机械原理课程设计

•执行构件间运动关系的确定及运动循环的绘制
一部机器的工作任务是由多个执行构件共同完成的。各执行构
件间必然有一定的协同动作关系，确定这种关系的一种直接方法就是 运动循环图法。
执行机构的运动协调及运动循环图 如牛头刨： 有三个基本运动即垂直进给运动、 切削运动、横向进给运动。 运动循环图有三种循环方式：直线式、圆周式及直角坐标式。
1. 传动机构的类型及功用
传动机构主要用于将原动机的运动和动力传动给执行机构（构件），使其完成特定的作业要 求。常用的机构有：齿轮机构、螺旋机构、带传动与链传动、联杆机构、凸轮机构等。
几种常用传动机构的基本特性
齿轮机构 蜗杆—蜗轮机构 带传动 链传动 连杆机构 凸轮机构 螺旋机构 传动比准确，外廓尺寸 传动比大,可实现 中心距变化范围 中心距变化范围 适用于宽广的载 能实现各种运 可改变运动形 优 小，交率高，寿命长，功 反向自锁,用于空 广,可用于长距离 广, 可用于长距离 菏范围 , 可实现不 动规律 , 机构 式 : 转动变移 率及速度范围广，适宜于 间交错轴传动, 传 传动 , 可吸振 , 能 传动 , 平均传动比 同的运动轨迹 , 可 紧凑 动, 传力比较大 点 短距离传动 动平稳 起到缓冲及过载 准确 , 特殊链可用 用于急回 , 增力, 加 保护作用 于传送物料 大或缩小行程等 缺 制造精度要求高 效率较低 有打滑现象 , 轴 有振动冲击 , 有多 设计复杂 , 不宜高 易磨损 , 主要 滑动螺旋刚度 点 上受力较大 边形效应 速运动 用于运动传递 较差, 效率不高 开式 0.92~0.96 开式 0.5~0.7 平皮带 0.92~0.98 开式 0.9~0.93 在运动过程中效 随运动位置和 滑动 0.3~0.6 效 闭式 0.96~0.99 0.7~0.9 0.92~0.94 0.95~0.97 闭式 三角带 闭式 率随时发生变化 压力角不同 , 滚动 0.85~0.98 率 自锁 0.4~0.45 同步齿形带 效率亦不同 0.96~0.98 6 级精度直齿 v ≤18m/s 滑动速度 v ≤ 三角带≤25kW 滚子链≤15m/s 速 6 级精度非直齿 v ≤36m/s 15~35m/s 同步齿形带≤ 齿形链≤30m/s 50m/s 度 5 级精度直齿 v ≤200m/s 圆弧齿轮 v ≤100m/s 渐开线齿轮≤50000kW 小于 750kW 三角带≤40kW 最大可达 3500kW 功 圆弧齿轮≤6000kW 常用为 50kW 以 同步齿形带≤ 通常为 100kW 以 率 200~750kW 锥齿轮≤1000kW 下 下 一对圆柱齿轮 i ≤10 开式 i ≤100 平皮带 i≤5 滚子链 i≤7~10 传 i 5 i 15~60 i 7 通常 ≤ 常用 ≤ 三角带 ≤ 齿形链 i≤15 动 一对圆锥齿轮 i ≤8 闭式 i ≤60 同步齿形带 i ≤ 比 通常 i ≤3 常用 i ≤10~40 10 其 他
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直线式运动 循环 图： 动作时序清 晰明了
直线式运动循环图
郑州大学张三川
圆周式运动循环图 各执行构件 的运动以机械 原动件的相位 关系清楚
郑州大学张三川
直角坐标式运动循环图 用直角坐标的位移线图表示其 运动时序，将其工作行程、空 行程及停歇区段分别以上升、 下降及水平线表示。
动力源及减速器（变速）的选择
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二、系统基本机构构成
三、主传动方案
减速器与电机的关系
1. 确定传递功率
这要根据工作阻力及机械系统的效率确定。
2. 确定传动比 3. 确定电机和减速器的类型 4. 要校验扭矩、起动特性等等 5. 在一些特殊的情况要计算重量、空间尺寸等
§3 机械运动方案设计
原动机运 动一般有均匀 速运动、直线 往复两种主要 形式。机构设 计一般常将原 动件运动转变 成如下的各种 运动要求
动力源的选择是一个非常重要的问题，必须熟悉 各种动力源的特性及适应环境。减速器（变速）类型 多种多样，动力源和减速器的配合不仅涉及到机械性 能，而且还和经济性有很大关系。
机构的选择及创新性设计
执行机构是方案设计的关键，创新是其基础。
方案的比较与决策
方案的评价是一个很困难的事情，运动精度、结构 强度、系统可靠性、稳定性等要全面考虑。
齿轮机构设计 z2 m
导杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量确 定
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2）机械效率应尽可能高
有些机构传动效率较低，在设计过程中一定要认真加以考虑。在 有些工作位置也可能出现自锁现象，致使机器不能正常工作。
3）传动比分配应尽可能合理
传动比的分配要注意一级传动时最大传动比的限制，各级传动比 的分配原则应当是从电机的执行机构一般由小到大，使高速端承受低 扭矩，结构合理、机构紧凑。
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定传动比转动机构 匀速转动 可变传动比 非匀速转动 往复运动 行程放大机构 行程放大与可调行程机 构 传 可调行程机构 原动机 动 间歇摆动 匀速转动 系 间歇运动 间歇移动 直线往复 统 间歇转动 换向, 单向机构 差动机构 实现预期轨迹的运动 实现函数的模拟机构 实现铡体的位置导引
方案一 插床的主传动机构采用导杆机构、连杆滑块机构组成的6杆机构。
方案二
插床的主传动机构采用转动导杆机构和曲柄滑块机构。
方案三
插床的主传动机构采用双曲柄机构和曲柄滑块机构
四、设计内容
曲柄位置图的作法： 如图取滑块5在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向 将曲柄圆周十二等分，得12个位置点，位置9对应于滑块5处于下极限 的位置，再作出开始切削和终止切削所对应的1’和8’两位置，共计有14 个位置，可按下表进行分组。
4）传动机构的顺序安排
带传动不宜传递大扭矩，多安排在高速端，凸轮机构一般用于传 动系统的末端。
第二篇
课程设计任务
一、设计题目：插床设计
插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，如图1 所示。电动机经过减速装置(图中只画出齿轮)，使曲柄1转动， 再通过导杆机构1-2-3-4-5-6，使装有刀具的滑块沿导路作往 复运动，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 动从动杆和其他有关机构(图中未画出)来完成的。
必须熟悉对设计方案的选择有重要影响的周围环境的信息
如车间动力源情况，是否有防爆要求，设备周围的振源等等。