機械原理課程設計任務書

1、機械原理課程設計說明書學 院：機械工程學院專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級：學生姓名：指導教師：2014年 7月 10日佳木斯大學機械工程學院課程設計說明書內容：設計任務書1.設計題目。2.給定的設計條件、數據及要求。3.設計內容：目錄第1章 原動機的選擇；第2章 傳動機構的選擇與比較；第3章 執(zhí)行機構的選擇與比較；第4章 機械系統(tǒng)運動方案的擬定和比較；第5章 機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖；第6章 所選機構的設計與分析；第7章 （畫出）機械運動方案布置圖及機械運動簡圖；第8章 （完成）設計所用方法及其原理的簡要說明； 第9章 列出必要的計算公式及所調用的子程序名；第10章 寫出自編的主程序、子程序

2、及編程框圖，打印出自編的全部程序，對程序中的符號變量作出說明，并列出數學模型中的符號與程序中符號的對照表；第11章 用表格列出計算結果，用計算機或人工畫出必要的曲線圖；第12章 對結果進行分析討論。主要參考資料。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目一：平壓模切機設計1、功能要求及工作原理總功能要求實現對各種規(guī)格的白紙板，厚度在4mm以下的瓦楞紙板，以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制造凹凸的商標。  工作原理平壓模切機的工作原理及工藝動作分解如圖1.1所示，壓制紙板的工藝過程分“走紙”和“模切”兩部分?！白?/p>

3、紙”部分由圖中所示的1、2、3組成，“模切”部分由5、6組成，4為工作臺面。工作時，工作臺面下方的控制機構操縱7向上運動，推動與雙列鏈1固聯的走紙橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入。夾緊后，1、2開始運動，將紙板送到具有上模5(裝調后固定不動)和下模6的位置后，1、2停歇，此時，在工作臺面下部的主傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行構件滑塊6和下模為一體向上移動，實現紙板的壓痕，切線，完成模切。此后鏈條再次運行，當夾有紙板的橫塊走到某一位置，受另一機構(圖中未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上，此時，后一個走紙模塊進入第二個運動循環(huán)，連續(xù)不斷地完成上述的動作。  2、原始數據和

4、設計要求每小時壓制紙板3000張。傳動機構所用電機轉速n1450r/min，滑塊推動下模向上運動時所受生產阻力如圖1.2所示，圖中Pc2×106N，回程時不受力，回程的平均速度為工作行程速度的1.3倍，下模移動的行程長度H50±0.5mm。下模與滑塊的質量約120kg。工作臺面離地面的距離約1200mm。所設計機構的性能要良好，結構簡單緊湊，節(jié)省動力，壽命長，便于制造。3、要求完成的設計工作量根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。構思系統(tǒng)運動方案(至少五個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。用解析法對傳動機構

5、和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。編寫設計說明書，附源程序和計算結果。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目二：平壓印刷機機構設計1、功能要求及工作原理  總功能要求  印制各種資料、名片、表格。工作原理平壓印刷機的工作原理及工藝動作分解如圖2.1所示，將油墨定量輸送至墨盤2，令墨盤作間歇轉動，使墨輥1蘸墨時能較均勻地得到供墨；墨輥沿墨盤面和銅鋅板面11上下運動，完成蘸墨和刷墨動作；放有白紙的壓印板3繞一固定點D來回擺動，其工作行程終點使白紙與涂有油墨的銅鋅板壓合，完成印刷工藝。當空回行程時

6、便可取出成品。  2、原始數據和設計要求實現印頭、油輥、油盤運動的機構由一個電動機帶動，通過傳動系統(tǒng)使該機具有16001800次/小時的印刷能力。電動機功率P0.8kw，轉速n電   930r/min，電動機放在機架的左側或底部，可自行決定。根據印刷紙張幅面(280×406mm2)，最大印刷幅面為260×380mm2，設定lCD250mm。印頭擺角為70°，要求印頭返回行程與工作行程的平均速度之比(行程速度變化系數)K1.118。油輥擺角為110°，油輥在上極限位置時，恰與油盤的上邊緣接觸，油盤直徑為400mm。要求機構傳動

7、性能良好，即印頭和油輥在兩極限位置處的傳動角 g 大于或等于許用傳動角g40°。結構應緊湊，制造方便。3、要求完成的設計工作量根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。構思系統(tǒng)運動方案(至少五個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。用解析法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。編寫設計說明書，附源程序和計算結果。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目三：精壓沖壓機構及送料機構設計1、功能要求及工作原理總功能要求  將薄鋁板送到

