机械原理课程设计题目

第二部分机械原理与设计课程设计题目第六章课程设计题目第1题电动线锯机的机构综合与结构设计一、设计题目线锯机又叫直锯机，是木工常用的电动工具，主要用于在木板上开槽，其外形如图6—1所示。电动机通过传动系统带动直线锯条上下往复运动，实现锯切的目的。现要求设计电动线锯机的传动系统。二、设计数据与要求锯条上下往复运动的行程为30mm，最大锯图6－1电动线锯机外形图切厚度为50mm；假设锯条切削木板时的平均切削力为700N，非切削时锯条与木板间的平均摩擦力为100N；锯条规格为长宽=100mm8mm。要求锯条上下往复运动的速度在500~1500次/分间可调（有级可调或无级可调皆可）；采用220V单相交流电动机，并要求该机器振动小、噪声小和重量轻。该线锯机的设计寿命为8年，每年300工作日，每日8小时。三、设计任务1．至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；2．确定电动机的功率与转速；3．设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制线锯机的机构运动简图；4．在假设电动机等速运动的条件下，绘制锯条在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线；5．如果希望电动机的速度波动系数小于1%，求应在电动机轴上加多大转动惯量的飞轮；6．对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸；7．进行线锯机结构设计，绘制其装配图；8．编写课程设计说明书。第2题块状物品推送机的机构综合与结构设计一、设计题目在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，如图6－2所示。二、设计数据与要求1.向上推送距离H=120mm，生产率为每分钟推送物品120件；2.推送机的原动机为同步转速为3000转/分的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动；3.由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过1500时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动件再转过1200时，推杆从最高位置又回到最低位置；最后湖南科技大学课程设计-2-当主动件再转过900时，推杆在最低位置停留不动；4.设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为100N；图6－2推送机工作要求5.使用寿命10年，每年300工作日，每日工作16小时；6.在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于350），结构紧凑，振动噪声小。三、设计任务1.至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；2.确定电动机的功率与满载转速；3.设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推送机的机构运动简图；4.在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线；5.如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3%，求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮；6.进行推送机减速系统的结构设计，绘制其装配图和两张零件图；7.编写课程设计说明书。四、设计提示实现推送机推送要求的执行机构方案很多，下面给出几种供设计时参考。1.凸轮机构图6－3所示的凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律，但行程较小。2.凸轮－齿轮组合机构图6－4所示的凸轮－齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。3.凸轮－连杆组合机构图6－5所示的凸轮－连杆组合机构也可以实现行程放大功能，但效率较低。图6－3凸轮机构图6－4凸轮-齿轮组合机构图6－5凸轮-连杆组合机构4.连杆机构图6－6所示的连杆机构由曲柄摇杆机构ABCD与曲柄滑块机构GHK通过连杆EF相联组合而成。连杆BC上E点的轨迹，在部分近似呈以F点为圆心的圆弧形，因此，杆FG在图示位置有一段时间实现近似停歇。湖南科技大学课程设计-3-5.固定凸轮－连杆组合机构图6－7所示的固定凸轮－连杆组合机构，可视为连杆长度BD可变的曲柄滑块机构，改变固定凸轮的轮廓形状，滑块可实现预期的运动规律。图6－6连杆机构图6－7固定凸轮－连杆组合机构第3题颚式破碎机的机构综合与传动系统设计一、设计题目颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时，大块石料从上面的进料口进入，而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。图6－8为一复摆式颚式破碎机的结构示意图。图中连杆2具有扩大衬套c，套在偏心轮1上，1与带轮轴A固联，并绕其轴线转动。摇杆3在C、D两处分别与连杆2和机架相联。连杆2（颚臂）上装有承压齿板a，石料填放在空间b中，压碎的粒度用楔块机构4调整。弹簧5用以缓冲机构中的动应力。图6－9为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄1绕轴心O连续回转时，在构件2、3、4的推动下，动颚板5绕固定点F往复摆动，与固定颚板6一起，将矿石压碎。设计颚式破碎机的的执行机构和传动系统。图6－8复摆式颚式破碎机图6－9简摆式颚式破碎机二、设计数据与要求颚式破碎机设计数据如表6－1所示。表6－1颚式破碎机设计数据分组号进料口尺颚板有效最大进料出料口调最大挤压压强曲柄转速湖南科技大学课程设计-4-寸（mm）工作长度（mm）粒度（mm）整范围（mm）（Mpa）（rpm）1120×20020010010～302003002150×25025012010～402102703200×25030015020～402202504250×30035020020～50230200为了提高机械效率，要求执行机构的最小传动角大于650；为了防止压碎的石料在下落时进一步碰撞变碎，要求动颚板放料的平均速度小于压料的平均速度，但为了减小驱动功率，要求速比系数k（压料的平均速度/放料的平均速度）不大于1.2。采用380V三相交流电动机。该颚式破碎机的设计寿命为5年，每年300工作日，每日16小时。三、设计任务1．针对图6－8和图6－9所示的颚式破碎机的执行机构方案，依据设计数据和设计要求，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；2．假设曲柄等速转动，画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线；3．