机械系统设计学大作业

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新编机械结构设计大作业

《结构设计》课程大作业一、课程大作业的目的：1、课程大作业属于机械专业设计类课程的延续，是机械系统设计的一次全面训练，可以为毕业设计打下良好基础。

通过课程大作业，进一步学习掌握机械系统设计的一般方法，培养学生综合运用机械制图、机械设计、机械原理、公差与配合、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识，联系实际并运用所学过的知识，提高进行工程设计的能力。

2、加强学生运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力，提高技术总结及编制技术文件的能力，培养和提高学生独立的分析问题、解决问题的能力，也是毕业设计教学环节实施的前期技术准备。

二、课程大作业的基本要求：1、分组与选题：①自由组合，每组原则上三人（最少2人）；每组的同学统一提交、共同答辩。

②具体课题题目（由指导教师给出），同组同学集体研讨后完成。

2、大作业的基本要求：①大作业的论述必须合理；②大作业中的内容要注明出处，注明资料来源（参考文献及资料）；③总的文字（含图、表）不少于2万字，使用标准A4纸打印成稿（文字选用宋体小四号，页边距均为2cm，单倍行距），封面需要注明课题详细名称、参加学生姓名、班级学号、指导教师等。

三、课程大作业题目及其要点举例说明在下列的机械结构设计中，如何提高机械结构性能的途径或措施有那些？（围绕题目和要点）机自082-28吴铁健、-29张明、-14张钦亮：（二十八）便于切削设计准则（1）便于退刀准则（2）最小加工量准则（3）可靠夹紧准则（4）一次夹紧成形准则（5）便利切削准则（6）减少缺口效应准则（7）避免斜面开孔准则（8）贯通空优先准则（9）孔周边条件相近准则机自083 -06焦文、 -36张浩然、 -14丁世洋：（一）提高强度和刚度的结构设计1、载荷分担2、载荷均布3、减少机器零件的应力集中4、利用设置肋板的措施提高刚度（二）提高耐磨性的结构设计1、改善润滑条件2、合理选择摩擦副的材料和如处理3、使磨损均匀，避免局部磨损4、调节和补偿机自083 -07李重阳、 -18左野、 -17何权峰：（三）提高工艺性的结构设计1、铸造零件的工艺性2、热处理零件的工艺性3、切削加工工艺性4、零件装配的工艺性（四）轴系结构的设计1、滚动轴承的轴系结构设计2、滚动轴承及轴上零件的轴向定位和固定方法（1）轴肩和轴环（2）圆螺母（3）套筒（4）轴用弹性挡圈（5）紧定螺钉（6）轴端挡圈（7）销钉（8）其他方法机自083 -20张旭阳、 -19张帆、 -10高升：（五）提高轴系结构刚度的主要措施（1）合理选择轴截面的形状（2）改善支撑（六）提高轴系结构强度的主要措施（1）合理安排轴上载荷的传递路线（2）改善轴上零件结构（3）减少应力集中（4）提高轴颈的表面质量机自083 -12 邱璐、 -25 吴梦、 -29 宋娜：（七）滚动轴承的配合1、滚动轴承配合的特点2、滚动轴承配合的选择（1）载荷大小和方向（2）轴承的工作温度（3）轴承的固定形式（4）轴承的拆装条件（5）轴承的精度等级（八）提高滚动轴承轴系刚度和精度的措施（1）提高轴承支撑刚度和精度（2）选用刚度大的轴承（3）采用多支点轴系（4）轴承预紧（5）合理配置精度机自083-08 唐嘉澜、机自082-02 生小飞、-11 贺仁良：（九）机械润滑方式的概述（十）常用的润滑方式及装置（1）人工加油（脂）润滑（2）滴油油杯润滑（3）油绳、油垫润滑（4）油环、油链润滑（5）侵油及飞溅润滑（6）油雾润滑（7）压力供油润滑（8）定时定量集中自动供油润滑系统（十一）典型零部件润滑方式的选择（1）滚动轴承（2）齿轮及蜗杆传动机自082-10 于军、-30朱光召、 -22金金：（十二）改善滚动轴承轴系的结构工艺性（十三）轴向间隙及轴系轴向位置的调整方法（十四）改善轴的结构工艺性机自084-06 朱洁、 -11 张媛媛、 -15 刘杰：（十五）机械装置密封的概述（1）密封的基本要求（2）常见的密封装置（静、动密封）（十六）组合密封装置（十七）旋转密封装置的工作机理和选择原则（十八）接触式旋转密封装置（1）毡圈密封（2）密封圈（3）唇形油封（4）机械密封机自081-32冷浩威、 -18王剑、 06李亮：（十九）非接触式旋转密封装置（1）迷宫密封（2）离心式密封（3）螺旋密封（二十）静密封装置（1）直接接触密封（2）垫片、垫圈密封（3）密封胶密封（4）字紧式密封机自083-04 赵晶晶、-22 赵丽丽、机自082-25 陈星彤：（二十一）薄板件设计准则（1）薄板翻边准则（2）薄板零件禁攻丝准则（3）薄板件判定标准（4）形状简单准则（5）节省材料准则（6）足够强度刚度准则（7）避免粘刀准则（8）弯曲棱边垂直切割面准则（9）平缓弯曲准则机自082 -12 李冰、 -17 杨紫旭、 -40 王大明：（10）避免小圆形卷边准则（11）槽孔边不弯曲准则（12）复杂结构组合制造准则（13）避免直线贯通准则（14）压槽连通排列准则（15）空间压槽准则（16）局部松弛准则机自081-33 