机械原理课程设计说明书封面.docx
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机械原理课程设计说明书封面
机械设计
课程设计说明书
专业：
机械设计制造及其自动化
设计题目：
平压模切机设计
1、功能要求及工作原理
⑴总功能要求
实现对各种规格的白纸板，厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制造凹凸的商标。
⑵工作原理
平压模切机的工作原理及工艺动作分解如图1.1所示，压制纸板的工艺过程分“走纸”和“模切”两部分。
“走纸”部分由图中所示的1、2、3组成，“模切”部分由5、6组成，4为工作台面。
工作时，工作台面下方的控制机构操纵7向上运动，推动与双列链1固联的走纸横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入。
夹紧后，1、2开始运动，将纸板送到具有上模5（装调后固定不动）和下模6的位置后，1、2停歇，此时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件——滑块6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕，切线，完成模切。
此后链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置，受另一机构（图中未表示）作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，此时，后一个走纸模块进入第二个运动循环，连续不断地完成上述的动作。
2、原始数据和设计要求
⑴每小时压制纸板3000张。
⑵传动机构所用电机转速n＝1450r/min，滑块推动下模向上运动时所受生产阻力如图1.2所示，图中Pc＝2×106N，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程速度的1.3倍，下模移动的行程长度H＝50±0.5mm。
下模与滑块的质量约120kg。
⑶工作台面离地面的距离约1200mm。
⑷所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，
节省动力，寿命长，便于制造。
3、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
。
佳木斯大学机械原理课程设计任务书
班级姓名学号组别
设计题目：
平压印刷机机构设计
1、功能要求及工作原理
⑴总功能要求
印制各种资料、名片、表格。
⑵工作原理
平压印刷机的工作原理及工艺动作分解如图2.1所示，
将油墨定量输送至墨盘2，令墨盘作间歇转动，使墨
辊1蘸墨时能较均匀地得到供墨；墨辊沿墨盘面和铜
锌板面11上下运动，完成蘸墨和刷墨动作；放有白
纸的压印板3绕一固定点D来回摆动，其工作行程终
点使白纸与涂有油墨的铜锌板压合，完成印刷工艺。
当空回行程时便可取出成品。
2、原始数据和设计要求
⑴实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动系统使该机具有1600～1800次/小时的印刷能力。
⑵电动机功率P＝0.8kw，转速n电 ＝930r/min，电动机放在机架的左侧或底部，可自行决定。
⑶根据印刷纸张幅面（280×406mm2），最大印刷幅面为260×380mm2，设定lCD＝250mm。
⑷印头摆角为70°，要求印头返回行程与工作行程的平均速度之比（行程速度变化系数）K＝1.118。
⑸油辊摆角为110°，油辊在上极限位置时，恰与油盘的上边缘接触，油盘直径为400mm。
⑹要求机构传动性能良好，即印头和油辊在两极限位置处的传动角g大于或等于许用传动角［g］＝40°。
结构应紧凑，制造方便。
3、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
佳木斯大学机械原理课程设计任务书
班级姓名学号组别
设计题目：
精压冲压机构及送料机构设计
1、功能要求及工作原理
⑴总功能要求
将薄铝板送到待加工位置后，一次冲压成深筒形，并将成品
推出模腔。
⑵工作原理
精压机的工作原理及工艺动作分解如图3.1所示。
要求从侧
面将坯料送至待加工位置，上模先以较大速度接近坯料，然
后以匀速下冲，进行拉延成形工作，以后上模继续下行将成
品推出型腔，最后快速返回，完成一个工作循环。
2、原始数据和设计要求
⑴以转动的电机为动力，从动件（执行构件）为上模，作上、下往复直移运动，其运动规律如图3.2所示，具有快速下沉，等速工作进给和快速返回的特性。
⑵机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角g应大于或等于许用传动角［g］＝40°。
⑶上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方）。
⑷生产率为每分钟70件。
⑸执行构件的工作段长度l＝30～100mm，对应曲柄转角φ＝（1/3～1/2）π；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。
⑹行程速度变化系数K≥1.5。
⑺送料距离H＝60～250mm。
⑻电机转速为1500r/min。
3、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
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班级姓名学号组别
设计题目：
平台印刷机主传动系统设计
1、功能要求及工作原理