8、待加工位置后，一次沖壓成深筒形，并將成品推出模腔。工作原理精壓機的工作原理及工藝動作分解如圖3.1所示。要求從側面將坯料送至待加工位置，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速下沖，進行拉延成形工作，以后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回，完成一個工作循環(huán)。2、原始數據和設計要求以轉動的電機為動力，從動件(執(zhí)行構件)為上模，作上、下往復直移運動，其運動規(guī)律如圖3.2所示，具有快速下沉，等速工作進給和快速返回的特性。機構應具有較好的傳力性能，工作段的傳動角g應大于或等于許用傳動角g40°。上模到達工作段之前，送料機構已將坯料送至待加工位置(下模上方)。生產率為每分鐘70件。執(zhí)行構件的

9、工作段長度l30100mm，對應曲柄轉角(1/31/2)；上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上。行程速度變化系數K1.5。送料距離H60250mm。電機轉速為1500r/min。3、要求完成的設計工作量根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。構思系統(tǒng)運動方案(至少五個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。用解析法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。編寫設計說明書，附源程序和計算結果。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目四：平臺印刷機主傳

10、動系統(tǒng)設計1、 功能要求及工作原理總功能要求實現將往復直線移動的鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到作圓周運動的滾筒表面的紙上。工作原理  平臺印刷機的工作原理及工藝動作分解如圖4.1所示。機器由一臺電動機驅動。運動由電動機經過減速裝置后分成兩路，一路經傳動機構I帶動版臺作往復直線移動，另一路經傳動機構帶動滾筒作回轉運動。當版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。2、原始數據和設計要求要求構思合適的機構方案實現平臺印刷機的主運動：版臺作往復直線運動，滾筒作連續(xù)或間歇運動。為了保證印刷質量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺之間無相對滑動，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點的線速度與版臺移動速度相等。

11、為了保證整個印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內的速度變化限制在一定的范圍內(應盡可能小)。設計參數為：印刷生產率2000張/小時，版臺行程長度730mm，壓印區(qū)段長度440mm，滾筒直徑232mm，電動機功率1.5KW，轉速940r/min。要求機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便。3、要求完成的設計工作量根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。構思系統(tǒng)運動方案(至少五個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。用解析法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。編寫

12、設計說明書，附源程序和計算結果。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目五：游戲機傳動系統(tǒng)設計1、功能要求及工作原理 總功能要求 設計一新游戲：讓一畫有景物的屏幕由靜止逐漸開始左右晃動，晃動的角度由小變大，最終旋轉起來，轉幾周后，屏幕又漸趨靜止。 工作原理 由于觀眾在暗室中僅能看見屏幕上的景物，根據相對運動原理，觀眾產生一個錯覺，他不認為屏幕在晃動，反而認為自己在晃動，并且晃動的越來越厲害，最后竟旋轉起來，這是一個有驚無險的游樂項目。 2、 原始數據和設計要求 屏幕由靜止開始晃動時的擺角約60°。 每分鐘晃動次數約為1012次。 屏幕由開始晃動到出現整周轉動，歷

13、時約23分鐘。 屏幕約轉10多轉后，漸漸趨于靜止。 用三相交流異步電動機帶動，其同步轉速為1000r/min或1500r/min，功率約1KW. 屏幕擺動幅度應均勻增大或稍呈加速的趨勢。 3、要求完成的設計工作量 根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。 按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。 根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。 構思系統(tǒng)運動方案(至少五個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。 用解析法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。 繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。 編寫設計說明書，附源程序和計算結果。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題

14、目六：洗瓶機推瓶機構設計1.機構簡介    附下圖所示是洗瓶機有關部件的工作情況示意圖。待洗的瓶子放在兩個轉動著的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶推向前進時，轉動著的刷子就把瓶子外面洗凈。當前一個瓶子將洗涮完畢時，后一個待洗的瓶子已進入導輥待推。2.原始設計數據和設計要求(1) 瓶子尺寸：大端直徑D=80mm，長200mm，小端直徑d=25mm，(如附下圖所示)(2) 推進距離l=600mm，推瓶機構應使推頭M以接近均勻的速度推瓶，平衡地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。(3) 按生產率的要求，推程平均速度為v=45mm/

15、s，返回的平均速度為工作行程三倍。(4) 機構傳力性能良好，結構緊湊，制造方便。3.設計方案及討論    根據設計要求，推頭M可走附下圖所示軌跡，而且在l=600mm工作行程中作勻速運動，在其前后作變速運動，回程時有急回運動特性。對這種運動要求。通常，要用若干個基本機構組合成的組合機構，各司其職，協調動作，才能實現。在選擇機構時，一般先考慮選擇滿足軌跡要求的機構(基礎機構)，而沿軌跡運動時的速度要求，則往往通過改變基礎機構主動件的運動速度來滿足。如附圖12所示為五個機構方案。學生可選擇其中一個方案進行尺度設計，并對設計結果進行運動分析。4、要求完成的設計

