机械原理课程设计题目.docx

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1、第二部分 机械原理与设计课程设计题目第六章 课程设计题目第 1 题 电动线锯机的机构综合与结构设计一、 设计题目线锯机又叫直锯机，是木工常用的电动工具，主要用于在木板上开槽，其外形如图 61 所示。电动机通过传动系统带动直线锯条上下往复运动，实现锯切的目的。 现要求设计电动线锯机的传动系统。二、 设计数据与要求锯条上下往复运动的行程为 30mm，最大锯 图 61 电动线锯机外形图切厚度为 50mm；假设锯条切削木板时的平均切削力为 700N，非切削时锯条与木板间的平均摩擦力为 100N；锯条规格为长 宽=100mm 8mm。 要求锯条上下往复运动的速度在 5001500 次/分间可调（有级可调

2、或无级可调皆可）；采用 220V 单相交流电动机，并要求该机器振动小、噪声小和重量轻。该线锯机的设计寿命为 8 年，每年 300 工作日，每日 8 小时。三、 设计任务1 至少提出三种运动方案， 然后进行方案分析评比， 选出一种运动方案进行机构综合；2 确定电动机的功率与转速；3 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制线锯机的机构运动简图；4 在假设电动机等速运动的条件下， 绘制锯条在一个运动周期中位移、 速度和加速度变化曲线；5 如果希望电动机的速度波动系数小于 1%，求应在电动机轴上加多大转动惯量的飞轮；6 对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸；7 进行线锯机结构设计，绘制其装配图；8 编

3、写课程设计说明书。第 2 题 块状物品推送机的机构综合与结构设计一、 设计题目在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，如图 62 所示。二、设计数据与要求 1. 向上推送距离 H=120mm，生产率为每分钟推送物品 120件；2. 推送机的原动机为同步转速为 3000 转/分的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动；3. 由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动 件转过 1500 时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动0件再转过 120时，推杆从最高位置

4、又回到最低位置；最后湖南科技大学课程设计当主动件再转过 900 时，推杆在最低位置停留不动；4. 设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为500N；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为 100N； 图62 推送机工作要求5. 使用寿命 10 年，每年 300工作日，每日工作 16 小时；0），结 6. 在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于 35构紧凑，振动噪声小。三、设计任务1. 至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；2. 确定电动机的功率与满载转速；3. 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推

5、送机的机构运动简图；4. 在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线；5. 如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于 3%，求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮；6. 进行推送机减速系统的结构设计，绘制其装配图和两张零件图；7. 编写课程设计说明书。四、设计提示实现推送机推送要求的执行机构方案很多，下面给出几种供设计时参考。1. 凸轮机构 图 63 所示的凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律，但行程较小。2. 凸轮齿轮组合机构 图 64 所示的凸轮齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。 当扇形齿轮的分度圆半径大于

6、摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。3. 凸轮连杆组合机构 图 65 所示的凸轮连杆组合机构也可以实现行程放大功能，但效率较低。图63 凸轮机构 图 64 凸轮-齿轮组合机构 图 65 凸轮-连杆组合机构4. 连杆机构 图 66 所示的连杆机构由曲柄摇杆机构 ABCD 与曲柄滑块机构GHK 通过连杆 EF 相联组合而成。连杆 BC 上 E 点的轨迹，在 部分近似呈以 F 点为圆心的圆弧形，因此，杆 FG 在图示位置有一段时间实现近似停歇。- 2 -湖南科技大学课程设计 5. 固定凸轮连杆组合机构 图 67 所示的固定凸轮连杆组合机构， 可视为连杆长度 BD 可变的曲柄滑块机构，改变固定凸轮的轮廓

7、形状，滑块可实现预期的运动规 律。图66 连杆机构 图 67 固定凸轮连杆组合机构第 3题 颚式破碎机的机构综合与传动系统设计一、 设计题目颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时，大块石料从上面的进料口进入，而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。图68 为一复摆式颚式破碎机的结构示意图。 图中连杆 2 具有扩大衬套 c，套在偏心轮 1 上，1 与带轮轴 A 固联，并绕其轴线转动。摇杆 3 在 C、D 两处分别与连杆 2 和机架相联。连杆 2（颚臂）上装有承压齿板 a，石料填放在空间 b 中，压碎的粒度用楔块机构 4 调整。弹簧 5 用以缓冲机构中的动应力。图 69 为一简摆式颚

