《机械原理》课程设计指导书2.docx
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《机械原理》课程设计指导书2
《机械原理》
课程设计指导书
专业班级：
车辆工程2009
指导教师：
曹冲振
2012年7月
一、课程设计的目的…………………………………………………………………………1
二、课程设计基本要求………………………………………………………………………1
三、设计内容与步骤…………………………………………………………………………1
四、设计题目及分组…………………………………………………………………………2
1．第一组…………………………………………………………………………………2
2．第二组…………………………………………………………………………………5
3．第三组…………………………………………………………………………………6
4．第四组…………………………………………………………………………………7
5．第五组…………………………………………………………………………………8
6．第六组…………………………………………………………………………………9
7．第七组…………………………………………………………………………………10
五、考核方法…………………………………………………………………………………11
一、课程设计的目的
课程设计是本科教学计划的一个重要环节，是落实本科教育培养目标的重要组成部分。
其主要目的是培养学生综合运用课程所学知识和技能，理论联系实际，独立分析、解决实际问题的能力，是学生从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练。
1.课程设计属于《机械原理》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握机构设计的一般方法。
2.培养综合运用所学机构一般理论与各种机构解决实际问题的能力。
3.培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。
4.提高技术总结及编制技术文件的能力。
5.是毕业设计教学环节实施的技术准备。
二、设计基本要求
1.为提高设计自己分析问题和解决问题的能力，应独立完成所布置的设计任务；
2.在设计过程钟应有严谨的态度和科学的工作方法，结合所给定的具体生产条件拟定合理的原理方案；
3.在设计中学会运用教材、参考书、机构手册等技术资料，应进行必要的设计计算和验算，保证所选择的技术方案正确合理。
4.设计图纸应符合相关国家制图标准，图面整洁，视图完整的要求，设计说明书需用术语，文字通顺简练，字迹工整。
。
设计完成时应提交以下资料：
方案原理图（A3图纸）至少1张或1套（须计算机绘图）
课程设计说明书1份
课程设计题目由指导教师指定，按教学计划规定，机械原理课程设计总学时一般为5天，其进度及时间大致分配如下：
1.小组讨论可行的方案，小组成员独立进行具体方案设计；（1.5天）
2.绘制原理图（A3）；（1.5天）
3.整理设计说明书；（1.5天）
4.答辩。
（0.5天）
三、设计内容与步骤
小组根据选择的题目，提出各种实现方案，并确定出方案的优劣，然后根据自己题目独立完成设计内容，小组中每位同学要采用不同方案。
1.小组讨论可行性方案
每个人提出自己的观点，可以查阅资料（资料自己从图书馆借阅），同学之间相互讨论，集思广益，逐步形成自己的机构方案。
2.自己独立进行具体方案设计，并绘制图纸
根据机构方案，对机构进行详细设计，主要是运动可行性、运动规律是否符合设计要求、机构受力特点等。
图纸绘制要规范（参考相关资料）、布局要合理、图面要整洁。
3.整理设计说明书
学生在完成上述全部工作后，应将前述工作根据前后顺序编写设计说明书1份，特别要注重原理方案的比较与选择。
对设计各部分的重点内容应有详细说明、分析及论证，要进行必要的计算和验算。
说明书要求字迹工整，语言简练，文字通顺，条理清楚，层次分明。
设计说明书书写应不少于15页。
说明书应包括以下内容：
（1）设计原始资料、任务和要求
（2）目录（应编写页码）
（3）设计进度及安排
（4）运动方案的工作原理分析与比较
（5）方案的运动学（及动力学）分析
（6）方案优缺点的分析或方案对比
（7）设计小结
（8）参考文献
文献参考格式：
[1]孙桓，陈作模.机械原理[M].7版.北京：
高等教育出版社，2006
[2]邓宗全，张朋，胡明，高海波.轮式行星探测车移动系统研究状况综述及发展态势[J].机械设计，2008，25
（1）：
1-5
[3]曹冲振、马培荪、王凤芹、高雪官等.铰接菱形多杆机构式升降装置[P]：
中国，ZL200420020715，2005-03-23
四、设计题目及分组：
1.第一组：
（1）设计题目：
洗瓶机推瓶机构设计
洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。
如图1所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。
当推头M把瓶子向前推进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。
当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。
图1洗瓶机工作示意图
洗瓶机的技术要求见下表。
方案号
瓶子尺寸
（直径×长）
（mm）
工作行程
（mm）
生产率
（个/s）
急回系数
K
电动机转速
（r/min）
A
Φ100×200
600
15
3
1440
B
Φ80×180
500
16
3.2
1440
C
Φ60×150
420
18
3.5
960
D
Φ100×200
600
18
3.5
1440
E
Φ80×180
500
15
3.2
1440
F
Φ60×150
420
16
3
960
（2）设计任务
1）洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。
