机械原理课程设计级

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1、 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系机械原理课程设计机械原理课程设计机械原理课程设计目的机械原理课程设计目的机械原理课程设计的内容机械原理课程设计的内容 *插床机构插床机构 *牛头刨床导杆机构牛头刨床导杆机构设计任务安排设计任务安排参考书参考书注意事项注意事项 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系 机械原理课程设计是一个独立的教学环节（学分是单独计算机械原理课程设计是一个独立的教学环节（学分是单独计算的），是学生学习机械原理课程中一个重要的实践性教学环节，的），是学生学习机械原理课程中一个重要的实践性教学环节，是本科学生入学后第一次较全面的计算和设

2、计基本技能的训练。是本科学生入学后第一次较全面的计算和设计基本技能的训练。一、课程设计目的：一、课程设计目的：1、培养学生理论联系实际的正确设计思想，进一步巩固和加深所、培养学生理论联系实际的正确设计思想，进一步巩固和加深所学的理论知识。学的理论知识。2、学习掌握对机械分析和设计的一般方法及进行的方式。、学习掌握对机械分析和设计的一般方法及进行的方式。3、进行基本技能的训练，即计算、绘图和使用技术资料的、进行基本技能的训练，即计算、绘图和使用技术资料的 能力。能力。一、设计目的一、设计目的 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系二、设计内容二、设计内容从两个题目中选一个从两

3、个题目中选一个 1 1、插床机构、插床机构齿轮机构齿轮机构导杆机构导杆机构凸轮机构凸轮机构 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系设计的内容设计的内容2 2、牛头刨床刨刀的往复运动机构、牛头刨床刨刀的往复运动机构齿轮机构齿轮机构导杆机构导杆机构凸轮机构凸轮机构 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系平面连杆机构的设计；平面连杆机构的设计；平面连杆机构的运动分析；平面连杆机构的运动分析；平面连杆机构的动态静力分析平面连杆机构的动态静力分析凸轮机构的设计；凸轮机构的设计；齿轮机构的设计；齿轮机构的设计；设计内容设计内容 能源与动力工程学院能源与动力工程学院

4、机械工程系机械工程系2.1 2.1 插床平面连杆机构的设计插床平面连杆机构的设计内容导杆机构的设计及运动分析齿轮机构的设计符号n1KLBC/Lo3BLo2o3abcHZ1Z2m单位r/min mm()mm数据602115050501251001340208已知：行程速比系数已知：行程速比系数K K，滑块，滑块5 5的冲的冲程程H H，中心距，中心距L Lo2o3o2o3，比值，比值L LBCBC/L/Lo3Bo3B，各构件重心各构件重心S S的位置，曲柄每分钟的位置，曲柄每分钟转速转速n n1 1。要求：要求：设计导杆机构；设计导杆机构；作机构作机构2 2个位置的速度多边个位置的速度多边形和加

5、速度多边形，形和加速度多边形，绘出滑块的运动线图绘出滑块的运动线图 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系 确定确定Lo2A：（1）K=2 =60;（2）Lo2o3=150 Lo2A=75确定确定Lo3B：Lo3B=H=100mm=LBC导路位置的确定：导路位置的确定：根据插刀在整个切削过程中，压力角根据插刀在整个切削过程中，压力角尽量尽量接近接近0，角尽量接近角尽量接近90，来，来确定导路位置。确定导路位置。2.1.1 2.1.1 尺寸的确定尺寸的确定 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系至此，整个六杆机构尺寸已经全部确定，可以至此，整个六杆机构尺寸

6、已经全部确定，可以画它的运动简图画它的运动简图L=1.5mm/mm 缩小缩小注意：注意：1、作图的准确性。、作图的准确性。2、等全部完成后加深一个位置、等全部完成后加深一个位置。能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系(1)以滑块的上极限点所对应的以滑块的上极限点所对应的A点为曲柄的起始位置，点为曲柄的起始位置，沿曲柄转动的沿曲柄转动的方向分方向分12份：份：1，2，3，12。1对应滑块的上极限点，滑块的上极限点，9对应滑块的下极限点。对应滑块的下极限点。(2)2个特殊位置，个特殊位置，1为开始切削点（由开始切削点（由C1 AA1 1)，8 为终了切削点（由为终了切削点（由C

