典型机械设计课程设计

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1、典型机械课程设计指导书北京信息科技大学机械工程学院机械设计教研室2007年10月目 录第一节 绪论.3第二节 典型机械课程设计例4第三节 课程设计题目13题目一 四工位专用机床12题目二 糕点切片机的设计14题目三 自动打印机 16题目四 平压模切机设计19题目五 平压印刷机设计21题目六 精压冲压机构及送料机构设计25题目七 平台印刷机主传动系统设计28题目八 十五吨压片机设计32题目九 游戏机传动系统设计37题目十 旋转型灌装机设计39题目十一 冷霜自动灌装机44题目十二 钢丝绳电动葫芦起升用减速器设计47题目十三 弓形锯床主传动及工作机构设计50题目十四 薄壁零件冲压机51题目十五 洗瓶

2、机推瓶机构设计.54题目十六 蜂窝煤成形机59题目十七 薄壁零件冲压机.63题目十八 肥皂压花机.65题目十九 螺钉头冷镦机.67题目二十 巧克力糖果包装机.70第四节 机械设计常用资料和参考图例.73参考资料.89典型机械课程设计指导书北京信息科技大学机械设计教研室田竹友 米 洁 姚文席第一节 绪论“典型机械课程设计”是机械类课程中最适合培养学生创新能力的一门课程。通过本课程的技术训练学生可以综合运用机械原理、机械设计、优化设计、计算机辅助设计、创新设计等课程所学理论知识和技能，做到理论联系实际提高解决实际问题的能力。一、机械课程设计的教学目的与教学要求典型机械课程设计本着“以设计为主线，分

3、析为设计服务，落脚点为机械系统方案设计”的思想，设定教学目的，确定教学内容，体现教学特色。 典型机械课程设计要努力培养学生的四个能力：机构综合能力、利用计算机解决工程实际问题的能力、自学能力以及创新能力。 典型机械课程设计是理论联系实际的有效途径，是机械类学生所受到的专业系统训练和综合训练的重要环节。课程设计实施方案应是使学生了解机械系统设计的全过程，并以机械运动方案设计与传动系统的结构设计为主。1、教学目的（1） 对先修课知识的巩固、提高及综合运用； （2） 树立正确设计思想和工程意识，培养独立分析、解决实际工程问题的能力，系统集成能力和创新能力，培养整机设计与产品设计的概念； （3） 完成

4、简单机械系统装置的设计，掌握机械设计的一般方法和规律；（4） 培养机构综合能力与计算机能力，进行工程设计的基本技能训练，如理论计算，计算机绘图，设计资料、手册、标准规范的运用，使用经验数据进行估算和数据处理； （5） 培养结构设计能力；（6） 提高教学质量。2、教学要求（1） 课程设计内容应以完整的机械系统（包括原动机、执行机构和传动系统）为设计对象，也可选做其他机械装置，但工作量应满足要求；（2） 设计过程应包括：调研分析、功能原理分析、机械系统运动方案设计，选用机构的运动学和动力学计算，原动机选择，传动系统设计，执行系统设计等一般机械设计的全过程；（3） 设计图纸应符合国家标准，尺寸公差标

5、注正确，技术要求完整合理；（4） 鼓励创新思维，提倡广泛查阅资料，强调在教师指导下按时独立完成。二、典型机械课程设计进行方式 要求在教师指导下分阶段独立完成，各阶段包括：（1） 系统总体方案的分析讨论和制定；（2） 选择动力机，确定传动系统，计算各运动和动力参数；（3） 执行机构的运动分析计算、动力学分析计算，确定各构件的尺寸； （4） 传动零件的工作能力设计计算，确定主要零件的主要参数或尺寸；（5） 对指定部分的传动装置进行结构设计； （6） 编写设计计算说明书； （7） 答辩。三、课程设计应完成并提交的设计成果（1） 典型机械设计总体方案运动简图（A1图纸）；（2） 部分传动装置的装配图（

6、A1图纸，应为计算机绘制）；（3） 执行机构零件工作图若干张；（4） 设计说明书一份（字左右），内容包括：机器的功能分析、方案选择及确定、动力机选择、传动系统及动力系统的运动分析和动力学分析、传动件及连接件的设计计算、技术参数确定、装配维护注意事项等。 第二节 典型机械课程设计示例课程设计的方法: 1、发挥学生的创新能力 为了激发学生的创新能力，学生可以从给定的若干设计题目中自选感兴趣的题目，独立或分组进行课程设计。按这种原则选择的设计题目，其运动方案可能有多个。由于学生初次搞设计，知识面不足，一些结构、工艺知识尚未掌握，因此对学生提出的方案不能有过高的要求，只要方案可行，能实现预期的运动，就

7、认为达到基本要求。进行具体机构的运动和动力分析时，可按照教师给出的运动设计参考方案进行，也可按照学生的运动设计方案继续进行。教师可以给定具体机构的运动学尺寸，也可由学生自己初定运动学尺寸，然后进行分析与综合。设计时间为周。课程设计的实施步骤是：自主选题 确定设计方案 计算机动态模拟 制作实物模型 进行尺寸综合与性能分析 传动系统结构设计 完成机械传动系统与传动零件的强度计算和结构设计 编写说明书并答辩。通过综合课程设计，加强整机（系统）设计的训练。 2、调用其他教学手段 尝试在课程设计中引入机构运动演示内容。要求学生用计算机辅助设计二维、三维动画或计算机仿真验证机构运动设计的合理性。或引入创新

