机械原理课程设计说明书设计题目：学院：班级：设计者：学号：指导老师：目录一、机构简介与设计数据.机构简介图示为压床机构简图,其中六杆机构为主体机构;图中电动机经联轴器带动三对齿轮将转速降低,然后带动曲柄1转动,再经六杆机构使滑块5克服工作阻力rF而运动;为了减少主轴的速度波动,在曲柄轴 A 上装有大齿轮6z并起飞轮的作用;在曲柄轴的另一端装有油泵凸轮,驱动油泵向连杆机构的供油;a压床机构及传动系统机构的动态静力分析已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js曲柄1和连杆4的重力和转动惯量略去不计,阻力线图图9—7以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果;要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩;作图部分亦画在运动分析的图样上;凸轮机构构设计已知：从动件冲程H,许用压力角α．推程角δ;,远休止角δ,回程角δ',从动件的运动规律见表9-5,凸轮与曲柄共轴;要求：按α确定凸轮机构的基本尺寸．求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径ρ;选取滚子半径r,绘制凸轮实际廓线;以上内容作在2号图纸上.设计数据设计内容连杆机构的设计及运动分析符号单位mm 度mm r/min数据I 50 140 220 60 1201501/2 1/4 100 1/2 1/2 II 60 170 260 60 1201801/2 1/4 90 1/2 1/2III 70 200 310 60 120 210 1/2 1/4 90 1/2 1/2 连杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量的确定δG2 G3 G5N1/30 660 440 300 40001/30 1060 720 550 70001/30 1600 1040 840 11000凸轮机构设计a ΦΦΦˊS0mm 016 120 40 80 20 7518 130 38 75 20 9018 135 42 65 20 75二、压床机构的设计.传动方案设计2.1.1.基于摆杆的传动方案优点：结构紧凑,在Ｃ点处,力的方向与速度方向相同,所以传动角γ=︒,传动效果最好；满足急回90运动要求；缺点：有死点,造成运动的不确定,需要加飞轮,用惯性通过；2.1.2.六杆机构A2.1.3.六杆机构B综合分析：以上三个方案,各有千秋,为了保证传动的准确性,并且以满足要求为目的,我们选择方案三;.确定传动机构各杆的长度已知：mmhmmhmmh2203,1402,501=== ,' 360ϕ=︒,''3120ϕ=︒,1180,,2CEH mmCD==优点：能满足要求,以小的力获得很好的效果；缺点：结构过于分散：优点：结构紧凑,满足急回运动要求；缺点：机械本身不可避免的问题存在;如右图所示,为处于两个极限位置时的状态;根据已知条件可得：︒=⇒==8.122205021tan θθh h在三角形ACD 和'AC D 中用余弦公式有：由上分析计算可得各杆长度分别为：三.传动机构运动分析项目 数值单位.速度分析已知：m in /1001r n =s rad n w /467.1060100260211=⨯==ππ,逆时针； 大小 ? 0.577 ? ? √方向 CD ⊥ AB ⊥ BC ⊥ 铅垂 √EF ⊥选取比例尺mmsm u v /0105.0=,作速度多边形如图所示；由图分析得：pc u v v c ⋅=＝×=0.07484m/s bc u v v CB ⋅=＝×=0.486m/s pe u v v E ⋅=＝×=0.11224m/s pf u v v F ⋅=＝×=0.0828m/s ef u v v FE ⋅=＝×=0.05744m/s 22ps u v v s ⋅=＝×69.32mm ＝0.27728m/s33ps u v v s ⋅=＝×14.03mm ＝0.05612m/s∴2ω＝BCCBl v ＝=s 顺时针ω3＝CD C l v ＝=s 逆时针 ω4＝EFFE l v ＝=s 顺时针速度分析图：项目 数值单位.