機械原理課程設計

1、機械原理課程設計目錄一 .設計題目 1.1.1 課程設計目的和任務 1.1.2 課程設計內(nèi)容與基本要求 1.1.3 機構(gòu)簡介 4.1.4 參考數(shù)據(jù) 5.1.5 設計要求 5.二 . 設計方案比較 6.2.1 設計方案一 6.2.2 設計方案二 7.2.3 設計方案三 8.2.4 最終設計方案 9.三. 速度，加速度多邊形計算與分析 1. 03.1 速度、加速度多邊形計算與分析 10四. 虛擬樣機實體建模與仿真 1. 34.1ADAMS 的樣機建模 1. 3五. 虛擬樣機仿真結(jié)果分析 1. 45.1 滑塊水平位移仿真曲線 145.2 滑塊水平運動速度仿真曲線 145.3 滑塊水平運動加速度仿真曲

2、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曲線（二） 15六 . 課程設計總結(jié) 1.66.1 機械原理課程設計總結(jié) 1. 66.2 設計過程 1.76.3 設計展望 1.76.4 參考文獻 1.86.5 心得體會 18一題目：汽車風窗刮水器1.1 課程設計目的和任務下雨的時候， 大車小車前檔風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， 將前檔風玻璃的雨水刮去， 還司機一個有效的視野。 雨刮器看似簡單，實際上構(gòu)造并不簡單。雨刮器總成含有電動機、減速器、四連 桿機構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。 當司機按下雨刮器的開關(guān)時， 電動機啟動，

3、 電動機的轉(zhuǎn)速經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動擺臂， 擺臂帶動四連桿機構(gòu)， 四 連桿機構(gòu)帶動安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動， 最后由轉(zhuǎn)軸帶動雨刮片刮掃擋風 玻璃。生活中我們發(fā)現(xiàn)， 雨下得很大時使用雨刷感覺不錯， 可是當下小雨啟動雨 刷時，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， 應先了解一下 雨刷的工作原理。 原來，雨刷是借馬達的轉(zhuǎn)動作用， 靠連接棒轉(zhuǎn)變成一來一往的 運動，并將此作用力傳達至雨刷臂及雨刷本身。 當雨刷的橡膠部分硬化時， 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

4、， 形成 殘留污垢。有些人認為雨刷片的長度越長、刷的面積越大、視野越好。其實，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、雨刮桿的負擔。當然，要加長當然可以，但要保證絕不能 妨礙雨刮器的正常工作。1.2 課程設計內(nèi)容和基本要求機械原理課程設計是在機械原理課程完成后集中進行的教學環(huán)節(jié)，它是在 教師指導下由學生獨立完成的。每個學生都應明確課程設計的任務和要求，擬 定設計計劃，保證設計進度、設計質(zhì)量，按時完成課程。在設計過程中，提倡 獨立思考、深入鉆研，主動地、創(chuàng)造性地進行設計工作。要求設計態(tài)度嚴肅認 真、一絲不茍，反對不求甚解，這樣才能確保課

5、程設計達到教學基本要求，并 在設計思想、方法和技能等方面得到良好的訓練和提高。1) 機械原理課程設計步驟(1) 機構(gòu)運動方案設計。即根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思并選定 機構(gòu)方案；(2) 設計上述各機構(gòu)。根據(jù)選定的方案采用各機構(gòu)，如凸輪機構(gòu)、連桿機 構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)及其組合機構(gòu)等，即具體機構(gòu)的尺度綜合，求出 機構(gòu)的主要尺寸；(3) 根據(jù)上面求得的尺寸，按比例畫出全部機構(gòu)的運動簡圖及運動循環(huán) 圖；(4) 據(jù)此對上述機構(gòu)進行運動分析，并進行基于 ADAM軟件的機構(gòu)建模與 運動仿真。即繪制機構(gòu)的運動線圖，或進一步進行運動和動力分析；( 5 )編寫設計說明書。2) 設計說明書編寫要求課程