8、实验。要求学生利用运动方案模型实验及运动参数测定实验，验证机构运动设计的科学性、合理性。通过在机械综合设计课程设计中引入其他教学手段，丰富课程设计的教学内容，调动学生的学习积极性，使学生获得全面训练，提高解决工程实际问题的能力。 对于计算机技术在课程设计中的应用应注意：（1） 机械综合设计课程设计中，既要培养利用计算机解决工程实际问题的能力，又不能把课程设计变成单纯的计算机编程课。电算的注意力主要放在机械问题的数学建摸上，以及能够使用合适的计算机方法解决工程问题。 （2） 电算法对机构进行运动设计与运动分析。课程设计时学生只需建模或编主程序，子程序由课程设计程序库给出。以节省学生编写和调试程序

9、的时间，把精力真正放在机构的设计和评价上。 （3） 课程设计与课程作业结合起来。学生在平时课程作业中完成常用机构的运动分析、设计与动力学计算，课程设计时直接调用。课程设计推荐使用VC+、VB、Matlab语言编程。 3、设计示例例一：四工位专用机床（1）孔的典型加工工艺及刀具孔的加工包括从实体材料上加工孔和对已有孔进行加工两大类。麻花钻是在实体材料上加工孔的常用刀具，加工精度较低。扩孔钻和铰刀是用于对已有孔进行加工的刀具。扩孔钻的外形和麻花钻相类似，只是加工余量小，刀齿数目比麻花钻多，加工后孔的质量较好，一般能达级精度。铰刀是提高被加工孔质量的半精加工或精加工刀具，切削时加工余量更小，刀齿数目

10、更多，加工后孔的精度最高可达。图例1.1 为孔的加工示意图。钻孔 扩孔 铰孔图例1.1 孔的加工示意图（2）四工位专用机床工作原理及外形尺寸专用机床旋转工作台有四个工作位置、（如图例1.2所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位的位置装钻头，的位置装扩孔钻，的位置装铰刀。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、

11、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。机床外形可参考图例1.，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体内部。(3) 设计步骤 1） 执行机构的选型 根据专用机床的功能要求，回转工作台做单向间歇运动，主轴箱做往复直线运动。实现工作台单向间歇运动的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、不完全齿轮机构等，实现主轴箱往复直线运动的机构有连杆机构和凸轮机构等。上述机构的结构、工作原理及特点见参考材料。机构选型应遵循表例.1中所示原则。图例1. 专用机床外形及尺寸表例1.1 选用执行机构的原则与方法序号机构选型原则实施办法1依照生产工艺要求，选择恰

12、当的机构形式和运动规律按执行构件运动形式选用相应的机构型式；在机构的运动误差不超过允许限度的情况下，可以采用相似的实现运动规律的构件；机构的执行构件在工作循环中的速度、加速度、的变化应符合要求，以保证产品质量；2结构简单、尺寸适度，在整体布置上占用的空间小，达到布置紧凑在满足要求的前提下机构的结构力求简单、可靠；由主动（输入）件到从动件（执行构件）间的运动链要尽可能短，他包括构件和运动副数都要尽量减少3制造加工容易在采用低副的机构中，转动副制造简单易保证运动副元素的配合精度，移动副元素制造困难，不易保证配合精度；采用带高副的机构，可以减少运动副数和构件数，但高副元素形状一般较为复杂，制造较困难

13、4考虑动力源的形式有气、液源时常利用气动、液压机构，便于调节速度；采用电动机后，执行机构又要考虑原动件为连续转动，有时也有不少方便之处5动力特性更好考虑机构的平衡，使动载荷最小；执行构件的速度、加速度变化应符合要求；采用最大的传动角和最小增力系数的机构以减少原动轴上的力矩6具有较高的生产效率和机械效率机构的传动链尽量短；尽量少采用移动副（这类运动副易发生楔紧和自锁现象，并易于产生爬行现象）；合适的机构形式，可以提高生产效率；机构的动力特性好；执行机构的选择要考虑动力机的运动方式、功率、转矩及其载荷特性能够相互匹配协调；机构的传力特性好，有利于机械效率的提高2） 机械运动方案的评价 对上述两执行

14、机构，做其形态学矩阵，可得到为数众多的方案。表例1.为机械运动方案的形态学矩阵。表例1.2 机械运动方案的形态学矩阵工作台棘轮槽轮凸轮不完全齿轮主轴箱连杆凸轮凸轮连杆表例1.3 机械运动方案的评价指标性能指标具体内容机构的功能1）运动规律的型式；2）传动精度高低机构的工作性能1）应用范围；2）可调性；3）运转速度；4）承载能力机构的动力性能1）加速度峰值；2）噪声；3）耐磨性；4）可靠性经济性1）制造难易；2）制造误差敏感度；3）调整方便性；4）能耗大小结构紧凑1）尺寸；2）重量；3）结构复杂性机械运动方案的拟定，最终要求通过分析比较提供最佳方案。一个方案的优劣只有通过系统综合评价来确定。从机