8、式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄 1 绕轴心 O 连续回转时，在构件 2、3、4 的推动下，动颚板 5 绕固定点 F 往复摆动，与固定颚板 6 一起，将矿石压碎。设计颚式破碎机的的执行机构和传动系统。图68 复摆式颚式破碎机 图 69 简摆式颚式破碎机二、 设计数据与要求 颚式破碎机设计数据如表 61 所示。表 61 颚式破碎机设计数据分 进 颚 最 出 最大 曲组号 料 口 尺 板 有 效 大 进 料 料 口 调 挤压压强 柄转速- 3 -湖南科技大学课程设计寸 工 作 长 粒度 整范围（M （rp（ m （m （m pa） m）度m） m） m）（mm）1120 200200100

9、1030200 3002150 2502501201040210 2703200 2503001502040220 2504250 3003502002050230 200为了提高机械效率，要求执行机构的最小传动角大于 650；为了防止压碎的石料在下落时进一步碰撞变碎，要求动颚板放料的平均速度小于压料的平均速度，但为了减小驱动功率，要求速比系数 k（压料的平均速度 /放料的平均速度）不大于 1.2。采用 380V三相交流电动机。该颚式破碎机的设计寿命为 5 年，每年 300 工作日，每日 16小时。三、 设计任务1 针对图 68 和图 69 所示的颚式破碎机的执行机构方案， 依据设计数据和设计

10、要求，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；2 假设曲柄等速转动，画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线；3 在颚板挤压石料过程中， 假设挤压压强由零到最大线性增加， 并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上， 在不考虑各处摩擦、 构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4 确定电动机的功率与转速；5 取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于 15，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6 对曲柄轴进行动平衡计算；7 确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；8 绘制颚式破碎机的装配图和曲柄轴的零件图；9 编写课程设计说明书。四、 设计提示1

11、动颚板长度取为其工作长度的 1.2 倍，为了不使石料被挤推出破碎室，两颚板间夹角 。2 将动颚板摆角范围取为 。3 在进行曲柄轴的动平衡时， 应将曲柄上的飞轮分成大小和重量相同的两个轮子，其中一个兼作带轮用。第4 题 压床机构综合与传动系统设计一、设计题目压床是应用广泛的锻压设备， 用于钢板矫直、 压制零件等。 图 610所示为某压床的运动示意图。电动机经联轴器带动三级齿轮 ( 、 、 )减速器将转速降低，带动冲床执行机构（六杆机构 ABCDEF）的曲柄 AB 转动（图 611），六杆机构使冲头 5 上下往复运动，实现冲压工艺。- 4 -湖南科技大学课程设计现要求完成六杆机构的尺寸综合，并进行

12、三级齿轮减速器的强度计算和结构设计。二、设计数据六杆机构的中心距 、 、 ，构件 3 的上、下极限位置角 、 ，滑块 5 的行程 H，比值 、 ，曲柄转速 以及冲头所受的最大阻力 等列于表 62。三、设计任务1. 针对图 611 所示的压床执行机构方案， 依据设计要求和已知参数， 确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；图610 某压床的运动示意图 图 611 压床六杆机构表 62 六杆机构的设计数据已知参 H数组mm)分 ( ( ( ( ( ( mm) mm)mm) ) ) rpm) （KN）15 1 20 40 20 06201 1 0 0 1 50 .5 .25

13、 00626 1 20 70 60 06201 1 0 0 1 80 .5 .25 20537 2 30 00 10 06201 2 0 0 9 10 .5 .25 092. 假设曲柄等速转动，画出滑块 5的位移和速度的变化规律曲线；3. 在压床工作过程中， 冲头所受的阻力变化曲线如图 612所示，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下， 分析曲柄所需的驱动力矩；- 5 -湖南科技大学课程设计4. 确定电动机的功率与转速；5. 取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于 10，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6. 确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；7. 绘制压床传动系统