在颚板挤压石料过程中，假设挤压压强由零到最大线性增加，并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4．确定电动机的功率与转速；5．取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于15％，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6．对曲柄轴进行动平衡计算；7．确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；8．绘制颚式破碎机的装配图和曲柄轴的零件图；9．编写课程设计说明书。四、设计提示1．动颚板长度取为其工作长度的1.2倍，为了不使石料被挤推出破碎室，两颚板间夹角。2．将动颚板摆角范围取为。3．在进行曲柄轴的动平衡时，应将曲柄上的飞轮分成大小和重量相同的两个轮子，其中一个兼作带轮用。第4题压床机构综合与传动系统设计一、设计题目压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。图6－10所示为某压床的运动示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮(－、－、－)减速器将转速降低，带动冲床执行机构（六杆机构ABCDEF）的曲柄AB转动（图6－11），六杆机构使冲头5上下往复运动，实现冲压工艺。湖南科技大学课程设计-5-现要求完成六杆机构的尺寸综合，并进行三级齿轮减速器的强度计算和结构设计。二、设计数据六杆机构的中心距、、，构件3的上、下极限位置角、，滑块5的行程H，比值、，曲柄转速以及冲头所受的最大阻力等列于表6－2。三、设计任务1.针对图6－11所示的压床执行机构方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；图6－10某压床的运动示意图图6－11压床六杆机构表6－2六杆机构的设计数据已知参数分组(mm)(mm)(mm)(°)(°)H(mm)(rpm)（KN）150140220601201500.50.251006260170260601201800.50.251205370200310601202100.50.259092.假设曲柄等速转动，画出滑块5的位移和速度的变化规律曲线；3.在压床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图6－12所示，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；湖南科技大学课程设计-6-4.确定电动机的功率与转速；5.取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于10％，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6.确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；7.绘制压床传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；8.编写课程设计说明书。图6－12压床阻力曲线图第5题自动送料冲床机构综合与传动系统设计一、设计题目图6－13为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。电动机通过V带传动和单级齿轮传动（图中未画出）带动曲柄转动，通过连杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。针对图6－13所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。图6－13冲床机构运动方案示意图二、设计数据与要求依据冲床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表6－3所示。要求所设计的冲床结构紧凑，机械效率高。图6－14冲头所受阻力曲线表6－3冲床机构设计数据分组已知参数1234生产率（件/min）180200220250送料距离（mm）150140130120湖南科技大学课程设计-7-板料厚度（mm）2222轴心高度（mm）1060104010201000冲头行程（mm）100908070辊轴半径（mm）60606060大齿轮轴心坐标（mm）270270270270大齿轮轴心坐标（mm）460450440430大齿轮轴心偏距（mm）30303030送料机构最小传动角（0）45454545速度不均匀系数0.030.030.030.03板料送进阻力（N）530520510500冲压板料最大阻力（N）2300220021002000冲头重力（N）150140130120三、设计任务1.绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期；2.针对图6－13所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；3.假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；4.在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图6－14所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；5.确定电动机的功率与转速；6.取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；7.确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；8.绘制冲床传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；9.编写课程设计说明书。第6题插床机构综合与传动系统设计一、设计题目插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图6－15为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转，再通过导杆机构1－2－3－4－5－6，使装有刀具的滑块沿道路y－y作往复运动，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴上的凸轮驱动摆动从动件和其他有关机构（图中未画出）来实现的。湖南科技大学课程设计-8-`图6－15插床机构运动方案示意图图6－16插刀所受阻力曲线针对图6－15所示的插床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。二、设计数据与要求依据插床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表6－4所示。湖南科技大学课程设计-9-要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。表6－4插床机构设计数据分组已知参数1234插刀往复次数（次/min）306090120插刀往复行程（mm）15012