机械原理课程设计任务书

第一篇：机械原理课程设计任务书

机械原理课程设计题目

一、蜂窝煤成型机 l.工作原理及工艺动作过程

冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备。它将粉煤加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作： 1）粉煤加料：

2）冲头将蜂窝煤压制成型；

3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动； 4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模； 5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2.原始数据及设计要求

1）蜂窝煤形状为圆柱体，成品尺寸：￠100 mm×60 mm； 2）蜂窝煤成型机的生产能力：50次／min。3）驱动电机：转速n=1440r/min。4）冲压成型时的生产阻力达到100000N；

5）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间。

6）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。3.设计方案提示

冲压式蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计：冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘的间歇运动机构。

为了减小机器的速度波动和选择较小功率的驱动电机，可以附加飞轮。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。4）进行飞轮设计。

5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。6）图出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

二、剥豆机

1.工作原理及工艺动作过程

将干蚕豆浸胖后放在料斗内，通过振动下料后将蚕豆平放排列成头尾相接，进豆到切位置，将豆压住并切开头部的皮，然后用挤压方法将豆挤出。

剥豆机的主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。2.原始数据及设计要求 1）蚕豆长度。20～25mm。2）蚕豆宽度。15~20mm。3）蚕豆厚度。6～8mm。4）生产率。每分钟剥80粒。

5）剥豆机要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。3.设计方案提示

1）为了使蚕豆成横卧头尾排列，可以采用振动料斗上料。2）进料机构一般采用间歇运动机构。

3）压紧、切皮机构最好用联动组台机构，为保证压力不过大可在压头处加一个刚度合适的弹簧。

4）利用两轧辊加压进行挤压脱皮，两轧辊之间间隙一般比蚕豆最小厚度小。4.设计任务

1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图。

2）进行送料机构、压紧-切皮机构、挤压脱皮机构的选型以实现上述动作要求。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

三、螺钉头冷镦钉

1.工作原理及工艺动作过程

采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作：

1）把成卷的线材通过校直，并自动间歇送料； 2）截料并运料； 3）预镦和终镦； 4）顶料。

2.原始数据及设计要求 1）每分钟冷镦螺钉头120只。

2）螺钉杆的直径D=2～4mm，长度L=6～32mm。3）毛坯料最大长度48mm，最小长度12mm。4）冷镦行程56mm。3.设计方案提示

1）自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮式间隙运动机构等。2）将坯料转动切割可采用凸轮机构推动进刀。

3）将坯料用冲压机构在冲模内进行预镦和终镦，冲压机构可采用平面四杆机构或六杆机构。

4）顶料，采用平面连杆机构等。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行自动间歇送料机构、截料送料机构、预镦终镦机构、顶料机构的选型。3）机械运动方案评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

四、医用棉签卷棉机 1.工作原理及工艺动作过程

医院用棉签日耗量很大，为了提高工效采用卷棉机代替手工卷制棉签。

棉签卷制过程可以仿照手工方式进行动作分解，亦可另行构想动作过程。按手工方式进行动作分解后得到：

1）进棉。将条状棉通过机构作定时适量送入。

2）揪棉。将条状棉压（卷）紧并揪棉，使之揪下定长的条棉。3）送签。将签杆进至导棉槽上方与定长条棉接触。4）卷棉。签杆自转并沿导棉槽移动完成卷棉动作。2.原始数据及设计要求

1）棉花。条状脱脂棉，宽25～30mm，自然厚4～5mm。

2）罄杆。医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分约20～25mm。3）生产率。每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20～25mm。

4）卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。

3.设计方案提示

1）送棉可采用两滚轮压紧棉条、对滚送进，送进方式可采用间歇运动，以实现定时定量送棉。

2）揪棉时应采用压棉和揪棉两个动作，压棉可采用凸轮机构推动推杆压紧棉条，为使自动调整压紧力中间可加一弹簧。揪棉可采用对滚爪轮在转动中揪断棉条。

3）送签可采用漏斗口均匀进出签杆，为避免签杆卡在漏斗口，可将漏斗作一定振动。4）卷棉可将签杆送至导棉槽，并使签杆产生自转并移动而产生卷棉，如采用带槽的塑料带通过挠性传动来实现。

