机械原理课程设计2.ppt

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1、机械原理课程设计,课程设计主题： 机械系统运动方案设计,根据机械的用途确定机械所要求的动作、运动变换形式及运动规律等，选用常用机构或设计新的机构以实现其运动要求；选定原动件；用传动机构把原动机和执行机构联系起来；确定原动件、传动机构与执行机构的参数。,原动机 电机,传动机构 带传动和蜗杆传动,执行机构 凸轮和两个连杆机构,各机构串联组成,时间： 2011.12.19 12. 25,学分：1学分,完成的材料： 4000字以上的课程设计说明书一份。,成绩评定： 成绩采用百分制，与理论课成绩不相关；成绩组成为：平时表现30%+ 完成质量50%+答辩成绩20%。,1 机械原理课程设计实施方案,机械原理

2、课程设计是使学生较全面、系统掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生机械运动方案设计、创新设计、进行机构分析和设计能力的一门课程。,1.1机械原理课程设计的目的和意义,1.1 机械原理课程设计的目的和意义,(1)初步了解机械设计的全过程，受到根据功能要求拟定机械运动方案的训练，具备初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力。,(2) 以机械系统运动方案设计为结合点，把机械原理课程各章节的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学理论知识，综合运用理论知识，进行机构的组合设计。,（3）掌握机械运动方案设计的内容、方法、步骤，并对动力分析与设计有一个较完整的概念。,(6)逐步树

3、立工程设计的观点，培养综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力。,(4)培养查阅文献、运用文献资料和手册的能力。,(5)通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结的能力，锻炼运用科技术语的能力。,1.2 机械原理课程设计的任务及内容,1）针对某种简单机械，按照给定的机械总功能要求，分解子功能，进行机构的选型与组合，设计机械运动方案。 2）对运动方案进行对比、评价和选择，绘制机构运动简图，制定机构运动循环图。,1.2 机械原理课程设计的任务及内容,3）对选定方案中的一个机构连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等进行运动分析与尺寸综合。 4）编写课程设计说明书。,1.3 机械设

4、计的基本概念,机械设计：是指设计机械驱动装置、产品或系统。,机器设计的对象是由动力驱动装置、执行机构和传动系统组成的机器。,机构设计主要考虑如何产生和选择一种特定类型的机构，确定构件、运动副的数目、类型和尺寸，以实现期望的约束运动。,机器与机构组成关系,问题提出,机器设计,设计之间的关系,设计过程,1.3 机械设计的类型,1）开发性设计 无参考样机，一种从无到有的全新设计。,2）适应性设计 在总的方案远离基本不变情况下，对原有产品进行局部变动和改进。,3）变型设计 在设计方案和功能结构不变情况下，对原有产品进行系列化设计或变参数、变容量设计。,概念设计：在确定任务之后，寻求适当的作用原理及其组

5、合等，确定出基本求解途径，得出求解方案”。,1.3 机械设计的类型,方案设计：是概念设计的最后结果。它表达了实行产品功能，体现设计理念的，用简图形式表达的综合最优方案。,创新设计：创新设计是通过创新思维、运用创新设计理论和方法设计出原理新颖、结构独特、性能优良、工作高效的新机器。,创新设计包括三个方面：,(1)功能原理和功能解的创新设计（方案设计）； (2)机械零部件的创新设计； (3)工业艺术造型的创新设计。,1.3 机械设计的一般进程,决策阶段,机械原理课程设计,1.4 机械原理课程设计的方法,图解法 解析法 实验法,1.5 机械原理课程设计的日程安排,2 机械系统运动方案设计,2.1 运

6、动方案设计的步骤,设计要求,2.2 功能分析,根据所要设计的总功能要求，选定机器的工作原理，确定工艺动作过程，每个工艺对应的执行构件的数目及其运动形式。,为了实现同一总功能，可以采用不同的工作原理，对应的所需设备构造不同，即系统运动方案不同。,注意：,1）功能分解,工作原理一： 直接推,工作原理二： 钳夹、移送,工作原理三： 两侧夹、直接推,功能分解,钻头既转又移,钻头转动工件移动,要点：,工艺动作分解是一个创造性的工作。要求动作简单、合理。分解的方法不同，所得的运动规律也各不相同，所形成的运动方案也不相同。,机械运动方案确定是一个创造性的工作。要求方案简单、合理、可靠、完善。要从多种方案的对

7、比中选出最佳方案。,2.3 机构的选用,也称为机构的型综合，选定能够完成工艺动作的机构的类型。,在进行机构的型综合时，要考虑机构的功能、结构、尺寸、动力特性等多种因素。,2. 3 机构的选用,定轴转动变直线运动,曲柄滑块机构 凸轮机构 齿条传动 螺旋机构 组合机构,定轴转动变摆动,曲柄摇杆机构 导杆机构 凸轮机构 组合机构,直线运动变定轴转动,曲柄滑块机构 齿条传动 螺旋机构 组合机构,2.4 机构的组合,机构的组合方式：,串联 并联 混联 反馈式,实现复杂运动规律或改善运动特性,实现复杂运动轨迹,增力及行程放大机构,（3）反馈式组合,多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由