7、8 A8)。共有共有14个位置。个位置。2.1.2 2.1.2 确定确定1414个位置图个位置图 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系2.1.3 V,a分析分析(1)V=0.005 m/s/mm a=0.05 m/s2/mm用相用相对运运动图解法解法绘制制给定定2个位置的个位置的V多多边形和形和a多多边形。形。(2)填表格表填表格表1-3,参考其他人数据参考其他人数据(4)设计说明书：原始数据及设计要求；导杆机设计说明书：原始数据及设计要求；导杆机构的设计过程及计算结果；以一个位置为例，构的设计过程及计算结果；以一个位置为例，说明用相对运动图解法（列出对应的矢量方程）说明

8、用相对运动图解法（列出对应的矢量方程）求机构速度和加速度的过程求机构速度和加速度的过程 (3)滑块滑块5的的S,V,a运动线图运动线图,参考后面的例图参考后面的例图 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系位置位置 项项目目1VA2VA3A2VA3VCBVCVS33大大小小/方方向向aA2aA3A2KaA3naA3TaCBnaCaS3大大小小/方方向向Sc11234567889101112单位s-1 m.s-1s-1m.s-2s-2mm 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系2.2插床插床导杆机构动态静力分析导杆机构动态静力分析设计设计内容内容导导杆机构的

9、杆机构的动态动态静力分析静力分析符号符号G3G5Js3dQ单单位位NNkg.m2mmN数据数据160320 0.141201000已知：已知：各构件的重量各构件的重量G G及其对中心轴的转动惯量及其对中心轴的转动惯量JsJs（曲柄（曲柄1 1、滑块、滑块2 2、连杆、连杆4 4的重量和转动惯量略去不计）；的重量和转动惯量略去不计）；阻力线图（图阻力线图（图3-13-1（b b），），在运动分析中得出的机构尺寸、速度和加速度在运动分析中得出的机构尺寸、速度和加速度 要求：要求：按分配的第一个位置，用力多边形法求各运动副中反作用力按分配的第一个位置，用力多边形法求各运动副中反作用力 及曲柄上所需的

10、平衡力矩。及曲柄上所需的平衡力矩。作图部分亦画在运动分析的作图部分亦画在运动分析的1 1号图纸上。号图纸上。能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系1号图的大概布置注意：合理布图合理布图 最后再加深最后再加深2.22.2插床插床导杆机构动态静力分析导杆机构动态静力分析 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系2.3 2.3 插床凸轮机构设计插床凸轮机构设计内容内容凸凸轮轮机构的机构的设计设计符号符号maxLo4DLo2o40t从从动动机机运运动规动规律律余弦加余弦加速上升速上升远远休休止止等加速等加速等减速等减速下降下降近休止近休止单单位位()mm相相应应凸

11、凸轮转轮转角角502060230数据数据15451251608010已知已知：从动杆最大摆角从动杆最大摆角maxmax，许用压力角许用压力角maxmax，从动杆长度从动杆长度L Lo4Do4D，基圆半径基圆半径0 0，滚子半径滚子半径t t，凸轮与从动杆回转中心距离凸轮与从动杆回转中心距离L Lo2o4o2o4，从动杆运动规律与相应的凸轮转角。从动杆运动规律与相应的凸轮转角。要求：要求：绘制从动件运动线图绘制从动件运动线图-及凸轮及凸轮的理论廓线和实际廓线（的理论廓线和实际廓线（2 2号图纸）。号图纸）。能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系凸轮每转凸轮每转55对应从动杆摆

12、动角度均以表格形式对应从动杆摆动角度均以表格形式在图上表示出来。在图上表示出来。单位()升程（余弦50）（5一份）远休止（20）回程（等加等减60）（5一份）近休止（230）凸轮10,5,50 50 70 70,75 130 130 360 摆杆2.3 2.3 插床凸轮机构设计插床凸轮机构设计 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系已知:z1=13,z2=40,m=8mm,=20要求:（1）比例尺比例尺 L=0.5mm/mm,2号号图纸 或或 L=1mm/mm,3号图纸号图纸（2）X1=-X2=0.25（3）计算齿轮各部分尺寸（列表进行）计算齿轮各部分尺寸（列表进行）（3）

13、要求画三对齿）要求画三对齿,其中一对齿在节点啮合其中一对齿在节点啮合 (提示：与教材不同。注意齿轮的转向提示：与教材不同。注意齿轮的转向,啮合面啮合面)（4）画出理论啮合线、实际啮合线、齿廓工作段）画出理论啮合线、实际啮合线、齿廓工作段 计算重合度计算重合度与与计算算值比比较.2.4 2.4 齿轮机构设计齿轮机构设计 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系3.3.牛头刨床导杆机构运动分析牛头刨床导杆机构运动分析 主要的运动要求主要的运动要求为了提高工作效率，在空行程时，刨为了提高工作效率，在空行程时，刨刀快速退回，即要有急回作用，行刀快速退回，即要有急回作用，行程速比系数在

