【2017年整理】机械原理课程设计项目.doc

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 ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类1. ф40≤第一类≤ф422. ф42<第二类≤ф443. ф44<第三类≤ф46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/minA 1440 20B 960 10C 720 151.2 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2表 2 设计任务分配表学生编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9电动机转速 A B C A B C A B C生产率 A B C B C A C A B1.3 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）42mm 的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3题目 2 半自动钻床2.1 设计题目设计加工图 1 所示工件 ф12mm 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 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/minA 40 30 15 1450 1B 35 25 20 1400 2C 30 20 10 960 12.2 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443. 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10º 20º 30º 45º 60º 75º 90º 105º～270º 300º 360º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5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方案号电动机转速r/min生产率片/min成品尺寸（Φ×d）mm，mm冲头压力kgδ m冲kgm杆kgA 1450 10 100×60 15,000 0.10 12 5B 970 15 60×35 10,000 0.08 10 4C 970 20 40×20 10,000 0.05 9 3片 坯粉 料 料 筛 上 冲 头下 冲 头(a)(b)(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. 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：61. 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90～100mm。

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 45～50mm，推卸片坯（图 3c） S上下S料 (a)(b)(c)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，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75.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±2º 范围内滑块的位移量≤0.4mm据此可得摇杆长度r≤ 2sin2cos14.0式中 rL——摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取 1～2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 60º 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（±2º 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±2º 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 δ 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8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动所需功率。

9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 1234传 送 带 固 定 工 作 台转 台图 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/minA 600 1440 10B 550 1440 12C 500 960 104.2 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10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）瓶口设计者只需设计作直线往复运动的压盖机构压盖机构可采用移动导杆机构等平面连杆机构或凸轮机构3.此外，需要设计间歇传动机构，以实现工作转台间歇传动为保证停歇可靠，还应有定位（锁紧）机构间歇机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构等定位（锁紧）机构可采用凸轮机构等11题目 5 热镦挤送料机械手5.1 设计题目 机 械 手 机 体底 座图 5 机械手的外观图设计二自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动，夹送圆柱形镦料，往 40 吨镦头机送料以方案 A 为例，它的动作顺序是：手指夹料，手臂上摆 15º，手臂水平回转120º，手臂下摆 15º，手指张开放料手臂再上摆，水平反转，下摆，同时手指张开，准备夹料主要要求完成手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计图 5 为机械手的外观图技术参数见表 8表 8 热镦挤送料机械手技术参数方案号最大抓重kg手指夹持工件最大直径mm手臂回转角度（º）手臂回转半径mm手臂上下摆动角度（º）送料频率次/min电动机转速r/minA。