14、的装配图和齿轮、轴的零件图；8. 编写课程设计说明书。 图 612 压床阻力曲线图第 5 题 自动送料冲床机构综合与传动系统设计一、设计题目图 613 为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。 电动机通过 V 带传动和单级齿轮传动（图中未画出）带动曲柄 转动，通过连杆 带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。针对图 613 所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。图613 冲床机构运动方案示意图二、设计数据与要求依据冲床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表 63 所示。要求所设计的冲床结构紧凑，机械效率高。 图

15、 614 冲头所受阻力曲线表 63 冲床机构设计数据1 2 3 4分组已知参数生产率 （件/min） 180 200 220 250送料距离 （mm） 150 140 130 120- 6 -湖南科技大学课程设计板料厚度 （mm） 2 2 2 2轴心高度 （mm） 1060 1040 1020 1000冲头行程 （mm） 100 90 80 70辊轴半径 （mm） 60 60 60 60大齿轮轴心坐标 （mm） 270 270 270 270大齿轮轴心坐标 （mm） 460 450 440 430大齿轮轴心偏距 （mm） 30 30 30 30送料 机构 最小传动角45 45 45 45（0）

16、速度不均匀系数 0.03 0.03 0.03 0.03板料送进阻力 （N） 530 520 510 500冲压板料最大阻力 （N） 2300 2200 2100 2000冲头重力 （N） 150 140 130 120三、设计任务1. 绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期；2. 针对图 613 所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；3. 假设曲柄等速转动，画出滑块 C 的位移和速度的变化规律曲线；4. 在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图 614 所示，在不考虑各处摩擦、其他构件

17、重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；5. 确定电动机的功率与转速；6. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；7. 确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；8. 绘制冲床传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；9. 编写课程设计说明书。第 6 题 插床机构综合与传动系统设计一、设计题目插床是常用的机械加工设备，用于齿轮、花键和槽形零件等的加工。图 615 为某插床机构运动方案示意图。该插床主要由带转动、齿轮传动、连杆机构和凸轮机构等组成。电动机经过带传动、 齿轮传动减速后带动曲柄 1 回转，再通过导杆机构 123456，使装有刀具的滑块沿道路 yy 作往复运动

18、，以实现刀具切削运动。为了缩短空程时间，提高生产率，要求刀具具有急回运动。刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴 上的凸轮驱动摆动从动件 和其他有关机构（图中未画出）来实现的。- 7 -湖南科技大学课程设计图615 插床机构运动方案示意图图616 插刀所受阻力曲线针对图 615所示的插床机构运动方案， 进行执行机构的综合与分析， 并进行传动系统结构设计。二、设计数据与要求依据插床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表 64 所示。- 8 -湖南科技大学课程设计要求所设计的插床结构紧凑，机械效率高。表 64 插床机构设计数据1 2 3 4分组已知参数插刀往复次数 （次/min）

19、30 60 90 120插刀往复行程 （mm） 150 120 90 60插削机构行程速比系数2 2 2 2中心距 （mm） 160 150 140 130杆长之比 1 1 1 1质心坐标 （mm） 60 55 50 45质心坐标 （mm） 60 55 50 45质心坐标 （mm） 130 125 120 115凸 轮 摆 杆 长 度125 125 125 125（mm）凸轮摆杆行程角 （0） 15 15 15 150推程许用压力角 （） 45 45 45 45推程运动角 （0） 60 90 60 90回程运动角 （0） 90 60 90 600远程休止角 （） 10 15 10 15推程运动

20、规律等加速等减速速度余弦加正弦加速度 3-4-5 次多项式回程运动规律 等速 等速 等速 等速速度不均匀系数 0.03 0.03 0.03 0.03最大切削阻力 （N） 2300 2200 2100 2000阻力力臂 （mm） 150 140 130 120- 9 -湖南科技大学课程设计滑块 5 重力 （N） 350 340 330 320构件 3 重力 （N） 150 140 130 120构 件 3 转动 惯量0.12 0.11 0.1 0.1（kgm2）三、设计任务1. 针对图 615 所示的插床的执行机构 （插削机构和送料机构） 方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制

21、机构运动简图；2. 假设曲柄 1 等速转动，画出滑块 C 的位移和速度的变化规律曲线；3. 在插床工作过程中， 插刀所受的阻力变化曲线如图 616 所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4. 确定电动机的功率与转速；5. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6. 确定插床减速传动系统方案，设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；7. 绘制插床减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；8. 编写课程设计说明书。第 7 题 带式输送机的传动装置设计一、 设计题目图617 所示为带式输送机的六种传动方案，设计该带式输送机传动系统。a) b) c)

