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1、机械原理课程设计 指导教师：薄瑞峰 老师 中北大学 一. 设计题目介绍： 二. 设计题目布置： 三. 进度安排： 四. 课程设计要求： 五. 参考资料： 目 录 一. 设计题目介绍： 2. 冷霜自动灌装机方案设计 3.四工位专用机床方案设计 4. 蜂窝煤成型机方案设计 5. 1.火柴盒包装机方案设计 专用精压机方案设计 6. 洗瓶机方案设计 7.电机转子嵌绝缘纸机方案设计 8.钱币的分类、清点、整理装置方案设计 机械运动方案设计，按照功能分析的方法， 功能定义，分解、求解、综合，评价 最优的原理方案解。 利用运动循环图进行机构运动的协调设计 设计题目1: 火柴盒包装机方案设计 1.机构简介 设
2、计火柴盒包装中的装盒机构（如图）。实现包装动作要求执行构 件GC上的 H点实现如图b所示的运动轨迹HAHBHCHD，其中HBHC、HAHD为 直线段，HAHB，HCHD为简谐运动曲线，图示位置H点位于HA。拟采 用凸轮-连杆组合机构来完成H点的运动轨迹。 d2 l4 l5 l6 l3 l7 l8 l2 l1 d1 2.原始数据： 各构件尺寸为: （如图） d2 l4 l5 l6 l3 l7 l8 l2 l1 d1 3.设计任务 (1)画出H点运动轨迹图，建立H点各段轨迹方程式，确定CD杆的长度及摆角。 (2)确定曲柄摇杆机构OABD的尺寸（A点为凸轮上固定点）。 (3)确定从动件PEF的摆角变
3、化规律。(表示成凸轮转角与摆角的对应关系) (4)图解法确定凸轮的理论廓线和实际廓线。 (5)分析曲柄摇杆机构OABD上的C点的速度和加速度（任选2个位置，利用相对 运动图解法或利用ADAMS软件求解） (6) 计算总传动比及分配传动比 根据执行机构主动件的转速，电机及其转速，计算电机到执行机构的总传动 比及各级传动比，并选择相应各级传动机构的类型及参数。 d2 l4 l5 l6 l3 l7 l8 l2 l1 d1 4.工作量要求 1）确定各构件尺寸，按比例画出装盒机构的机构运动方案简图（1#）， 要求保留所有作图轨迹。 2) 完成2张3#图，一张图解法设计凸轮，一张画出机械运动简图 （包括电
4、机、传动机构和执行机构，轴侧立体图）。 3) 编写设计说明书（不少于10页）。 设计题目2:冷霜自动灌装机方案设计 1.功能: 通过出料活塞杆上下往复运动将冷霜自动灌装入冷霜盒内。 2.工作原理及工艺动作: (1)霜盒送入.(2)灌霜.(3)贴纸.(4)加盖.(5)霜盒送出.(6)转盘间歇转动 |工作原理及工艺动作过程： | 冷霜自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现冷 霜灌装入盒内。其主要工艺动作有： | 1）将空盒送入五工位转盘，利用转盘间歇运动变换不 同工位； | 2）在灌装工位上灌装机构下降灌入冷霜； | 3）在贴锡纸工位上灌装机构下降粘贴锡纸； | 4）在盖盒盖工位上灌装机构下降
5、将盒盖压下； | 5）送出成品。 3、原始数据及设计要求 1）冷霜自动灌装机的生产能力： 盒/min。 2）冷霜盒尺寸：直径D=3050 mm，高度h=1015 mm。 3）工作台面离地面的距离约1 1001 200 mm。 4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。 5）传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw， 转速 r/min。 4、设计方案提示 1）五工位转盘机构可采用槽轮、不完全齿轮、凸轮式间歇运 动机构。 2）灌装机构可采用凸轮机构。（提示：灌霜机构可与锡纸库 的下降和压盖机构的可使用同一个凸轮机构，使得设计简单而 且机构紧凑，工作协调，如图。） 3）锡纸纸库下降采用
6、凸轮机构。 4）压盖机构也可采用凸轮机构。 5）由生产率60r/mim（示例）可求出一个运动循环所需 时间T=1s，转盘静止时间为0.7s，转动时间为0.3， 灌装、贴纸和加盖工作时间约为0.2s 。 5、设计任务 1）功能定义，功能分解，功能求解-进行转盘间歇运动机构、灌装机构、 锡纸库下降机构、 压盖机构以及送料机构的机构选型。 2）机械运动方案的评定和选择。 3）确定执行机构主动件的转速，按选定的电动机和执行机构运动参数 分配传动比，拟定机械传动方案。 4）按工艺动作要求拟定运动循环图。 5）对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计计算 6）画出机械运动方案简图。 6、工作量要求： 1) 完
