機械原理課程設計.ppt

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1、機械設計基礎A1課程設計,課程設計的目的,從系統(tǒng)方案設計出發(fā)，融會貫通各章的理論和方法，分析和解決與實際問題。 培養(yǎng)初步的機構選型及確定運動方案的能力 對運動學和動力學的分析與設計有一個較完整的概念 提高運算、繪圖、運用計算機完成機械系統(tǒng)整體分析和設計 查閱有關資料的能力 培養(yǎng)學生表達、歸納、總結和獨立思考與分析的能力。,課程設計的意義,國民經濟發(fā)展的要求：需質量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格廉的機械產品，機械原理課程設計內容是產品設計的重要內容。 機械產品自動化的要求：各種機械均需生產和操作過程的自動化，或者實現(xiàn)某一工藝動作過程。 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求 鞏固、掌握、運用機械原理知識理論的要求

2、,設計步驟,設計題目,已按學號分發(fā)(共7組題目） 可以自選其他已有的題目 （一周內找老師更改，登記） 可以結合明年機械設計大賽自選題目（明年5月參賽， 主題為“珍愛生命，奉獻社會”，內容為“在突發(fā)災難中，用于救援、破障、逃生、避難的機械產品的設計與制作”）,時間安排,學院安排的時間： 1819周（專用周，但可能被占用） 提前下題，提前完成 最后完成時間： 第19周周五下午3點前必須答辯結束,幾點要求,每班同一題目的同學組成一個小組 （一般為學號加減7） 每組選出組長一名，負責協(xié)調、組織本組成員的設計（定題后報給老師） 答辯前每組自報每個組員的自評成績（由高到低排序，由本組成員討論、綜合貢獻

3、大小而定） 答辯時按組逐一進行 充分發(fā)揮團結協(xié)作、群策群力的精神,答辯時完成的工作,圖紙一張（A0/ A1，手繪/CAD） 機構運動方案簡圖 機械傳動方案圖 運動循環(huán)圖 說明書一份（同一封面、紙張，左側裝訂） 任務書；功能分析；功能分解及工藝動作；原始數(shù)據(jù)及計算；方案設計思路及討論改進；執(zhí)行機構設計步驟；機構上機分析檢驗過程；對所設計的結果進行討論；感想及建議；附錄(程序源代碼）,機械系統(tǒng)運動方案設計,1、機械系統(tǒng)設計的一般原則 1.1 機械的結構組成,1.2 機械系統(tǒng)設計的一般原則,采用簡短的運動鏈 有較高的機械效率 合理安排傳動順序 合理分配傳動比（前小后大） 保證機械安全運轉,2、機械

4、運動方案設計的過程和內容,,,一、功能原理設計 根據(jù)預期實現(xiàn)的功能考慮相應的原理,功能原理設計思路是：分析功能要求，根據(jù)功能要求 提出可能實現(xiàn)它的功能原理,功能原理設計 實例1,辦公室取紙器設計 預期實現(xiàn)的功能是：辦公室取便條用，每 次取一張 實現(xiàn)的原理有：,摩擦力,靜電吸力,切向力,功能原理設計 實例2,自動送料板裝置 實現(xiàn)的原理有： 用頂吸法吸走頂部一張料板 用底部氣吸法吸出料板的邊緣，然后夾走 將料板從底部推出，然后用夾板抽走 用摩擦板從頂部推出一張料板，然后夾走 用摩擦輪將料板從底部滾出，然后夾走,二、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計,根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進

5、行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。 加工內孔機床的運動規(guī)律設計：,工件作等速轉動，刀具作縱向等速運動，進給運動是刀具的徑向進給（車床）,執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計,根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。 加工內孔機床的運動規(guī)律設計：,工件固定不動，刀具繞被加工孔的中心線轉動，進給運動是刀具的徑向、縱向運動。（鏜床）,執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計,根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。 加工內孔機床的運動規(guī)律設計：,工件固定不動，采用不同尺寸的專用刀具（鉆頭和鉸刀）等速轉動和縱向送進運動。(鉆床),執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計,根據(jù)功能原理提出的工藝動作，進行