⑴总功能要求实现将往复直线移动的铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到作圆周运动的滚筒表面的纸上。
⑵工作原理
平台印刷机的工作原理及工艺动作分解如图4.1所示。
机器由一台电动机驱动。
运动由电动机经过减速装置后分成两路，一路经传动机构I带动版台作往复直线移动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。
当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。
2、原始数据和设计要求
⑴要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：
版台作往复直线运动，滚筒作连续或间歇运动。
⑵为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。
⑶为了保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）。
⑷设计参数为：
印刷生产率2000张/小时，版台行程长度730mm，压印区段长度440mm，滚筒直径232mm，电动机功率1.5KW，转速940r/min。
⑸要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。
3、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
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班级姓名学号组别
设计题目：
15吨压片机设计
1、功能要求及工作原理
⑴总功能要求
将干粉料压制成圆形片坯
⑵工作原理
15吨压片机系统的工作原理及工艺动作分解如图5.1所示。
移动粉筛3至模具1的型腔上方等待装料，并将上一循环已成型的工件2推出（卸料）；然后粉筛振动，将粉料筛入型腔；下冲头5下沉一定深度，以防止上冲头4向下压制时将粉料扑出；然后上冲头向下，下冲头向上加压，并在一定时间内保持一定的压力；而后上冲头快速退出，下冲头随着将成型工件推出型腔。
2、原始数据和设计要求
⑴被压工件的外形是直径34mm，厚度5mm的圆形片坯。
⑵冲头压力为15吨（150000N）。
⑶生产率为每分钟25片。
⑷机器运转不均匀系数为10%。
⑸驱动电机的功率为2.2KW，940r/min。
⑹各执行构件的运动参数为：
上冲头行程为90～100mm；
下冲头5先下沉3mm，然后上升8mm后停歇（保压），
继而上升16mm后停歇，等粉筛将片坯推离冲头后下移21mm；
粉筛3在模具1的上方往复振动筛料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，粉筛复在台面上右移约45～50mm推卸成形片坯。
3、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
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班级姓名学号组别
设计题目：
游戏机传动系统设计
1、功能要求及工作原理
⑴总功能要求
设计一新游戏：
让一画有景物的屏幕由静止逐渐开始左右晃动，晃动的角度由小变大，最终旋转起来，转几周后，屏幕又渐趋静止。
⑵工作原理
由于观众在暗室中仅能看见屏幕上的景物，根据相对运动原理，观众产生一个错觉，他不认为屏幕在晃动，反而认为自己在晃动，并且晃动的越来越厉害，最后竟旋转起来，这是一个有惊无险的游乐项目。
2、原始数据和设计要求
⑴屏幕由静止开始晃动时的摆角约60°。
⑵每分钟晃动次数约为10～12次。
⑶屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约2～3分钟。
⑷屏幕约转10多转后，渐渐趋于静止。
⑸用三相交流异步电动机带动，其同步转速为1000r/min或1500r/min，功率约1KW.
⑹屏幕摆动幅度应均匀增大或稍呈加速的趋势。
3、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
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班级姓名学号组别
设计题目：
洗瓶机推瓶机构设计
1.机构简介
附下图所示是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。
待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。
当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。
当前一个瓶子将洗涮完毕时，后一个待洗的瓶子已进入导辊待推。
2.原始设计数据和设计要求
（1）瓶子尺寸：
大端直径D=80mm，长200mm，小端直径d=25mm，（如附下图所示）
（2）推进距离l=600mm，推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平衡地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。
（3）按生产率的要求，推程平均速度为v=45mm/s，返回的平均速度为工作行程三倍。
（4）机构传力性能良好，结构紧凑，制造方便。
3.设计方案及讨论
根据设计要求，推头M可走附下图所示轨迹，而且在l=600mm工作行程中作匀速运动，在其前后作变速运动，回程时有急回运动特性。
对这种运动要求。
通常，要用若干个基本机构组合成的组合机构，各司其职，协调动作，才能实现。