22、- 10 -湖南科技大学课程设计d) e) f)图617 带式输送机的六种传动方案二、设计数据与要求带式输送机的已知条件如表 65 所示。输送带鼓轮的传动效率为 0.97（包括鼓轮和轴承的效率损失），该输送机为两班制工作，连续单向运转，用于输送散粒物料，如谷物、型沙、煤等，工作载荷较平稳，使用寿命为 10 年，每年 300 个工作日。一般机械厂小批量制造。表 65 带式输送机的已知条件方案编号 a) b) c) d) e) f)输送带工作拉力 27 25 23 24 26 22F(N) 00 00 00 00 00 00输送带工作速度v(m/s)1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.02

23、6 25 24 23 22 21鼓轮直径 D(mm)0 0 0 0 0 0三、设计任务1 分析各种传动方案的优缺点，选择（或由教师指定）一种方案，进行传动系统设计；2 确定电动机的功率与转速， 分配各级传动的传动比， 并进行运动及动力参数计算；3 进行传动零部件的强度计算，确定其主要参数；4 对齿轮减速器进行结构设计，并绘制减速器装配图；5 对低速轴上的轴承以及轴等进行寿命计算和强度校核计算；6 对主要零件如轴、齿轮、箱体等进行结构设计，并绘制零件工作图；7 编写课程设计说明书。第 8题 螺旋输送机的传动装置设计二、 设计题目图618 所示为螺旋输送机的六种传动方案，设计该螺旋输送机传动系统。

24、a) b) c)- 11 -湖南科技大学课程设计d) e) f) 图618 螺旋输送机的六种传动方案 二、设计数据与要求螺旋输送机的已知条件如表 66 所示。该输送机为两班制工作，连续单向运转，用于输送散粒物料， 如谷物、 型沙、 煤等，工作载荷较平稳， 使用寿命为 8 年，每年 300个工作日。一般机械厂小批量制造。表66 螺旋输送机的已知数据方案编号 a) b) c) d) e) f)1 1 1 1 1 1输送螺旋转速 n(r/min)70 60 50 40 30 20输送螺旋所受阻力矩 1 9 9 8 8 7T(Nm) 00 5 0 5 0 5三、设计任务1 分析各种传动方案的优缺点，选

25、择（或由教师指定）一种方案，进行传动系统设计；2 确定电动机的功率与转速， 分配各级传动的传动比， 并进行运动及动力参数计算；3 进行传动零部件的强度计算，确定其主要参数；4 对齿轮减速器进行结构设计，并绘制减速器装配图；5 对低速轴上的轴承以及轴等进行寿命计算和强度校核计算；6 对主要零件如轴、齿轮、箱体等进行结构设计，并绘制零件工作图；7 编写课程设计说明书。- 12 -湖南科技大学课程设计第 9题 平板搓丝机的执行机构综合与传动装置设计一、设计题目图619 为平板搓丝机结构示意图， 该机器用于搓制螺纹。 电动机 1 通过 V 带传动、齿轮传动 3 减速后，驱动曲柄 4 转动，通过连杆 5

26、 驱动下搓丝板（滑块） 6 往复运动，与固定上搓丝板 7 一起完成搓制螺纹功能。滑块往复运动一次，加工一个工件。送料机 构（图中未画）将置于料斗中的待加工棒料 8 推入上、下搓丝板之间。图619 平板搓丝机结构示意图二、设计数据与要求平板搓丝机设计数据如表 67 所示。表 67 平板搓丝机设计数据最大加工最 大 加 滑块行 搓丝动分直径工长度 程力组(mm) (mm) (mm) (kN) /min)生产率( 件30031 8 160 8 40 2032032 10 180 9 32 4034033 12 200 10 24 6036034 14 220 11 20 80该机器室内工作，故要求振