15、构和机械运动方案的选择和评价要求看，主要应满足五个方面的性能指标，具体见表例1.3。目前常用的评价方法很多，如系统工程评价法、模糊综合评价法等。本次课程设计中机械运动方案的评价采用定性评价法，由指导教师组织学生集体完成。3） 设计运动循环图（图例1.3）刀具(主轴箱)工作行程空回行程刀具在工件外刀具在工件内刀具在工件外工作台转位静止转位 凸轮转角 0 70 240 340 360图例1.3 运动循环图4） 机械传动系统的速比和变速机构 机械系统通常由原动机、传动装置、执行机构和控制操作部件组成。原动机是机械系统中的驱动部分，其类型及规格已选定，执行机构的机构型式通过上述设计过程也已确定，此时应

16、进行传动系统的设计计算。传动系统是把原动机和执行机构联系起来的装置，四工位专用机床中，传动系统将驱动电机的运动并列传递到两执行机构。传动类型的选择及传动装置总传动比的分配见参考材料。5） 绘制机械运动方案简图 根据已选定的执行机构型式及传动系统的类型，绘制专用机床机械运动示意图（草图），然后进行机械运动系统的尺度计算，有关参数计算完毕后，选取适当的比例绘制机械运动方案简图（A1）。6） 机械传动系统和执行机构的尺寸计算 根据机械运动方案示意图，对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算，具体计算方法见参考材料及机械原理、机械设计课本。计算过程中有无法确定的参数由指导教师给定。7） 机构运动分析 用图

17、解法对工作台回转机构或主轴箱往复直线运动机构进行运动分析，绘制从动件位移、速度、加速度曲线图。（A3）8） 部分传动装置的设计装配图（A1图纸）用计算机绘制；（图略）9） 执行机构工作图若干张用计算机绘制；（图略）10） 编写设计说明书 课程设计说明书是技术说明书的一种，是对课程设计的总结。主要内容包括：课程设计题目简介（四工位专用机床的功能及设计要求）、执行机构的选型及评价、机械传动系统的设计计算、机械运动方案简图的绘制、机械运动系统尺度计算、机构运动分析力分析、传动部分结构设计、装配维护注意事项、设计小结、参考书目等。设计说明书用纸张书写，之后按以下顺序纵向装订成册：封面、课程设计任务书、

18、摘要、目录、正文、参考文献。例二：设计运动循环图的例子下面以自动电阻压帽机为例说明机械运动循环图的设计过程。自动电阻压帽机的机构运动示意图如图例2.1所示。电机通过三角皮带、蜗杆蜗轮带动分配轴转动。其中，、和分别为送电阻坯料机构、夹紧机构、送帽压帽机构、电阻坯料储料箱和电阻帽储料箱的示意图。四个机构的原动凸轮均固联在同一分配轴上。自动电阻压帽机的总功能是将电阻坯料的两端压上电阻帽。它的工艺动作可分解为送电阻坯料、坯料夹紧定位和送帽压帽三个动作。各执行机构的型式和行程如下：送电阻坯料机构：由凸轮机构与正弦机构串联而成的送料机构其功能是将电阻坯料从储料箱中取出并送到压帽工位。凸轮机构的行程为：工作

19、行程停歇回程停歇。2夹紧机构： 其功能是将电阻坯料夹紧定位，用对心滚子移动从动件盘形凸轮机构来实现。其行程为：工作行程停歇回程。3送帽压帽机构： 其功能是将电阻帽快速送到加工位置，再慢速将它压牢在电阻坯料的两端使之成为一个整体。用两个具有相同运动规律的摆动从动件圆柱凸轮机构同时从两边工作来实现。其行程为：快速前进慢速压紧回程停歇。在停歇阶段，加工好的产品自由落入成品箱中。该自动机的生产率。送电阻坯料机构 夹紧机构 送帽压帽机构 电阻坯料储料箱 电阻帽储料箱图例2.1 自动电阻压帽机的机械运动示意图（1） 机械的工作循环时间机械的工作循环时间是指作循环运动的机械完成一个工作循环所用的时间，通常用

20、T表示。机械的工作循环时间往往与各执行构件的运动循环时间一致。因为执行构件的运动节奏就是整台机器的工作节奏。执行构件的运动循环一般由若干个动作组成，因此，执行构件的运动循环时间可以表示为（2） 机械工作循环图的设计步骤在设计机械工作循环图时，由于机械系统的功能是已知的，理论生产率已确定，即机械系统工作循环时间T已基本确定，各执行构件的运动方式已初步拟定。机械工作循环图可按如下步骤进行设计：A确定机械工作循环时间T式中Q为生产率，如图4所示的电阻压帽自动机，生产率，则 B确定各执行构件的简化运动线图图例2.1所示的电阻压帽自动机有三个执行构件，它们分别是送料杆、夹紧杆和压帽杆。由调查研究、试验、