在选择机构时，一般先考虑选择满足轨迹要求的机构（基础机构），而沿轨迹运动时的速度要求，则往往通过改变基础机构主动件的运动速度来满足。
如附图12所示为五个机构方案。
学生可选择其中一个方案进行尺度设计，并对设计结果进行运动分析。
4、要求完成的设计工作量
⑴根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。
图7-1 洗瓶机工作情况示意图
⑵按工艺动作过程拟定运动循环图。
⑶根据系统功能图绘制功能矩阵表。
⑷构思系统运动方案（至少五个以上），进行方案评价，选出较优方案。
⑸用解析法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。
⑹绘制系统机械运动方案简图。
⑺编写设计说明书，附源程序和计算结果。
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班级姓名学号组别
设计题目：
荧光灯灯丝装架机上料机械手及芯柱传送机构设计
设计要求
灯丝装架机是荧光灯生产线中的关键设备之一。
它是一台多工位的专用设备，要完成导丝整形、打扁、打弯、上灯丝、夹紧灯丝、涂电子粉、冷吹、热烘等工序动作。
为提高整条生产线的自动化程度，现要求借助于芯柱传送机构及上料机械手将灯丝装架机与前一设备芯柱机连接起来，从而将芯柱机完成的芯柱自动传送并上至灯丝装架机工作转盘的上料工位上。
芯柱形状如图1所示，芯柱机、灯丝装架机与芯柱传送机构及上料机械手的相对配置关系如图2所示。
图8-1 芯柱 图8-2 各机构相对位置关系
灯丝装架机的分配轴Ⅰ、Ⅱ（外径φ40mm）通过电动机和减速传动装置带动作匀速转动，转速为n=20r/min，转动方向如图4所示，传递功率为P=0.6kW。
两轴间通过一对传动比为1的圆锥齿轮连接。
轴Ⅰ每转一周为一个运动周期，工作转盘由轴Ⅰ带动通过蜗形凸轮机构作间歇转位运动（转向如图），转位过程对应于轴Ⅰ转过72，停歇过程对应于轴Ⅰ转过288。
芯柱传送机构采用链传动，在链节上固定芯柱托架，作间歇送进运动（运动方向如图4），送进一次链轮O2转过36，对应于轴Ⅰ转过120，停歇过程对应于轴Ⅰ转过240。
上料机械手共有三个运动：
夹钳开合运动（实现夹住芯柱和松开芯柱）、上下移动（行程30mm）（实现提起芯柱和放下芯柱）及往复摆动（摆角）（实现芯柱由A位置到B位置的搬运及返回）。
上下移动过程及对应的轴Ⅰ转角为：
下（48），停（12），上（48），停（72），下（48），停（12），上（48），停（72）（一个运动周期作两次上下移动）。
往复摆动过程及对应的轴Ⅰ转角为：
顺摆（48），停（132），逆摆（48），停（132）。
夹钳开合运动在本设计任务中不考虑。
灯丝装架机工作转盘与芯柱传送链及上料机械手之间的相对运动关系如图3所示。
图8-3 运动循环图
设计内容
（1）选择驱使链轮O2作单向间歇转动的机构，要求机构原动件与分配轴Ⅰ或Ⅱ固定作匀速转动，确定机构运动尺寸。
（2）计算确定O5点位置及摆角。
选择使上料机械手作间歇上下移动的机构，要求机构原动件与分配轴Ⅰ或Ⅱ固定作匀速转动，确定机构运动尺寸。
（3）选择使上料机械手作间歇往复摆动的机构，要求机构原动件与分配轴Ⅰ或Ⅱ固定作匀速转动，确定机构运动尺寸。
（4）编程计算所设计上述机构中执行构件的位移与分配轴Ⅰ转角的对应关系，绘制位移规律图，并与图5所给位移规律进行比较。
（5）选择电动机型号，确定电动机至分配轴间的减速传动方案，并进行传动比分配和传动机构的工作能力设计计算。
（6）对下列机构进行结构设计，绘制装配图及若干关键零件工作图：
驱使链轮O2作单向间歇转动的机构，使上料机械手作间歇上下移动的机构和间歇往复摆动的机构。
（7）编写机械设计课程设计报告。
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班级姓名学号组别
设计题目：
抽油机机械系统设计
设计要求
抽油机是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。
常用的有杆抽油设备主要由三部分组成：
一是地面驱动设备即抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油井油管的下端；三是抽油杆，它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。
三部分之间的相互位置关系如图1所示。
图9-1抽油机、抽油杆和抽油泵的相互位置关系 图9-2 静力示功图
抽油机由电动机驱动，经减速传动系统和执行系统带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动，从而实现将原油从井下举升到地面的目的。
悬点载荷P、抽油杆冲程S和冲次n是抽油机工作的三个重要参数。
悬点指执行系统与抽油杆的联结点，悬点载荷P（kN）指抽油机工作过程中作用于悬点的载荷；抽油杆冲程S（m）指抽油杆上下往复运动的最大位移；冲次n（次/min）指单位时间内柱塞往复运动的次数。
假设悬点载荷P的静力示功图如图2所示。
在柱塞上冲程过程中，由于举升原油，作用于悬点的载荷为P1，它等于原油的重量加上抽油杆和柱塞自身的重量；在柱塞下冲程过程中，原油已释放，此时作用于悬点的载荷为P2，它就等于抽油杆和柱塞自身的重量。
假设电动机作匀速转动，抽油杆（或执行系统）的运动周期为T。
两种油井工况分别为：
工况1：
抽油杆上冲程的时间为8T/15，下冲程的时间为7T/15。
工况2：
抽油杆上冲程时间与下冲程时间相等。
两种工况下抽油机的设计参数如表1所示。
表9-1 抽油机的设计参数
组号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
冲程S（m）