张旭、-21 迮晓晨：（二十二）防腐蚀设计准则（1）避免大面积叠焊准则（2）避免缝隙残留物准则（3）避免局部微观腐蚀环境准则（4）防止流体通道淤积原则（5）避免大温度和浓度梯度差准则（6）防止高速流体准则（7）腐蚀裕度准则（8）最小比表面积准则（9）便利后继措施准则（10）良好力学状态准则机自082-32 陈博、-18 倪鑫、-03宋子芊：（二十三）公差设计准则（1）关键配合尺寸的加工要求明确准则（2）同一道工序准则（3）减少钢体转动位移准则（4）避免双重配合准则（5）最小公称尺寸准则（6）避免累积误差准则（7）形状简单准则（8）最小尺寸数量准则（9）采用弹性元件准则（10）采用调节元件准则机自081-16 张德振、-15 徐景宾、-25 王思宾：（二十四）工艺设计准则（1）螺钉的扭矩扭力要求（2）内孔后处理准则（3）重要安装面受保护准则（4）精密零件包装强化要求准则（5）模具件外观判定（6）工装辅助装配设计准则（7）容易松动的位置加螺纹胶等防松措施（8）易掉细小物件固定准则（9）可更换件方便拆装准则（10）开关防误操作准则（11）重零部件组装中先支撑准则（12）相近组件中明显区分部件准则机自081-24 胡宇博、机自083-02 王华尊、-09 姜明龙：（二十五）焊接件设计准则（1）何连续性原则（2）免焊缝重叠（3）缝根部优先受压（4）免铆接式结构（5）免尖角（6）构的设计便于焊接前、后的处理、焊接的操作和检测（7）接焊缝强度较大，尤其动载荷时优先采用（8）接区柔性准则（9）少的焊接（10）材料的可焊性，碳钢中的碳含量（11）前处理、后处理工艺（12）焊缝受载形式利于焊接工艺准则机自083-42 赵家新、机自083-21 赵飞龙：（二十六）可靠性设计准则（1）冗余法则（2）零流准则（3）可靠的工作原理准则（4）裕度准则（5）全阀准则（6）简单准则机自082-27 刘塑、-19 李鹏鹏、-16 李宝玉：（二十七）力学原理设计准则（1）强度计算和试验准则（2）均匀受载准则（3）力流路径最短准则（4）减低缺口效应准则（5）变形协调准则（6）等强度准则（7）附加力自平衡准则（8）空心截面准则（9）受扭截面凸形封闭准则（10）最佳着力点准则（11）受冲击载荷结构柔性准则（12）避免长压杆失稳准则（13）热变形自由准则机自082-28吴铁健、-29张明、-14张钦亮：（二十八）便于切削设计准则（1）便于退刀准则（2）最小加工量准则（3）可靠夹紧准则（4）一次夹紧成形准则（5）便利切削准则（6）减少缺口效应准则（7）避免斜面开孔准则（8）贯通空优先准则（9）孔周边条件相近准则机自082-06陈浩然、-07李桢、-08石海洋：（二十九）热应力设计准则（1）问题点明确准则（2）知识点明确准则（3）减法结构准则（4）加法结构准则（5）方向调节原则（6）消除温度差准则（7）自由膨胀准则（8）柔性准则机自084-09王川、-17张坚、-32吴朝：（三十）塑胶件设计准则（1）零件配合无变形过应力准则（2）避免翘曲准则（3）细长筋受拉准则（4）避免内切准则（5）避免尖锐棱角准则（6）铸塑构件避免局部材料堆积（7）避免局部表面倒塌准则（8）避免公差精度准则（9）非各向同性准则（10）粘合面剪切力原则（11）螺栓带衬板准则（12）最小壁厚准则（13）避免局部材料堆积准则机自084-13王廷瑞、-30尚男：（三十一）运动部件设计准则（1）可活动部件预防准则（2）运动部件防护和标识准则（3）运动部件长期磨损期储存腐蚀的SFC分析准则（4）磨损后的运动部件安全设计准则（5）最大活动范围受控准则（6）运动部件装配专用工装夹具准则机自084-04胡天宇、-05于乐、-10李承鑫：（三十二）轴支撑设计准则（1）轴向静定准则（2）固定轴承轴向能双向受力准则（3）固定轴承四面定位准则（4）松弛轴承至少一圈定位准则（5）受变载轴承圈固定准则（6）可分离轴承的配合固定准则（7）可分离轴承的调隙准则（8）便利安装拆装准则（9）滚动轴承滑动轴承不混用准则（10）保障轴向定位可靠准则（11）过渡配合准则（12）避免双重配合准则机自084-14徐韬铠、-18卢猛、-20唐洋洋：（三十三）铸件设计准则（1）最小壁厚准则（2）筋长方向柔性准则（3）避免局部材料堆积准则（4）良好的受力状态准则（5）便利模具制作准则（6）脱模方便准则（7）流动畅通准则（8）便于排气准则（9）清除表皮方便准则（10）便于切削加工准则机自084-07王显斌、-19袁家昕、-25谭诗远：（三十四）便于装配设计准则（1）预留装配活动空间准则（2）一道工序只操作揖个活动零件准则（3）装配累积误差受控准则（4）密封圈装配过程光滑过渡准则（5）清洗烘干排液便利准则（6）加工过程表面要求（7）标准工具准则（8）便于运送的原则（9）便于方位识别的准则（10）方便抓取准则机自082-04宁良宇、 -30朱光召、机自084-26 王嘉循：（11）方便定位准则（12）简化运动准则（13）方便接近准则（14）避免同时入轨准则（15）一体化准则（16）简单连接件准则（17）避免高精度装配公差准则（18）组合制造准则（19）便于拆卸准则。

