2014下学期机械设计综合课程设计题目

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1、第 1 题 加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计 一、设计题目 图 1 1 为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。该机器用于向热处理加热炉内送料。推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件（滑块） 5 做往复移动，将物料 7 送入加热炉内。设计该推料机的执行机构和传动装置。 图 1 1 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图 二、设计参数与要求 加热炉推料机设计参数如表 1 1 所示。该机器在室内工作，要求冲击振动小。原动机为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差 4%；使用期限为10 年，每年工作 300 天，每天工作 16 小时。 表 1 1 加热炉推料机设计参数

2、 分组参数 1 2 3 4 5 滑块运动行程 H(mm) 220 210 200 190 180 滑块运动频率 n(次 /min) 20 30 40 50 60 滑块工作行程最大压力角 30 30 30 30 30 机构行程速比系数 K 1.25 1.4 1.5 1.75 2 构件 DC 长度 (mm) 1150 1140 1130 1120 1100 构件 CE 长度 (mm) 150 160 170 180 200 滑块工作行程所受阻力 (含摩擦阻力 )(N) 500 450 400 350 300 滑块空回行程所受阻力（含摩擦阻力） Fr1(N) 100 100 100 100 100

3、三、设计任务 1. 针对图 1 1 所示的加热炉推料机传动方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图； 2. 假设曲柄 AB 等速转动，画出滑块 F 的位移和速度的变化规律曲线； 3. 在工作行程中，滑块 F 所受的阻力为常数 Fr1，在空回行程中，滑块 F 所受的阻力为常数 Fr2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩； 4. 确定电动机的功率与转速； 5. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量； 6. 设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸； 7. 绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图； 8. 编写课程设计说明书

4、。 第 2 题 块状物品推送机的机构综合与结构设计 一、 设计题目 在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，如图 2 1 所示。 二、设计数据与要求 1. 向上推送距离 H=120mm，生产率为每分钟推送物品 120 件； 2. 推送机的原动机为同步转速为 3000 转 /分的三相 交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动； 3. 由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过 1500 时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动件再转过 1200 时，推杆从最高

5、位置又回到最低位置；最后当主动件再转过 900 时，推杆在最低位置停留不动； 4. 设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为 500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为100N； 图 2 1 推送机工作要求 5. 使用寿命 10 年，每年 300 工作日，每日工作 16 小时； 6. 在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于 350），结构紧凑，振动噪声小。 三、设计任务 1. 至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合； 2. 确定电动机的功率与满载转速； 3. 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制

6、推送机的机构运动简图； 4. 在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线； 5. 如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于 3%，求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮； 6. 进行推送机减速系统的结构设计，绘制其装配图和两张零件图； 7. 编写课程设计说明书。 四、设计提示 实现推送机推送要求的执行机构方案很多，下面给出几种供设计时参考。 1. 凸轮机构 ： 图 2 2 所示的凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律，但行程较小。 2. 凸轮齿轮组合机构 ： 图 2 3 所示的凸轮齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动

7、。当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。 3. 凸轮连杆组合机构 ： 图 2 4 所示的凸轮连杆组合机构也可以实现行程放大功能，但效率较低。 图 2 2 凸轮机构 图 2 3 凸轮 -齿轮组合机构 图 2 4 凸轮 -连杆组合机构 4. 连杆机构 ： 图 2 5 所示的连杆机构由曲柄摇杆机构 ABCD 与曲柄滑块机构 GHK通过连杆 EF 相联组合而成。连杆 BC 上 E 点的轨迹，在 部分近似呈以 F 点为圆心的圆弧形，因此，杆 FG 在图示位置有一段时间实现近似停歇。 5. 固定凸轮连杆组合机构 ： 图 2 6 所示的固定凸轮连杆组合机构，可视为连杆长度 BD 可变的

8、曲柄滑块机构，改变固定凸轮的轮廓形状，滑块可实现预期的运动规律。 图 2 5 连杆机构 图 2 6 固定凸轮连杆组合机构 第 3 题 包装机推包机构运动简图与传动系统设计 一、设计题目 现需设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件 1（见图 3 1）先由输送带送到推包机构的推头 2 的前方，然后由该推头 2 将工件由 a 处推至 b 处（包装工作台），再进行包装。为了提高生产率，希望在推头 2 结束回程（由 b 至 a）时，下一个工件已送到推头 2的前方。这样推头 2 就可以马上再开始推送工件。这就要求推头 2 在回程时先退出包装工作台，然后再低头，即从台面的下面回程。因而就要求推头 2 按