4.设计任务

1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送棉、揪棉、送签、卷棉四个机构的选型，实现上述4个动作的配合。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；

5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 6）对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算。

五、电阻压帽机 1．设计要求

设计电阻自动压帽机。图a所示电阻由图b所示的电阻坯1和左、右两个电阻帽2压合而成。要求电阻坯从料斗落下后自动夹紧定位，并将从电阻帽料斗落下的两个电阻帽分左右自动压上。生产按固定周期单工位连续进行。

2．功能分解

为完成电阻压帽工艺过程，其运动功能可分解为三种工艺动作：

1）送坯

将电阻坯件送到压帽工位，为此需要设计进坯机构。

2）夹紧

把电阻坯件夹紧定位，为此需要设计夹紧定位机构。

3）压帽

从两端将电阻帽送到压帽工位，并将它们压牢在电阻坯件上（两端同时进行），为此需要设计送帽压帽机构。

3．原始数据

1）电阻坯为圆柱体，成品尺寸：￠8 mm×20 mm； 2）生产能力：60次／min。3）驱动电机：转速n=1440r/min。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行进坯机构、夹紧定位机构、送帽压帽机构的选型。3）机械运动方案评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

六、冷霜自动灌装机 l.工作原理及工艺动作过程

冷霜自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。其主要工艺动作有：

1）将空盒送进六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位； 2）在灌装工位上空盒上升灌入冷霜；

3）在贴锡纸工位上粘贴锡纸（利用锡纸下降）； 4）在盖盒盖工位上将盒盖压下； 5）进出成品。2.原始数据及设计要求

1）冷霜自动灌装机的生产能力：60盒／min。

2）冷箱盒尺寸：直径D=30～50mm，高度h=10～15mm。3）工作台面离地面的距离约1100～1200mm。

4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。3.设计方案提示

1）六工位转盘机构可采用槽轮、不完全齿轮、凸轮式间歇运动机构。2）空盘上升可采用凸轮机构。3）锡纸纸库下降可采用凸轮机构。4）压盖机构也可采用凸轮机构。

为了使上述各机构实现同步、协调工艺动作，三个凸轮可装在一根轴上。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行转盘问歇运动机构、空盒上升机构、锡纸库下降机构、压盖机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。

4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

七、自动制钉机

l.工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。

1）校直钢丝。并按节拍要求间隙地输送到装夹工位。2）冷镦钉帽，在此前需夹紧钢丝。3）冷挤钉尖。4）剪断钢丝。2.原始数据及设计要求 1）铁钉直径￠l.6～￠3.4mm。2）铁钉长度25～80mm。3）生产率360枚/min。

4）最大冷镦力3 000N，最大剪断力2 500N。

5）冷镦滑块质量8 kg，其它构件质量和转动惯量不计。6）要求结构紧凑、传动性能优良、噪声尽量减小。3.设计方案提示

1）送丝校直机构，要求使送丝与校直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹紧机构。在送丝时放松，其余时间夹紧。送丝校直机构可采用间隙运动机构带动摆动爪，摆动爪压紧钢丝并送丝校直。夹紧机构利用联动关系开合。

2）冷镦钉帽机构，可以采用移动或摆动式冲压机构，一般可用平面六杆机构或四杆机构，其移动、摆动的行程可在25mm左右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加飞轮。

3）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷镦机构相同，因而采用机构也十分类似。4）由于机构较多，相互动作协调十分重要，尽量考虑将各执行机构的原动件固连在一个主轴上。

4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送丝校直机构、冷镦钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。3）机械运动方案的评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）设计飞轮和确定电动机型号。6）画出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

八、半自动平压模切机 1.工作原理及工艺动作过程

半自动平压模切机是印刷、包装行业压倒纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在4mm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。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。

它的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。2.原始数据和设计要求 1）每小时压制纸板3000张。

