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机械原理课程设计课程类别：必修学时：1周课程性质：集中实践教学学分：1分青岛农业大学海都学院工程系机械教研室授课人：李显昌（讲师/工程师）联系方式：TEL—13562594623；15154505580ADD—6#412一、机械原理课程设计的基本目的机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要的实践教学环节，也是工科院校学生在大学期间利用已学过的知识进行的一次比较全面、具有实际内容和意义的课程设计。其基本目的：●进一步巩固和加深所学的理论知识，并将其系统化；●培养综合运用所学知识独立解决实际问题的能力和初步培养进行创新设计的能力；●初步掌握机械运动方案设计，并在机构分析与综合方面受到一次比较全面的训练。机械的方案设计与分析如何设计机械？◆生产和操作过程的自动化◆完成某一工艺动作过程机械的功能要求机械的方案设计★机构的选用和创新设计★机械运动方案的设计和构思●熟悉各种典型机构的工作原理、结构特点、设计方法和应用场合等知识；●考虑如何选择巧妙的工艺动作过程来达到预定的机械功能要求；●选用或创新机构型式并组合成机械运动方案完成选定的工艺过程零件设计机械方案设计需进行的三方面工作:二、基本教学内容执行系统的运动方案设计传动系统方案设计原动机的选择机械方案设计机械总体方案设计机器的功能分析、工艺动作过程确定、执行机构设计与选择、机械运动方案评价与选择、机构尺度综合、绘制机构运动简图、计算自由度、对机构进行运动分析、动力分析等。主要工作内容：●制定机构运动循环图；画出机构运动简图，计算机构自由度。●按照给定的机械总功能要求，分解成子功能进行机构的选型和组合；●设计该机械系统的几种运动方案，对各运动方案进行对比和选择；●对选定方案中的机构——连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构及组合机构进行分析和设计，确保实现设计功能；●机构运动和动力分析，给出必要的设计参数，以便能够顺利进行机械设计。主要工作步骤：3、设计说明书一份（不少于1500字）：每个学生应完成的设计工作量：1、机构运动简图、机构运动循环图一张（A1或A2图纸）2、主要机构设计与性能分析图一张（A2或A3图纸）、零件工作图一张（A3或A4图纸）包括目录（标题、页次）、设计题目、机器功能分析与分解、设计方案（或机构运动简图）的拟定、分析和比较、机械系统的运动循环图的制定、对选定机构的运动和动力分析与设计、原动机类型的选择、完成设计所用方法与原理的简要说明、对设计结果的分析讨论与总结、参考资料等。课程设计说明书的要求•设计说明书文字陈述部分必须用钢笔或圆珠笔书写，要求书写工整、文字简练、步骤清楚；•绘图部分要用铅笔，尺规作图，要求图面清洁，表达清楚，必要时要有相应的文字标识；•计算内容要写出分析过程，列出公式，代入数值，写出结果、单位；•编写大、小标题；标注公式、数据来源（参考资料的编号、页次）•说明书用A4纸书写，注意左侧竖边留出25mm装订边，格式如图1-1。装订线机械原理课程设计说明书院（系）：专业：班级：设计者：学号：指导教师：年月日青岛农业大学海都学院机械原理课程设计说明书院（系）：专业：班级：设计者：学号：指导教师：年月日青岛农业大学海都学院（设计、计算内容）（设计、计算结果）图1-1（设计题目）252530图样设计要求•尺规作图或电脑绘图均可。•作图准确、比例适当、布图匀称、图面整洁、标注完整、齐全。•图纸规格、线条、尺寸标注等均应符合国家制图标准的规定。•构件标识清楚，构件代号需要有文字说明；运动副、常用机构符号符合机械原理规定。•机构速度、加速度分析，要求列出矢量方程进行说明，矢量与机构位置图构件保持应有的几何位置关系。•标题栏格式如图1-2.1~2.2。运动方案设计图（机构运动简图+运动循环图）凸轮机构曲柄滑块机构注意：画一个一般位置代表各杆长。