机械原理课程设计题目.docx
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机械原理课程设计题目
题目1：
剪板机设计--（8）
1、工作原理及工艺动作过程
剪板机是将卷料展开并剪成一定长度铁板的机器，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。
因此剪板机主要包括铁板输送机构和剪断机构。
2、原始数据及设计要求
（1）原材料为成卷的板料。
每次输送铁板长度为L＝1600/1700/1800/1900/
2000/2100/2200/2300（设计时任选一种）。
（2）每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。
剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。
建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。
（3）输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小（即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变）。
3、方案设计提示
将铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择：
（1）如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置；
（2）如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速度和加速度曲线仍然连续，这样，送进机构的运转就比较平稳。
大致有几条途径：
（1）利用机构中运动构件暂时脱离运动链，使后续构件实现停歇；
（2）利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构件实现停歇；
（3）利用两种运动的叠加使构件实现间歇运动；
（4）其它。
工业上常用的简单间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，虽具有结构简单、制造方便。
运动可靠等优点，但在动力性能、动停比（运动时间和停歇时间之比）方面很难满足设计要求。
所以常用组合机构来满足设计要求。
4、设计任务及要求
①根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；
②进行铁板输送机构和剪断机构的选型；
③机械运动方案的评定和选择；
④根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图
⑤对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；
⑥对执行机构进行运动分析，画出运动线图；
⑦画出机械运动方案简图；
⑧编写设计计算说明书。
题目2：
步进输送机设计--（4）
1、工作原理及工艺动作过程
步进输送机是一种能间歇地输送工件，并使其间距始终保持稳定步长的传送机械。
图2-1为其示意图，工件经过隔断板从料轮滑落到辊道上，隔断板作间歇往复直线运动，工件按一定的时间间隔向下滑落。
输送滑架作往复直线运动，工作行程时，滑架上位于最左侧的推爪推动始点位置工件向前移动一个步长，当滑架返回时，始点位置又从料轮接受了一个新工件。
由于推爪下装有压力弹簧，推爪返回时得以从工件底面滑过，工件保持不动。
当滑架再次向前推进时，该推爪早已复位并推动新工件前移，与此同时，该推爪前方的推爪也推动前工位的工件一齐向前再移动一个步长。
如此周而复始，实现工件的步进式传输。
显而易见，隔断板的插断运动必须与工件的移动协调，在时间和空间上相匹配。
图2-1步进输送机示意图
2、原始数据及设计要求
①输送工件形状和尺寸如图2-1，工件质量60kg，输送步长H＝800/820/840/
860mm，允许误差±0.2mm。
②辊道上允许输送工件最多8件。
工件底面与辊道间的摩擦系数0.15（当量值），输送滑架质量为240kg，当量摩擦系数也为0.15。
③滑架工作行程平均速度为0.42m/s，要求保证输送速度尽可能均匀,行程速比系数K≥1.7。
④最大摆动件线质量为20kg/m，质心在杆长中点，绕质心线转动惯量为2kgּm2/m，其余构件质量与转动惯量忽略不计。
发动机到曲柄轴的传动系统的等效转动惯量（视曲柄为等效转动构件）近似取为2kgּm2。
。
⑤允许速度不均匀速度为[δ]＝0.1。
⑥滑架导路水平线与安装平面高度允许在1100mm以下。
⑦电动机规格自选。
3、设计方案提示
①为保证推爪在推动工件前保持推程状态，输送机构的行程应大于工件输送步长20mm左右。
②在设计步进输送机构和插断机构时，可按已知滑架行程、平均速度和行程速比系数确定曲柄转速；由已知的工件形状尺寸确定插断板单向或双向的插入深度，据此并考虑机构的布局情况确定插断机构从动件的运动范围和运动规律。
4、设计任务及要求
①根据工艺动作要求拟定运动循环图；
②进行插断机构、步进输送机构的选型；
③机械运动方案的评定和选择；
④根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；
⑤进行工件停止在工位上的惯性前冲量计算；
⑥对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；
⑦画出机械运动方案简图；
⑧编写设计计算说明书。
题目3：
包装机推包机构运动简图与传动系统设计--（8）
1、工作原理及工艺动作过程
现需设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图3-1）先由输送带送到推包机构的推头2的前方，然后由该推头2将工件由a处推至b处（包装工作台），再进行包装。
为了提高生产率，希望在推头2结束回程（由b至a）时，下一个工件已送到推头2的前方。
这样推头2就可以马上再开始推送工件。
这就要求推头2在回程时先退出包装工作台，然后再低头，即从台面的下面回程。