7、成传动系统和执行系统的方案设计，画出机械运动方案简图（1#）。 2) 设计一个主要构件（如槽轮或凸轮），完成1张构件图(2#)。 3) 编写设计说明书（不少于10页）。 设计题目3:四工位专用机床方案设计 1.功能: 在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔。 2.工作原理及工艺动作: （1）回转工作台（装有工件）的间歇转动；（2）主轴箱（装有3把刀具 ）的往复移动。 图2 参考方案1 行星 轮系 主轴 3、原始数据及设计要求 (1)刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm后，再匀速送进 60mm（包括mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如 右图所示）， 然
8、后快速返回。回程和进程的平均速度之比K=2。 (2)刀具匀速进给速度为2.5mm/s，工件装卸时间不超过10s。 (3)机床生产率每小时约 件。 (4) 执行机构及传动机构能装入机体内。 (5)传动系统电机为交流异步电动机，功率45Kw，转速 r/min。 4 设计方案提示 (1)回转台的间歇转动，可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式 间歇运动机构。 (2) 主轴箱的往复移动，可采用圆柱凸轮机构、移动从动件盘形凸轮 机构、凸轮连杆机构、平面连杆机构等。 (3)由生产率60件/h（示例）可求出一个运动循环所需时间T=60s， 刀具匀速送进60mm所需时间t匀=24s，刀具其余移动（包括快速送进
9、 60mm，快速返回120mm）时间自定，回转工作台静止时间为45s，因此 足够工件装卸所需时间。 5. 设计任务 1）方案设计 要求：进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的机构选型，并进行机械 运动方案的评价和选择。 2）确定行程时间 根据生产率要求及刀具匀速进给的要求和K值，确定工作行程和回程时间。 3）拟订机构运动循环图 按选定的方案，拟定机构的运动循环图。 4）选择电机及总传动比 确定执行机构(工作台回转机构和主轴箱往复运动机构)主动件的转速；选择电机 及其转速：电机到执行机构的总传动比及各级传动比，并选择相应各级机构的类型. 5）机构尺度设计。设计工作台转位机构及主轴箱往复运动
10、机构。 6）画出机械运动方案图（轴侧图） 6、工作量要求： 1) 完成传动系统和执行系统的方案设计，画出机械运动方案简图（1#）。 2) 设计一个主要构件（如槽轮或凸轮），完成1张构件图(2#)。 3) 编写设计说明书（不少于10页）。 设计题目4:蜂窝煤成型机方案设计 1.功能: 主要用来把煤粉加入模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。 2.工作原理及工艺动作: 工艺动作有以下六个： （1） 加料： （2）冲压成型： （3）脱模： （4）扫屑： （5）模筒转盘间歇运动： （6）输送： 脱模盘 冲头 模筒 3、原始数据及设计要求 1）蜂窝煤成型机的生产能力： 个/min； 2）驱动电机：Y180L8、功
11、率N11 kW、转速n r/min； 3） 冲压成型时的生产阻力达到50000N； 4） 改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间； 5） 由于同时冲两只煤饼时的冲头压力较大，最大可达50000N，其压力变化 近似认为在冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零值至最大值。因此， 希望冲压机构具有增力功能，以减小机器的速度波动和减小原动机的功率。 6） 成型煤规格：煤饼直径 120mm；煤饼高度 75mm； 孔 径 16mm；孔数 12孔。 7）转盘采用六个模筒，加料、冲压及脱模机构 采用两个 冲头1、两个脱模盘2、两个下料管3（如右图） ，这样 可 以同时冲压两只煤球，充分利用了