21、类比等方法确定了各执行构件的动作、时间和相应的分配轴转角，如表例2.1所示。表例2.1执行构件动作时间/s分配轴转角送料杆I送料行程工作位置停歇空回行程初始位置停歇T1=1/2t2=1/3t3=1/2t4=2/3jI1=90jI2=60jI3=90jI4=120夹紧杆II夹紧行程工作位置停歇空回行程初始位置停歇tII1=5/12tII2=11/12tII3=5/12tII4=1/4jII1=75jII2=165jII3=75jII4=45压帽杆III快速送帽行程慢速压帽行程空回行程初始位置停歇tIII1=5/12tIII2=23/26tIII3=1/2tIII4=4/9jIII1=75jIII

22、2=115jIII3=90jIII4=80用表中数据可绘出送料杆、夹紧杆和压帽杆的简化运动线图，如图例2.2所示。因没有考虑各个执行构件间的协调配合关系，所以，此初步运动循环图需要修改。 C协调各执行构件的动作顺序为了使工艺动作能够连续进行，不会中断，要求：送料机构开始返回时，夹紧机构必须已经将电阻坯料夹紧；同样，当夹紧机构开始返回时，压帽机构必须已经将电阻帽压牢在电阻坯料的两端上。按此要求，自动电阻压帽机第一次修改后的运动循环图如图例2.3所示。此时，由于夹紧机构和压帽机构的右移，加长了工作循环的周期和对应的分配轴的转角。不能满足机器每两秒钟生产一个成品的生产率要求，需要进一步修改。现以送料

23、杆的简化运动线图为基础，协调其他两个执行构件的运动。由送料与夹紧的关系知，只有当送料杆将工件送到位后，夹紧杆才能去夹紧，但夹紧杆从静止运动至夹紧位置有一段行程，为了节省时间，可以在送料杆尚未送到位时，夹紧杆就开始运动，只要保证送料杆送到位后夹紧杆才运动至夹紧位置和两执行构件不发生空间碰撞即可。由于机构运动的误差，应在送料杆送到位后一小段时间，夹紧杆才运动至夹紧位置。为了减少图例2.3所示运动循环图的运动周期，使之符合生产率的要求，可缩短三个执行机构的初始位置停歇时间。即将机构和的运动循环图适当左移，设左移完后，夹紧机构工作位置停歇的开始点与送料机构工作位置停歇的开始点间的距离为，与之对应的分配

24、轴的转角为，工作循环的周期和对应的分配轴的转角分别为和，按此原则，将夹紧杆运动至夹紧位置的时间滞后送料杆送到位的时间，即滞后分配轴转角。同理，将压帽杆开始慢压的时间滞后夹紧杆运动至夹紧位置的时间即滞后分配轴转角。D绘制机械工作循环图按上述协调后各执行构件的运动顺序，可初步绘制机械工作循环如图例2.3所示。由图可见，在内，送料杆为送料前的停歇，而夹紧杆和压帽杆各有一段返回行程。又在内，夹紧杆和压帽杆均为初始位置停歇，而送料杆有一段送料行程。因此，将区段并入区段并不影响自动机的工作，但却能减少送料的停歇时间，它相当于或转角。这样修正后的自动机运动循环时间为。生产率变为：由于一个循环的分配轴转角为，

25、因此将横坐标按比例换成，变换后即得该自动机的机械运动循环图，第二次修改后，满足要求的自动电阻压帽机的运动循环图如图例2.4、所示。图例2.2 执行系统的初步运动循环图 图例2.3 执行系统第一次修改后的运动循环图 a)b)图例2.4 满足要求的执行系统的运动循环图以自动电阻压帽机为例，设计运动循环图的方案求解步骤如下。（1） 总功能 自动电阻压帽机的总功能是将电阻坯料压上端帽。（2） 功能分解 由总功能分解得到的与执行系统有关的功能元如图例2.5所示。图例2.5 自动电阻压帽机的功能分解（3） 执行系统的功能元求解除动力源和传动系统以外，由执行系统的功能元所构成的解矩阵如表例2.2所示。表例2

26、.2 自动电阻压帽机执行系统功能元解矩阵功能元功能元的解123456A取送电阻坯料凸轮连杆机构连杆机构凸轮机构液压传动气压传动电磁铁B送电阻帽连杆机构重力凸轮机构液压机构气压机构电磁铁C坯料夹紧凸轮机构连杆机构液力压紧气力压紧弹力压紧D压帽连杆机构凸轮机构液力压紧气力压紧电磁力压紧凸轮连杆机构（4）方案的系统解的数目由表例2.2所示的功能元解矩阵可知，若没有重复，可能组成的系统方案的最大数目为 但常有重复，实际能组成的系统方案的数目要少许多。最后确定的系统解为，且将功能元和由一个机构来实现，如图例2.1所示。第三节 课程设计题目课程设计的选题原则极为重要，编制题目应使学生初步“具有按照使用要求

27、进行机械传动系统设计的能力”。应密切联系工程实际，激发学生的创新能力，达到培养应用型人才的目的。 典型机械课程设计的选题原则及使用方法是: （1） 综合性的，以运动方案设计及传动系统结构设计为主。事先不给运动简图（至多给出参考性的简图），运动设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主动性和创造力，使学生真正受到一次运动设计和传动系统结构设计的训练。 （2） 题目是简单的整体机械设计。 （3） 题目要覆盖机械原理、机械设计等课程的主要内容。 （4） 题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产劳动中所熟悉的简单典型机械。 （5） 题目的设计结果应包括种左右典型机构，也允许