2）上模固定，下模向上移动的行程长度H=50±0.5mm，回程的平均速度为工作行程的平均速度的1.3倍。

3）工作行程的最后2 mm 范围内受到生产阻力Fr=2×1000000N，回程时不受力。下模和滑块的质量共约120 kg。

4）工作台面离地面的距离约1 200mm。

5）所设计的机构性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。3.设计任务

1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。2）进行进料、模切机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据给定的生产阻力及工作余量选定合适的电动机。5）进行飞轮设计。

6）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。7）画出机械运动方案简图；

8）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

第二篇：机械原理课程设计任务书

机械原理课程设计任务书

一．设计题目11：可调式护颈电脑椅

二．工作原理及工艺动作过程

可调式护颈电脑椅，可以通过对颈部考点的调整及靠背的调整来适应人体最佳坐姿，缓解由于长时间对着电脑功作，而造成的对腰部及颈部的损伤，实现这样一个功能，需要在椅子的靠垫部位安装一个可以调节靠背及护颈的调节装置，通过连杆机构与颈部护垫连接，通过按动电机按钮来达到调节的最佳的效果

三．原始数据及设计要求

1）动力源是作转动的或作直线往复运动的电机;

2）椅子靠背高0.5米，;

3）护颈高度为0.08米可通过滑动轨道调节其高度;

4）设计椅子整体高度为1.3米

5）通过连杆机构传动

四、设计方案提示

长期用电脑工作的人坐在椅子上面通过按动调节按钮，电机通过正反转来调节适应人对坐姿的最佳姿势而护颈，通过电机的开关按钮来实现电机的工作与否，而通过U型护颈枕更加减少头部重量对颈椎的压力，增加人在电脑工作前的工作时间。

五、设计任务

1．根据设计要求与原始数据每组考虑至少2～3种系统运动方案，并对其传动性能进行初步分析比较，画出运动方案图。经小组讨论选定一种较佳运动方案；

2．根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图；

3．进行机械运动方案的评价；

4.完成说明书一份。设计说明书应包括设计题目、设计要求、方案设计和选型、方案的评价，执行构件的运动循环图，课程设计总结，参考文献。

第三篇：机械原理课程设计任务书4

机械原理课程设计题目

一、蜂窝煤成型机 l.工作原理及工艺动作过程

冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备。它将粉煤加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作： 1）粉煤加料：

2）冲头将蜂窝煤压制成型；

3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动； 4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模； 5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2.原始数据及设计要求

1）蜂窝煤形状为圆柱体，成品尺寸：￠100 mm×60 mm； 2）蜂窝煤成型机的生产能力：50次／min。3）驱动电机：转速n=1440r/min。4）冲压成型时的生产阻力达到100000N；

5）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间。

6）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。3.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。4）进行飞轮设计。

5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。6）图出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

二、剥豆机

1.工作原理及工艺动作过程

将干蚕豆浸胖后放在料斗内，通过振动下料后将蚕豆平放排列成头尾相接，进豆到切位置，将豆压住并切开头部的皮，然后用挤压方法将豆挤出。

剥豆机的主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。2.原始数据及设计要求 1）蚕豆长度。20～25mm。2）蚕豆宽度。15~20mm。3）蚕豆厚度。6～8mm。4）生产率。每分钟剥80粒。

5）剥豆机要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。3.设计任务

1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图。

2）进行送料机构、压紧-切皮机构、挤压脱皮机构的选型以实现上述动作要求。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

三、螺钉头冷镦钉

1.工作原理及工艺动作过程

采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作：

1）把成卷的线材通过校直，并自动间歇送料； 2）截料并运料； 3）预镦和终镦； 4）顶料。

2.原始数据及设计要求 1）每分钟冷镦螺钉头120只。

2）螺钉杆的直径D=2～4mm，长度L=6～32mm。3）毛坯料最大长度48mm，最小长度12mm。4）冷镦行程56mm。3.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行自动间歇送料机构、截料送料机构、预镦终镦机构、顶料机构的选型。3）机械运动方案评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

