课程设计题目

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课程设计题目

第二部分机械原理与设计课程设计题目

第六章课程设计题目

第1题电动线锯机的机构综合与结构设计

一、设计题目

线锯机又叫直锯机,是木工常用的电动工具,主要用于在木板上开槽,其外形如图6—1所示。电动机通过传动系统带动直线锯条上下往复运动,实现锯切的目的。现要求设计电动线锯机的传动系统。

二、设计数据与要求

锯条上下往复运动的行程为30mm,最大锯切厚度为50mm;假设锯条切削木板时的平均切削力为700N,非切削时锯条与木板间的平均摩擦力为100N;锯条规格为长

宽=100mm8mm。

要求锯条上下往复运动的速度在500~1500次/分间

可调(有级可调或无级可调皆可);采用220V单相交流电动机,并要求该机器振动小、噪声小和重量轻。该线锯机的设计寿命为8年,每年300工作日,每日8小时。

三、设计任务

1.至少提出三种运动方案,然后进行方案分析评比,选出一种运动方案进行机构综合;

2.确定电动机的功率与转速;

3.设计传动系统中各机构的运动尺寸,绘制线锯机的机构运动简图;

4.在假设电动机等速运动的条件下,绘制锯条在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线;

5.如果希望电动机的速度波动系数小于1%,求应在电动机轴上加多大转动惯量的飞轮; 6.编写课程设计说明书。

第2题块状物品推送机的机构综合与结构设计

一、设计题目

在自动包裹机的包装作业过程中,经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机,将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置,如图6-2所示。

二、设计数据与要求

1.向上推送距离H=120mm,生产率为每分钟推送物品120件;

2.推送机的原动机为同步转速为3000转/分的三相交流电动机,通过减速装置带动

执行机构主动件等速转动;

3.由物品处于最低位置时开始,当执行机构主动件转过1500时,推杆从最低位置运

动到最高位置;当主动件再转过1200时,推杆从最高位置又回到最低位置;最后

当主动件再转过900时,推杆在最低位置停留不动;

4.设推杆在上升运动过程中,推杆所受的物品重力和摩擦力为常数,其值为500N;

设推杆在下降运动过程中,推杆所受的摩擦力为常数,其值为100N;图6

-2 推送机工作要求

5.使用寿命10年,每年300工作日,每日工作16小时;

6.在满足行程的条件下,要求推送机的效率高(推程最大压力角小于350),结构

紧凑,振动噪声小。

三、设计任务

1.至少提出三种运动方案,然后进行方案分析评比,选出一种运动方案进行机构综

合;

2.确定电动机的功率与满载转速; 3.设计传动系统中各机构的运动尺寸,绘制推送机的机构运动简图;

4.在假设电动机等速运动的条件下,绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速

度变化曲线;

5.如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3%,求应在执行机构主动件轴上加

多大转动惯量的飞轮;

6.编写课程设计说明书。

四、设计提示

实现推送机推送要求的执行机构方案很多,下面给出几种供设计时参考。

1.凸轮机构图6-3所示的凸轮机构,可使推杆实现任意的运动规律,但行程较小。

2.凸轮-齿轮组合机构图6-4所示的凸轮-齿轮组合机构,可以将摆动从动件的

摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。当扇形齿轮的分度圆半径大于摆

杆长度时,可以加大齿条的位移量。

3.凸轮-连杆组合机构图6-5所示的凸轮-连杆组合机构也可以实现行程放大功

能,但效率较低。

图6-3凸轮机构 图6-4凸轮-齿轮组合机构 图6-5凸轮-连杆组合机构 4. 连杆机构 图6-6所示的连杆机构由曲柄摇杆机构ABCD

与曲柄滑块机构GHK

通过连杆EF 相联组合而成。连杆BC 上E 点的轨迹,在

部分近似呈以F 点为

圆心的圆弧形,因此,杆FG 在图示位置有一段时间实现近似停歇。

5. 固定凸轮-连杆组合机构 图6-7所示的固定凸轮-连杆组合机构,可视为连杆

长度BD 可变的曲柄滑块机构,改变固定凸轮的轮廓形状,滑块可实现预期的运动规律。

图6-6 连杆机构 图6-7 固定凸轮-连杆组合机构

第3题 颚式破碎机的机构综合与传动系统设计

一、 设计题目

颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时,大块石料从上面的进料口进入,而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。

图6-8为一复摆式颚式破碎机的结构示意图。图中连杆2具有扩大衬套c ,套在偏心轮1上,1与带轮轴A 固联,并绕其轴线转动。摇杆3在C 、D 两处分别与连杆2和机架相联。连杆2(颚臂)上装有承压齿板a ,石料填放在空间b 中,压碎的粒度用楔块机构4调整。弹簧5用以缓冲机构中的动应力。

图6-9为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄1绕轴心O 连续回转时,在构件2、3、4的推动下,动颚板5绕固定点F 往复摆动,与固定颚板6一起,将矿石压碎。设计颚式破碎机的的执行机构和传动系统。