14、程速比系数在1.4左右。左右。为了提高刨刀的使用寿命和工件的表为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀面加工质量，在工作行程时，刨刀速度要平稳，切削阶段刨刀近似匀速度要平稳，切削阶段刨刀近似匀速运动。速运动。曲柄转速在曲柄转速在172r/min，刨刀的行程，刨刀的行程H在在380mm左右为好，切削阻力约为左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。，其变化规律如图所示。能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系3.1 牛头刨导杆机构运动分析内容内容导导杆机构的运杆机构的运动动分析分析符号符号n2Lo2o4Lo2ALo4BLBCLo4S4xs6ys

15、6单单位位r/min mm603801105400.25*Lo4B0.5 Lo4B24050已知已知：曲柄的每分钟转速曲柄的每分钟转速n2，各构件尺寸，重心位各构件尺寸，重心位置置。要求：要求：根据给定的已知条件设计根据给定的已知条件设计导杆机构；导杆机构；作机构作机构2个位置的速度多个位置的速度多边形边形 和加速度多边形，和加速度多边形，作滑块的运动线图。作滑块的运动线图。能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系3.1.1 尺寸的确定尺寸的确定（1）导路位置的确定：）导路位置的确定：根据刨刀在整个切削过程中，压力角根据刨刀在整个切削过程中，压力角尽量尽量接近接近0，角尽量接

16、近角尽量接近90，来，来确定导路位置。确定导路位置。刨头移动导路刨头移动导路x-x位于导杆端点位于导杆端点B所作圆弧所作圆弧高度的平均线上。高度的平均线上。画机构运动简图画机构运动简图 L=2.5 mm/mm 或或3 mm/mm 缩小缩小注意：注意：1、作图的准确性。、作图的准确性。2、等全部完成后加深一个位置。、等全部完成后加深一个位置。能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系(1)取取1和和8为行程起点（为行程起点（滑块的左极限滑块的左极限位）位）和终点（和终点（滑块的右极限位）滑块的右极限位）所对应所对应的曲柄位置，其余的曲柄位置，其余2、3、12由位置由位置1起顺起顺

17、2方向将曲柄圆周作方向将曲柄圆周作12等分的位等分的位置。置。(2)切削开始和终止所对应的曲柄位置切削开始和终止所对应的曲柄位置为为1和和7。(4)共有共有15个位置。个位置。3.1.2 确定确定16个位置图个位置图 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系3.1.3 V,a分析分析(1)V=0.02 m/s/mm a=0.2 m/s2/mm (2)分别画出两个位置的分别画出两个位置的S,V,a (4)汇集同组同学所求得的各位置汇集同组同学所求得的各位置的滑块速度的滑块速度Vc和加速度和加速度ac列入表列入表中，构成完整数组后，绘制中，构成完整数组后，绘制Vc-t线图及线图及

18、ac-t线图线图 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系表表 滑滑块块各位置的速度和加速度各位置的速度和加速度位置位置角度角度vBaBvA3A4aA3A4kvCaCvs4aS4445510218.4230.能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系3.2 牛头刨导杆机构的力分析牛头刨导杆机构的力分析1.已知：各构件的重量已知：各构件的重量G（曲柄（曲柄2、滑块、滑块3和连杆和连杆5的重量的重量都可忽略不计），导杆都可忽略不计），导杆4绕质心的转动惯量绕质心的转动惯量Js4与切削力与切削力P的变化规律。的变化规律。2.要求：按所分配的一个位置，用力多边形求各运

19、动副反要求：按所分配的一个位置，用力多边形求各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分画在运动分析图力及应加于曲柄上的平衡力矩。作图部分画在运动分析图样上，整理设计说明书样上，整理设计说明书。内容内容导导杆机构的杆机构的动态动态静力分析静力分析齿轮齿轮机构的机构的设计设计符号符号G4G6PyPJs4mi12Lo1o2单单位位Nmmkg.m2mmmm方案方案I2007007000801.162.5150 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系已知：已知：从动杆最大摆角从动杆最大摆角max，许用压力角，许用压力角，从动杆，从动杆长度长度Lo9D，基圆半径，基圆半径0，滚子半