16、工作量 根據功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。 圖7-1  洗瓶機工作情況示意圖 按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。 根據系統(tǒng)功能圖繪制功能矩陣表。    構思系統(tǒng)運動方案(至少五個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案。 用解析法對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進行運動與動力分析。 繪制系統(tǒng)機械運動方案簡圖。 編寫設計說明書，附源程序和計算結果。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目七：熒光燈燈絲裝架機上料機械手及芯柱傳送機構設計 設計要求燈絲裝架機是熒光燈生產線中的關鍵設備之一。它是一臺多工位的專用設備

17、，要完成導絲整形、打扁、打彎、上燈絲、夾緊燈絲、涂電子粉、冷吹、熱烘等工序動作。為提高整條生產線的自動化程度，現要求借助于芯柱傳送機構及上料機械手將燈絲裝架機與前一設備芯柱機連接起來，從而將芯柱機完成的芯柱自動傳送并上至燈絲裝架機工作轉盤的上料工位上。芯柱形狀如圖7-1所示，芯柱機、燈絲裝架機與芯柱傳送機構及上料機械手的相對配置關系如圖7-2所示。       圖7-1  芯柱          圖7-2  各機構相對位置關系燈絲裝架機的分配軸、

18、（外徑40mm）通過電動機和減速傳動裝置帶動作勻速轉動，轉速為n=20r/min，轉動方向如圖4所示，傳遞功率為P=0.6kW。兩軸間通過一對傳動比為1的圓錐齒輪連接。軸每轉一周為一個運動周期，工作轉盤由軸帶動通過蝸形凸輪機構作間歇轉位運動（轉向如圖），轉位過程對應于軸轉過72°，停歇過程對應于軸轉過288°。芯柱傳送機構采用鏈傳動，在鏈節(jié)上固定芯柱托架，作間歇送進運動（運動方向如圖），送進一次鏈輪O2轉過36°，對應于軸轉過120°，停歇過程對應于軸轉過240°。上料機械手共有三個運動：夾鉗開合運動（實現夾住芯柱和松開芯柱）、上下移動（行程3

19、0mm）（實現提起芯柱和放下芯柱）及往復擺動（擺角y）（實現芯柱由A位置到B位置的搬運及返回）。上下移動過程及對應的軸轉角為：下(48°)，停(12°)，上(48°)，停(72°)，下(48°)，停(12°)，上(48°)，停(72°)（一個運動周期作兩次上下移動）。往復擺動過程及對應的軸轉角為：順擺(48°)，停(132°)，逆擺(48°)，停(132°)。夾鉗開合運動在本設計任務中不考慮。燈絲裝架機工作轉盤與芯柱傳送鏈及上料機械手之間的相對運動關系如圖7-3所示。圖7-3

20、  運動循環(huán)圖 設計內容(1)選擇驅使鏈輪O2作單向間歇轉動的機構，要求機構原動件與分配軸或固定作勻速轉動，確定機構運動尺寸。(2)計算確定O5點位置及擺角y。選擇使上料機械手作間歇上下移動的機構，要求機構原動件與分配軸或固定作勻速轉動，確定機構運動尺寸。(3)選擇使上料機械手作間歇往復擺動的機構，要求機構原動件與分配軸或固定作勻速轉動，確定機構運動尺寸。(4)編程計算所設計上述機構中執(zhí)行構件的位移與分配軸轉角的對應關系，繪制位移規(guī)律圖。(5)選擇電動機型號，確定電動機至分配軸間的減速傳動方案，并進行傳動比分配和傳動機構的工作能力設計計算。(6)對下列機構進行結構設計，繪制

21、裝配圖及若干關鍵零件工作圖：驅使鏈輪O2作單向間歇轉動的機構，使上料機械手作間歇上下移動的機構和間歇往復擺動的機構。(7)編寫機械設計課程設計報告。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目八：抽油機機械系統(tǒng)設計設計要求抽油機是將原油從井下舉升到地面的主要采油設備之一。常用的有桿抽油設備主要由三部分組成：一是地面驅動設備即抽油機；二是井下的抽油泵，它懸掛在油井油管的下端；三是抽油桿，它將地面設備的運動和動力傳遞給井下抽油泵。三部分之間的相互位置關系如圖8-1所示。         圖8-1 抽油機、抽油桿