四、医用棉签卷棉机 1.工作原理及工艺动作过程

医院用棉签日耗量很大，为了提高工效采用卷棉机代替手工卷制棉签。

棉签卷制过程可以仿照手工方式进行动作分解，亦可另行构想动作过程。按手工方式进行动作分解后得到：

1）进棉。将条状棉通过机构作定时适量送入。

2）揪棉。将条状棉压（卷）紧并揪棉，使之揪下定长的条棉。3）送签。将签杆进至导棉槽上方与定长条棉接触。4）卷棉。签杆自转并沿导棉槽移动完成卷棉动作。2.原始数据及设计要求

1）棉花。条状脱脂棉，宽25～30mm，自然厚4～5mm。

2）罄杆。医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分约20～25mm。3）生产率。每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20～25mm。

4）卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。

3.设计任务

1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送棉、揪棉、送签、卷棉四个机构的选型，实现上述4个动作的配合。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；

5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 6）对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算。

五、电阻压帽机 1．设计要求

设计电阻自动压帽机。图a所示电阻由图b所示的电阻坯1和左、右两个电阻帽2压合而成。要求电阻坯从料斗落下后自动夹紧定位，并将从电阻帽料斗落下的两个电阻帽分左右自动压上。生产按固定周期单工位连续进行。

2．功能分解

为完成电阻压帽工艺过程，其运动功能可分解为三种工艺动作：

1）送坯

将电阻坯件送到压帽工位，为此需要设计进坯机构。

2）夹紧

把电阻坯件夹紧定位，为此需要设计夹紧定位机构。

3）压帽

从两端将电阻帽送到压帽工位，并将它们压牢在电阻坯件上（两端同时进行），为此需要设计送帽压帽机构。

3．原始数据

1）电阻坯为圆柱体，成品尺寸：￠8 mm×20 mm； 2）生产能力：60次／min。3）驱动电机：转速n=1440r/min。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行进坯机构、夹紧定位机构、送帽压帽机构的选型。3）机械运动方案评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

六、冷霜自动灌装机 l.工作原理及工艺动作过程

冷霜自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。其主要工艺动作有：

1）将空盒送进六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位； 2）在灌装工位上空盒上升灌入冷霜；

3）在贴锡纸工位上粘贴锡纸（利用锡纸下降）； 4）在盖盒盖工位上将盒盖压下； 5）进出成品。2.原始数据及设计要求

1）冷霜自动灌装机的生产能力：60盒／min。

2）冷箱盒尺寸：直径D=30～50mm，高度h=10～15mm。3）工作台面离地面的距离约1100～1200mm。

4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。3.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行转盘问歇运动机构、空盒上升机构、锡纸库下降机构、压盖机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。

4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

七、自动制钉机

l.工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。

1）校直钢丝。并按节拍要求间隙地输送到装夹工位。2）冷镦钉帽，在此前需夹紧钢丝。3）冷挤钉尖。4）剪断钢丝。2.原始数据及设计要求 1）铁钉直径￠l.6～￠3.4mm。2）铁钉长度25～80mm。3）生产率360枚/min。

4）最大冷镦力3 000N，最大剪断力2 500N。

5）冷镦滑块质量8 kg，其它构件质量和转动惯量不计。6）要求结构紧凑、传动性能优良、噪声尽量减小。3.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送丝校直机构、冷镦钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。3）机械运动方案的评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）设计飞轮和确定电动机型号。6）画出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

八、半自动平压模切机 1.工作原理及工艺动作过程

半自动平压模切机是印刷、包装行业压倒纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在4mm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。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。

它的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。2.原始数据和设计要求 1）每小时压制纸板3000张。

2）上模固定，下模向上移动的行程长度H=50±0.5mm，回程的平均速度为工作行程的平均速度的1.3倍。

3）工作行程的最后2 mm 范围内受到生产阻力Fr=2×1000000N，回程时不受力。下模和滑块的质量共约120 kg。

4）工作台面离地面的距离约1 200mm。

5）所设计的机构性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。3.设计任务

1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。2）进行进料、模切机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据给定的生产阻力及工作余量选定合适的电动机。5）进行飞轮设计。

