精品毕设机械原理课程系列教具的设计.docx

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精品毕设机械原理课程系列教具的设计

北京信息科技大学

毕业设计（论文）

题目：

机械原理课程系列教具的设计

（1）

学院：

机电工程学院

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

祝千皓

班级/学号机械1104/2011010108

指导老师/督导老师：

王科社

起止时间：

2015年3月1日至2005年6月25日

任务书

摘要

机械原理是机械类学科的核心课程，关于机械原理的学习直接影响该机械类学生对于整个机械系统的掌握。

所以，在思考如何将机械原理课程的教学变得更加有效，让学生对于枯燥空洞的理论知识理解更加充分时，教具的使用就变得尤为重要。

纵观现如今机械类教具的市场，大多为简单的模型类教具，虽然可以直观的观察典型机构的具体构造，但对于知识点的展示不够充分，很难让学生在观察中深刻理解体会知识点如何运用，把理论联系到实际操作。

所以，本次毕业设计的目的是以机械原理为基础，设计一套紧贴教材与习题的多功能教具。

在设计时要保证方便教师的教学，并且轻便好携带。

整套教具包含平面机构平台，平面四杆机构平台，凸轮机构平台，传动机构平台及轮系机构平台几个方面。

各个平台之间要做到相互联系，既能整合成一个整体，又可以进行拆分进行单独讲解。

我在整个系统中完成的是平面机构的结构分析平台和平面四杆机构曲柄存在条件探究平台的设计，主要包括虚约束和自由度的讲解，铰链四杆机构展示和曲柄摇杆机构展示。

论文首先系统综述了国内外关于教具设计应用的概况，并提出了设计新型教具的方案，根据方案，设计了本套教具的传动方式和空间结构，并为以后本套教具的应用提出方案。

现已完成的工作位：

任务说明说的撰写，平面机构的结构设计平台和平面四杆机构曲柄存在条件探究平台的装配图及零件图，部分机构的三维建模及其动画演示。

关键词：

机械原理；教具；平面机构；自由度；四杆机构；曲柄摇杆

Abstract

Mechanicalprinciplesaremechanicalcorecurriculumsubjects,learningaboutthedirectimpactofthemechanicalprinciplesofstudentsinmechanicalcontrolfortheentiremechanicalsystem.So,inthinkingabouthowtomechanicalprinciplecourseteachingmoreeffective,sothatstudentstheoreticalknowledgeforboringholeswhenmorefullyunderstood,theuseofteachingaidsbecomesparticularlyimportant.

Lookingnowmechanicalaidsmarket,mostlysimplemodelclassteachingaids,althoughyoucanvisuallyobservethespecificstructuretypicalorganization,butforshowinginsufficientknowledgepoints,itisdifficultforstudentstoobserveaprofoundunderstandingoftheknowledgeexperiencehowtouse,thetheorytopractice.

Therefore,thepurposeofthisdesignisbasedonmechanicalprinciples,basedonthedesignofamulti-functionclosetoteachingaidsandexercises.Designedtoensurethatteachers'convenience,andgoodlighttocarry.Aidspackagecontainsplanemechanismplatform,flatplatformfourinstitutions,thecammechanismplatform,transmissionplatformsandtrainmechanismplatformaspects.Todointerlinkagesbetweenthevariousplatforms,bothintegratedintoawhole,andcanbesplitindividuallytoexplain.

Ifinishedtheentiresystemstructuralanalysisplatformplanebodiesandplanecrankfour-barmechanismdesignplatformtoexplorethepresence,includingexplanationofthevirtualconstraintandfreedom,hingedfour-barmechanismandacrankrockermechanismshowcasedisplay.Firstly,systematicreviewofthedomesticandinternationaloverviewofteachingaidsdesignapplications,andproposedsolutionstodesignnewteachingaids,accordingtoplan,designandspatialstructureofthetransmissionmodeofthissetofteachingaids,andaproposalforthefutureapplicationofthissetofteachingaids.Bitofworkhasbeencompleted:

themissionstatementsaid,writing,designplatformplanebodiesandplanecrankfour-barmechanismtoexplorethepresenceofplatformassemblydrawingsandpartdrawings,3Dmodelingandanimationpartsoftheorganization

Keywords:

Mechanicalprinciples;teachingaids;

planeinstitutions;freedom;fourbodies;crank-rocker

任务书…………………………………………………………………………………

摘要……………………………………………………………………………………Ⅱ

Abstract………………………………………………………………………………Ⅲ

第一章概述……………………………………………………………………………1

1.1研究的意义……………………………………………………………………1

1.2研究的现状及已有成果…………………………………………………………1

1.3研究内容……………………………………………………………………3

1.3.1研究方向…………………………………………………………3

1.3.2研究内容………………………………………………………3

1.3.3系统功能…………………………………………………………4

第二章平面机构的结构分析设计……………………………………………4

2.1平面机构概述…………………………………………………………4

2.2教具的整体介绍…………………………………………………………4

2.3虚约束机构…………………………………………………………4

2.4一自由度机构…………………………………………………………6

2.4.1自由度的计算…………………………………………………………7

2.4.2机构级别的判别………………………………………………………7

2.5二自由度机构……………………………………………………………8

2.5.1自由度的计算…………………………………………………………9

2.5.2机构级别的判别………………………………………………………9

2.6本章小结……………………………………………………………………10

第三章平面连杆机构的结构设计……………………………………………10

3.1平面机构概述…………………………………………………………10

3.2教具整体介绍……………………………………………………………10

3.3平面四杆机构…………………………………………………………10

3.3.1平面四杆机构曲柄存在条件…………………………………………11

3.3.2四杆机构的变化……………………………………………………11

3.3.3平面四杆机构的急回特性和机构的压力角传动角………………14

3.4曲柄滑块机构…………………………………………………………14

3.4.1曲柄存在条件讨论…………………………………………………15

3.5本章小结………………………………………………………………16

第四章教具平台设计计算及关键部分设计…………………………………16

4.1平面机构驱动电机的选择计算……………………………………………16

4.1.1火车轮的转矩计算……………………………………………16

4.1.2二自由度圆盘的转矩计算……………………………………………18

4.1.3大电机的选择计算…………………………………………………18

4.1.4小电机的选择计算…………………………………………………20

4.2传动部分设计计算……………………………………………………21

4.2.1同步带的选取……………………………………………………22

4.2.2传动轴的设计计算…………………………………………………26

4.3X型剪式升降台设计……………………………………………………28

第五章三维设计与仿真…………………………………………………29

第六章技术经济分析…………………………………………………30

6.1技术分析…………………………………………………………………30

6.2经济分析……………………………………………………………………31

第七章结束语…………………………………………………………………32

后记…………………………………………………………………………………32

参考文献……………………………………………………………………………33