27、动、噪声小，动力源为三相交流电动机，电动机单向运转，载荷较平稳。工作期限为十年，每年工作 300 天；每日工作 8 小时。三、设计任务1. 针对图 619 所示的平板搓丝机传动方案， 依据设计要求和已知参数， 确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图； 2. 假设曲柄 AB 等速转动，画出滑块 C 的位移和速度的变化规律曲线； 3. 在工作行程中，滑块 C 所受的阻力为常数（搓丝动力） ，在空回行程中，滑块 C 所受的阻力为常数 1kN；不考虑各处摩擦、 其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4. 确定电动机的功率与转速；- 13 -湖南科技大学课程设计5. 取曲柄轴为等效构件，

28、确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6. 设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；7. 绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；8. 编写课程设计说明书。第 10题 加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计一、设计题目图620 为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。 该机器用于向热处理加热炉内送料。推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件（滑块） 5 做往复移动，将物料 7 送入加热炉内。设计该推料机的执行机构和传动装置。图620 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图二、设计参数与要求加热炉推料机设计参数如表 68 所示。该机器在室内工作，要求冲击振动小。原动机为三相交流电动机，电

29、动机单向转动，载荷较平稳，转速误差 4%；使用期限为 10年，每年工作 300 天，每天工作 16 小时。表 68 加热炉推料机设计参数1 2 3 4 5- 14 -湖南科技大学课程设计分组参数滑块运动行程 H(mm) 220 2 2 1 110 00 90 802 3 4 5 6滑块运动频率 n(次/min)0 0 0 0 03 3 3 3 3 滑块工作行程最大压力角0 0 0 0 0 1 1. 1. 1机构行程速比系数 K 2 .25 4 5 .751 11 1 1 1 构件 DC 长度 (mm)150 40 130 120 1001 1 1 1 2 构件 CE 长度 (mm)50 60

30、70 80 00 滑块工作 行程 所受阻 力( 含 摩擦阻 5 4 4 3 3力)(N) 00 50 00 50 00滑块空回行程所受阻力 （含摩擦阻力） 1 1 1 1 1Fr1(N) 00 00 00 00 00三、设计任务1. 针对图 620 所示的加热炉推料机传动方案， 依据设计要求和已知参数， 确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；2. 假设曲柄 AB 等速转动，画出滑块 F 的位移和速度的变化规律曲线； 3. 在工作行程中，滑块 F 所受的阻力为常数 Fr1，在空回行程中，滑块 F 所受的阻力为常数 Fr2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；4

31、. 确定电动机的功率与转速；5. 取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；6. 设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸；7. 绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；8. 编写课程设计说明书。第 11题 木地板连结榫舌和榫槽切削机的执行机构与传动系统设计一、设计题目室内地面铺设的木地板是由许多小块预制板通过周边的榫舌和榫槽连结而成，如图 621 所示。为了保证榫舌和榫槽加工精度， 以减小连结处的缝隙， 需设计一台榫舌和榫槽成型半自动切削机。 该机器执行构件工作过程如图 622 所示。- 15 -湖南科技大学课程设计图621 木地板预制板及其上的榫舌先由构件 2压紧工作台上的工件

32、，接着端面铣刀 3 将工件的右端面切平，然后构件 2松开工件，推杆 4 推动工件向左直线移动，通过固定的榫舌或榫槽成型刀，在工件上的全长上切出榫舌或榫槽。图622 榫舌和榫槽切削机工艺动作二、设计数据及要求设计已知数据如表 69 所示。表 69 榫舌和榫槽切削机设计数据分组参数1 2 3 4 木地 板尺寸 a b 450 550 750 850 c(mm) 50 8 60 10 80 12 90 15榫舌或槽口尺寸 de(mm)4 3 4.5 4 5 5 5.5 6执行机构主动件 1 坐标 、50、22060 、 65 、 70 、230 240 240- 16 -湖南科技大学课程设计执行构件

33、行程 、 、 18、20、20 、 25 、 30 、80 24、90 28、100 32、120推杆 4 工作载荷(N) 2000 2500 3000 3500端面切刀 3 工作载荷1500 1800 2000 2200(N)生产率（件 /min） 80 70 60 50设计要求及任务：推杆在推动工件切削榫槽过程中，要求工件作近似等速运动。室内工作，载荷有轻微冲击，原动机为三相交流电动机，使用期限为 10 年，每年工作 300天，每天工作 16 小时，每半年作一次保养，大修期为 3 年。三、设计任务1） 设计机构系统总体运动方案， 画出系统运动简图， 完成系统运动方案论证报告。2） 作传动系