8、度子机构的输出构件回授的。,2.5 动力源的选择,原动机,机械系统运动方案设计,对于野外工作和移动式机械，除了具有专门配置的电力机车、电瓶车等选用电动机以外，均采用第一类原动机。,2.5 动力源的选择,机械系统传动方案的评价,在特殊条件下可采用第三类原动机。,一般机械采用第二类原动机。在有高压供给系统的场合可采用液压马达；在有压缩空气站及供气系统的场合，可用气压马达。,2.6 机械运动循环图的编制,在一些机械中，各执行构件的运动之间必须保证严格的协调关系，才能实现机械的功能。,为保证机械中各执行构件间的运动的协调配合关系，在设计机械时应编制出用以表明在机械的一个工作循环中各执行构件运动配合关系

9、的运动循环图。,机械运动循环图有三种形式： 圆周式、表格式、直角坐标式,1进气凸轮机构 2排气凸轮机构 3齿轮机构 4曲柄滑块机构,图2 发动机系统运动方案简图,圆周式运动循环图,定标件为曲轴,540,表格式运动循环图,180,360,540,720,0,曲轴,进气门早开1040 晚关4070,排气门早开3080 晚关1035 ,直角坐标式运动循环图,180,360,540,720,0,曲轴,进气阀,排气阀,20,5,5,2.7 机械系统运动方案的评价,1）运动链的长短,机械系统传动方案的评价,任何一部机械，在满足同一生产要求时，应力求简单，从原动件到执行构件间的运动链尽量短。,在选型时，有时

10、宁肯采用具有较小设计误差但结构简单的近似机构，而不采用理论上没有误差但结构复杂的机构。,2）机构的排列顺序,a）带传动等摩擦传动放置在高速端。,机械系统传动方案的评价,b）链传动放置在低速端。,c）转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构）通常安排在运动链的末端。,d）圆锥齿轮传动放置在高速端。,e）运动链中既有齿轮传动又有蜗杆传动， 当传递动力为主时，蜗杆传动放置在高速端，齿轮传动放置在低速端。 当传递运动为主时，齿轮传动放置在高速端，蜗杆传动放置在低速端。,2）机构的排列顺序,机械系统传动方案的评价,3）传动比的分配,机械系统传动方案的评价,a)每一级传动比应在其常用范围 。 带

11、传动5，链传动5，圆柱齿轮传动5。,b）当传动链为减速传动时，传动比的分配从原动机到执行机构一般宜由小到大。,c）建议使用不可约分的传动比，以避免某几个轮齿的磨损过分集中。,4）运动副的形式,转动副元素制造简单，易保证运动副元素的配合精度，效率高；,机械系统传动方案的评价,移动副不易保证运动副元素的配合精度，效率低，易发生楔紧或自锁现象。,带高副的机构容易实现执行构件的运动规律，且可以减少运动链，但高副元素一般形状复杂，易磨损，一般用于低速轻载的场合。,设计实例：,糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。 原始数据： 1） 糕点厚度：1020mm。 2） 糕点切片长度（亦即切片高）范围

12、：580mm。 3） 切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm。 4） 切刀工作节拍：40次/min。 5）所需功率：0.6 kW,糕点切片机系统运动方案设计,1 原动机选择,无污染、成批生产，所需功率不超过0.6 kW,选用三相交流异步电动机Y90S-6，电机功率0.75 kW ，转速910r/min,2 功能分解,工作原理：,原理一：切刀不动，已成型的面间歇输送，同时在垂直于切刀方向往复运动,原理二：切刀在铅垂面内往复运动，已成型的面水平间歇输送,选择第二个工作原理。,2 功能分解,动作分解,切刀往复运动转动变直线运动,输送间歇运动转动变间歇运动,电机转动,传动系统变速,3执

13、行机构选择,切刀机构,4 输送机构,5 传动系统,传动比,带传动 二级齿轮传动,机械系统运动简图,2,5,1 电机 2 带传动 3 齿轮传动 4 棘轮机构 5 切刀机构 6输送带,执行机构的建模,6 系统运动循环图,取切刀机构的曲轴为定标件,3 机械原理课程设计说明书的编写,要求： 1）A4纸左侧装订，左侧留1.5cm装订线。 2）语句通顺，步骤清晰，叙述简明，用工程术语表达设计成果；,3）说明书包括封面、目录、正文、参考文献、附录，并装订成册。,4）说明书中公式和数据应说明来源，参考文献应编号，参照教材格式书写。,5）说明书中每一自成单元的内容都应用大小标题，说明书便有页码。,3 机械原理课程设计说明书的编写,1）封皮格式,2）目录格式,目 录,书写时两侧对齐,3）正文,一级标题 黑体，四号字；左顶格 正文小四号，文字采用宋体，数字用Times New Roman 字体。 图有图名，表有表头。按一定顺序编号。,1总功能分解, 机构设计,2原动机的选择, ,表1 ,图1 ,4) 参考文献,单独占一页，书写格式见教材后面参考文献的书写方式。,参考文献：,1魏文军.机械原理.北京：高等教育出版社.2005,2 ,4 任务分配,4 任务分配,4 任务分配,