机械原理课程设计指导书.docx
- 文档编号:577365
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:139.65KB
机械原理课程设计指导书.docx
《机械原理课程设计指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械原理课程设计指导书.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械原理课程设计指导书
机械原理课程设计指导书
(机械设计制造及自动化等专业适用)
林业大学工学院
机械设计教研室
市教育委员会共建项目专项资助
2010年
第1章概述
机械原理课程设计是机械类各专业学生第一次课程设计,是重要的实践性教学环节,对于培养学生机械系统运动方案设计和创新设计能力、解决工程实际中机构分析和设计能力等有着十分重要意义。
1.1机械原理课程设计的目的和任务
1.1.1课程设计目的
1)综合运用机械原理课程的理论和实践知识,分析和解决与本课程有关的实际问题,促进所学理论知识的巩固、深入和归纳;
2)培养学生的创新设计能力、综合设计能力与团队协作精神;
3)加强学生动手能力的培养和工程实践的训练,提高学生针对实际需求进行创新思维、综合和工艺制作等实际工作能力;
4)提高学生运算、绘图、表达、运用计算机、搜集和整理资料能力;
5)为将来从事技术工作打基础。
1.1.2课程设计任务
结合一个简单或中等复杂程度的机械系统,让学生根据使用要求和功能分析,开拓思路,敢于创新,巧妙地构思其工作原理和选择工艺动作过程;由所选择的工作原理和工艺动作过程综合应用所学过的各类常用机构的结构组成、运动原理、工作特点及应用场合等知识,进行机构的选型、创新与组合,构思出各种可能的运动方案,并通过方案评价、优化筛选,选择最佳方案;就所选择的最佳运动方案,应用计算机辅助分析和设计方法(也可以使用图解法)进行机构尺度综合和运动分析;由运动方案和尺度综合结果绘制机构系统运动简图。
1.2课程设计所采用方法
机械原理课程设计的方法原则上可以分为两类。
1)图解法
运用某些几何关系式或已知条件等,通过几何作图求得结果,所需尺寸可直接从图上量取。
其显著优点是可以将分析和综合结果清晰地表示在图纸上,直观、形象、便于检查正确与否。
缺点是作图繁琐,精度不高。
2)解析法
以机构参数来表达各构件间的函数关系,建立机构的位置方程或机构的封闭环路方程,解方程求得未知量。
利用计算机可以计算大量重复工作,快速获得计算结果,且精度较高,能解决较复杂问题。
以上两种方法各有特点,可以互为补充。
1.3课程设计具体要求
机械原理课程设计最终上交的材料为图样,设计(或研究)报告以及编写的程序等。
图样主要包括的容为运动方案中的机构系统运动简图及其运动循环图,图解及解析法分析和设计的某些机构位置图。
要求图样比例合适、布置合理、线条分明、清晰准确、曲线光滑,运动副等符号符合国家标准。
设计(或研究)报告容主要包括,设计任务书与给定条件、题目及设计(研究)背景分析、资料搜集与整理、机构系统运动方案的论证与比较、某些机构分析与设计的原理与方法、分析思路、计算程序及其说明、计算结果分析、收获与体会、参考文献等,具体容与格式如下。
1.3.1任务书
1.3.1.1设计参数——如自拟题目
自拟题目的设计参数需要根据背景调查,结合设计自行拟定。
1.3.1.2设计任务
1)绘制整机工作的运动循环图
2)设计减速系统
3)设计执行机构
1.3.1.3要求
1)设计报告正文中包含:
必要的图示说明、解析式推导过程
编制程序的流程框图
解析式与程序中的符号对照表
源程序清单
打印结果(含量纲的数表、图形)
2)设计报告格式要求
word打印设计报告(标点符号正确,无错别字,用语规)
C语言(或其它)进行运动分析与受力分析
excel(或其它)打印数表与曲线
cad绘制机构运动简图
Flash、PPT或Inventor(或其它)表现运动情形。