6、運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。 加工內孔機床的運動規(guī)律設計：,工件和刀具均不轉動，只讓刀具作直線運動。（拉床）,計算機的繪圖機的運動規(guī)律設計,圖紙固定不動，而繪圖筆作橫向和縱向的移動，從而在繪圖紙上繪出任意形狀復雜的平面曲線。 繪圖筆僅作x方向運動，讓繪圖紙繞在卷筒上繞x軸作往復轉動，這兩個運動的合成可以在圖紙上繪出復雜的平面圖形。,3.1 動力機類型的選擇 電動機 交流異步電動機（推薦使用） 直流電動機 伺服電動機 液動機（液壓馬達、液壓油缸） 氣動機（氣缸） 需完成工作：選定電機，定出轉速、功率,三、機構構型設計,3.2 機構選型,3.2.1 傳動系統(tǒng)機構選型 傳動系統(tǒng)：減速增力/(增速

7、） 帶傳動（含同步帶）和鏈傳動 齒輪傳動（輪系） 螺旋機構 其他新型減速機構 連桿機構、凸輪機構 需完成工作：選定傳動機構，定出各級傳動比，圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖，并標出傳動比,3.2.2 執(zhí)行機構選型,選型方法： 1、按照執(zhí)行構件所需的運動特性進行機構選型 2、按照動作功能分解與組合原理進行機構選型 執(zhí)行系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中的重要組成部分。 執(zhí)行系統(tǒng)由一個或多個執(zhí)行機構組成。 機械執(zhí)行機構選型是總體方案設計的核心。,按照運動特性選型（1）定速比轉動變換機構,齒輪機構 蝸輪蝸桿 輪系（定軸、周轉、復合） 帶傳動 鏈傳動 摩擦輪 特殊的連桿機構,按照運動特性選型（2）連續(xù)轉動往復移動（擺動）,連桿機構

8、 曲柄滑塊、曲柄搖桿、擺動導桿 多桿機構 凸輪機構 組合機構 凸輪連桿組合機構 齒輪連桿組合機構,按照運動特性選型（3）連續(xù)轉動變速轉動(周期性）,雙曲柄機構 回轉導桿機構 多桿機構 非圓齒輪機構,按照運動特性選型（4）連續(xù)轉動間歇運動,棘輪機構 槽輪機構 不完全齒輪機構 凸輪性間歇機構 齒輪連桿組合機構 凸輪齒輪組合機構 ,按照運動特性選型(5)連續(xù)轉動軌跡運動,連桿機構 四桿機構 五桿機構 凸輪連桿組合 齒輪連桿組合,按照運動特性選型（6）運動的合成與分解,差動機構（2自由度） 差動輪系 差動螺旋 2自由度連桿機構 2自由度組合機構,功能求解 根據(jù)機構的基本功能，歸納整理為功能元。任何一

9、個復雜的機構系統(tǒng)所要實現(xiàn)的運動，都可以認為是由一些基本的功能元按一定規(guī)律組成的，根據(jù)功能元就易于找到相應的功能載體，實現(xiàn)功能元的求解。,基本功能元及符號表示,按照動作功能分解與組合原理進行機構選型,按照動作功能分解選型精鍛機主機構設計（1）,總功能：當加壓執(zhí)行構件（沖頭）上下運動時，能鍛出較高精度的毛坯 要求：驅動軸必須水平布置 ，加壓執(zhí)行構件沿鉛垂方向移動。 試構思該執(zhí)行機構的若干方案。,按照動作功能分解選型精鍛機主機構設計（2）,1、進行動作功能分解。根據(jù)題目要求，該執(zhí)行機構應具有以下功能： 運動形式變換功能：將驅動軸的轉動變換為沖頭的移動 運動軸線變向功能：將水平軸運動變換為鉛垂方向運動