加速度分析=⋅=AB B l w a 21×=5.405m/s 2BC n BC l w a ⋅=22=×=1.059m/s 2 CD n CD l w a ⋅=23=×=0.056m/s 2EFn EF l w a ⋅=24=×=0.088m/s 2c a = a n CD + a t CD = a B + a t CB + a n CB大小： √ √ √方向： C →D ⊥CD B →A ⊥BC C →B 选取比例尺μa=m/s 2/mm,作加速度多边形图''c p u a a c ⋅==×=4.5412m/s 2''e p u a a E ⋅==×=6.8116m/s2''c b u a a tCB ⋅==×=2.452 m/s 2''c n u a a tCD ⋅==×=4.5408 m/s 2 a F= a E+ an FE+ a tFE 大小： √ √方向： √ ↑ F →E ⊥FE''f p u a a F ⋅==×=5.1768 m/s 2'2'2s p u a a s ⋅==×=4.8388m/s 2'3'3s p u a a s ⋅==×= 3.406m/s 2''f p u a a F ⋅==×= 5.1768m/s 2CB t CBl a =2α==10.986 m/s 2 逆时针t CDl a =3α==45.408 m/s 2 顺时针. 机构动态静力分析 g a G a m F s s s g 22222⋅=⋅==660×=与2s a 方向相同 g aG a m F s s g 33333⋅=⋅==440×=与3s a 方向相反gaG a m F F F g ⋅=⋅=555=300×=与F a 方向相反10max r r FF ==4000/10=400N222α⋅=s I J M =×= 顺时针 333α⋅=s I J M =×= 逆时针222g I g F M h ===9.439mm 333g I g F M h ===25.242mm 2．计算各运动副的反作用力 1分析构件5对构件5进行力的分析,选取比例尺,/10mm N u F =作其受力图 构件5力平衡： 0456555=+++R R G F g 则4545l u R F ⋅-==-10×= 4543R R -==2分析构件2、3 单独对构件2分析：杆2对C 点求力矩,可得：0222212=⋅-⋅-⋅Fg g G BC tl F l G l R 单独对构件3分析： 杆3对C 点求矩得：解得: N R t103.26563= 对杆组2、3进行分析：R43+Fg3+G3+R t 63+ Fg2+G2+R t 12+R n 12+R n63=0 大小：√ √ √ √ √ √ √ 方向：√ √ √ √ √ √ √ √ √ 选取比例尺μF=10N/mm,作其受力图则 R n 12=10×=1568N ； R n63=10×=..基于soildworks 环境下受力模拟分析：装配体环境下的各零件受力分析Soild works 为用户提供了初步的应力分析工具————simulation,利用它可以帮助用户判断目前设计的零件是否能够承受实际工作环境下的载荷,它是COMOSWorks 产品的一部分;Simulation 利用设计分析向导为用户提供了一个易用、分析的设计分析方法;向导要求用户提供用于零件分析的信息,如材料、约束和载荷,这些信息代表了零件的实际应用情况;Simulation 使用了当今最快的有限元分析方法——快速有限元算法FFE,它完全集成在windows 环境中并与soild works 软件无缝集成,被广泛应用于玩具、钟表、相机、机械制造、五金制品等设计之中;连杆受力情况Soild works中的simulation模块为我们提供了很好的零件应力分析途径,通过对构件的设置约束点与负载,我们很容易得到每个零件在所给载荷后的应力分布情况;由于不知道该零件的具体材料,所以我选用了soild works中的合金钢材料,并且在轴棒两端加载了两个负载,经过soild works simulation运算后得到上图的应力分布图,通过不同色彩所对应的应力,我们可以清楚的看到各个应力的分布情况,虽然负载与理论计算的数据有偏差,不过对于我们了解零件的应力分布已经是足够了;四、凸轮机构设计有45.00=r H,即有mm H r 778.3745.01745.00===; 取mm r 380=,取mm r r 4=; 在推程过程中：由200222cos δδπδπ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=hw a 得当δ0 =550时,且00<δ<,则有a>=0,即该过程为加速推程段, 当δ0 =550时,且δ>=, 则有a<=0,即该过程为减速推程段所以运动方程2cos 10⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=δπδh s在回程阶段,由2'0222)cos('δδπδπ⋅-=hw a 得:当δ0′=850时,且00<δ<,则有a<=0,即该过程为减速回程段, 当δ0′=850时,且δ>=, 则有a>=0,即该过程为加速回程段所以运动方程 2]cos 1['h s ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=δπδ凸轮廓线如下:五、齿轮设计.全部原始数据 .