34、统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。3） 设计主要零件，完成 2 张零件工作图。4） 编写设计说明书。第 12 题 小型卧式模锻机执行机构与传动系统设计一、 设计题目为锻造长杆类锻件（如图 623 所示锻件，系用棒料局部镦粗而成） ，今需设计一台将杆料水平置放后用活动凹模 3（如图 624 所示）及固定凹模 2 将其夹紧后再用水平置放的冲头 1 进行顶锻工作的卧式模锻机。 拟用电动机通过传动装置带动夹料机构首 先使活动凹模 3 向前移动，与固定凹模 2 合拢，以夹紧棒料。然后主滑块 1 带动冲头进行顶锻，锻件成形后， 待冲头 1 返回离开凹模后 （返回距离约占冲头全行程的

35、1/81/3），由夹料机构带着凹模 3 返回，松开杆料回到初始位置。在顶锻过程中要求两半凹模始终处于夹紧状态，不能自动松开。要求设计该小型卧式模锻机执行机构和传动系统，以满足上述顶锻工艺要求。图623 锻件 图 624 卧式模锻机执行构件二、 设计数据与要求电动机同步转速： nm=1000r/min 或 1500r/min；冲头顶锻次数为每分钟 5075 次；主滑块 1 的全行程 H=200380mm； 顶锻工艺开始后冲头的工作行程 H1=(1/22/3)H；夹紧滑块 3 的总行程 h=6080mm； 作用在主滑块上的顶锻力 F1=250500KN；- 17 -湖南科技大学课程设计作用在夹紧滑

36、块 3 上的夹紧力 F2=F1/3；要求该模锻机的机械效率高，振动冲击小。三、 设计任务1 根据上述要求进行机构的选型、 经运动及动力分析与设计后确定传动方案， 绘制机构运动简图；2 确定电动机的功率与转速；3 设计传动系统中 V 带传动和齿轮传动；4 对大带轮轴进行结构设计和强度校核，并选择其轴承，计算轴承寿命；5 进行传动系统结构设计，绘制其装配图；6 编写课程设计说明书。四、 参考方案与设计提示小型卧式模锻机的参考方案如图 625 所示。电动机 1 经 V 带传动 2-3-4 和齿轮传动 5-6 减速后，带动曲轴 7 转动。锻压机构采用曲柄滑块机构。活动凹模 15 的开闭及夹紧动作与主传

37、动机构的运动配合，由固联在曲轴上的主回凸轮机构 10（推杆与滑块 11 固联）及连杆机构 12-13-14-15 来实现。 当杆 料放入固定凹模 16 内以后，活动凹模 15 向杆料接近并夹紧它，然后，带有冲头的主滑块 9 就可以完成顶锻工作。图625 小型卧式模锻机的参考方案设计提示：（1）冲头 9 的行程 H 以及曲柄连杆比 （ ）确定主传动曲柄滑块机构的主要尺寸，同时对主传动机构进行速度及加速度分析，并可作出运动线图。- 18 -湖南科技大学课程设计（2）根据夹紧行程 h、滑块 11 行程 h11，按夹紧要求设计连杆机构，并要求在夹紧行程的最后 10mm 范围内满足最小传动角 min 的

38、要求；同时按顶锻时活动凹模应处于自锁状态要求， 建议先选定杆件的两个极限位置， 并选定 LCD/LED 及 LEF/LED 的值后初步设计六杆机构，再检查是否满足最小传动角的要求。（3）根据滑块 11 行程 h11(即凸轮机构中推杆的行程 )及运动循环图设计主回凸轮机构。设计时推杆的运动规律由设计者自行选定， 凸轮基圆半径按安装凸轮处的轴径确定，转子直径由设计者选定。（4）对主传动曲柄滑块机构可以进行动态静力分析，求出各运动副中的支反力，亦可求出曲柄 OBA 上的平衡力矩，进而求得曲柄上的功率，再考虑效率，求得电动机的功率。（5）根据机器的运转不均匀系数 的要求，计算飞轮（即大带轮 4）的转动