9、图示的 abcdea 线路运动。即实现“平推 水平退回 下降 降位退回 上升复位”的运动。 图 3 1 推包机构执行构件运动要求 二 、 设计数据与要求 要求每 56 秒钟包装一个工件，且给定： L=100mm， S=25mm， H=30mm。行程速比系数 K 在 1.21.5 范围内选取，推包机由电动机驱动。 在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回行程的时间，提高工效。至于“ cdea”部分的线路形状不作严格要求。 三 、 设计任务 1 至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计； 2 确定电动机的功率与转速； 3 设计

10、传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推包机的机构运动简图； 4 对输送工件的传动系统提出一种方案并进行设计； 5 对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸； 6 进行推包机结构设计，绘制其装配图； 7 编写课程设计说明书。 四 、 参考方案 （ 1）用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构。 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图 3 2）。 在此方案中，偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性，同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动。 图 3 2 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合 图 3 3 偏置滑块机构与盘

11、形凸轮机构的组合之一 图 3 4 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之二 如果采用直动推杆盘形凸轮机构或摆动推杆盘形凸轮机构，可有另两种方案（图 3 3、图 3 4）。 （ 2）采用导杆机构与凸轮机构的组合机构 (图 3 5 所示 )。 （ 3）双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合（图 3 6 所示）。 图 3 5 导杆机构与凸轮机构的组合机构 图 3 6 双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合 第 4 题 颚式破碎机的机构综合与传动系统设计 一、 设计题目 颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时，大块石料从上面的进料口进入，而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。 图 4 1 为一复摆式颚式破

12、碎机的结构示意图。图中连杆 2 具有扩大衬套 c，套在偏心轮 1 上， 1 与带轮轴 A 固联，并绕其轴线转动。摇杆 3 在 C、 D 两处分别与连杆 2 和机架相联。连杆 2（颚臂）上装有承压齿板 a，石料填放在空间 b 中，压碎的粒度用楔块机构 4 调整。弹簧 5 用以缓冲机构中的动应力。 图 4 2 为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄 1 绕轴心 O 连续回转时，在构件 2、 3、 4 的推动下，动颚板 5 绕固定点 F 往复摆动，与固定颚板 6 一起，将矿石压碎。设计颚式破碎机的的执行机构和传动系统。 4 1 复摆式颚式破碎机 图 4 2 简摆式颚式破碎机 二、 设计

13、数据与要求 颚式破碎机设计数据如表 4 1 所示。 表 4 1 颚式破碎机设计数据 分组号 进料口尺寸 （ mm） 颚板有效工作长度 （ mm） 最大进料粒度 （ mm） 出料口调整范围 （ mm） 最大挤压压强 （ Mpa） 曲柄转速 （ rpm） 1 120 200 200 100 10 30 200 300 2 150 250 250 120 10 40 210 270 3 200 250 300 150 20 40 220 250 4 250 300 350 200 20 50 230 200 为了提高机械效率，要求执行机构的最小传动角大于 650；为了防止压碎的石料在下落时进一步碰撞

14、变碎，要求动颚板放料的平均速度小于压料的平均速度，但为了减小驱动功率，要求速比系数 k（压料的平均速度 /放料的平均速度）不大于 1.2。采用380V 三相交流电动机。该颚式破碎机的设计寿命为 5 年，每年 300 工作日，每日 16小时。 三、 设计任务 1 针对图 4 1 和图 4 2 所示的颚式破碎机的执行机构方案，依据设计数据和设计要求，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组； 2 假设曲柄等速转动， 画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线； 3 在颚板挤压石料过程中，假设挤压压强由零到最大线性增加，并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩； 4 确定电动机的功率与转速； 5 取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于 15，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量； 6 对曲柄轴进行动平衡计算； 7 确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸； 8 绘制颚式破碎机的装配图和曲柄轴的零件图； 9 编写课程设 计说明书。 四、 设计提示 1 动颚板长度取为其工作长度的 1.2 倍，为了不使石料被挤推出破碎室，两颚板间夹角 。 2 将动颚板摆角范围取为 。 3 在进行曲柄轴的动平衡时，应将曲柄上