28、选用其他常用机构或组合机构。 （6） 题目不宜太深太复杂，让学生在规定时间里能够独立完成。 （7） 题目要有一定灵活性，有利于发挥学生的创造力。 （8） 题目中给定条件一般要具体，实际生产题目必要时可做简化处理。因为学生是初次作设计，设计条件不宜太活。 题目一 四工位专用机床设计过程参见例一，专用机床外形及尺寸见图例1.21、工作原理及工艺动作过程 四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转

29、位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。 2、原始数据及设计要求 （1） 刀具顶端离开工作表面，快速移动送进后，再匀速送进（包括刀具切入量、工件孔深、刀具切出量，如图题1.1所示，然后快速返回。回程和进程的平均速度之比K=。（2） 刀具匀速进给速度为，工件装卸时间不超过 。（3） 机床生产率每小时约件。（4） 执行机构及传动机构能装入机体内。 （5） 传动系统电机为交流异步电动机，功率，转速。 3、 设计方案提示 （1） 回转台的间歇转动，可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。 （2） 主轴箱的往复移动，可采用圆柱凸轮机构、移动从动件盘形凸轮机构、凸

30、轮连杆机构、平面连杆机构等。 （3） 由生产率可求出一个运动循环所需时间，刀具匀速送进所需时间，刀具其余移动（包括快速送进，快速返回）共需。回转工作台静止时间为，因此足够工件装卸所需时间。 (4) 专用机床参考方案如图题1.1、1.2所示。 图题1.1 专用机床参考方案一图题1.2 专用机床参考方案二4、设计任务 （1） 按工艺动作过程拟定运动循环图。 （2） 进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的选型。并进行机械运动方案的评价和选择； （3） 根据电机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。（4） 画出机械运动方案简图。（A1） （5） 机械传动系统和执行机构的尺度计算。画出机械传动

31、系统结构图（A1），执行机构的零件图。（A3） （6） 编写设计说明书。（用纸张，封面用标准格式） 设计说明书包括的主要内容： 1）目录2）设计题目3）工作原理4）原始数据5）执行部分机构方案设计a) 分析执行机构的方案b) 拟定执行机构方案c) 执行机构运动循环图6）初定电机转速及传动装置方案7）执行机构尺寸设计及运动分析8）传动装置总体设计a) 选择电动机b) 计算总传动比，并分配传动比c) 计算各轴的运动和动力参数9）传动件的设计计算10）轴的设计计算、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。11）设计小结12）参考文献题目二 糕点切片机的设计1、工作原理及工艺动作过程糕点先成型（如长方体、

32、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片；改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要，简图如图题所示。3、参考方案 图题 糕点切片机结构简图机构运动说明：（1） 糕点成型后直接从生产线上被运送到皮带轮的进端；（2） 拨盘在传动系统（齿轮系）的带动下以的角速度拨动槽轮，槽轮又带动同轴的皮带轮，皮带也在摩擦力的作用下随着皮带轮一起转动，同时糕点就可在皮带轮的带动下，被切刀切成等厚的薄片；（3） 切成型后的糕点也随着皮带轮的运动被移出皮带轮。2、原始数据及设计要求已知条件方案12345678工

33、作机输入功率（KW）2.52.32.22.12.01.91.81.7生产率（片/min）6058555250484542糕点尺寸：长度：200mm 厚度：5-80mm 宽度：10、20、30mm（可调）工作条件：载荷有轻微冲击，一班制使用期限：十年，大修期为三年生产批量：小批量生产（少于十台）动力来源：电力，三相交流（220V/380V）转速允许误差：5%3、设计任务（1）执行部分机构设计1）分析切刀、输送机构的方案2）拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意图。如图题2.1所示。3) 画出执行机构运动循环图。糕点切片机圆周式运动循环图如图题2.2所示。 图题 糕点切片机运动循环图4) 对执行机

34、构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸。a) 画出执行机构运动简图b) 对执行机构进行运动分析（2）传动装置设计1）选择电动机2）计算总传动比，并分配传动比3）计算各轴的运动和动力参数4）传动件的设计计算（3）编写课程设计说明书4、设计完成工作量（1）执行机构方案图及机构运动简图一张（A1）（2）机构运动分析程序及结果（3）画出机械传动系统结构简图（A1），执行机构的零件图（A3）。（4）课程设计说明书一份设计说明书包括的主要内容：（用16K纸张，封面用标准格式）1）目录2）设计题目3）工作原理4）原始数据5）执行部分机构方案设计a) 分析切刀、输送机构的方案b) 拟定执行机构方案c)