画S-φ时，30度一个间隔，两个极限位置必须标出，加速度线图不用画。][max50（设计题目）13515机械原理课程设计设计（校名）系专业班（日期）审阅方案号（日期）成绩图号图总号15201520101010（一）机械方案设计图的标题栏图1-2.1标题栏的格式（二）零件图的标题栏图1-2.2答辩准备•总结设计方法、步骤，确保设计的正确性；•回顾和反思分析问题、解决问题的过程，提高自己分析、解决问题的能力；•检查自己对课程设计相关的基本理论、方法的掌握程度•重点搞清楚设计过程中遇到的一些疑难问题。计划内容学时地点备注布置任务，学习机械系统运动方案及机构的创新设计，熟悉、准备课程设计。0.5天机房周一机械功能分解，运动方案构思，初绘机构运动简图、机械运动循环图，计算自由度，初定可行性方案。1天机房周二确定各传动机构的尺寸、参数，深入进行运动学、动力学分析，说明方案设计的合理性。1天机房周三绘制正规的机构运动简图、机械运动循环图、机构设计与性能分析图和重要零件工作图。1天机房周四整理并编写设计说明书。0.5天自定周五答辩及修改设计，上交作业。0.5天6-412周五工作计划安排★成绩评定•平时成绩占40%(包括考勤20%+课程设计表现（中期抽查、参与讨论情况）10%+答辩10%)•课程设计说明书及图纸占60%。★课程设计题目见《机械原理课程设计》第八章机械原理课程设计题目选编或附件给定。3人/组，任意组合，任选一题。6-412辅导答疑•学生课程设计有关的全部内容答疑。•学生课程设计进度监控（抽检）。•学生课程设计质量监控（抽检）。•学生课程设计纪律监控（抽检）。•指导与帮助学生有效完成课程设计。设计任务：对已加工好的带有凸台的盘形零件进行钻孔。其总功能应分解成如下几个工艺动作：①送料；②定位；③夹紧；④进刀（钻孔）。设计参数：零件图如左图所示，要求每分钟加工五个零件，电机的转速n电=1440r/min。现以设计半自动钻床为例说明运动方案设计的步骤和过程。18F40F20F3010零件图机械运动方案设计举例一、确定运动方案及机械运动循环图功能原理构思工作台送料定位夹紧进刀ACBDGHIEF动力头齿轮齿条齿扇料斗21438576J半自动钻床的运动方案图如下工作主轴（各凸轮都固定于主轴上，能保证其时序关系的确定性，并带动各机构运动）圆柱凸轮机构移动从动件盘形凸轮机构摆动从动件盘形凸轮机构进给摆动从动件盘形凸轮机构不完全齿轮机构齿轮-齿条机构从动件通过高副与移动滑块相连在工件上钻孔子功能1子功能2子功能3子功能4送料定位夹紧进刀从料斗推出工件及把钻好孔的工件向前推进定位挡块伸缩，挡住工件或让出通道夹具夹紧或松开钻头的进给与退出移动从动件圆柱凸轮机构移动从动件盘形凸轮机构摆动从动件盘形凸轮机构齿轮齿条机构从动件通过高副与移动滑块相连从动件往复移动从动件往复移动滑块往复移动齿条上下往复移动总功能半自动钻床的功能、工艺动作及执行机构框图相应的工艺动作栏执行机构栏执行动作半自动钻床机械运动循环图360O12转角（度）或时间（秒）1693200O90O240O150O270O180O30O60O（1）（2钻孔）钻孔停止进刀停止退刀夹紧回程近休远休近休升程送料远休近休回程升程定位回程近休远休近休升程各种动作之间的协调——空进刀，以缩短辅助工时工作主轴转角机械运动循环图机械运动循环图——标明机械在一个运动循环中各执行构件间的运动配合和时序关系的图。对于固定运动循环的机械，当采用机械方式集中控制时，为防止出现某一执行构件工作不到位或两个以上执行构件在同一空间发生干涉，需有准确而协调的运动时间和运动顺序的协调。称之为执行构件间时序的协调。这可通过编制机械运动循环图（也称工作循环图）实现。机械运动循环图（也称工作循环图）是搞好机械系统运动方案设计的一件重要工作，也是后续设计的一个重要依据。多数机器不只有一个执行构件，往往是许多执行构件协调工作以完成同一任务。机械运动循环图也标志着机械动作节奏的快慢。