6）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。7）画出机械运动方案简图；

8）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

第四篇：机械原理课程设计

机械原理 课程设计说明书

设计题目：牛头刨床的设计

机构位置编号：11 3

方案号：II

班 级： 姓 名： 学 号：

年 月 日

目录

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1课程设计任务书…………………………2 §2.2原始数据及设计要求……………………2

三、设计说明书

§3.1画机构的运动简图……………………3 §3.2导杆机构的运动分析…………………4 §3.3导杆机构的动态静力分析3号点……11 §3.4刨头的运动简图………………………15

§3.5飞轮设计………………………………17

§3.6凸轮机构设计…………………………19 §3.7齿轮机构设计…………………………24

四、课程设计心得体会……………………………26

五、参考文献………………………………………27

一〃前言

机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其基本目的在于： 

⑴．进一步加深学生所学的理论知识培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。

⑵.使学生对于机械运动学和动力学的分析设计有一较完整的概念。

⑶.使学生得到拟定运动方案的训练并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。

⑷.通过课程设计，进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。

⑸.培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。

机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构连杆机构、飞轮机构凸轮机构，进行设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此基础上设计凸轮，或对各机构进行

运动分析。

二、概述

§2.1课程设计任务书

工作原理及工艺动作过程 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图(a）所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。工作行程时，刨刀速度要平稳，空回行程时，刨刀要快速退回，即要有极回作用。切削阶段刨刀应近似匀速运动，以提高刨刀的使用寿命和工件的表面 加工质量。切削如图所示。

§2.2.原始数据及设计要求

三、设计说明书(详情见A1图纸)

§3.1、画机构的运动简图

以O 4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O 2点B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为，取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3„12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置，如下图：

§3.2 导杆机构的运动分析

11位置的速度与加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”进行速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与ω2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）

取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图

由图得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影响法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5构件为研究对象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边行如

上图。则图知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s, aA3n=aA2n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0425m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 = aA4n + aA4τ

= aA2n

+ aA4A2k

+

aA4A

2大小:

?

ω42lO4A

?

√

2ω4υA4 A2

?

方向: ? A→O4 ⊥O4B A→O2

⊥O4B

∥O4B 取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形如下图所示.由图可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影响法求得

aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =5.690 m /s2 又

ac5B5n =0.0701m/s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多边形如上图，则

″

aC5B5τ= C5´C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3号位置的速度与加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”进行速度分析，因构件2和3在A处的转动副相连，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与w2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）取构件3和4的重合点A进行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如下图

VA4=pa4〃µv= 0.487m/s VA4A3=a3a4〃µv= 0.356 m/s w4=VA4⁄lO4A=1.163rad/s VB=w4×lO4B= 0.675m/s

取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度极点P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多边形如上，则

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s，9 aA2n=aA3n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0426m/s2 取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：

aA4 =aA4n+ aA4τ = aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B（沿导路）取加速度极点为P＇,加速度比例尺µa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多边形下图所示：

则由图知：

aA4 =P´a4´〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X轴 √ C→B ⊥BC 其加速度多边形如上图，则 ac =p ´c〃μa =4.58m/s2 §3.3 导杆机构的动态静力分析 3号点 取3号位置为研究对象：

①.5-6杆组共受五个力，分别为P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X轴方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于质心，R45沿杆方向由C指向B，惯性力Fi6大小可由运动分析求得，方向水平向左。选取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多边形如图所示：

已知：

已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.58m/s2 那么我们可以计算 FI6=-G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361N 又ΣF=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 //x轴 → ← B→C ↑ 大小 9000 800 √ ？ ？ 又

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x轴

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多边形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上图中，对c点取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入数据得x=1.11907557m ②.以3-4杆组为研究对象（μ=50N/mm）

已知： F54=-F45=8634.495N，G4=220N aB4=aA4〃 lO4S4/lO4A=2.261m/s2 , αS4=α4=7.797ad/s2

可得：

FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4〃aS4=-9.356 对O4点取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入数据，得：

MO4=-9.356-49.742×0.29+F23×0.4185+8634.495×0.574+220×0.0440=0 故：

F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0 方向： ？ ？ √ M4o4 √ √ 大小： √ √ → √ ┴O4B √

