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1、1机械原理课程设计题目机械原理课程设计题目题目题目 1 1 压片成形机压片成形机1.11.1 设计题目设计题目设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。设计数据见表 3。表 3 压片成形机设计数据方案号（学号）电动机转速r/min生产率片/min成品尺寸（d）mm，mm冲头压力kgm冲kgm杆kgA（1）1450101006015,000 0.10125B（2）97015603510,0000.08104C（3）97020402010,00
2、00.0593片坯粉料料筛上冲头下冲头(a)(b)(c)(d)(e)图 1 压片成形机工艺动作如图 1 所示，压片成形机的工艺动作是：21. 干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图 1a） 。2. 下冲头下沉 3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图 1b） 。3. 上、下冲头同时加压（图 1c） ，并保持一段时间。4. 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图 1d） 。5. 料筛推出片坯（图 1e） 。上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：1. 上冲头完成往复直移运动（铅锤上下） ，下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为 0.4 秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为901
3、00mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（图 2a） 。2. 下冲头先下沉 3mm，然后上升 8mm，加压后停歇保压，继而上升 16mm，将成型片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移 21mm，到待料位置（图 2b） 。3. 料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约 4550mm，推卸片坯（图 2c） 。S上S下S料(a)(b)(c)图 2 设计要求上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表 4。表 4 动作关系上冲头进退送料筛退近休进远休下冲头退近休进远休1.21.2 设计要求设计要求1.压片成形机一般至少包括连杆机构、
4、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。2.画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，可执行构件的动作起3止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现“干涉” 。3.设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。计算凸轮廓线。4.设计计算齿轮机构。5.对连杆机构进行运动设计。并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。如果是采用连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。6.编写设计计算说明书。1.31.3 设计提示设计提示1.各执行机构应包括：实现上冲头运动的主加压机构、实现下冲头运动的辅助
5、加压机构、实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须能满足工艺上的运动要求，可以有多种不同型式的机构供选用。如连杆机构、凸轮机构等。2.由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构，它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成。先设计摇杆滑块机构，为了保证，要求摇杆在铅垂位置的2 范围内滑块的位移量0.4mm。据此可得摇杆长度r2sin2cos14 . 022式中rL 摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取 12。根据上冲头的行程长度，即可得摇杆的另一极限位置，摇杆的摆角以小于 60 为宜。设计曲柄摇杆机构时，为了“增力” ，曲柄的回转中心可在过摇杆活动铰链、垂直
6、于摇杆铅垂位置的直线上适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。根据摇杆的三个极限位置（2 位置和另一极限位置） ，设定与之对应的曲柄三个位置，其中对应于摇杆的两个位置，曲柄应在与连杆共线的位置，曲柄另一个位置可根据保压时间来设定，则可根据两连架杆的三组对应位置来设计此机构。设计完成后，应检查曲柄存在条件，若不满足要求，则重新选择曲柄回转中心。也可以在选择曲柄回转中心以后，根据摇杆两极限位置时曲柄和连杆共线的条件，确定连杆和曲柄长度，在检查摇杆在铅垂位置2 时，曲柄对应转角是否满足保压时间要求。曲柄回转中心距摇杆铅垂位置愈远，机构行程速比系数愈小，冲头在下极限位置附近的位移变化愈小，
7、但机构尺寸愈大。3.辅助加压机构可采用凸轮机构，推杆运动线图可根据运动循环图确定，要正确确定凸轮基圆半径。为了便于传动，可将筛料机构置于主体机构曲柄同侧。整个机构系统采用一个电动机集中驱动。要注意主体机构曲柄和凸轮机构起始位置间的相位关系，否则机器将不能正常工作。4.可通过对主体机构进行的运动分析以及冲头相对于曲柄转角的运动线图，检查保压4时间是否近似满足要求。进行机构动态静力分析时，要考虑各杆（曲柄除外）的惯性力和惯性力偶，以及冲头的惯性力。冲头质量 m冲、各杆质量 m杆（各杆质心位于杆长中点）以及机器运转不均匀系数 均见课本上的表所示，则各杆对质心轴的转动惯量可求。认为上下冲头同时加压和保
8、压时生产阻力为常数。飞轮的安装位置由设计者自行确定，计算飞轮转动惯量时可不考虑其他构件的转动惯量。确定电动机所需功率时还应考虑下冲头运动和料筛运动所需功率。56题目 2 旋转型灌装机2.12.1 设计题目设计题目设计旋转型灌装机。在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连续灌装流体（如饮料、酒、冷霜等） ，转台有多工位停歇，以实现灌装、封口等工序。为保证在这些工位上能够准确地灌装、封口，应有定位装置。如图 3，工位 1：输入空瓶；工位 2：灌装；工位 3：封口；工位 4：输出包装好的容器。1234传送带固定工作台转台图 3 旋转型灌装机该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。技术参数见表 5。表