设计方法及原理考虑到负传动的重合度虽然略有增加,但是齿厚变薄,强度降低,磨损增大：正传动的重合度虽然略有降低,但是可以减小齿轮机构的尺寸,减轻齿轮的磨损程度,提高两轮的承载能力,并可以配凑中心距,所以优先考虑正传动;.设计及计算过程1、变位因数选择 ⑴求标准中心距a :;5.1222)(21mm z z m a =+=⑵选取mm a 5.127'=,由此可得啮合角;25'5.12720cos 5.122'cos 'cos :'=⇒⨯==ααααa a ⑶求变位因数21x x +之和：1044.1tan 2)'()(2121≈-⋅+=+αααinv inv z z x x ,然后在齿数组合为38,1121==z z 的齿轮封闭线上作直线1044.121=+x x ,此直线所有的点均满足变位因数之和和中心距122.5mm 的要求,所以5304.0,574.021==x x ,满足两齿根相等的要求; 2、计算几何尺寸由021>+x x 可知,该传动为正传动,其几何尺寸计算如下：a.中心距变动系数：155.1225.127)'(=-=-=m a a yb.齿顶高变动系数：1044.011044.121=-=-+=∂y x xc.齿顶高：d.齿根高:e.齿全高：f.分度圆直径：g.齿顶圆直径:h.齿根圆直径： i.基圆直径： j.节圆直径： k.顶圆压力角： l.重合度：3.131.114.32)25tan 062.29(tan 38)25tan 136.42(tan 112)'tan (tan )'tan (tan 2211>=⨯-⨯+-⨯=⋅-⋅+-⋅= πααααεa a a z z 满足重合度要求;m.分度圆齿厚：参考文献1.孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社,2001.2.崔洪斌,陈曹维.AutoCAD实践教程.北京:高等教育出版社,2011.3.邓力,高飞.soild works 2007机械建模与工程实例分析,清华大学出版社.2008.4.soildworks公司,生信实维公司.soildworks高级零件和曲面建模.机械工业出版社.2005.5.上官林建,魏峥.soildworks三维建模及实例教程,北京大学出版社.2009.。
机械原理课程设计2题目7：专用精压机设计（4人）（一）、工作原理及工艺动作过程专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺，它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。
如图1（a）所示，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，以后，上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。
上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。
它的主要工艺动作有：（1）将新坯料送至待加工位置；（2）下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出膜腔。
(a) （b）图1 加工工件及上模运动规律（二）、原始数据和设计要求（1）动力源是电动机，作转动；冲压执行构件为上模，作上下往复直移运动，其大致运动规律如图1（b）所示，具有快速接近工件、等速工作进给和快速返回的特性。
（2）精压成形制品生产率约每分钟70件。
（3）上模移动总行程为280 mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100 mm。
（4）行程速比系数K≥1.3。
（5）坯料输送的最大距离200 mm。
（6）上模滑块总质量40 kg,最大生产阻力为5000 N，且假定在拉延区内生产阻力均衡；（7）设最大摆动件的质量为40kg/mm，绕质心转动惯量为m2/mm，质心简化到杆长的中点。
其它构件的质量及转动惯量均忽略不计；（8）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯量设为m2，机器运转许用不均匀系数[δ]为0.05）（9）机构应具有较好的传力性能，特别是工作段的压力角应尽可能小，传动角大于或等于许用传动角。
（三）、方案设计及讨论（1）送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、凸轮—连杆组合送料机构、槽轮机构等。
（2）冲压机构为保证等速拉延、回程快速的要求，可采用导杆加摇杆滑块的六杆机构、铰链四杆加摇杆滑块的六杆机构、齿轮—连杆冲压机构等。
（3）工件送料传输平面标高在1000mm左右。
（4）需考虑飞轮设计。