35、 执行机构运动循环图6）初定电机转速及传动装置方案7）执行机构尺寸设计及运动分析8）传动装置总体设计a) 选择电动机b) 计算总传动比，并分配传动比c) 计算各轴的运动和动力参数9）传动件的设计计算10）轴的设计计算、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。11）设计小结12）参考文献题目三 自动打印机1、工作原理及工艺动作过程 在包装好的商品纸盒上打印记号。工艺过程为将包装好的商品送至打印位置；夹紧定位后打印记号；将产品输出。2、原始数据及设计要求（1） 产品的尺寸为：长，宽，高。（2） 产品重量为。（3） 生产率为 。（4） 要求结构简单紧凑，运动灵活可靠，便于制造。3、设计参考方案如下图题、

36、所示：图题 参考方案一 图题 参考方案二 图题 参考方案三带轮连续运动拨轮连续运动槽轮停转停托盘停转停滑块向上向下向上向下向上圆盘连续运动图题 工作循环参考简图4、设计任务（1） 进行送料夹紧机构、打印机构和输出机构的方案拟定，要求各有三个或三个以上的预选方案。（2） 按工艺动作过程拟定运动循环。（3） 进行机械运动方案的评价和选择。 （4） 根据电机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。 （5） 画出机械运动方案简图。（A1） （6） 机械传动系统和执行机构的尺度计算。画出机械传动系统结构图（A1），执行机构的零件图。（A3） （7） 编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式） 设

37、计说明书包括的主要内容： 1）目录2）设计题目3）工作原理4）原始数据5）执行部分机构方案设计a) 分析执行机构的方案b) 拟定执行机构方案c) 执行机构运动循环图6）初定电机转速及传动装置方案7）执行机构尺寸设计及运动分析8）传动装置总体设计a) 选择电动机b) 计算总传动比，并分配传动比c) 计算各轴的运动和动力参数9）传动件的设计计算10）轴的设计计算、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。11）设计小结12）参考文献 题目四 平压模切机设计1、功能要求及工作原理（1） 总功能要求 实现对各种规格的白纸板，厚度在以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸，沿着压出的压痕

38、可折叠成各种纸盒、纸箱或制造凹凸的商标。 图题4.1 机构运动简图 图题4.2 阻力图 （2） 工作原理 平压模切机的工作原理及工艺动作分解如图题4.1所示，压制纸板的工艺过程分“走纸”和“模切”两部分。“走纸”部分由图中所示的、组成，“模切”部分由、组成，为工作台面。工作时，工作台面下方的控制机构操纵向上运动，推动与双列链固联的走纸模块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板喂入。夹紧后，、开始运动，将纸板送到具有上模 (装调后固定不动)和下模6的位置后，、停歇，此时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件滑块和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕，切线，完成模切。此后链条再次运行，当夹有纸

39、板的横块走到某一位置，受另一机构(图中未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，此时，后一个走纸模块进入第二个运动循环，连续不断地完成上述的动作。 2、始数据和设计要求（1） 每小时压制纸板张。（2） 传动机构所用电机转速，滑块推动下模向上运动时所受生产阻力如图题4.2所示，图中，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程速度的倍，下模移动的行程长度。下模与滑块的质量约。（3） 工作台面离地面的距离约。（4） 所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。3、设计参考方案（1） 设计实现下模往复移动的机构时，要同时考虑满足运动条件和动力条件，凸轮机构，曲柄滑块机构，螺旋机构

40、等简单机构都能实现往复直线移动，但因压制纸板时受力较大，宜选用如图题4.3所示有增力作用的六杆机构，或采用图题4.4所示的机构。设计推动夹紧装置使夹紧片张开的控制机构时，考虑到夹紧片张开后要停留片刻，让纸板送入后才能夹紧，因此可选用具有一端停歇的往复直移运动机构，如凸轮机构，具有圆弧槽的导杆机构等。 （2） 传动部分可考虑采用带与齿轮传动串联，带与行星轮系等串联或单纯行星齿轮系等方案。 图题4.3 方案一 图题4.4 方案二4、设计任务（1） 进行机构的方案拟定，要求各有三个或三个以上的预选方案。（2） 按工艺动作过程拟定运动循环。（3） 进行机械运动方案的评价和选择。 （4） 根据电机参数和

41、执行机构运动参数进行传动方案的拟订。 （5） 画出机械运动方案简图。（A1） （6） 机械传动系统和执行机构的尺度计算。画出机械传动系统结构图（A1），执行机构的零件图。（A3） （7） 编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式） 设计说明书包括的主要内容： 1）目录2）设计题目3）工作原理4）原始数据5）执行部分机构方案设计a) 分析执行机构的方案b) 拟定执行机构方案a) 执行机构运动循环图6）初定电机转速及传动装置方案7）执行机构尺寸设计及运动分析8）传动装置总体设计a) 选择电动机b) 计算总传动比，并分配传动比d) 计算各轴的运动和动力参数9）传动件的设计计算10）轴的设计计算

42、、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。11）设计小结12）参考文献题目五 平压印刷机设计 图题5.1 平面印刷机结构简图1、功能要求及工作原理 （1） 总功能要求：印制各种资料、名片、表格。 （2） 工作原理： 平压印刷机的工作原理及工艺动作分解如图题5.1所示，将油墨定量输送至墨盘，令墨盘作间歇转动，使墨辊1蘸墨时能较均匀地得到供墨；墨辊沿墨盘面和铜锌板面11上下运动，完成蘸墨和刷墨动作；放有白纸的压印板3绕一固定点D来回摆动，其工作行程终点使白纸与涂有油墨的铜锌板压合，完成印刷工艺。当空回行程时便可取出成品。 2、设计数据及设计要求 （1） 实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，

