出飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量。9.編寫設(shè)計計算說明書。10.學生可進一步完成書本打包機的計

30、算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。7.3 設(shè)計提示 1.此題包含較豐富的機構(gòu)設(shè)計與分析內(nèi)容，教師可以根據(jù)情況確定學生全部或部分完成該題設(shè)計任務，也可由一組學生完成全題。 2.推書機構(gòu)、送紙機構(gòu)、裁紙機構(gòu)之間有嚴格的時間匹配與順序關(guān)系，應考慮這些機構(gòu)之間的傳動鏈設(shè)計。題目8 臺式電風扇搖頭裝置8.1設(shè)計題目 風扇的直徑為300mm，電扇電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動角度與急回系數(shù)k的設(shè)計要求及任務分配見表12。表12 臺式電風扇擺頭機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電扇擺角急回系數(shù)kA801.01B851.015C901.02D951.025E1001.03F1051.058.

31、2設(shè)計任務1.按給定主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案。2.畫出機構(gòu)運動方案簡圖。3. 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸。4. 解析法確定平面連桿機構(gòu)的運動學尺寸，它應滿足擺角及行程速比系數(shù)k。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖。驗算曲柄存在條件，驗算最小傳動角（最大壓力角）。5.提出調(diào)節(jié)擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進行分析計算。6.編寫設(shè)計計算說明書。7.學生可進一步完成臺式電風扇搖頭機構(gòu)的計算機動態(tài)演示驗證。8.3設(shè)計提示常見的搖頭機構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等。本設(shè)計可采用平面連桿機構(gòu)實現(xiàn)。由裝在電動機主軸尾部的蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪和小齒輪做成一體，小齒輪帶

32、動大齒輪，大齒輪與鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿做成一體，并以鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿作為原動件，則機架、兩個連架桿都作擺動，其中一個連架桿相對于機架的擺動即是搖頭動作。機架可取8090mm。題目9 墊圈內(nèi)徑檢測裝置9.1 設(shè)計題目設(shè)計墊圈內(nèi)徑檢測裝置，檢測鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許范圍內(nèi)。被檢測的工件由推料機構(gòu)送入后沿一條傾斜的進給滑道連續(xù)進給，直到最前邊的工件被止動機構(gòu)控制的止動銷擋住而停止。然后，升降機構(gòu)使裝有微動開關(guān)的壓桿探頭下落，檢測探頭進入工件的內(nèi)孔。此時，止動銷離開進給滑道，以便讓工件浮動。檢測的工作過程如圖15 所示。當所測工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求時（圖15a），微動開關(guān)的觸頭進入壓桿的環(huán)形槽

33、，微動開關(guān)斷開，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內(nèi)徑尺寸小于合格的最小直徑時（圖15b），壓桿的探頭進入內(nèi)孔深度不夠，微動開關(guān)閉合，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，使工件進入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時（圖15c），微動開關(guān)仍閉合，控制系統(tǒng)將工件送入另一廢品槽。1工件 2帶探頭的壓桿 3微動開關(guān)a)內(nèi)徑尺寸合格 b)內(nèi)徑尺寸太小 c)內(nèi)徑尺寸太大圖15 墊圈內(nèi)徑檢測過程具體設(shè)計要求見表13。表13 平墊圈內(nèi)徑檢測裝置設(shè)計數(shù)據(jù)方案號被測鋼制平墊圈尺寸電動機轉(zhuǎn)速r/min每次檢測時間s公稱尺寸mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mmA1010.520214405

34、B1213242.514406C202137314408D30315649608E3637665960109.2 設(shè)計要求1.要求設(shè)計該檢測裝置的推料機構(gòu)、控制止動銷的止動機構(gòu)、壓桿升降機構(gòu)。一般應包括凸輪機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)以及齒輪機構(gòu)等常用機構(gòu)。該裝置的微動開關(guān)以及控制部分的設(shè)計本題不作要求。2.設(shè)計墊圈內(nèi)徑檢測裝置的傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3.畫出機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4.設(shè)計平面連桿機構(gòu)。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖。5.設(shè)計凸輪機構(gòu)。確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，計算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機構(gòu)設(shè)計圖。6.設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。7.編

35、寫設(shè)計計算說明書。8.學生可進一步完成檢測裝置的計算機動態(tài)演示。9.3 設(shè)計提示1.由于止動銷的動作與壓桿升降動作有嚴格的時間匹配與順序關(guān)系，建議考慮使用凸輪軸解決這個問題。2.推料動作與上述兩個動作的時間匹配不特別嚴格，可以采用平面連桿機構(gòu)，也可以采用間歇機構(gòu)。 25題目10 洗瓶機10.1 設(shè)計題目圖16 洗瓶機工作示意圖 設(shè)計洗瓶機。如圖17 所示，待洗的瓶子放在兩個同向轉(zhuǎn)動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)。當推頭M把瓶子推向前進時，轉(zhuǎn)動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。 洗瓶機的技術(shù)要求見表17。表14 洗瓶機的技術(shù)要求方案號瓶子尺

