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1、典型机械课程设计指导书北京信息科技大学机械工程学院机械设计教研室2007年10月目 录第一节 绪论.3第二节 典型机械课程设计例4第三节 课程设计题目13题目一 四工位专用机床12题目二 糕点切片机的设计14题目三 自动打印机 16题目四 平压模切机设计19题目五 平压印刷机设计21题目六 精压冲压机构及送料机构设计25题目七 平台印刷机主传动系统设计28题目八 十五吨压片机设计32题目九 游戏机传动系统设计37题目十 旋转型灌装机设计39题目十一 冷霜自动灌装机44题目十二 钢丝绳电动葫芦起升用减速器设计47题目十三 弓形锯床主传动及工作机构设计50题目十四 薄壁零件冲压机51题目十五 洗瓶
2、机推瓶机构设计.54题目十六 蜂窝煤成形机59题目十七 薄壁零件冲压机.63题目十八 肥皂压花机.65题目十九 螺钉头冷镦机.67题目二十 巧克力糖果包装机.70第四节 机械设计常用资料和参考图例.73参考资料.89典型机械课程设计指导书北京信息科技大学机械设计教研室田竹友 米 洁 姚文席第一节 绪论“典型机械课程设计”是机械类课程中最适合培养学生创新能力的一门课程。通过本课程的技术训练学生可以综合运用机械原理、机械设计、优化设计、计算机辅助设计、创新设计等课程所学理论知识和技能，做到理论联系实际提高解决实际问题的能力。一、机械课程设计的教学目的与教学要求典型机械课程设计本着“以设计为主线，分
3、析为设计服务，落脚点为机械系统方案设计”的思想，设定教学目的，确定教学内容，体现教学特色。 典型机械课程设计要努力培养学生的四个能力：机构综合能力、利用计算机解决工程实际问题的能力、自学能力以及创新能力。 典型机械课程设计是理论联系实际的有效途径，是机械类学生所受到的专业系统训练和综合训练的重要环节。课程设计实施方案应是使学生了解机械系统设计的全过程，并以机械运动方案设计与传动系统的结构设计为主。1、教学目的（1） 对先修课知识的巩固、提高及综合运用； （2） 树立正确设计思想和工程意识，培养独立分析、解决实际工程问题的能力，系统集成能力和创新能力，培养整机设计与产品设计的概念； （3） 完成
4、简单机械系统装置的设计，掌握机械设计的一般方法和规律；（4） 培养机构综合能力与计算机能力，进行工程设计的基本技能训练，如理论计算，计算机绘图，设计资料、手册、标准规范的运用，使用经验数据进行估算和数据处理； （5） 培养结构设计能力；（6） 提高教学质量。2、教学要求（1） 课程设计内容应以完整的机械系统（包括原动机、执行机构和传动系统）为设计对象，也可选做其他机械装置，但工作量应满足要求；（2） 设计过程应包括：调研分析、功能原理分析、机械系统运动方案设计，选用机构的运动学和动力学计算，原动机选择，传动系统设计，执行系统设计等一般机械设计的全过程；（3） 设计图纸应符合国家标准，尺寸公差标
5、注正确，技术要求完整合理；（4） 鼓励创新思维，提倡广泛查阅资料，强调在教师指导下按时独立完成。二、典型机械课程设计进行方式 要求在教师指导下分阶段独立完成，各阶段包括：（1） 系统总体方案的分析讨论和制定；（2） 选择动力机，确定传动系统，计算各运动和动力参数；（3） 执行机构的运动分析计算、动力学分析计算，确定各构件的尺寸； （4） 传动零件的工作能力设计计算，确定主要零件的主要参数或尺寸；（5） 对指定部分的传动装置进行结构设计； （6） 编写设计计算说明书； （7） 答辩。三、课程设计应完成并提交的设计成果（1） 典型机械设计总体方案运动简图（A1图纸）；（2） 部分传动装置的装配图（
6、A1图纸，应为计算机绘制）；（3） 执行机构零件工作图若干张；（4） 设计说明书一份（字左右），内容包括：机器的功能分析、方案选择及确定、动力机选择、传动系统及动力系统的运动分析和动力学分析、传动件及连接件的设计计算、技术参数确定、装配维护注意事项等。 第二节 典型机械课程设计示例课程设计的方法: 1、发挥学生的创新能力 为了激发学生的创新能力，学生可以从给定的若干设计题目中自选感兴趣的题目，独立或分组进行课程设计。按这种原则选择的设计题目，其运动方案可能有多个。由于学生初次搞设计，知识面不足，一些结构、工艺知识尚未掌握，因此对学生提出的方案不能有过高的要求，只要方案可行，能实现预期的运动，就
7、认为达到基本要求。进行具体机构的运动和动力分析时，可按照教师给出的运动设计参考方案进行，也可按照学生的运动设计方案继续进行。教师可以给定具体机构的运动学尺寸，也可由学生自己初定运动学尺寸，然后进行分析与综合。设计时间为周。课程设计的实施步骤是：自主选题 确定设计方案 计算机动态模拟 制作实物模型 进行尺寸综合与性能分析 传动系统结构设计 完成机械传动系统与传动零件的强度计算和结构设计 编写说明书并答辩。通过综合课程设计，加强整机（系统）设计的训练。 2、调用其他教学手段 尝试在课程设计中引入机构运动演示内容。要求学生用计算机辅助设计二维、三维动画或计算机仿真验证机构运动设计的合理性。或引入创新