一部复杂的机械，由于动作节拍相当多，所以对时间的要求相当严格，这使某些执行机构的动作同时发生，但它们又不能在空间上干涉，因此需要反复调整与反复设计，恰切的运动循环图可以大大提高机器的生产率。牛头刨床的运动循环图AB滑块3导杆滑块6连杆n2CEDO9O22O43145工作台86工件71091112曲柄运动循环图的表达方式：●直线式运动循环图●圆周式运动循环图●直角坐标式运动循环图●其他方式牛头刨床的运动循环图●直线式运动循环图将一个运动循环各执行机构运动区段的起始、终止时间和顺序，按比例绘制在直线坐标轴上。●同心圆式运动循环图以圆心O为圆心作若干个同心圆，每个圆环代表一个执行构件，圆环上的径向线代表该执行构件不动、运动区段的起始、终止位置。●直角坐标式运动循环图用横坐标表示主轴或分配轴的转角，用纵坐标表示各执行构件的角位移或线位移，各区段之间以直线分开。●多执行构件的复杂机械的运动循环图可以拆分，不同执行构件可以分别组合，也可以分别采用不同的形式。绘制机械运动循环图应注意的问题以机械工艺过程的开始点作为运动循环的起点，明确各执行构件的初始位置。首先确定一个主要构件在运动循环图中的各个位置（转角或位移），并以其运动位置作为其他执行构件运动先后次序的基准。机械运动循环图以主轴或分配轴的转角为横坐标，如果某个执行机构的原动件不在该主轴或分配轴上，为了保证时间同步，最好将其原动件通过传动装置与分配轴相连，把它们运动时的转角换算成相应的分配轴的转角。在确保各执行机构在空间上不发生干涉的前提下，尽可能使各执行机构的动作重合，以缩短机械运动循环周期，提高生产率。由于可能存在制造、安装误差，为了确保各执行机构动作的先后顺序、工作安全，在一个执行动作结束点到另一个执行动作开始点之间，应有适当的间隔。二、机构简图设计28851440主电总nni根据所给的设计参数，可算出执行构件主轴转速n主=5转/分，所以机械的总传动比为：①计算总传动比，进行传动比分配每分钟加工五个零件即加工过程完成5次工作过程循环1ABGH2436J3421ABGH2436J传动比分配：i总=i带×i12×i34，各级分配情况应遵循：i带＜i齿，齿轮传动按照“前小后大”的原则,以减小结构尺寸。342类型平带传动V带传动链传动圆柱齿轮圆锥齿轮蜗杆传动推荐值2~42~42~53~62~310~40最大值57710680传动比误差=%100理论总传动比理论总传动比实际总传动比（要求传动比误差范围：±5%）②画机构运动简图③确定运动循环图首先在草纸上进行简图设计，先定执行机构位置，再联传动机构与电机。用2号图纸画机构简图包括机构图、运动循环图、机构明细栏、标题栏。取机构中与多数构件运动平面相平行的面为投影面。必要时也可以就不同部分选择两个以上的投影面，再展开绘制在同一图面上。•1、凸轮机构设计•在说明书中进行基本参数设计•在3号图上进行凸轮廓线设计•2、齿轮机构设计•写在说明书上•3、其它机构设计•画1张3号图三、典型机构设计对各主要执行机构进行运动分析机械系统运动方案设计的过程（1）根据机器的功能目标确定机器的工作原理。（2）按机器的工作原理确定机器的工艺动作。（3）确定传动机构的类型与原动机的类型。（4）按机器的基本动作选择对应的执行机构。（5）进行运动协调设计，完成机械运动方案的总体设计。（6）对机械运动方案进行评价，选择最优方案。（7）进行尺度综合，设计机械系统的机构运动简图。机械系统运动方案设计是一项创造性的工作，上述的设计过程一般来说不会一帆风顺，需要不断反复和交叉进行，逐渐达到最优的设计方案。三、撰写机械原理课程设计说明书编写课程设计说明书，内容见课程设计指导（见教材）。可再加上机构改进意见和课程设计体会。机械系统的方案设计机械系统原动机传动系统执行系统操纵控制系统传动装置传动路线分配传动比功能分析协调配合方案评价运动分析类型转速容量机电、机液、电液、液压、气动、电气、微机等第六节机构的创新设计*第一节机械系统的设计过程第二节机械系统的总体方案设计第三节机械执行系统的运动方案设计第四节机械传动系统的方案设计第五节原动机及其选择主要内容：★难点：功能分解组合法