36、寸（長×直徑）mm，mm工作行程mm生產(chǎn)率個/min急回系數(shù)k電動機轉(zhuǎn)速r/minA100×200600152.51440B80×180500163.01440C60×150420183.5960 10.2設(shè)計任務 1.洗瓶機應包括齒輪、平面連桿機構(gòu)等常用機構(gòu)或組合機構(gòu)。 2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 3.畫出機器的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。 4.設(shè)計組合機構(gòu)實現(xiàn)運動要求，并對從動桿進行運動分析。也可以設(shè)計平面連桿機構(gòu)以實現(xiàn)運動軌跡，并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析。繪出運動線圖。 5.其他機構(gòu)的設(shè)計計算。 6.編寫設(shè)計計算說明書。 7

37、.學生可進一步完成：洗瓶機推瓶機構(gòu)的計算機動態(tài)演示等。10.3設(shè)計提示分析設(shè)計要求可知：洗瓶機主要由推瓶機構(gòu)、導輥機構(gòu)、轉(zhuǎn)刷機構(gòu)組成。設(shè)計的推瓶機構(gòu)應使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。根據(jù)設(shè)計要求，推頭M可走圖18 所示軌跡，而且推頭M在工作行程中應作勻速直線運動，在工作段前后可有變速運動，回程時有急回。圖17 推頭M運動軌跡對這種運動要求，若用單一的常用機構(gòu)是不容易實現(xiàn)的，通常要把若干個基本機構(gòu)組合，起來，設(shè)計組合機構(gòu)。在設(shè)計組合機構(gòu)時，一般可首先考慮選擇滿足軌跡要求的機構(gòu)（基礎(chǔ)機構(gòu)），而沿軌跡運動時的速度要求，則通過改變基礎(chǔ)機構(gòu)

38、主動件的運動速度來滿足，也就是讓它與一個輸出變速度的附加機構(gòu)組合。實現(xiàn)本題要求的機構(gòu)方案有很多，可用多種機構(gòu)組合來實現(xiàn)。如：1.凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)方案如圖19 所示，鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉(zhuǎn)動的凸輪通過構(gòu)件3的變速轉(zhuǎn)動來控制。由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意度過死點的措施。圖18 凸輪鉸鏈四桿機構(gòu)的方案2.五桿組合機構(gòu)方案確定一條平面曲線需要兩個獨立變量。因此具有兩自由度的連桿機構(gòu)都具有精確再現(xiàn)給定平面軌跡的特征。點M的速度和機構(gòu)的急回特征，可通過控制該機構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件間的運動關(guān)系來得到，如用凸輪機構(gòu)、齒輪或四連桿機構(gòu)來控制等等。圖20 所示為兩

39、個自由度五桿低副機構(gòu)，1、4為它們的兩個輸入構(gòu)件，這兩構(gòu)件之間的運動關(guān)系用凸輪、齒輪或四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)，從而將原來兩自由度機構(gòu)系統(tǒng)封閉成單自由度系統(tǒng)。 a) b) c) d)圖19 五桿組合機構(gòu)的方案3.凸輪-全移動副四桿機構(gòu)圖21 所示全移動副四桿機構(gòu)是兩自由度機構(gòu)，構(gòu)件2上的M點可精確再現(xiàn)給定的軌跡，構(gòu)件2的運動速度和急回特征由凸輪控制。這個機構(gòu)方案的缺點是因水平方向軌跡太長，造成凸輪機構(gòu)從動件的行程過大，而使相應凸輪尺寸過大。圖20 凸輪-全移動副四連桿機構(gòu)的方案4.優(yōu)化方法設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)可用數(shù)值方法或優(yōu)化方法設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)，以實現(xiàn)預期的運動軌跡（圖18 ）運動軌跡的具體數(shù)值由設(shè)計者

40、畫圖確定，一般不要超過9個點的給定坐標值。題目11：糕點切片機1、工作原理及工藝動作過程糕點先成型（如長方體、圓柱體等）經(jīng)切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的動作配合進行切片。改變直線間歇移動速度或每次間歇的輸送距離，以滿足糕點的不同切片厚度的需要。2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求1）糕點厚度：1020mm。2）糕點切片長度（亦即切片高）范圍：580mm。3）切刀切片時最大作用距離（亦即切片寬度方向）：300mm。4）切刀工作節(jié)拍：40次/min。5）工作阻力很小。要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。電機可選用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。表10半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)方案號糕點厚度mm切片行程mm電動機轉(zhuǎn)速r/mm工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/minA840145040B535140050C330960603、設(shè)計方