8、实验。要求学生利用运动方案模型实验及运动参数测定实验，验证机构运动设计的科学性、合理性。通过在机械综合设计课程设计中引入其他教学手段，丰富课程设计的教学内容，调动学生的学习积极性，使学生获得全面训练，提高解决工程实际问题的能力。 对于计算机技术在课程设计中的应用应注意：（1） 机械综合设计课程设计中，既要培养利用计算机解决工程实际问题的能力，又不能把课程设计变成单纯的计算机编程课。电算的注意力主要放在机械问题的数学建摸上，以及能够使用合适的计算机方法解决工程问题。 （2） 电算法对机构进行运动设计与运动分析。课程设计时学生只需建模或编主程序，子程序由课程设计程序库给出。以节省学生编写和调试程序
9、的时间，把精力真正放在机构的设计和评价上。 （3） 课程设计与课程作业结合起来。学生在平时课程作业中完成常用机构的运动分析、设计与动力学计算，课程设计时直接调用。课程设计推荐使用VC+、VB、Matlab语言编程。 3、设计示例例一：四工位专用机床（1）孔的典型加工工艺及刀具孔的加工包括从实体材料上加工孔和对已有孔进行加工两大类。麻花钻是在实体材料上加工孔的常用刀具，加工精度较低。扩孔钻和铰刀是用于对已有孔进行加工的刀具。扩孔钻的外形和麻花钻相类似，只是加工余量小，刀齿数目比麻花钻多，加工后孔的质量较好，一般能达级精度。铰刀是提高被加工孔质量的半精加工或精加工刀具，切削时加工余量更小，刀齿数目
10、更多，加工后孔的精度最高可达。图例1.1 为孔的加工示意图。钻孔 扩孔 铰孔图例1.1 孔的加工示意图（2）四工位专用机床工作原理及外形尺寸专用机床旋转工作台有四个工作位置、（如图例1.2所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。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。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。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、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转，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，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、
11、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。机床外形可参考图例1.，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体内部。(3) 设计步骤 1） 执行机构的选型 根据专用机床的功能要求，回转工作台做单向间歇运动，主轴箱做往复直线运动。实现工作台单向间歇运动的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、不完全齿轮机构等，实现主轴箱往复直线运动的机构有连杆机构和凸轮机构等。上述机构的结构、工作原理及特点见参考材料。机构选型应遵循表例.1中所示原则。图例1. 专用机床外形及尺寸表例1.1 选用执行机构的原则与方法序号机构选型原则实施办法1依照生产工艺要求，选择恰
12、当的机构形式和运动规律按执行构件运动形式选用相应的机构型式；在机构的运动误差不超过允许限度的情况下，可以采用相似的实现运动规律的构件；机构的执行构件在工作循环中的速度、加速度、的变化应符合要求，以保证产品质量；2结构简单、尺寸适度，在整体布置上占用的空间小，达到布置紧凑在满足要求的前提下机构的结构力求简单、可靠；由主动（输入）件到从动件（执行构件）间的运动链要尽可能短，他包括构件和运动副数都要尽量减少3制造加工容易在采用低副的机构中，转动副制造简单易保证运动副元素的配合精度，移动副元素制造困难，不易保证配合精度；采用带高副的机构，可以减少运动副数和构件数，但高副元素形状一般较为复杂，制造较困难
13、4考虑动力源的形式有气、液源时常利用气动、液压机构，便于调节速度；采用电动机后，执行机构又要考虑原动件为连续转动，有时也有不少方便之处5动力特性更好考虑机构的平衡，使动载荷最小；执行构件的速度、加速度变化应符合要求；采用最大的传动角和最小增力系数的机构以减少原动轴上的力矩6具有较高的生产效率和机械效率机构的传动链尽量短；尽量少采用移动副（这类运动副易发生楔紧和自锁现象，并易于产生爬行现象）；合适的机构形式，可以提高生产效率；机构的动力特性好；执行机构的选择要考虑动力机的运动方式、功率、转矩及其载荷特性能够相互匹配协调；机构的传力特性好，有利于机械效率的提高2） 机械运动方案的评价 对上述两执行机构，做其形态学矩阵，可得到为数众多的方案。表例1.为机械运动方案的形态学矩阵。表例1.2 机械运动方案的形态学矩阵工作台棘轮槽轮凸轮不完全齿轮主轴箱连杆凸轮凸轮连杆