12、下面转盘的 六个工位，提高了工作效率。 1 2 3 4、设计方案提示 （1）冲压式蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计；冲压和脱模机 构、扫屑机构和模筒转盘的间歇运动机构。 （2）冲压和脱模机构可采用对心曲柄滑块机构、 偏置曲柄滑块机构、六杆冲压机构； 扫屑机构可采用固定凸轮移动从动件机构、 附加滑块摇杆机构； 模筒转盘间歇运动机构可采用槽轮机构、 不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。 （3）为了减小机器的速度波动和选择较小 功率的电机，可以附加飞轮。 5. 设计任务（略） 6、工作量要求（略） 脱模盘 冲头 设计题目5: 专用精压机方案设计 1.功能: 用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺,将
13、薄壁铝板一次冲压成为深筒 形。 2.工作原理及工艺动作: 工艺动作:（1）上模冲压压动作；（2）送料杆送料动作。 l 上模1先以较小的速度接近坯料2，然后以匀速进行拉延成形， 随后上模继续下行将成品推出模腔，最后快速返回。 l 上模退出固定不动的下模后，送料机构从侧面将新坯料送至得 加工位置，完成一个工作循环。 60100 (1)冲压执行构件上模大致运动规律如图所示。具有低速接近工件、等速下行 拉延和快速返回的运动特性。 (2)制成品生产率约每分钟 件。 (3)上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm，对 应曲柄转角为60100(自定)。 (4)行程速比系数K1.3
14、，许用传动角=45。 (5)坯料输送最大距离约200mnm。 (6)工作送料传输平面标高在1000mm左右。 (7)驱动电机：Y280M8、功率N45 kW、转速n r/min 。 (8)所有未给定的设计参数应由设计者自行确定。 3.原始数据及设计要求 100mm 90mm 90mm 60100 280mm 4、设计任务 (1)按照给定的机械总功能,进行冲压机构、送料机构的机构选型； (2) 机械运动方案的评定和选择（定性评价）； (3) 按选定的电动机和执行机构运动参数分配传动比，拟定机械传动 方案； (4) 按工艺动作要求拟定运动循环图； (5) 对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。 (
15、6) 画出机械运动方案简图(轴侧图)。 图中的机构：“曲柄摆动导杆机构+摇杆滑 块机构”，导杆机构按行程速比系数设计 ，它和摇扦滑块机构组合并选择适当的尺 度参数可达到工作段近等速的要求。适当 选择滑块导路位置，可使工作段传动角较 大。 1=3 100mm 90mm 90mm 5、工作量要求： (1)在1#图纸上按比例画出整个系统的机械运动简图（包括电机、传动机构和 执行机构，轴侧图)。 (2) 在2#图纸上用图解法绘制凸轮的理论廓线和实际廓线，并画出位移线图。 (3) 编写设计说明书一份(不少于10页)。 说明：*图纸标题栏填写参考机械原理课程设计手册 P254. *设计说明书编写参考机械原
16、理课程设计手册 P253. *设计说明书必须规范，在内容上包括：封面、目录、正文、感想、参考文献。 * *机械运动循环图的设计步骤与方法（机械运动循环图的设计步骤与方法（P. 293P. 293） 正文包括：设计题目，原始数据及设计要求，设计思路、步骤、方法，计 算过程等等。 注:正文相关内容参看课本P305:方案设计实例 设计题目6: 洗瓶机方案设计 1.功能: 按照给定的机械总功能要求，设计一洗瓶机自动清洗瓶子外表面。 2、工作原理及工艺动作过程 为了清洗圆形瓶子外面，需将瓶子推入同时转动的导辊上，导辊带动瓶子旋 转，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子清洗。 它的主要动作，将到位的瓶子沿着导辊推动，瓶子推动过程利用导辊转动将瓶 子旋转以及将刷子转动。 3、设计要求和基本数据： 对瓶子外面进行清洗。为了完成设计任务需要三个阶段： 通过组合机构使推头M以接近均匀的速度推瓶，到位后推头快速返回原 位