43、通过传动系统使该机具有的印刷能力。 （2） 电动机功率，转速，电动机放在机架的左侧或底部，可自行决定。 （3） 根据印刷纸张幅面()，最大印刷幅面为，设定。 （4） 印头摆角为，要求印头返回行程与工作行程的平均速度之比(行程速度变化系数)。 （5） 油辊摆角为，油辊在上极限位置时，恰与油盘的上边缘接触，油盘直径为。 （6） 要求机构传动性能良好，即印头和油辊在两极限位置处的传动角大于或等于许用传动角，结构应紧凑，制造方便。 3、参考设计方案（1） 由于只有一个动力源，因而实现三个功能运动的机构必须联动，并且其主要动作必须协调。要首先构思实现动作要求的执行机构，然后勾划描述各机构动作协调配合关系

44、的运动循环图，最后按执路线连成整机，力求结构简单、紧凑。图题5.2为平压印刷机运动循环图(直线式)图题5.2 平压印刷机有关部件示意图（2） 印头和油辊的运动由两个曲柄摇杆机构按时序式联接来实现如图题5.3所示。曲柄摇杆机构实现印头的往复摆动；曲柄摇杆机构实现油辊的往复摆动。电机带动双联齿轮、输入运动，通过齿轮、分别驱动曲柄和。 图题5.3 参考方案一（3） 印头和油辊的运动由曲柄摇杆机构和双摇杆机构的串联来实现如图题5.4所示。电机通过齿轮机构带动曲柄摇杆机构实现印头的往复摆动。同时，摇杆(印头)又带动另一摇杆实现油辊的往复摆动。 图题5.4 参考方案二（4） 印头和油辊的运动由凸轮机构和连

45、杆机构按时序式联接来实现如图题5.5所示。由凸轮驱动双摇杆机构完成印头的往复摆动；由同轴传动的凸轮通过齿轮驱动摆杆摆动。调整两凸轮的相位和从动件的角位移以协调印头和油辊的运动。 （5） 实现油盘间歇运动的机构方案有很多，仅以图题5.6的两个方案供参考。右图为圆锥齿轮与间歇运动机构(如槽轮、棘轮、不完全齿轮机构等)的组合，左图为油盘转轴下端布置三、四个叉枝，由固定在轴上的拔杆和凸轮间歇推动叉枝，使油盘得到间歇转动。 (6) 图题5.7 为平压印刷机有关部件示意图 图题5.5 参考方案三图题5.6 参考方案四图题5.7 平压印刷机有关部件示意图4、设计任务（1） 进行机构的方案拟定，要求各有三个或

46、三个以上的预选方案。（2） 按工艺动作过程拟定运动循环。（3） 进行机械运动方案的评价和选择。 （4） 根据电机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。 （5） 画出机械运动方案简图。（A1） （6） 机械传动系统和执行机构的尺度计算。画出机械传动系统结构图（A1），执行机构的零件图。（A3） （7） 编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式） 设计说明书包括的主要内容： 1）目录2）设计题目3）工作原理4）原始数据5）执行部分机构方案设计a) 分析执行机构的方案b) 拟定执行机构方案a) 执行机构运动循环图6）初定电机转速及传动装置方案7）执行机构尺寸设计及运动分析8）传动装置总体设

47、计a) 选择电动机b) 计算总传动比，并分配传动比e) 计算各轴的运动和动力参数9）传动件的设计计算10）轴的设计计算、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。11）设计小结12）参考文献题目六 精压冲压机构及送料机构设计1、功能要求及工作原理（1） 总功能要求 将薄铝板送到待加工位置后，一次冲压成深筒形，并将成品推出模腔。（2） 工作原理 图题6.1 精压机工作原理图精压机的工作原理及工艺动作分解如图题6.1所示。要求从侧面将坯料送至待加工位置，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速下冲，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，完成一个工作循环。2、原始数据及设计要求 （1

48、） 以转动的电机为动力，从动件(执行构件)为上模，作上、下往复直移运动，其运动规律如图题6.2所示，具有快速下沉，等速工作进给和快速返回的特性。 （2） 机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角应大于或等于许用传动角。 （3） 上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置(下模上方) 。（4） 生产率为每分钟件。 （5） 执行构件的工作段长度，对应曲柄转角；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。（6） 行程速度变化系数。 （7） 送料距离。 （8） 电机转速为。 3、参考设计方案 （1） 冲压机构原动件为曲柄，从动件为滑块，行程中有等速运动段，并具有急回特性，还应具有较好的动力特性。

49、要满足这些要求，单一的曲柄滑块机构是难以胜任的，需用组合机构。送料机构仅要求作间歇送进，可结合冲压机构一并考虑。 （2） 图题6.2所示的是冲压机构采用双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭，使自由度由降为。由齿轮固联凸轮，联结连杆机构，按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律以确保在规定时间将坯料送至待加工位置。 （3） 图题6.3所示的冲压机构是在导杆机构的基础上串联一个摇杆滑块机构组合而成。由给定的行程速比系数K确定导杆机构的几何尺寸。适当选择导路位置，可使工作段满足匀速要求，工作段的传动角满足设计要求。送料由凸轮机构控制。（4） 图题6.4所示的冲压机构由铰链四杆机构串联摇杆活动机构组