20、径，滚子半径t，凸轮与从动杆回，凸轮与从动杆回转中心距离转中心距离Lo2o9，从动杆运动规律与相应的凸轮转角，从动杆运动规律与相应的凸轮转角（见表（见表3-3），凸轮与曲柄共轴。），凸轮与曲柄共轴。3.3 凸轮机构设计凸轮机构设计内容内容凸凸轮轮机构机构设计设计符号符号maxLo9DLo2o90t从从动动件件运运动规动规律律余弦余弦加速加速上升上升远远休休止止等加等加速等速等减速减速下降下降近静近静止止单单位位 （）mm（）方案方案I15401251608010相相应应凸凸轮转轮转角角751075200 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系要求：要求：按给定条件在按给定条

21、件在2号图纸上绘制从动件运动线图及凸轮的实际廓线。号图纸上绘制从动件运动线图及凸轮的实际廓线。从动杆运动规律及凸轮每转从动杆运动规律及凸轮每转5对应从动杆摆动角度均以表格形式对应从动杆摆动角度均以表格形式在图上表示出来。在图上表示出来。单位单位()升程升程余弦加速上升余弦加速上升（075）（5 一份）一份）远休止远休止（10 ）回程回程（等加等减等加等减75）（5 一份）一份）近休止近休止（200 ）凸凸轮1057575808585 90160160360摆杆杆2 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系3.4齿轮机构设计齿轮机构设计已知：已知：齿轮齿轮Z1 和和Z2的中心距

22、的中心距Lo1o2，传动比，传动比 i12，模数，模数m，分度圆压力角，分度圆压力角，要求：要求：(1)选择变位系数选择变位系数 (2)计算齿轮各部分尺寸计算齿轮各部分尺寸 (3)要求画三对齿要求画三对齿,其中一对齿在节点啮合其中一对齿在节点啮合 (4)画出理论啮合线、实际啮合线、齿廓工作段画出理论啮合线、实际啮合线、齿廓工作段 计算重合度计算重合度与计算值比较与计算值比较.能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系四、设计任务安排：四、设计任务安排：(2(2个位置运动分析、一个位置力分析）个位置运动分析、一个位置力分析）学生学生编编号号1234567V、a位置位置编编号号1，

23、81,92,73,114,12 5,106,8力分析力分析编编号号 11 23456插床机构插床机构学生学生编编号号891011121314V、a位置位置编编号号1，81,92,73,114,12 5,106,8力分析力分析编编号号 89 71112108 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系学生学生编编号号1516171819202122V、a位置位置编编号号1,72,83，84,95，10 6,117，121，8力分析力分析编编号号12 345671牛头刨床机构牛头刨床机构学生学生编编号号2324252627282930V、a位置位置编编号号1,72,83，84,95

24、，10 6,117，121，8力分析力分析编编号号78891011128 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系周一、二、三上午周一、二、三上午（2.5天）天）1、平面连杆机构（六杆）的设计、平面连杆机构（六杆）的设计2、六杆机构的运动（、六杆机构的运动（V,a)分析（分析（2个位置）个位置）3、六杆机构动态静力分析（、六杆机构动态静力分析（1个位置）个位置）（1张张1号图纸）号图纸）周三下午、周四上午（周三下午、周四上午（1天）天）1、凸轮机构的设计、凸轮机构的设计2、齿轮机构的设计、齿轮机构的设计 （2张张2号图纸）号图纸）周四下午周四下午 周五周五周四下午整理说明书周

25、四下午整理说明书周五收图周五收图日程安排：日程安排：能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系教室安排及指导教师：指导教师:马银戌、乐英教室安排:教十一楼机械10-1机械10-2机械10-3机械10-4机械10-5机械10-6机械10-7机械10-8404405406407408409410411答疑时间：上午9:3011:30下午3:30 5:30 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系六、注意事项1规定时间要在教室画图，否则按旷课处理。规定时间要在教室画图，否则按旷课处理。2学生的座位号要按次序排好，写到黑板上，以便老师查对。学生的座位号要按次序排好，写

26、到黑板上，以便老师查对。3 教室门要锁好，丢东西要赔。教室门要锁好，丢东西要赔。4 分几组借图板、丁字尺、绘图仪器、买图纸、打扫教室等等分几组借图板、丁字尺、绘图仪器、买图纸、打扫教室等等工作。工作。五、参考书1 1、机械原理课程设计指导书、机械原理课程设计指导书 唐锦茹唐锦茹 自编讲义自编讲义2 2、机械原理教材、机械原理教材 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 机械工程系机械工程系说明书的书写格式说明书的书写格式,必须要计算机打印必须要计算机打印 次序应该是次序应该是 :封面封面任务书任务书目录目录正文正文(开始编有页码开始编有页码)参考文献参考文献 格式一定要按规定来写格式一定要按规定来写!