10、 運動位移或速度縮小功能：減小位移量（或速度），以實現(xiàn)增力要求,按照動作功能分解選型精鍛機主機構設計（3）,2、構思出完成加壓執(zhí)行機構總體功能的功能-技術矩陣圖。,,按照動作功能分解選型精鍛機主機構設計（4）,滿足精鍛機功能要求的六種基本功能結構,按照動作功能分解選型精鍛機的四種方案,回設計過程,,四、運動循環(huán)圖設計,用來描述機構系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構件運動間相互協(xié)調配合的示意圖稱為機構系統(tǒng)運動循環(huán)圖，簡稱運動循環(huán)圖。 運動循環(huán)圖形式： 直線式運動循環(huán)圖（或稱矩形運動循環(huán)圖） 圓周式運動循環(huán)圖 直角坐標式運動循環(huán)圖,實例：半自動制釘機,制造如圖所示一枚鞋釘?shù)墓に囘^程所繪制的運動循環(huán)圖,該

11、鞋釘分為釘頭、釘桿、釘尖三部分，釘桿成四方錐形,實例：半自動制釘機,工藝過程示意圖（俯視）所示.,整個機構系統(tǒng)由四個執(zhí)行機構所組成（圖中只畫出各凸輪機構的執(zhí)行構件），分別完成四個工序。,半自動制釘機四個工序,鐓頭：沖頭1左進鐓出釘頭。在鐓鍛過程中，沖頭3壓緊鋼絲料。 送料：由送料夾持器2分四次間歇送進，前三次每次送進量約為三分之一釘長度，第四次送進略大于前三次送進量。 壓緊、擠方：由沖頭3在前三次送料后的停歇時間內將釘桿擠壓成方錐，在其余工作循環(huán)中沖頭3保持與釘桿接觸，起壓緊作用。 擠尖、切斷：在第四次送料后，由切斷刀4同時完成擠尖、切斷工序，最后完成一枚鞋釘?shù)闹谱鳌?直線式運動循環(huán)圖,繪制方

12、法：將機械在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構件各運動區(qū)段的起止時間（或轉角）和先后順序，按比例繪制在直線軸上，形成長條矩形圖,機構運動,圓周式運動循環(huán)圖,繪制方法：以原點O為圓心，作若干個同心圓環(huán)，每一個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構件。由各相應圓環(huán)分別引徑向直線表示個執(zhí)行構件不同運動區(qū)段的起始和終止位置。,直角坐標式運動循環(huán)圖,繪制方法：以橫坐標軸代表機械的主軸或分配軸的轉角，以縱坐標軸代表各執(zhí)行構件的角位移或線位移，如圖所示，實際上就是各執(zhí)行構件的位移線圖。,機構運動,運動循環(huán)圖設計設計原則,運動循環(huán)圖需滿足各執(zhí)行機構： 動作先后的順序性要求 動作在時間上的同步性要求 在空間布置上的協(xié)調性要求改進 操作上的協(xié)同

13、性要求 的動作安排要有利于提高勞動生產率 的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調和效率的提高,,機構尺寸設計,連桿機構的各桿長 凸輪機構的具體尺寸 齒輪機構的模數(shù)、齒數(shù)、中心距等 其他機構的關鍵尺寸 設計方法： 解析法 圖解法 實驗法,機構運動、動力分析,運動分析： 解析法編程分析 模型法利用已有軟件 圖解法(多位置不方便） 分析的結果需要詳細說明，是否符合題目要求，如何體現(xiàn)。,方案評價,是否符合題目要求？,說明書包含的內容,任務書； 功能分析； 功能分解及工藝動作； 原始數(shù)據(jù)及計算； 方案設計思路及討論、改進； 執(zhí)行機構設計步驟； 機構上機分析檢驗過程； 對所設計的結果進行評價； 感想及建議； 附錄(程序源代碼）,洗瓶機推瓶機構 提示,推頭可走軌跡,洗瓶機推瓶機構 提示,洗瓶機推瓶機構 提示,軋輥機構 提示,軋輥機構 提示,軋輥機構 提示,鐵板輸送機構 提示,四工位機床 提示,四工位機床 提示,四工位機床 提示,平壓模切執(zhí)行、傳動機構 提示,平壓模切執(zhí)行機構 提示,平壓模切執(zhí)行機構 提示,平臺印刷機板臺移動機構 提示,平臺印刷機板臺移動機構 提示,平臺印刷機滾筒傳動 提示,平臺印刷機滾筒傳動 提示,精壓機 提示,精壓機 提示,精壓機 提示,Working Model 簡介,簡介及單擺 連桿機構建模及分析 凸輪機構建模 齒輪機構建模,