因而就要求推头2按图示的abcdea线路运动。
即实现“平推—水平退回—下降—降位退回—上升复位”的运动。
图3-1 推包机构执行构件运动要求
2、原始数据及设计要求
要求每5～6秒钟包装一个工件，且给定：
L=100mm，S=25mm，H=30mm（其余7名同学参照自己拟定）。
行程速比系数K在1.2～1.5范围内选取，推包机由电动机驱动。
在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回行程的时间，提高工效。
至于“cdea”部分的线路形状不作严格要求。
3、设计方案提示
可利用偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合方案，偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性，同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动。
也可利用连杆机构实现cdea部分的低头运动。
4、设计任务及要求
①根据工艺动作要求拟定运动循环图；
②进行插断机构、步进输送机构的选型；
③机械运动方案的评定和选择；
④根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；
⑤进行工件停止在工位上的惯性前冲量计算；
⑥对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；
⑦画出机械运动方案简图；
⑧编写设计计算说明书。
题目4：
木地板连结榫舌榫槽切削机的执行机构与传动系统设计--（8）
1、工作原理及工艺动作过程
室内地面铺设的木地板是由许多小块预制板通过周边的榫舌和榫槽连结而成，如图4－1所示。
为了保证榫舌和榫槽加工精度，以减小连结处的缝隙，需设计一台榫舌和榫槽成型半自动切削机。
该机器执行构件工作过程如图7－2所示。
图4－1木地板预制板及其上的榫舌
先由构件2压紧工作台上的工件，接着端面铣刀3将工件的右端面切平，然后构件2松开工件，推杆4推动工件向左直线移动，通过固定的榫舌或榫槽成型刀，在工件上的全长上切出榫舌或榫槽。
图4－2榫舌和榫槽切削机工艺动作
2、原始数据及设计要求
设计已知数据如表4－3所示。
表4－3 榫舌和榫槽切削机设计数据
分组参数
1
2
3
4
木地板尺寸a×b×c（mm）
450×50×8
550×60×10
750×80×12
850×90×15
榫舌或槽口尺寸d×e（mm）
4×3
4.5×4
5×5
5.5×6
执行机构主动件1坐标
、
50、220
60、230
65、240
70、240
执行构件行程
、
、
18、20、80
20、24、90
25、28、100
30、32、120
推杆4工作载荷（N）
2000
2500
3000
3500
端面切刀3工作载荷（N）
1500
1800
2000
2200
生产率（件/min）
80
70
60
50
分组参数
5
6
7
8
木地板尺寸a×b×c（mm）
500×50×8
600×60×10
700×80×12
800×90×15
榫舌或槽口尺寸d×e（mm）
4×3
4.5×4
5×5
5.5×6
执行机构主动件1坐标
、
55、220
65、230
70、240
75、240
执行构件行程
、
、
18、20、80
20、24、90
25、28、100
30、32、120
推杆4工作载荷（N）
2000
2500
3000
3500
端面切刀3工作载荷（N）
1500
1800
2000
2200
生产率（件/min）
80
70
60
50
设计要求及任务：
推杆在推动工件切削榫槽过程中，要求工件作近似等速运动。
室内工作，载荷有轻微冲击，原动机为三相交流电动机，使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时，每半年作一次保养，大修期为3年。
3、设计任务及要求
①按工艺动作要求拟定运动循环图。
②进行送料机构、夹紧机构2和推送机构4的选型，实现上述动作要求，并将各机构按照一定的组合方式组合起来；
③机械运动方案的评定和选择。
④按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。
⑤画出机械运动方案简图。
⑥对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。
⑦编写设计计算说明书（课程设计专用稿纸）。
⑧在三号图纸上完成机械运动简图。
题目5：
无碳小车（S路径）--（8）
1、工作原理
设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是由给定重力势能转换来的。
质量为1Kg的重块铅垂下降来获得，落差400±2mm。
要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。
障碍物为直径20mm、高200mm的多个圆棒，沿直线等距离摆放。
小车在前行时能够自动交错绕过赛道上设置的障碍物。
2、原始数据及设计要求
参数项目
1
2
3
4
5
6
7
8
重力势能
4J
4J
4J
4J
4J
4J
4J
4J
砝码重量
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
砝码落差
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
障碍物直径
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
障碍物高度
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
障碍物摆放距离
0.9m
1m
1.1m
1.2m
1.3m
1.4m
1.5m
1.6m
3、设计任务及要求
①按工艺动作要求拟定运动循环图。
②进行机构的选型，实现上述动作要求，并将各机构按照一定的组合方式组合起来；
③机械运动方案的评定和选择。
④按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。
