2015年机械原理课程设计任务书

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1、机械原理课程设计任务书一、 课程设计的目的综合应用所学过的机械原理知识，进行机构的选型、组合、分析与综合，并绘制相应的机构运动简图，以培养机械运动方案的设计能力和创新思维。二、 设计任务及要求 本课程设计提供了A、 B两类题目。A为综合类设计题目，B为创新类题目，要求每个学生选择其中的一个题目，在规定的时间里按题目任务要求完成设计工作，设计应满足一定工艺动作过程和动作的机器运动方案，主要内容为： l 功能分解；l 机构选型与组合；l 机械运动方案的拟定、机构的组合方式、评价；l 机构运动循环图；l 机械运动简图。完成课程设计后，需要提交：l 机械运动简图1张，A3或A4图纸（机械系统运动简图）

2、，订在说明书最后一页；l 设计计算说明书1份（格式要求参看“机械原理课程设计说明书模板”）。三、设计题目A. 综合类设计题目题目1：洗瓶机设计 （一）、工作原理及工艺动作过程为清洗圆形瓶子的外面，把待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊。它的主要动作：将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程中利用导辊转动将瓶子旋转以及将刷子转动。图1是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。图1 洗瓶机有关部件的位置示意图图2 推头M的可走轨迹之一（二）、原始数据及设计要求设计推瓶机构时的原始数据和要

3、求为（1） 瓶子尺寸：大端直径d80mm，长200mm。（2） 推进距离l600mm。推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。（3） 按生产率的要求，推程平均速度为v45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。（4） 机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。（三）、设计方案提示（1） 推瓶机构要求推头作近似直线轨迹，回程时轨迹形状不限，但不能反向拨动下一个瓶子，可以如图2所示。由上述运动要求，常用基本机构是不容易实现，可以采用组合机构来实现。（2） 洗瓶机构由一对同向转动的导辊和三只转动的刷子组成，可以通过机械传动系统来完成。

4、（四）、设计任务及要求（1） 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（2） 进行推瓶机构的选型，以实现洗瓶动作要求；（3） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；（4） 机械运动方案的评定和选择；（5） 对执行机构进行运动尺寸计算；（6） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图；（7） 画出机械运动方案简图；（8） 编写设计计算说明书。题目2：轧辊机设计（一）、工作原理及工艺动作过程图1 轧辊工作情况图1 所示轧辊机是由送料辊送进铸坯，由工作辊将铸坯轧制成一定尺寸的方形、矩形或圆形截面坯料的初轧轧机。它在水平面内和铅垂面内各布置一对轧辊（

5、图中只画了铅垂面内的一对轧辊）。两对轧辊交替轧制。轧机中工作辊中心M应沿轨迹mm运动，以适应轧制工作的需要。坯料的截面形状由轧辊的形状来保证。因此，轧辊机主要由工作辊和送料辊机构组成。(二)、原始数据及设计要求根据轧制工艺，并考虑减轻设备的载荷对轧辊中心点M的轨迹可提出如下基本要求：（1） 在金属变形区末段，应是与轧制中心线平行的直线段，在此直线段内轧辊对轧件进行平整，以消除轧件表面因周期间歇轧制引起的波纹。因此，希望该平整段L尽可能长些。（2） 轧制是在铅垂面和水平面内交替进行的，当一个面内的一对轧辊在轧制时，另一面内的轧辊正处于空回行程中。从实际结构上考虑，轧辊的轴向尺寸总大于轧制品截面的

6、宽度，所以，要防止两对轧辊在交错而过时发生碰撞。为此，轧辊中心轨迹曲线mm除要有适当的形状外，还应有足够的开口度h，使轧辊在空行程中能让出足够的空间，保证与轧制行程中的轧辊不发生“拦路”相撞的情况。（3） 在轧制过程中，轧件要受到向后的推力，为使推力尽量小些，以减轻送料辊的载荷，故要求轧辊与轧件开始接触时的啮入角尽量小些。约取25左右，坯料的单边最大压下量约50mm，从咬入到平整段结束的长度约270mm。（4） 为调整制造误差引起的轨迹变化或更换轧辊后要求开口度有稍许变化，所选机构应能便于调节轧辊中心的轨迹。（5） 要求在一个轧制周期中，轧辊的轧制时间尽可能长些。(三)、设计方案提示（1） 能

