机械系统的方案设计

包装机推包机构(6/7)
3.小型卧式模锻机主传动机构设计 设计题目 设计数据及要求 设计任务 参考方案
设计题目(3)
设计题目
为锻造长杆类锻件,
模锻机(2/5)
今需设计一台卧式模锻机,将杆料水 平置放后用活动凹模3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。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向下移动， 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， 待冲头返回离开凹模后（返回距离约占冲头全行程的1/8-1/3），由夹料机构带着 凹模3向上移动，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 。
选择方案一： 齿轮—连杆冲压 机构和凸轮—连 杆送料机构
(冲床冲压机构8/13)
冲压机构的设计 运动循环图 送料机构的设计
七杆机构的设计、运动和动力分析 齿轮机构的设计；
四杆机构的设计； 凸轮机构的设计
七杆机构的设计
设计七杆机构可用解析法、实验法。
(冲床冲压机构9/13)
首先根据对执行构件（滑块 F）提出的运动特性和动力 特性要求选定与滑块相连的 连杆长度CF，并选定能实现 上述要求的点C的轨迹，然 后按导向两杆组法设计五连 杆机构ABCDE的尺寸。
最后回到初始位置，完成一个循环。
•送料机构的送料动作，只能在冲头退出
下模到冲头又一次接触工件的范围内进行。 故送料凸轮在曲柄AB由300o转到390o完成 升程，而曲柄AB由390o转到480o完成回程。
(冲床冲压机构12/13)
送料机构设计
(冲床冲压机构13/13)
1．四杆机构设计 依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制，选取此机构 尺寸如下：
计生产阻力P=1.5KN，并认为在工作段内为常数，然 后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，用其平均值并计入
各传动的效率，确定电动机的型号为Y112M—4，额定 功率为4KW。
齿轮机构设计
(冲床冲压机构11/13)
齿轮机构的中心距a=200mm，模数m=10mm，采用标准直齿 圆柱齿轮传动，Z1=Z2=20，ha*=1.0。
设计任务
模锻机(4/5)
根据上述要求进行机构的选型及组合、 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; 编写课程设计说明书 。
参考方案
模锻机(5/5)
机械原理与设计课程设计示例
1. 冲床冲压机构及送料机构的设计
题目； 设计要求； 方案设计及讨论； 机构设计及分析
2. 电瓷帽坯件制作机设计
6. 机械传动系统方案的拟定
一般原则
•运动链简短； •优先选基本机构； •机械效率较高； •传动机构排列顺序合理； •合理分配传动比。
方案评价
• 机构功能的质量 ； • 机构结构的合理性 ； • 机构的经济性 ； • 机构的实用性。
5. 机构的组合 1）机构的串联组合 2）机构的并联组合 3）机构的封闭式组合 4）机构的装载式组合
lAB=lDE=100mm ， lAE=200mm ， lBC= lDC=283mm ， lCF=430mm，A点与导路的垂直距离为162mm，E点与 导路的垂直距离为223mm。
七杆机构的运动、动力分析
(冲床冲压机构10/13)
分析滑块F的速度和加速度，并画出速度线图，以
分析是否满足设计要求。 在进行机构动力分析时，先依据机加工手册，估
方案设计及讨论
(冲床冲压机构3/13)
方案一：齿轮—连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构
方案二：导杆—摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构
方案三： 六连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构
方案四： 凸轮—连杆冲压机构和齿轮—连杆送料机构
(冲床冲压机构4/13)
方案一：齿轮—连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构
冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封 闭为一个自由度。恰当地选择点C的轨迹和确定构件尺寸，可保证机构 具有急回运动和工作段近于匀速的特性，并使压力角α尽可能小。
方案设计(5/7)
7. 机械传动系统设计举例
C1325自动车床刀架传动系统 多头钻床传动系统
方案设计(7/7)
§4 机械原理课程设计题目
1. 自动送料冲床机构设计 2. 日期自动打印机机构设计 3.包装机推包机构设计 4. 小型卧式模锻机主传动机构设计 5. 电瓷毛帽坯件制作机机构设计 6. 游戏机传动系统设计
设计数据及要求
模锻机(3/5)
电动机同步转速：nm=1000r/min或1500r/min； 冲头顶锻次数为每分钟50-75次； 主滑块1的全行程H=200-380mm； 顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/2-2/3)H； 夹紧滑块3的总行程h=60-80mm； 作用在主滑块上的顶锻力F1=250-500KN； 作用在夹紧滑块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。
送料机构的凸轮轴通过齿轮机构 与曲柄轴相连。按机构运动循环图可 确定凸轮推程运动角和从动件的运动 规律，则机构可在预定时间将工件送 至待加工位置。
(冲床冲压机构6/13)
方案三 ：六连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构
冲压机构是由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成的。四杆机构可按 行程速比系数用图解法设计，然后选择连杆长lEF及导路位置，按工作段近于匀速 的要求确定铰链点E的位置。若尺寸选择适当，可使执行构件在工作段中运动时机 构的传动角γ 满足要求， 压力角α 较小。凸轮送 料机构的凸轮轴通过齿 轮机构与曲柄轴相连， 若按机构运动循环图确 定凸轮转角及其从动件 的运动规律，则机构可 在预定时间将工件送至 待加工位置。
送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的，按机构运动循环图 可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律。