⑤画出机械运动方案简图。
⑥对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。
⑦编写设计计算说明书（课程设计专用稿纸）。
⑧在三号图纸上完成机械运动简图。
题目6：
无碳小车（8字路径）--（8）
1、工作原理
设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。
小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕相距500mm距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。
障碍物为直径20mm、长200mm的2个圆棒，相距500mm距离放置在半张标准乒乓球台的中线上，以小车完成8字绕行圈数的多少来综合评定成绩。
。
2、原始数据及设计要求
参数项目
1
2
3
4
5
6
7
8
重力势能
4J
4J
4J
4J
4J
4J
4J
4J
砝码重量
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
1kg
砝码落差
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
400mm
障碍物直径
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
20mm
障碍物高度
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
200mm
障碍物摆放距离
390mm
420mm
450mm
480mm
510mm
540mm
570mm
600mm
3、设计任务及要求
①按工艺动作要求拟定运动循环图。
②进行机构的选型，实现上述动作要求，并将各机构按照一定的组合方式组合起来；
③机械运动方案的评定和选择。
④按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。
⑤画出机械运动方案简图。
⑥对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。
⑦编写设计计算说明书（课程设计专用稿纸）。
⑧在三号图纸上完成机械运动简图。
题目7：
垫圈内径检测装置机--（8）
1、工作原理及工艺动作过程
设计垫圈内径检测装置，检测钢制垫圈内径是否在公差允许范围内。
被检测的工件由推料机构送入后沿一条倾斜的进给滑道连续进给，直到最前边的工件被止动机构控制的止动销挡住而停止。
然后，升降机构使装有微动开关的压杆探头下落，检测探头进入工件的内孔。
此时，止动销离开进给滑道，以便让工件浮动。
检测的工作过程如图1所示。
当所测工件的内径尺寸符合公差要求时（图1a），微动开关的触头进入压杆的环形槽，微动开关断开，发出信号给控制系统（图中未给出），在压杆离开工件后，把工件送入合格品槽。
如工件内径尺寸小于合格的最小直径时（图1b），压杆的探头进入内孔深度不够，微动开关闭合，发出信号给控制系统，使工件进入废品槽。
如工件内径尺寸大于允许的最大直径时（图1c），微动开关仍闭合，控制系统将工件送入另一废品槽。
1—工件2—带探头的压杆3—微动开关
a）内径尺寸合格b）内径尺寸太小c）内径尺寸太大
图1垫圈内径检测过程
2、原始数据及设计要求
平垫圈内径检测装置设计数据表
方案号
被测钢制平垫圈尺寸
电动机转速
r/min
每次检测时间
s
公称尺寸mm
内径
mm
外径
mm
厚度
mm
1
10
10.5
20
2
1440
5
2
12
13
24
2.5
1440
6
3
15
16
30
3
1440
7
4
20
21
37
3.5
1440
8
5
30
31
50
4
960
8
6
32
33
55
4.5
960
9
7
34
35
60
5
960
9
8
36
37
66
5.5
960
10
3、设计方案提示
1.由于止动销的动作与压杆升降动作有严格的时间匹配与顺序关系，建议考虑使用凸轮轴解决这个问题。
2.推料动作与上述两个动作的时间匹配不特别严格，可以采用平面连杆机构，也可以采用间歇机构。
4、设计任务及要求
①要求设计该检测装置的推料机构、控制止动销的止动机构、压杆升降机构。
一般应包括凸轮机构、平面连杆机构以及齿轮机构等常用机构。
该装置的微动开关以及控制部分的设计本题不作要求；
②设计垫圈内径检测装置的传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图；
③画出机器的机构运动方案简图和运动循环图；
④设计平面连杆机构。
并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图；
⑤设计凸轮机构。
确定运动规律，选择基圆半径，计算凸轮廓线值，校核最大压力角与最小曲率半径。
绘制凸轮机构设计图；
⑥设计计算齿轮机构；
⑦编写设计计算说明书；
题目8：
旋转型灌装机--（3）
1、工作原理及工艺动作过程
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1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。
2、原始数据及设计要求
该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。
技术参数见下表。
方案号
转台直径mm
电动机转速r/min
灌装速度r/min
A
600
1440
10
B
550
1440
12
C
500
960
15
3、设计方案提示
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。
a
4、设计任务及要求
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，并在图纸上画出传动系统图；
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；
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