50、合而成，送料机构由凸轮机构控制。 图题6.2 参考方案一 图题6.3 参考方案二 图题6.4 参考方案三 图题6.5 运动循环示意图（5）由机构运动循环图题6.5可知：机构在一个运动周期内，当上模运动在它的正行程时，推杆 和上顶机构都在回程中；当上模冲压完成之后，推杆开始将坯料输送至待加工位置，上顶机构也同时将成品顶出下模，实现一个工作周期。4、设计任务 （1） 本题设计的时间为周。 （2） 根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。（3） 按工艺动作过程拟定运动循环图。（4） 根据系统功能图绘制功能矩阵表。 （5） 构思系统运动方案(至少个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 （6） 用解

51、析法或图解法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。 （7） 绘制机械运动方案简图。(A1) （8） 绘制传动系统结构图(A1)，执行机构零件图（A2或A3）。 （9） 编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式） 设计说明书包括的主要内容： 1）目录2）设计题目3）工作原理4）原始数据5）执行部分机构方案设计a)分析执行机构的方案b)拟定执行机构方案c)执行机构运动循环图6）初定电机转速及传动装置方案7）执行机构尺寸设计及运动分析8）传动装置总体设计a)选择电动机b)计算总传动比，并分配传动比c)计算各轴的运动和动力参数9）传动件的设计计算10）轴的

52、设计计算、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。11）设计小结12）参考文献题目七 平台印刷机主传动系统设计1、功能要求及工作原理 （1） 总功能要求： 实现将往复直线移动的铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到作圆周运动的滚筒表面的纸上。 （2） 工作原理 平台印刷机的工作原理及工艺动作分解如图题7.1所示。机器由一台电动机驱动。运动由电动机经过减速装置后分成两路，一路经传动机构I带动版台作往复直线移动，另一路经传动机构带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。图题7.1 平台印刷机结构简图2、原始数据及设计要求 （1） 要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往

53、复直线运动，滚筒作连续或间歇运动。 （2） 为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。 （3） 为了保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应尽可能小)。 （4） 设计参数为：印刷生产率张/小时，版台行程长度，压印区段长度，滚筒直径，电动机功率，转速。 （5） 要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 3、参考设计方案 （1） 版台传动机构可在图题7.2中的四个方案选择。） 方案一 ） 方案二 ） 方案三） 方案四图题7.2 参考方案）所示六杆机构结构简单、加工制造容易，构件(即

54、版台)的速度是变化的，有急回特性。 ）所示的齿轮为滑移齿轮，上、下齿条均可动，并与版台固联，采用凸轮机构(图中未示)拨动齿轮沿其轴向移动时，可分别与上、下齿条啮合，实现版台往复移动，若使齿轮作匀速转动，版台就能作匀速往复移动。）所示曲柄滑块机构与齿轮齿条机构组合，下齿条固定，上齿条与版台固连，版台的行程比铰链中心C的行程大一倍，并有急回特性。）所示双曲柄机构、曲柄滑块与齿轮齿条的组合，下齿条固定时与）所示机构类似，下齿条可动时，则由下齿条输入另一运动，以得到所需的合成运动。（2） 滚筒传动机构可在图题7.3中的四个方案选择。）所示的滚筒是由版台上的齿条带动与滚筒同轴的齿轮而转动的。当版台空回时

55、，滚筒应停止转动，应设置如(c)所示的滚筒与版台运动的脱离装置。）所示双曲柄机构与齿轮机构串联而成的滚筒传动机构，滚筒非匀速转动，若设计合适，可使滚筒在压印区段转速变化平缓。）所示滚筒由电机通过带传动及齿轮减速后，由齿轮机构直接带动的，因而转速是常量。当与其配合的版台由非匀速机构带动时，很难满足速度同步的要求，因而只能与图题7.2中）配合使用。 （3） 平台印刷机的主传动机构要考虑版台传动与滚筒传动机构之间的配合。采用图题7.2 )与图题7.3 )和图题7.2 )与图题7.3 )配合时，应加设滚筒与版台的运动脱离机构及滚筒定位机构。采用图题7.2 )与图题7.3 )配合时，为了保证滚筒在版台上

56、作纯滚动，应加设运动补偿机构如图题7.4所示。其他的配合可由设计者自己构思和评价。 ） ） ） ) 图题7.3 滚筒传动机构参考方案图 图题7.4 运动补偿机构参考方案图4、设计任务 （1） 本题设计的时间为周。 （2） 根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。（3） 按工艺动作过程拟定运动循环图。（4） 根据系统功能图绘制功能矩阵表。 （5） 构思系统运动方案(至少个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 （6） 用解析法或图解法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。 （7） 绘制机械运动方案简图。(A1) （8） 绘制传动系统结构图(A1)，执行机构零件图（A2或A3）。 （9） 编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式） 设计说明书包括的主要内容： 1）目