3)课程设计报告装订顺序
统一格式的封皮
统一格式的任务书
统一格式的目录
正文
设计总结(心得体会、建议等——言简意赅)
统一格式的参考文献
1.3.2目录
1.3.2.1机器简介
1)机器功能简介
2)设计参数
3)设计任务
1.3.2.2绘制整机工作的运动循环图
1.3.2.3设计减速系统
1)计算减速比
2)传动方案:
构思2-3种方案,绘制传动简图
3)分配各级减速比,说明过载保护装置
4)设计齿轮传动
对其中的齿轮机构进行变位传动设计,编程计算主要几何尺寸,校核啮合性能
1.3.2.4设计执行机构——如刨床主传动机构
1)运动方案论证
至少构思3个运动方案,绘制机构示意图
选定运动方案,设计机构运动尺寸,绘制机构运动简图
2)机构运动分析
如凸轮机构设计:
设计从动件运动规律,初选基圆半径等,设计凸轮廓线,校核压力角、曲率半径,输出最终结果
绘制输出构件的位移、速度、加速度图
运动分析后对运动方案的修正与说明
3)机构受力分析——主传动机构有此项容
计算等效驱动力矩、等效阻力矩
绘制等效驱动力矩、等效阻力矩图
设计飞轮转动惯量,确定电动机功率
受力分析后对运动方案修正与说明
设计总结
参考文献
1.4实习
实习环节是学完机械原理课程后对机器的再行认识,使学生对机器设备有较完整的认识。
但设计时不能依赖这些设备,即不能完全抄袭现有设备。
要有自己的构思和创新点。
1.4.1要求
1)机器动力源、工作原理、主要技术参数(如生产率、电机型号、电机转速、电机功率、适应参数围等);
2)包含哪些执行机构,执行机构自由度是多少;
3)从电机到执行构件的传动比是多少,传动方案等;
4)分析存在的不足,不拘泥于“机械、机构”的研究畴,尝试从功能角度提出改进创意。
1.4.2实习地点
主要实习地点为金工厂及实验室(工402)。
第2章设计示
2.1概述
提高产品的科技含量和技术创新水平,就需要提高对产品设计和开发的能力,加强对产品设计技术的研究。
英国从20世纪60年代开始,就以国家政策和财力来支持发展与推广设计新技术;德国提出“设计就是科学”,且其设计学的发展已初具规模;美国设有“设计委员会”;日本同样也非常重视设计技术的发展,将设计看作是技术、经济、美学和人机学的一体化整体,并极力推广和采用新技术,从而大大提高了机械产品在国际市场的竞争力。
研究掌握产品创新设计的理论与方法,并应用于产品设计中,提高产品综合设计技术,通过制造,使设计的产品能够在产品质量、价格、交货期及功能、款式(造型、色彩)等方面满足用户不断发展的需求,提供优质高效、价廉物美的产品,才能在激烈的市场竞争中取得优势,赢得用户,取得较好的经济效益。
机械产品的设计开发,首先是机械系统方案的创新构思和设计。
机械系统方案设计的好坏,对产品设计的成败起决定性作用,对保证机械能否完成预定的功能,能否正常、稳定、可靠地工作及工作质量的优劣都是十分关键的。
成功的设计往往是基于系统方案的突破和创新,系统方案设计是富有创造性的工作。
机械系统方案设计是一项综合的、复杂的、涉及知识面和经验等因素的任务,它有规可循,但无定律可守。
它需要宽广的知识积累,需要丰富的实践经验支持,更需要思维扩展、发散和创新意识。
机械原理作为机械工程专业的一门技术基础课,帮助学生了解、认识机械的基本工作原理,理解和掌握机械的共性的基本结构组成、功能特点等理论知识,掌握机构运动学和机器动力学的基本理论知识和分析方法,成对机构的选型、组合、变异和演化的设计能力,进而建立对机械系统运动方案的构思和设计能力。
机械原理课程与其它机类的专业基础课相比,特别强调创新教育,培养创新意识和创新能力,把创新教育渗透到各个教学环节,贯穿整个培养过程。
特别是通过生动的案例分析,激发学生的兴趣和创新欲望,从而加强培养创新意识,激发创新精神。
2.2方案设计实例
2.2.1牛头刨床传动方案设计。
已知数据:
曲柄转速nAB=90r/min,刀架行程H=0.32m,行程速比系数K=1.2。