图6-8 复摆式颚式破碎机 图6-9 简摆式颚式破碎机 二、 设计数据与要求

颚式破碎机设计数据如表6-1所示。

表6-1 颚式破碎机设计数据

在下落时进一步碰撞变碎,要求动颚板放料的平均速度小于压料的平均速度,但为了减小驱动功率,要求速比系数k (压料的平均速度/放料的平均速度)不大于1.2。采用380V 三相交流电动机。该颚式破碎机的设计寿命为5年,每年300工作日,每日16小时。

三、 设计任务

1. 针对图6-8和图6-9所示的颚式破碎机的执行机构方案,依据设计数据和设计

要求,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图,并分析组成机构的基本杆组; 2. 假设曲柄等速转动,画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线;

3. 在颚板挤压石料过程中,假设挤压压强由零到最大线性增加,并设石料对颚板的

压强均匀分布在颚板有效工作面上,在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;

4.确定电动机的功率与转速;

5.取曲柄轴为等效构件,要求其速度波动系数小于15%,确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;

6.对曲柄轴进行动平衡计算;

7.确定传动系统方案,设计传动系统;

8.编写课程设计说明书。

四、设计提示

1.动颚板长度取为其工作长度的1.2倍,为了不使石料被挤推出破碎室,两颚板间夹角。

2.将动颚板摆角范围取为。

3.在进行曲柄轴的动平衡时,应将曲柄上的飞轮分成大小和重量相同的两个轮子,其中一个兼作带轮用。

第4题压床机构综合与传动系统设计

一、设计题目

压床是应用广泛的锻压设备,用于钢板矫直、压制零件等。图6-10所示为某压床

的运动示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮

(-

-、

-)减速器将

转速降低,带动冲床执行机构(六杆机构ABCDEF)的曲柄AB转动(图6-11),六杆机构使冲头5上下往复运动,实现冲压工艺。

二、设计数据

六杆机构的中心距、、,构件3的上、下极限位置角、,滑块5的行

程H ,比值、,曲柄转速以及冲头所受的最大阻力等列于表6-2。

三、设计任务

1.针对图6-11所示的压床执行机构方案,依据设计要求和已知参数,确定

各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图,并分析组成机构的基本杆组;

图6-10 某压床的运动示意图图6-11 压床六杆机构

表6-2 六杆机构的设计数据

(mm)(mm)(mm)(°)(°)(rpm)(

0.50.25

3.在压床工作过程中,冲头所受的阻力变化曲线如图6-12所示,在不考虑各处摩

擦、构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;

4.确定电动机的功率与转速; 5.取曲柄轴为等效构件,要求其速度波动系数小于10%,确定应加于曲柄轴上的飞

轮转动惯量;

6.确定传动系统方案;

7.编写课程设计说明书。

图6-12 压床阻力曲线图

第5题自动送料冲床机构综合与传动系统设计

一、设计题目

图6-13 为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。电动机通过V带传动和单级齿轮传动(图中未画出)带动曲柄转动,通过连杆带动滑块上下往复运动,实现冲制工艺。

针对图6-13所示的冲床机构运动方案,进行执行机构的综合与分析,并进行传动系统结构设计。

图6-14 冲头所受阻力曲线图6-13 冲床机构运动方案示意图

二、设计数据与要求

依据冲床工况条件的限制,预先确定了有关几何尺寸和力学参数,如表6-3所示。要求所设计的冲床结构紧凑,机械效率高。

表6-3 冲床机构设计数据

分组

生产率(件/min)

送料距离(mm)

板料厚度

轴心高度(mm)

冲头行程(mm)

辊轴半径(mm)

大齿轮轴心坐标(mm) 大齿轮轴心坐标(mm)

大齿轮轴心偏距(mm)

送料机构最小传动角(0)

速度不均匀系数

板料送进阻力(N)

冲压板料最大阻力(N)

冲头重力(N)

1.绘制冲床机构的工作循环图,使送料运动与冲压运动重叠,以缩短冲床工作周期;

2.针对图6-13所示的冲床的执行机构(冲压机构和送料机构)方案,依据设计要

求和已知参数,确定各构件的运动尺寸,绘制机构运动简图;

3.假设曲柄等速转动,画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线;

4.在冲床工作过程中,冲头所受的阻力变化曲线如图6-14所示,在不考虑各处摩

擦、其他构件重力和惯性力的条件下,分析曲柄所需的驱动力矩;

5.确定电动机的功率与转速;

6.取曲柄轴为等效构件,确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;

7.确定传动系统方案

8.编写课程设计说明书。

第6题插床机构综合与传动系统设计

一、设计题目

插床是常用的机械加工设备,用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图6-15为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、齿轮传动减速后带动曲柄1回转,再通过导杆机构1-2-3-4-5-6,使装有刀具的滑块沿道路y-y作往复运动,以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间,提高

生产率,要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动,是由固结于轴上的凸