6、設計說明書是學生證明自己設計正確合理并供有關(guān)人員參考的文件， 它是課程設計的重要組成部分。收集整理課程設計報告工作關(guān)系到課程設計的 成敗，通過這項工作，能提高學生的技術(shù)概括能力和表達能力。編寫說明書也 是科技工作者必須掌握的基本技能之一。因此，學生在校期間就應加強這方面 的訓練。課程設計說明書應在課程設計過程中逐步形成，課程設計結(jié)束時，再 作必要的補充和整理。而設計說明書的內(nèi)容視設計任務而定，大致包括：( 1)設計題目(包括設計條件和要求)。(2) 機構(gòu)運動簡圖或設計方案的確定。( 3)全部原始數(shù)據(jù)。(4) 完成設計所用方法及其原理的簡要說明。(5) 建立設計所需的數(shù)學模型并列出必要的計算公式

7、、計算過程及說明，寫出設計計算結(jié)果(6) 繪出計算機程序框圖，寫出自編的程序?；?qū)⒒?ADAM軟件的機構(gòu) 建模與仿真方法過程描述出來。(7) 用表格列出計算結(jié)果并畫出主要曲線圖。(8) 對設計結(jié)果進行分析討論，寫出課程設計的收獲和體會。( 9 )列出主要參考文獻資料。3) 設計說明書的格式要求：( 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，都應有大小標題，使其醒目突出，建議加上 目錄。(3) 通過課程設計說明書的編寫，學生應該學會整理設計數(shù)據(jù)、繪制圖表 和簡圖，用工程術(shù)語表達設計成果的方法。(4) 對所用公式和數(shù)據(jù)，應標明來

8、源參考資料的編號和頁次。( 5 )說明書應加上封面，并與圖紙一起裝訂成冊。1.3 機構(gòu)簡介汽車風窗刮水器是用于汽車刮水刷的驅(qū)動裝置。如圖 1- (a) 所示，風窗刮 水器工作時， 由電動機帶動齒輪裝置 1-2 ，傳至曲柄搖桿裝置 2'-3-4 。電動機單 向連續(xù)轉(zhuǎn)動，刮水桿 4 作左右往復擺動，要求左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 汽車風窗刮水器機構(gòu)簡圖及阻力線圖1.4 參考數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)見表 1 所示表1設計數(shù)據(jù)內(nèi)容曲柄搖桿機構(gòu)設計及運動分析曲柄搖桿機構(gòu)動態(tài)靜力分析符號（扇面）單位數(shù)據(jù)30112060180100150.015001.5

9、設計要求1. 對曲柄搖桿機構(gòu)進行運動分析作機構(gòu)1-3個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，整理計算說明書。2. 在Solidworks/Adams中進行運動仿真和動力學仿真，作出位移、速度、加速度線圖二. 設計方案比較2.1 設計方案一分析：搖桿 2轉(zhuǎn)動帶動搖桿3，搖桿 3 帶動雨刷 4 上下移動，從而達到刮水效果。、）.-/_r該方案優(yōu)點 ：雨刷刮水面積較大；結(jié)構(gòu)相對較簡。該方案缺點：中間固定部位過長，影響視線； 雨刷向上移動的時，又將雨水向上刮，從而影響效率。2.2 設計方案二分析：此刮雨器由凸輪機構(gòu)組成，凸輪的轉(zhuǎn)動帶動雨刷向上運動，達到最高度

10、時，雨刷因重力隨凸輪向下運動，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)常導致雨刷靜止在最高端4. 電機不僅要克服雨刷與玻璃的摩擦還要克服雨刷的重力，浪費資源2.3設計方案三方案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帶動連桿移動，從而使擺桿 5、6左右以一定頻率擺動，達到刮水的效果、）.-/_r該方案優(yōu)點：1.整體構(gòu)建布局可以在汽車上較為容易實現(xiàn)；2.機構(gòu)簡單實用，在滿足運動要求前提下大大節(jié)省了材料；3. 設置了急回特性（推桿快，收桿慢） ，因為在刮片起刮前，擋風玻璃上附