(冲床冲压机构5/13)
方案二：导杆—摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构
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的。 导杆机构按给定的行程速比系数设计， 它和摇杆滑块机构组合可达到工作段 近于匀速的要求。适当选择导路位置， 可使工作段压力角α较小。
机械传动系统的 方案设计
2.课程设计常用方法
传统设计方法
传统设计方法是以经 验总结为基础，运用 力学和数学或实验而 形成的经验、公式、 图表、设计手册等作 为设计依据，通过经 验公式、简化模型或 类比改造等方法进行 设计。
过程和方法(3/3)
现代设计方法
新工艺、新材料的出现， 微电子技术、信息处理 技术及控制技术等新技 术对机械产品的渗透和 有机结合，与设计相关 的基础理论的深化和设 计思想的更新，使机械 设计跨入了现代设计阶 段，该阶段使用的新兴 理论和方法称为现代设 计方法。
第12章 机械传动系统的方案设计 一、机械系统
二、 机械传动系统方案设计的一般步骤 三、原动机的选择 四、传动机构的类型及功用 五、 执行机构运动参数的确定及执行机 构的运动类型 六、 机构的选型、机构的变异和组合 七、机器的运动循环图 八、 机械传动系统方案的设计准则 九、 机械传动系统设计举例
回转运动
执行构件的运动形式
直线运动 曲线运动
复合运动
2）原动机的类型
电动机、内燃机、液压马达（缸）、气压马达（缸）等。
4. 机构的选型和变异 1）机构的选型
• 连续回转运动机构 • 单向间歇回转运动机构 • 往复移动、往复摆动机构 • 再现轨迹机构
2）机构的变异
方案设计(4/7)
方案设计(6/7)
设计数据及要求
游戏机(3/5)
屏幕由静止开始晃动时的摆角约60o， 每分钟晃动次数约10-12次，屏幕由开始 晃动到出现整周转动，历时约2-3分钟， 约转十多转后，屏幕又渐趋静止。欲利 用一三相交流异步电动机带动，其同步 转速为1000r/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。
设计任务
游戏机(4/5)
• 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；
• 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；
• 作必要的运动分析和动力分析； • 编写课程设计说明书。
参考方案
游戏机(5/5)
2.包装机推包机构设计
设计题目 设计数据及要求 设计任务 参考方案
(冲床冲压机构1/13)
(冲床冲压机构2/13)
设计要求
1．动力源是电动机，左转动；从动件（执行构件）为上模，作上下往复直线运动， 其大致运动规律如图所示，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，特别是工作段的压力角α应尽可能小；传动角γ大 于或等于许用传动角[γ]； 3．上模到达工作段之前，送料机构以将坯料送至待加工位置（下模上方）； 4．生产率约每分钟70件； 5．执行构件（上模）的工作段长度l=30-100mm，对应曲柄转角φ=（1/3-1/2）π； 上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上； 6．行程速比系数K≥1.5； 7．许用传动角[γ]=40o； 8．送料距离H=60-250mm；
设计任务
包装机推包机构(4/7)
• 至少提出两种运动方案，然后进行方
案分析评比，选出一种运动方案进行设计；
• 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；
• 编写课程设计说明书。
参考方案
包装机推包机构(5/7)
方案1 偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合
参考方案
方案2 采用导杆机构与凸轮机构的组合机构
2. 机械工作原理 的拟定
方案设计(2/7)
工作原理是机械实现其功能的技术载体。构思机
械工作原理是一个创新思维过程，需要了解相关机械
的工作原理，掌握现代科技水平，综合运用已学知识
等，才可能较好地构思出先进的工作原理。
3. 执行构件的运动设计和原动机的选择
百度文库
方案设计(3/7)
1）执行构件的运动设计 执行构件的数目
1.自动送料冲床机构设计
设计题目 设计数据及要求 设计任务 参考方案
设计题目(1)
设计题目
冲头（上模）
设计数据及要求
1. 游戏机传动系统设计
设计题目 设计数据及要求 设计任务 参考方案
设计题目(1)
设计题目
游戏机(2/5)
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。现要求设计一机械 传动装置，使屏幕能实现上述运动规律。
设计数据及要求
包装机推包机构(3/7)
要求每5-6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 1.2-1.5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。
题目； 设计要求； 方案设计及讨论；
题目 设计冲制薄壁零件冲床的
冲压机构与其配合的送料机构。 冲床的工艺动作如图所示，
上模先以比较大的速度接近坯料， 然后以匀速进行拉延成型工作， 以后，下模继续下行将成品推出 型腔，最后快速返回。上模退出 下模以后，送料机构从侧面将坯 料送至待加工位置，完成一个工 作循环。
设计题目(2)
设计题目
包装机推包机构(2/7)
现设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1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，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。
运动循环图
•主动件AB由初始位置（冲头位于上极限
点）转过90o时,冲头快速接近坯料；
•曲 柄 转 到 210o 时 ， 冲 头 近 似 等 速 向 下 冲
压坯料；
•曲 柄 转 到 240o 时 ， 冲 头 继 续 向 下 运 动 ，
将工件推出型腔；
•曲 柄 转 到 285o 时 ， 冲 头 恰 好 退 出 下 模 ，
(冲床冲压机构7/13)
方案四：凸轮—连杆冲压机构和齿轮—连杆送料机构
冲压机构是由凸轮—连 杆机构组合，依据滑块 D的运动要求，确定固 定凸轮的轮廓曲线。
送料机构是由曲柄 摇杆扇形齿轮与齿条机 构串联而成，若按机构 运动循环图确定曲柄摇 杆机构的尺寸，则机构 可在预定时间将工件送 至待加工位置。
机构设计及分析