解得：

Fx=2991.612N Fy=1414.405N 方向竖直向下

③.对曲柄分析，共受2个力，分别为F32,F12和一个力偶M,由于滑块3为二力杆，所以F32=F34，方向相反，因为曲柄2只受两个力和一个力偶，所以F12与F32等大反力。受力如图：

h2=72.65303694mm,则，对曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F32〃h2=0 即

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨头的运动简图

§3.5飞轮设计

1.环取取曲柄AB为等效构件，根据机构位置和切削阻力Fr确定一个运动循的等效阻力矩根据个位置时

值，采用数值积分中的梯形法，计算曲柄处于各的功

。因为驱动力矩可视为

，确定等效驱动力常数，所以按照

矩Md。

2.估算飞轮转动惯量 由

确定等效力矩。

§3.6凸轮机构设计

1.已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程运动角o=10o，回程运动角0'=70o，摆杆长度=70远休止角001lo9D=135mm，最大摆角max=15o，许用压力角[]=38.2.要求:(1)计算从动件位移、速度、加速度并绘制线图。（2）确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径，划出凸轮实际轮廓线，并按比例绘出机构运动简图。

3.设计步骤：

1、取任意一点O2为圆心，以作r0=45mm基圆；

2、再以O2为圆心，以lO2O9/μl=150mm为半径作转轴圆；

3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;

4、以O9为圆心，以lOqD/μl=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置

画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲

线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。

5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择

（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径min：先用目测法估计凸轮理论廓线上的min的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径minOA；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径min 26.7651mm。

凸轮最小曲率半径确定图（2）凸轮滚子半径的选择（rT）

凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑： 几何因素——应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于1~5mm。对于凸轮的凸曲线处CrT，对于凸轮的凹轮廓线CrT（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生

失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最

小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮

上的凸曲线，则应用公式：minrT5rTmin521.7651mm；滚

子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取rT(0.10.5)r0

及4.5rT22.5mm。综合这两方面的考虑，选择滚子半径可取rT=15mm。

然后，再选取滚子半径rT，画出凸轮的实际廓线。设计过程 1.凸轮运动规律 推程0≤2φ≤δo /2时：

2max12204max120,0024max2 120

推程δo /2≤φ≤δo时：

2max1max(220)04max1(20)002,04max2120

回程δo+δs01≤φ≤δo+δs+δ'o/2时：

2max1max2'204max1'200,0'24max21'20

回程δo+δs+δ’o/2≤φ≤δo+δs+δ’o时：2max1(0')2'204max1('20')00'2,0'4max21'20

2.依据上述运动方程绘制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲线，由公式得出如下数据关系（1）角位移曲线：

（2）角速度ω曲线:

（3）角加速度曲线:

4）、求基圆半径ro及lO9O2

3.由所得数据画出从动杆运动线图

§3.7齿轮机构设计 1、设计要求：

计算该对齿轮传动的各部分尺寸，以2号图纸绘制齿轮传动的啮合图，整理说明书。

2.齿轮副Z1-Z2的变位系数的确定

齿轮2的齿数Z2确定：

ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5

得Z2=39

取x1=-x2=0.5

x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29

计算两齿轮的几何尺寸：

小齿轮

d1=m＊Z1=6＊13=78mm

ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm

hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm

da1=d1+2*ha1=78+2*9=96

df1=d1-2*h f1=78-9=69

db1=d1*cosɑ=78*cos20˚=73.3

四 心得体会

机械原理课程设计是机械设计制造及其自动化专业教学活动中不可或缺的一个重要环节。作为一名机械设计制造及其自动化大三的学生，我觉得有这样的实训是十分有意义的。在已经度过的生活里我们大多数接触的不是专业课或几门专业基础课。在课堂上掌握的仅仅是专业基础理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学的专业理论知识运用到实践当中呢？我想这样的实训为我们提供了良好的实践平台。

一周的机械原理课程设计就这样结束了，在这次实践的过程中学到了很多东西，既巩固了上课时所学的知识，又学到了一些课堂内学不到的东西，还领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。