22、和抽油泵的相互位置關系             圖8-2  靜力示功圖 抽油機由電動機驅動，經減速傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)帶動抽油桿及抽油泵柱塞作上下往復移動，從而實現將原油從井下舉升到地面的目的。懸點載荷P、抽油桿沖程S和沖次n是抽油機工作的三個重要參數。懸點指執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯結點，懸點載荷P(kN)指抽油機工作過程中作用于懸點的載荷；抽油桿沖程S(m)指抽油桿上下往復運動的最大位移；沖次n(次/min)指單位時間內柱塞往復運動的次數。假設懸點載荷P的靜力示功圖如圖

23、8-2所示。在柱塞上沖程過程中，由于舉升原油，作用于懸點的載荷為P1，它等于原油的重量加上抽油桿和柱塞自身的重量；在柱塞下沖程過程中，原油已釋放，此時作用于懸點的載荷為P2，它就等于抽油桿和柱塞自身的重量。假設電動機作勻速轉動，抽油桿（或執(zhí)行系統(tǒng)）的運動周期為T。兩種油井工況分別為：工況1：抽油桿上沖程的時間為8T/15，下沖程的時間為7T/15。工況2：抽油桿上沖程時間與下沖程時間相等。兩種工況下抽油機的設計參數如表8-1所示。 表8-1  抽油機的設計參數組號1234567890沖程S(m)1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0組號01234沖次n

24、(次/min)1112131415懸點載荷P(kN)P1=40，P2=15P1=20，P2=5設計內容(1)根據任務要求，進行抽油機機械系統(tǒng)總體方案設計，確定減速傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。(2)根據設計參數和設計要求，采用優(yōu)化算法進行執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行機構）的運動尺寸設計，優(yōu)化目標為抽油桿上沖程懸點加速度為最小，并應使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好的傳力性能。(3)建立執(zhí)行系統(tǒng)輸入、輸出（懸點）之間的位移、速度和加速度關系，并編程進行數值計算，繪制一個周期內懸點位移、速度和加速度線圖（取抽油桿最低位置作為機構零位）。(4)選擇電動機型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進行傳動機構的工

25、作能力設計計算。(5)對抽油機機械系統(tǒng)進行結構設計，繪制裝配圖及關鍵零件工作圖。(6)編寫機械原理課程設計報告。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目九：高位自卸汽車設計1. 設計題目簡介目前國內生產的自卸汽車其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下，卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設計一種高位自卸汽車（圖9-1，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨（圖9-2, 圖9-3）。2.設計要求和有關數據為:1.具有一般自卸汽車的功能。2.在比較水平的狀態(tài)下,能將滿載貨物的車廂平穩(wěn)地舉升到一定的高度，最大升程Sm

26、ax見表1。3.為方便卸貨，要求車廂在舉升過程中逐步后移（圖9-2）。車廂處于最大升程位置時，其后移量a見表18。為保證車廂的穩(wěn)定性，其最大后移量amax不得超過1.2a。4.在舉升過程中可在任意高度停留卸貨。5.在車廂傾斜卸貨時，后廂門隨之聯動打開；卸貨完畢，車廂恢復水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關閉。6.舉升和翻轉機構的安裝空間不超過車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機構的安裝面不超過車廂側面。7.結構盡量緊湊、簡單、可靠，具有良好的動力傳遞性能。表1 設計數據方案號車廂尺寸（L×W×H）mmSmaxmmammWkgLtmmHdmmA4000×2000×

27、64018003805000300500B3900×2000×64018503504800300500C3900×1800×63019003204500280470D3800×1800×63019503004200280470E3700×1800×62020002804000250450F3600×1800×610205025039002504503.設計任務1. 高位自卸汽車應包括起升機構，翻轉機構和后廂門打開機構。2. 提出2至3個方案。主要考慮滿足運動要求、動力性能、制造與維護方便、結構緊

28、湊等方面的因素，對方案進行論證。確定最優(yōu)方案。3. 畫出最優(yōu)方案的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。4. 對高位自卸汽車的起升機構，翻轉機構和后廂門打開機構，進行尺度綜合及運動分析，求出各機構輸出件位移、速度、加速度，畫出機構運動線圖。5. 編寫設計計算說明書。佳木斯大學機械原理課程設計任務書班級 姓名 學號 組別設計題目十：步進送料機設計設計某自動生產線的一部分步進送料機。如圖10.1所示，加工過程要求若干個相同的被輸送的工件間隔相等的距離a，在導軌上向左依次間歇移動，即每個零件耗時t1移動距離a后間歇時間t2?？紤]到動停時間之比K=t1/t2之值較特殊，以及耐用性、成本、維修方便等因素，不宜采用槽輪、凸輪等