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1、机械原理课程设计题目题目1健身球检验分类机1.1设计题目设计健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。健身球直径范围为 40 46mm要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。1. 40第一类W 422. 42第二类W 443. 44第三类W 46其他技术要求见表1:表1健身球分类机设计数据方案号电动机转速r/min生产率（检球速度）个 /minA144020B96010C720151.2设计任务1. 健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构，齿轮机构在内的三种机构。2. 设计传动系统并确定其传动比分配
2、。3. 图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图。4. 图纸上画凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮廓线。盘状凸轮用电算法设计，圆柱凸轮用图解法设计。5. 设计计算其中一对齿轮机构。6. 编写设计计算说明书。7. 学生可进一步完成：凸轮的数控加工，健身球检验分类机的计算机演示验证等。 表2为设计任务分配表。表2设计任务分配表学生编号123456789电动机转速ABCABCABC生产率ABCBCACAB1.3设计提示健身球自动检验分类机是创造性较强的一个题目，可以有多种运动方案实现。一般
3、的思路在于：1. 球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。例如：第一个接料口直径为42mm中间接料口直径为 44mm而第三个接料口直径稍大于 46mm使直径小于（等于）42mnt勺球 直接落入第一个接料口，直径大于 42mm的球先卡在第一个接料口，然后由送料机构将其推出滚向中间接料口。以此类推。2. 球的尺寸控制还可由凸轮机构实现。3. 此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等。可由曲柄滑块机构、槽轮机构等 实现。题目2半自动钻床2.1设计题目设计加工图1所示工件 12mm孔的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降，送料机 构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。图
4、1加工工件半自动钻床设计数据参看表3。表3半自动钻床凸轮设计数据方案号进料机构工作行程mm定位机构工作行程mm动力头工作行程mm电动机转速r/mm工作节拍（生产率）件 /minA40301514501B35252014002C30201096012.2设计任务1. 半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。2. 设计传动系统并确定其传动比分配。3. 图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图。4. 凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求， 自选从动件的运动规律，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廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律
5、线图及凸轮廓线图。5. 设计计算其他机构。6. 编写设计计算说明书。7. 学生可进一步完成：凸轮的数控加工，半自动钻床的计算机演示验证等。2.3设计提示1. 钻头由动力头驱动，设计者只需考虑动力头的进刀（升降）运动。2. 除动力头升降机构外，还需要设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见表4。3. 可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。表4机构运动循环要求凸轮轴转角10o20o30o45o60o75o90o105o 270o300o360o送料快进休止快退休止定位休止快进休止快退休止进刀休止快进快进快退休止题目3压片成形机3.1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
6、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5。表5压片成形机设计数据万案号电动机转速r/min生产率片 /min成品尺寸（x d）mm mm冲头压力kgm冲kgm杆kgA145010100x 6015,0000.10125B9701560 x 3510,0000.08104C9702040 x 2010,0000.0593*上冲头下冲头(b)片坯(c)(d)(e)图2压片成形机工艺动作如图2所示，压片成形机的工艺动作是：1. 1.干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图 2a）。2. 2.
7、下冲头下沉3mm预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图 2b）。3. 3.上、下冲头同时加压（图2c），并保持一段时间。4. 4.上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图 2d）。5. 5.料筛推出片坯（图2e）。上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：1. 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90100mm因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（图 3a）。2. 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
8、下移21mm到待料位置（图3b ）。3. 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 3c）。图3设计要求上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表6。表6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3.2设计要求1. 压片成形机一般至少包括连杆机构、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
9、，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。7. 学生可进一步完成：机器的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。3.3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
10、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土 2o范围内滑块的位移量w 0.4mm。据此可得摇杆长度0.42 2r w 1 - * cos2sin 2Lk =式中 r 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（土 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
11、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土 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，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
12、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 3均见表8.5，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
13、动所需功率。题目4旋转型灌装机4.1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8.4中，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。图4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7。表7旋转型灌装机技术参数方案号转台直径mm电动机转速r/min灌装速度r/minA600144010B550144012C500960104.2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
14、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。7. 编写设计计算说明书。8. 学生可进一步完成：平面连杆机构（或灌装机）的计算机动态演示等。4.3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