其中在创新设计时感觉到自己的思维有一条线发散出了很多线，想到很多能够达到要求的执行机构，虽然有些设计由于制造工艺要求高等因素难以用于实际，但自己很欣慰能够想到独特之处。这个过程也锻炼了自己运用所学知识对设计的简单评价的技能。

五、参考文献

1、《机械原理教程》第7版

主编：孙桓

高等教育出版社

2.《机械原理课程设计指导书》主编:戴娟

高等教育出版社

3.《理论力学》主编：尹冠生

西北工业大学出版社

第五篇：机械原理课程设计

机械原理课程设计

培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任务．机械原理是机械类专业必修的一 门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，特别是机械原理

课程中关于机械运动方案的设计是机械工程设计中最具有创造性的内容，对培养学生的创新设计能力起

着十分重要的作用．机械原理课程设计是机械原理教学的一个重要实践环节，以往我们在机械原理课程设

计中存在着很多不足，主要问题是学生完成课程设计后，在后续课程的学习与实践中，不能正确地选用和

设计机构，特别是创造性设计能力与分析解决实际工作问题的能力、动手能力和适应能力显得不足．高等

学校工科本科《机械原理课程教学基本要求》中，对机械原理课程设计提出的要求是：“结合一个简单的机

械系统，综合运用所学的理论和方法，使学生受到拟定机械运动方案的训练，并能对方案中某些机构进行

分析和设计”．它要求针对某种简单机械进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作过程确

定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺度综合等．依据这一基本精神，要求把培养学生的创新设计、开拓能力作为一条主线贯穿于课程设计的始终，在深入掌握机械原理基本知识、强化学生运算能力和绘图

基本功的同时，开展创造性教育，培养学生创造性设计能力．如何在机械原理课程设计中体现这种能力培

养，几年来我们不断地对课程设计内容、设计方法和设计手段等进行了一些探索与实践． 1 合理安排课程设计内容，培养学生创新思维能力

对于机械原理课程设计的内容选择，以往教学中存在着两种不同的看法：一种认为选用已有的典型机 械，对其进行比较系统的运动分析与受力分析等，以加深学生对机械原理课程各章节内容的理解和掌握；

另一种认为根据某些功能要求，要求学生独立地确定机械系统的运动方案，并对其中的某些机构进行设

计．前者侧重于分析，后者则侧重于设计．我们在课程设计内容选择问题上也进行了多年探索，如以培养学

生的运算、绘图的基本技能和巩固基本知识为主要目的，选用对典型机械进行分析设计的题目，但是在后

续的课程教学中发现学生创造性设计新机械的能力与分析解决实际工作问题的能力和适应能力显得不

足．我们也曾经尝试只给出设计题目，让学生自己独立地进行机械运动方案确定和对其中某些机构进行设

计．虽然这种设计内容能够促使学生主动地进行独立思考，自觉地进行一些相关资料的查询，但是由于学

生没有进行过一次比较系统的设计过程训练，大多数学生不知从哪里下手，较难进入设计状态，设计

过程

中出现多次反复修改使得设计进度非常缓慢．从最后的设计结果来看，只有少数学生比较理想，多数学生的设计都出现了一些错误，设计结果不能满足题目要求，而且由于多次修改使得图面质量较差．经过多年的探索与实践，我们认为在机械原理课程设计中，分析与设计都是很重要的两个环节，对典型机械的分析__和学生独立创新机械的设计对于学生来说都是不能缺少的．那么怎样才能在有限的设计时间内把这些内

容都安排进去而又同时能保证设计质量呢?我们结合现有实际条件，交给学生的课程设计内容是：先进行

典型的机械分析，然后进行创新机械设计．我们选择了牛头刨床传动方案作为课程设计题目，要求学生不

能照搬现有牛头刨床传动方案，每个学生必须至少提出一种新的传动方案，并且提出的方案越多越好．学

生在方案构思过程中，积极查阅资料，热烈讨论，表现出了极大的主动性，提出了很多方案，最后经过归纳

得出l0种可以实现刨床运动要求的方案，如图I所示．在这一过程中，使学生突破了固有传动方案模式，拓宽了方案构思思路，得到了一次提高创新思维能力的训练．