11、 著的雨水量相對較多， 對司機觀察前方路線不利， 這時刮片需快速刮清雨水， 而 在回程時玻璃上雨量較少， 這時慢刮可進一步刮凈雨水， 是玻璃保持相對較長的 清晰度。同時急回特性的運用也提高了雨刮器的工作效率；4. 在雨刮器收桿的時候，刮片貼緊擋風玻璃下沿時間較長，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 最終設計方案： 方案三三、加速度，速度多邊形的計算與分析3.1 加速度，速度多邊形的計算與分析1）由已知條件可得：Vb=Wab X LabWab=30 n /60m/sLAB=60mm' Vab=0.188m/sab=Wab2X LAB=0.592m2

12、/s選比例尺：卩 v=V B/pb=9.42 （m/s）/m卩 a=a B/p'b'=29.5（m2/s）/m理論力學公式： VC=VB+VBCaC=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 =0VBC=0.188m/sa CA n=0a BCA n=0.197m/s2a C =p'c'* 卩 a=1.6225 m/s23)由圖二的速度多邊形及加速度多邊形，根據(jù)比例尺得到：VC =0.149 m/s V BC=0.031m/sac n=0.319m/s2 a BCn=0.005m/s2a c =p'

13、c'* 卩 a=0.59m/s24)(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/sVBC=0.188m/sa Cn=0.118m/s2 a BCn=0.197m/s2ac =p'c'* 卩 a=0.24 m/s2四. 虛擬樣機實體建模與仿真4.1 ADAMS/View 的樣機建模五 . 虛擬樣機仿真結(jié)果分析利用ADAM仿真軟件對已建立模型的搖桿的位移、速度、加速度進行數(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 滑塊水平運動速度仿真曲線5.3 滑塊水平運動加速度仿真曲線5.4 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（

14、一）5.5 帶刮片擺桿角速度仿真曲線（二）六. 課程設計總結(jié)6.1 機械原理課程設計總結(jié)：首先我們確定搖桿的長度，并用 CAXAB出了它的運動簡圖，之后用 ADMAS 進行運動仿真。通過這次課程設計我學會了ADMASS件的基本操作掌握了更多的使用工具。并且在此設計過程中也培養(yǎng)了團隊之間的協(xié)作精神。在學完機械原理這門課程的同時，作為一名合格的機械學生，需要將所學 的應用到實際設計機構(gòu)中去，提高我們綜合運用機械原理課程理論分析的能 力，并結(jié)合生產(chǎn)實際來分析和解決工程問題。根據(jù)已知機械的工作要求，通過 制定設計方案、合理選擇機構(gòu)的類型、正確地對機構(gòu)的運動和受力進行分析和 計算，讓我們對機構(gòu)設計有一個

15、較完整的概念。同時也訓練我們收集和運用設 計資料以及計算、制圖和數(shù)據(jù)處理及誤差分析的能力，并在此基礎(chǔ)上利用計算 機基礎(chǔ)理論知識，初步掌握編制計算機程序并在計算機上計算來解決機構(gòu)設計 問題的基本技能。完成了整個課程設計，收獲頗多，尤其是在軟件應用上面， 同時對機械原理的知識有了更進一步的認識?？v觀課程設計過程，我們各組員任務分配明確，相互溝通交流，互幫互 助，工作有條不紊地前進。短短的兩周讓我們受益匪淺：首先要對問題認真重 視，然后就是數(shù)學思想的完美性的思考，將機構(gòu)放之現(xiàn)實生活中我們要考慮的 問題，安全、穩(wěn)定、美觀、便捷、經(jīng)濟。這是最復雜和困難的，也是想的最多 的地方，也是能夠突出成績的地方。我們在這