7、实现给定平面轨迹要求的机构可以有铰链连杆机构、双凸轮机构、凸轮连杆机构、齿轮连杆机构等。（2） 采用两自由度的五杆机构，可精确实现要求的任意轨迹，且构件尺寸可在很大范围内任选，但需要给两个主动件，联系两主动件间运动关系的机构常用齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等。（3） 由于本机器中机构的受力较大，应考虑到工作寿命要求。（4） 工作辊的方案设计应考虑轨迹和开口度的调节是否可能和方便，能否按要求布置在机器中，结构上是否便于实现。（5） 送料辊的运动方案可以通过机械传动系统来完成。(四)、设计任务及要求（1） 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（2） 进行工作辊机构、送料辊机构的选型；（3）

8、机械运动方案的评定和选择；（4） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并画出传动方案图；（5） 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（6） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图；（7） 画出机械运动方案简图；（8） 编写设计计算说明书。题目3：剪板机设计（一）、工作原理及工艺动作过程剪板机是将卷料展开并剪成一定长度铁板的机器，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。因此剪板机主要包括铁板输送机构和剪断机构。（二）、原始数据及设计要求(1) 原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为L1900或2000或2200 mm(设计

9、时任选一种)。(2) 每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。(3) 输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变)。（三）、方案设计提示将铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择：(1) 如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置；(2) 如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速度和加速度曲线仍然连续，这样，送进机构的运转就比较平稳。大致有几条途径：(1) 利用机构中运动构件暂时脱离运

10、动链，使后续构件实现停歇；(2) 利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构件实现停歇；(3) 利用两种运动的叠加使构件实现间歇运动；(4) 其它。工业上常用的简单间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，虽具有结构简单、制造方便。运动可靠等优点，但在动力性能、动停比(运动时间和停歇时间之比)方面很难满足设计要求。所以常用组合机构来满足设计要求。（四）、设计任务及要求（1） 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（2） 进行铁板输送机构和剪断机构的选型；（3） 机械运动方案的评定和选择；（4） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画

11、出传动方案图（5） 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（6） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图；（7） 画出机械运动方案简图；（8） 编写设计计算说明书。题目4：半自动平压模切机设计（一）、工作原理及工艺动作半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的纸板、厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制成凹凸的商标。它的主要工艺动作有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。如图1所示，4为工作台面，工作台上方的1为双

12、列链传动，2为主动链轮，3为走纸横块(共五个)，其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的控制机构，其执行构件7作往复移动，推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到具有上模5(装调以后是固定不动的)和下模6的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件滑决6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置

13、时，受另一机构(图上未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。 图1 平压模切机动作示意图 图2模切机生产阻力曲线（二）、原始数据及设计要求（1） 每小时压制纸板3000张。 （2） 上模固定，下模向上移动的行程长度，回程的平均速度为工作行程平均速度的1.3 倍。（3） 工作行程的最后2 mm内受到生产阻力，如图2所示，回程时不受力，下模和滑块的质量约120 kg。（4） 工作台面离地面的距离约1200 mm。（5） 所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。（

14、三）、设计方案提示（1） 走纸机构可采用双列链传动，走纸横块其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有若干夹紧片已夹紧纸板。主动链轮由间歇运动机构带动以实现定时走纸。（1） 模切机构由于压制纸板时受力较大，宜采用承载能力高的平面连杆机构，而连杆机构中常用的有四杆机构和六杆机构，在纸板停顿时进行冲压模切。（2） 控制横块上夹紧装置(夹紧纸板)的控制机构，由于夹紧片张开后要停留片刻，让纸板送入后才能夹紧，因而推杆移动到最高位置时，有较长时间停歇的运动要求，故采用凸轮机构在设计上易于实现此要求，且结构简单。（3） 由于冲压模切机构仅在很短的时间内承受很大生产阻力，为了减小周期性速度波动，可以选择容量

15、较小的电机，但一般需要安装飞轮。（四）、设计任务及要求（1） 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（2） 进行走纸机构、冲压模切机构及夹紧纸板的控制机构的选型；（3） 机械运动方案的评定和选择；（4） 根据给定的生产阻力及工作余量选定合适的电动机；（5） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；（6） 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；（7） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图；（8） 画出机械运动方案简图；（9） 对机构进行受力分析，飞轮设计；（10） 编写设计计算说明书。题目5：四工位专用机床设计（一）、工作原理及工艺动作四工位专用机床的工作台有、四个工作位置(图1)，工位是装卸工件，是钻孔，是扩孔，是铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位的位置装钻头，的位置装扩孔钻，的位置装铰刀。刀具由专用电机带动绕其自身的轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔工作。当主轴箱右移(退回)到刀具离开工件后，工作台回转90，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工