（四）、设计任务及要求（1）根据工艺动作要求拟定运动循环图；（2）进行送料机构、冲压机构的选型；（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）画出机械运动方案简图；（7）对执行机构进行运动分析，画出运动线图;（8）进行飞轮设计；（9）编写设计计算说明书。
机械原理课程设计 南航一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械原理的基本概念、定律和公式，如牛顿运动定律、能量守恒定律等。
2. 能够描述和分析简单机械系统的运动特点，理解其工作原理。
3. 了解机械系统设计的基本原则，能运用所学知识对简单机械系统进行设计和优化。
技能目标：1. 培养学生运用数学和物理知识解决实际机械问题的能力。
2. 提高学生团队协作和沟通能力，能在小组讨论中提出自己的见解，共同解决问题。
3. 培养学生运用计算机辅助设计软件（如CAD）进行机械系统设计和分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理和机械设计的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，勇于探索，面对问题能积极寻求解决方案。
3. 增强学生的环保意识，认识到机械设计在节能、减排方面的重要性。
课程性质：本课程为理论与实验相结合的课程，强调知识的应用和实践能力的培养。
学生特点：南航学生具有较强的数学和物理基础，思维活跃，具备一定的创新能力和动手能力。
教学要求：结合南航特色，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和工程设计能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际机械系统的设计与分析，为我国航空事业培养具有创新精神和实践能力的优秀人才。
二、教学内容1. 基本概念与定律：包括牛顿运动定律、能量守恒定律、摩擦定律等，涉及教材第1章和第2章内容。
2. 简单机械系统分析：讲解杠杆、滑轮、齿轮等简单机械的工作原理和运动特点，涉及教材第3章内容。
3. 机械系统设计原则：介绍机械设计的基本原则，如强度、刚度、稳定性、可靠性等，涉及教材第4章内容。
4. 计算机辅助设计：教授CAD软件的基本操作，以及运用CAD进行机械系统设计和分析的方法，涉及教材第5章内容。
5. 实践操作：组织学生进行机械系统设计实验，培养实际操作能力，结合教材第6章实验内容。
教学安排与进度：1. 第1-2周：基本概念与定律的学习。
《机械原理课程设计》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标《机械原理》课程是培养学生进行机械系统运动方案设计初步能力的专业技术基础课，机械原理课程设计则是机械原理课程的重要实践环节，要求对学生进行机械设计能力的培养。
课程设计的目的在于：通过课程设计，培养学生对新机械运动方案构思和设计的能力以及对机构系统中各机构分析和设计的能力；培养学生初步具备综合运用机械原理课程的理论和实践知识，分析和解决与本课程有关的实际问题的能力。
进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅有关资料的能力，使学生逐步树立工程设计的观点，培养创新设计能力和实用机构设计能力。
课程设计的任务是根据机构的工作要求对机构的机械运动简图进行尺度综合，并根据机构的工作要求进行运动分析，确定最佳设计参数。
要求根据设计任务，绘制必要的机构运动简图，编制计算设计计算的程序框图，并编写设计计算说明书。
课程学习之前，应开设机械制图、理论力学、计算机编程等基础课程。
课程设计是在课程学习结束并熟练掌握机构运动简图绘制、图解法、解析法运动分析的基础上进行。
目标1：能够对课程设计题目特点，运用综合知识对课题进行分析、计算，能够确定设计过程的基本技术路线。
目标2：能够表述出课题涉及的关键技术问题，对关键技术问题能够建立模型进行分析。
目标3：通过计算、分析和对比，提出具体、合理的解决方案。
目标4：能够运用机械工程专业综合知识，对课题进行设计、计算和绘图等。
目标5：能够选用和使用网络资源、数字图书资源、计算机技术等实现设计。
目标6：能够利用现有的机构，进行创新设计。
目标7：能够独立完成机构三维设计以及仿真分析。
目标8：能够撰写出课程设计说明书、能够绘制图纸，并能完整的表述出设计过程和方案优化过程等。
目标9：能够清晰的表达设计中的思想、思路、方案所采取的措施和效果等，并能与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。
三、教学内容及进度安排备注：“学生学习预期成果”是描述学生在学完本课程后应具有的能力，可以用认知、理解、应用、分析、综合、评价等描述预期成果达到的程度。