39、惯量。计算时可忽略控制锻模的连杆机构中各杆（ 1115 等）质量的影响。电机转子及小带轮等的转动惯量，在精确计算时应予考虑，本设计暂可忽略不计。（6）确定在曲轴 7 上应加的平衡配重（凸轮处暂不考虑） 。第 13 题 包装机推包机构运动简图与传动系统设计一、设计题目现需设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件 1（见图 626）先由输送带送到推包机构的推头 2 的前方，然后由该推头 2 将工件由 a 处推至 b 处（包装工作台），再进行包装。为了提高生产率，希望在推头 2 结束回程（由 b 至 a）时，下一个工件已送到推头 2 的前方。这样推头 2就可以马上再开始推送工件。这就要求推头 2

40、在回程时先退出包装工作台，然后再低头，即从台面的下面回程。因而就要求推头 2 按图示的 abcdea线路运动。即实现“平推水平退回下降降位退回上升复位”的运动。图626 推包机构执行构件运动要求一、 设计数据与要求要求每 56 秒钟包装一个工件，且给定： L=100mm，S=25mm，H=30mm。行程速比系数 K 在1.21.5 范围内选取，推包机由电动机驱动。在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度， 以便缩短空回行程的时间，提高工效。至于“ cdea”部分的线路形状不作严格要求。二、 设计任务- 19 -湖南科技大学课程设计1 至少提出两种运动方案， 然后进

41、行方案分析评比， 选出一种运动方案进行设计；2 确定电动机的功率与转速；3 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推包机的机构运动简图；4 对输送工件的传动系统提出一种方案并进行设计；5 对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸；6 进行推包机结构设计，绘制其装配图；7 编写课程设计说明书。三、 参考方案（1）用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构。偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图 627）。在此方案中，偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性，同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动。图 627 偏置滑块

42、机构与往复移动凸轮机构的组合图628 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之一- 20 -湖南科技大学课程设计图629 偏置滑块机构与盘形凸轮机构的组合之二如果采用直动推杆盘形凸轮机构或摆动推杆盘形凸轮机构，可有另两种方案（图 628、图 629）。（2）采用导杆机构与凸轮机构的组合机构 (图630 所示)。（3）双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合（图 631 所示）。图 230 导杆机构与凸轮机构的组合机构 图 231 双凸轮机构与摇杆滑块机构的组合第 14 题 游戏机机构运动简图与传动系统设计一、 设计题目某游乐场欲添设一新的游乐项目，该项目是在一暗室中，让一画有景物的屏幕（观众可以看见屏幕上的景

43、物） ，由静止逐渐开始左右晃动，晃动的角度由小变大，并越来越大，最后屏幕竟旋转起来，转数周后，屏幕渐趋静止。由于观众在暗室中仅能看见屏幕上的景物，根据相对运动原理，观众将产生一个错觉，他不认为是屏幕在晃动，反而认为是自己在晃动，并且晃动的越来越厉害，最后竟旋转起来，这是一个有惊无险的游乐项目。现要求设计一机械传动装置，使屏幕能实现上述运动规律。二、 设计数据与要求屏幕由静止开始晃动时的摆角约 60o，每分钟晃动次数约 1012 次，屏幕由开始晃动到出现整周转动，历时约 23 分钟，约转十多转后，屏幕又渐趋静止。欲利用一三相- 21 -湖南科技大学课程设计交流异步电动机带动，其同步转速为 100

44、0r/min 或 1500r/min，功率约 1KW。要求屏幕摆动幅度应均匀增大或稍呈加速的趋势。三、 设计任务1 至少提出两种传动方案， 然后进行方案分析评比， 选出一种传动方案进行设计；2 确定电动机的型号；3 设计传动系统中各机构的运动尺寸，并绘制出机构运动简图；4 作必要的运动分析和动力分析；5 设计 V 带传动和蜗杆传动，对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸；6 进行传动系统结构设计，绘制其装配图；7 编写课程设计说明书四、 参考方案参考方案如图 632 所示，由电动机通过一级带传动、一级蜗杆传动带动一曲柄摇杆机构 ABCD ，再通过一级齿轮传动带动屏幕左右晃动。为了改变屏幕晃动幅度的大小，使之逐渐增大，并最终使屏幕作连续回转，可采用如下三种方法来实现：1 摇杆长度不变，逐渐增大曲柄 AB 的长度。2 曲柄长