9、5 旋转型灌装机技术参数方案号（学号）转台直径mm电动机转速r/min灌装速度r/minA（4）600144010B（5）550144012C（6）500960102.22.2 设计任务设计任务1.旋转型灌装机应包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等三种常用机构。2.设计传动系统并确定其传动比分配。3.图纸上画出旋转型灌装机的运动方案简图，并用运动循环图分配各机构运动节拍。4.电算法对连杆机构进行速度、加速度分析，绘出运动线图。图解法或解析法设计平面连杆机构。5.凸轮机构的设计计算。按凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论
10、廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。6.齿轮机构的设计计算。77.编写设计计算说明书。2.32.3 设计提示设计提示1.采用灌瓶泵灌装流体，泵固定在某工位的上方。2.采用软木塞或金属冠盖封口，它们可由气泵吸附在压盖机构上，由压盖机构压入（或通过压盖模将瓶盖紧固在）瓶口。设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构。压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构。3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间歇传动。为保证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构。间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等。定位（锁紧）机构可采用凸轮机构等。8题目 3 巧克力糖包装机3.13.1 设计题目
11、设计题目设计巧克力糖自动包装机。包装对象为圆台状巧克力糖（图 4） ，包装材料为厚0.008mm 的金色铝箔纸。包装后外形应美观挺拔，铝箔纸无明显损伤、撕裂和褶皱（图 5） 。包装工艺方案为：纸坯型式采用卷筒纸，纸片水平放置，间歇剪切式供纸（图 6） 。包装工艺动作为：1.将 64mm64mm 铝箔纸覆盖在巧克力糖 17mm 小端正上方；2.使铝箔纸沿糖块锥面强迫成形；3.将余下的铝箔纸分半，先后向 24mm 大端面上褶去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。表 6 设计数据表方案号（学号）A（7）B（8）C（9）D（10）E（11）F（12）G（13）H（14）电动机转速r/min14401440144
12、0960960820820780每分钟包装糖果数目个/min120906012090908060具体设计要求如下：1.要求设计糖果包装机的间歇剪切供纸机构、铝箔纸锥面成形机构、褶纸机构以及巧9克力糖果的送推料机构。2.整台机器外形尺寸（宽高）不超过 800mm1000mm。4. 锥面成形机构不论采用平面连杆机构、凸轮机构或者其他常用机构，要求成形动作尽量等速，起动与停顿时冲击小。3.23.2 设计任务设计任务1.巧克力糖包装机一般应包括凸轮机构、平面连杆机构、齿轮机构等。2.设计传动系统并确定其传动比分配。3.图纸上画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。4.设计平面连杆机构。并对平面连杆机构
13、进行运动分析，绘制运动线图。5.设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。6.设计计算齿轮机构。7.编写设计计算说明书。3.33.3 设计提示设计提示1. 剪纸与供纸动作连续完成。2.铝箔纸锥面成形机构一般可采用凸轮机构、平面连杆机构等。3.实现褶纸动作的机构有多种选择：包括凸轮机构、摩擦滚轮机构等。4.巧克力糖果的送推料机构可采用平面连杆机构、凸轮机构。5.各个动作应有严格的时间顺序关系。10题目 4 垫圈内径检测装置4.1 设计题目设计垫圈内径检测装置，检测钢制垫圈内径是否在公差允许范围内。被检测的工件由推料机构送入后沿一条
14、倾斜的进给滑道连续进给，直到最前边的工件被止动机构控制的止动销挡住而停止。然后，升降机构使装有微动开关的压杆探头下落，检测探头进入工件的内孔。此时，止动销离开进给滑道，以便让工件浮动。检测的工作过程如图 15 所示。当所测工件的内径尺寸符合公差要求时（图 15a） ，微动开关的触头进入压杆的环形槽，微动开关断开，发出信号给控制系统（图中未给出） ，在压杆离开工件后，把工件送入合格品槽。如工件内径尺寸小于合格的最小直径时（图 15b） ，压杆的探头进入内孔深度不够，微动开关闭合，发出信号给控制系统，使工件进入废品槽。如工件内径尺寸大于允许的最大直径时（图 15c） ，微动开关仍闭合，控制系统将工
15、件送入另一废品槽。321a)b)c)1工件 2带探头的压杆 3微动开关a)内径尺寸合格 b)内径尺寸太小 c)内径尺寸太大图 垫圈内径检测过程具体设计要求见下表 。表 平垫圈内径检测装置设计数据被测钢制平垫圈尺寸方案号（学号） 公称尺寸mm内径mm外径mm厚度mm电动机转速r/min每次检测时间sA（15）1010.52021440511B（16）1213242.514406C（17）202137314408D（18）30315649608E（19）3637665960104.2 设计要求1.要求设计该检测装置的推料机构、控制止动销的止动机构、压杆升降机构。一般应包括凸轮机构、平面连杆机构以及
16、齿轮机构等常用机构。该装置的微动开关以及控制部分的设计本题不作要求。2.设计垫圈内径检测装置的传动系统并确定其传动比分配。3.画出机器的机构运动方案简图和运动循环图。4.设计平面连杆机构。并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。5.设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。6.设计计算齿轮机构。7.编写设计计算说明书。8.学生可进一步完成检测装置的计算机动态演示。4.3 设计提示1.由于止动销的动作与压杆升降动作有严格的时间匹配与顺序关系，建议考虑使用凸轮轴解决这个问题。2.推料动作与上述两个动作的时间匹配不特别严格，可以采用平面连杆机构，也可以采用间歇机构。12题目 5 高位自卸汽车5.1 设计题目目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车（图 5-1