学生应提出两种以上的设计方案并经分析比较后选定一种进行设计。
2）设计传动系统并确定其传动比分配。
3）绘制机器的机构运动方案简图和运动循环圈。
4）设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。
也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析，绘出运动线图。
若采用凸轮机构，要求用解析法设计凸轮。
5）其他机构的设计计算。
6）编写设计计算说明书。
（3）设计提示
分析设计要求可知：
设计的推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后推头快速返回原位，准备第二个工作循环。
根据设计要求，推头M可走图2所示轨迹，而且推头M在工作行程中应作匀速直线运动，在工作段前后可有变速运动，回程时有急回特性。
图2推头M运动轨迹
对这种运动要求，若用单一的常用机构是不容易实现的，通常要把若干个基本机构组合起来，设计组合机构。
在设计组合机构时，一般可首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，则通过改变基础机构主动件的运动速度来满足，也就是让它与一个输出变速度的附加机构组合。
实现本题要求的机构方案有很多，可用多种机构组合来实现。
1）凸轮—铰链四杆机构方案
如图12所示，
图12凸轮—铰链四杆机构方案
铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，点M的速度由等速转动的凸轮驱动构件3的变速转动来控制。
由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意采取度过死点的措施。
2）五杆组合机构方案
确定一条平面曲线需要两个独立变量。
因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。
点M的速度和机构的急回特征，可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到，如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。
图13所示为两个自由度的五杆低副机构，l、4为它们的两个输人构件，这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现，从而将原来
两自由度机构系统封闭成单自由度系统。
图13五杆组合机构方案
3）凸轮—全移动副四杆机构
图14所示为全移动副四杆机构是两自由度机构，构件2上的点M可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制；这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大。
图14凸轮—全移动副四杆机构的方案
4）用优化方法设计铰链四杆机构
可用数值方法或优化方法设计铰链四杆机构，以实现预期的运动轨迹（如图9.3所示）。
运动轨迹的具体数值由设计者画图确定，一般不要超过9个点的给定坐标值。
2.第二组：
（1）设计题目：
设计罐装机运动机构
（2）设计要求
如图3所示，喂料摆筒在A、B两位交替喂料。
在A、B两工位分别停歇a秒，摆动所需时间为b秒。
喂料嘴在喂料摆筒摆动时关闭。
A、B所在的两工作台的动作和喂料摆筒的动作匹配。
如用平面凸轮机构，须设计出工作廓线方程，如用间歇机构，须对其主要参数进行计算。
图3
（3）原始数据
数据组编号
A
B
C
D
E
F
G
a（s）
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
0.8
0.8
b（s）
0.25
0.3
0.5
0.4
0.6
0.2
0.4
3.第三组：
（1）设计题目：
高位自卸汽车
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3），它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货（图4,图5）。
（2）设计要求
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稳地举升到一定的高度，最大升程Smax见下表。
3）为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移（图5）。
车厢处于最大升程位置时，其后移量a见下表。
为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。
图4自卸汽车图5高位自卸汽车卸货
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
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。
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。
7）结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。
（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运动方案简图和运动循环图。
4）对高位自卸汽车的起升机构，翻转机构和后厢门打开机构，进行尺度综合及运动分析，求出各机构输出件位移、速度、加速度，画出机构运动线图。
5）编写设计计算说明书。
（4）设计提示
高位自卸汽车中的起升机构、翻转机构和后厢门打开机构都具有行程较大，做往复运动及承受较大载荷的共同特点。
齿轮机构比较适合连续的回转运动，凸轮机构适合行程和受力都不太大的场合。
所以齿轮机构与凸轮机构都不太合适用在此场合。
连杆机构比较适合在这里的应用。
4.第四组：
（1）设计题目：
设计一
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