如图所示,可以归纳出下面八种传动方案。
方案7
方案8
图2-1牛头刨床传动方案设计分析
表2-1牛头刨床运动方案评价
方案
项目
构件数目
运动副数目
高副数目
最大压力角
1
2
3
4
5
6
7
8
6
6
6
4
6
6
3
5
7
7
7
4
7
7
3
5
0
0
0
0
0
0
1
1
较小
较小
中等
较大
较大
中等
中等
中等
2.2.2方案评价准则
1)从实现功能的质量考虑,机构应尽可能工作构件在工作行程有较平稳的速度,且速度应可调。
同时还要保证机构具有较小的压力角。
2)从结构的合理性、经济性考虑,机构应简洁,构件数目和运动副数目越少造价越低。
对于运动副型式来说,低副能传递较大的力,且制造简单,而高副可以精确实现给定运动规律,但加工困难,易磨损,不能传递较大的力。
表2-1为从构件数目、运动副数目、高副数目、最大压力角四个方面对八种牛头刨床运动方案进行评价的情况。
由于机械压力角的大小不但由传动方案决定,还与机构尺寸有关,在仅给出机构外形尺寸、刨头行程和行程速比系数的情况下,只能定性地对各个方案中的压力角大小进行比较,所以以较小、中等、较大来表示各方案中最大压力角的大小程度。
方案7、8采用了凸轮机构,凸轮机构能得到理想的运动规律,但凸轮制造困难且不宜用在切削阻力较大的场合。
方案5、6中的机构是由两个四杆机构串联得到的,两级机构都有压力角存在,其传力性能不理想。
方案4最简洁,但最大压力角较大。
方案1、2、3采用导杆机构串联滑块机构的形式,由于导杆机构压力角为零,所以机构压力角仅由后一级基本机构的压力角决定。
这其中,方案1、2的最大压力角可以取得较小值,是较理想的方案。
进一步考虑,由于移动副与转动副相比,其摩擦阻力较大、配合精度低、易产生楔紧及自所现象,因此,具有较少移动副的方案1更理想。
除了以上从传力性能和结构的经济性方面进行评价外,还要评价方案实现刨头具有平稳工作速度的质量。
因此,选择方案1、3、4、5,利用计算机辅助分析(绘出运动线图),通过四种运动线图的比较,方案1、3可以实现较平稳的运动速度,而方案4的速度最不平稳。
2.2.3蛙式打夯机和2K-V型行星传动机构方案设计简介
1)蛙式打夯机
蛙式打夯机是回转件不平衡状态的有效利用(如图2-2所示)。
借助在旋转的大带轮上加一偏心重锤形成的不平衡质量,产生一个较大的离心惯性力,当其向上时,带动夯靴提升离开地面,向前时拉动打夯机向前移动,向下时以其离心惯性力与夯机的重力形成合力借助夯靴冲击打实地面。
仅仅简单的在回转件上加这个偏心重锤,既实现了打夯功能,又起到移动夯机的作用,这一机械系统的运动方案构思可谓巧妙之作。
图2-2蛙式打夯机
2)2K-V型行星传动机构
如图2-3所示,是2K-H型行星传动与K—H—V型行星传动复合组合而成的一种新型行星传动机构。
首先从总体结构上看,由1—2—4一H形成2K—H型结构,即以2个中心轮(1和4)和一个行星架H为基本构件,所以具有2K—H型的架体结构。
仔细分析其部结构,主要传动结构H一3—4一V仍属于K—H一V型,只是将原始单一转臂中心输入变为多个分布的转臂H旁路输入,行星轮的自转直接由多个分布的转臂H同步传递到输出构件V上。
这里2K—H中的行星架H不再是普通的行星架,而是K—H一V中的输出构件V。
因此从机构的具体组合来分析,这不是2K—H型与K—H—V型的一般串联,也不是这两者的简单的并联组合,而是两者的一种巧妙的结合。
这种组合方式与串联和并联既有相同处又有不同处,所以是一种复合。
这样的复合机构不能再用现有的行星机构类型来表示,所以按库氏的分类方法来表示,称之为2K—V型较为合适。
按啮合特征来分类,2K—V型传动机构仍属于NW型。
在机构组合上,由于是NW的啮合方式(负号机构),具有高效率的特点,啮合又采用了少齿差的减速方式,可获得大的传动比,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 原理 课程设计 指导书