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
组号
0
1
2
3
4
冲次n（次/min）
11
12
13
14
15
悬点载荷P（kN）
P1=40，P2=15
P1=20，P2=5
设计内容
（1）根据任务要求，进行抽油机机械系统总体方案设计，确定减速传动系统、执行系统的组成，绘制系统方案
示意图。
（2）根据设计参数和设计要求，采用优化算法进行执行系统（执行机构）的运动尺寸设计，优化目标为抽油杆上冲程悬点加速度为最小，并应使执行系统具有较好的传力性能。
（3）建立执行系统输入、输出（悬点）之间的位移、速度和加速度关系，并编程进行数值计算，绘制一个周期内悬点位移、速度和加速度线图（取抽油杆最低位置作为机构零位）。
（4）选择电动机型号，分配减速传动系统中各级传动的传动比，并进行传动机构的工作能力设计计算。
（5）对抽油机机械系统进行结构设计，绘制装配图及关键零件工作图。
（6）编写机械原理课程设计报告。
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班级姓名学号组别
设计题目：
印刷机送纸机构的设计
1、已知条件
电动机JO2型，转速1430r/min，电动机与送纸机构距离2.5m，要求吸头每分钟送纸30张，吸头每次吸纸时沿图10-11（b）轨迹运动，送纸距离40mm，送纸时纸前端升高10mm，同时要求每次吸剩下的纸由压脚配合压紧，避免吸头多带纸张。
2、设计要求
（1）按工作要求对机构进行运动方案设计，包括由原动机-执行机构的传动方案和执行机构的传动方案。
（2）设计计算出机构中所需凸轮轮廓线，并画出其机构运动简图及运动线图。
（3）设计计算处所需连杆机构的各杆长。
（4）设计计算出所需齿轮机构各部分尺寸，并按比例画出其中一对圆柱齿轮在结点啮合状态下的齿轮啮合图。
（5）画出所设计的送纸机构运动简图。
（6）对吸头进行运动分析并画出吸头运动轨迹线图。
图10-1机械装置示意图
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班级姓名学号组别
设计题目：
印刷机蘸油机构设计
1.原始数据
印刷机构件1的转速为30r/min供油辊2和蘸油辊5的
直径D均为60mm。
各固定铰链的相对位置及有关尺寸列于表中。
2及设计要求
要求执行构件4（蘸油辊5）和供油辊2满足的运动规律y4=y4（j1）和y2=y2（j1）如图所示，
即原动件1在转一周的周期内，由下极限位置以等加速等减速运动规律顺时针转过27.4°至上极限位置，然
后停歇不动，最后又以等加速等减速运动规律返回至下极限位置。
供油辊2在蘸油辊5同其接触中转过60°，以何种运动规律转过60°无特殊要求。
3.设计要求
要求蘸油机构简单，紧凑，工作可靠，运转灵活。
4.设计工作量
1）拟定出5组以上工作机构和传动系统运动方案，并进行多方案对比分析，选出优秀方案。
2）画出机构机系统的运动简图。
3）给定已知条件，对机构进行运动学和动力学计算。
4）画出重要零部件工作图。
5）编写设计说明书。
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班级姓名学号组别
设计题目：
高位自卸汽车设计
1.设计题目简介
目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。
若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。
为此需设计一种高位自卸汽车（图1，它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货（图2,图3）。
2.设计要求和有关数据为:
图12-2高位自卸汽车卸货
1.具有一般自卸汽车的功能。
2.在比较水平的状态下,能将满载货物的车厢平图图12-1自卸汽车
稳地举升到一定的高度，最大升程Smax见表1。
3.为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移（图2）。
车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表18。
为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。
4.在举升过程中可在任意高度停留卸货。
5.在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。
图12-3自卸车厢倾斜角度
6.举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。
7.结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。
表1设计数据
方案号
车厢尺寸（L×W×H）
mm
Smax
mm
a
mm
W
kg
Lt
mm
Hd
mm
A
4000×2000×640
1800
380
5000
300
500
B
3900×2000×640
1850
350
4800
300
500
C
3900×1800×630
1900
320
4500
280
470
D
3800×1800×630
1950
300
4200
280
470
E
3700×1800×620
2000
280
4000
250
450
F
3600×1800×610
2050
250
3900
250
450
3.设计任务
1.高位自卸汽车应包括起升机构，翻转机构和后厢门打开机构。
2.提出2至3个方案。
主要考虑满足运动要求、动力性能、制造与维护方便、结构紧凑等方面的因素，对方案进行论证。
确定最优方案。
3.画出最优方案的机构
升级会员 