打孔机的结构原理设计(机械系统设计大作业)

机械系统设计课程作业（打孔机的设计）一、设计任务书 (2)二、确定总共能（黑箱) (3)三、确定工艺原理 (3)（一）机构的工作原理: (3)（二）原动机的选择原理 (3)(三)传动机构的选择和工作原理 (4)四、工艺路线图 (4)五、功能分解（功能树） (5)六、确定每种功能方案，形态学矩阵 (6)七、系统边界 (7)八、方案评价 (7)九、画出方案简图 (7)十、总体布局图 (10)十一、主要参数确定 (11)十二、循环图 (14)一、设计任务书表1二、确定总共能（黑箱）（一）机构的工作原理:该系统由电机驱动,通过变速传动将电机的1450r/min降到主轴的2r/min，与传动轴相连的各机构控制送料,定位，和进刀等工艺动作，最后由凸轮机通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动，这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。

(二）原动机的选择原理（1）原动机的分类原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类：A。

一次原动机此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，称为一次原动机。

属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。

B。

二次原动机此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，称为二次原动机.属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达,汽缸和液压缸等.（2）选择原动机时需考虑的因素:1:考虑现场能源的供应情况。

2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配.3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳等方面的要求.4：考虑工作环境的影响.5：考虑工作可靠，操作简易,维修方便。

6：为了提高机械系统的经济效益,须考虑初始成本和运转维护成本。

综上所述，在半自动钻床中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件. （三)传动机构的选择和工作原理（1)传动机构的作用1、把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。

2、把原动机输出的速度降低或提高，以适应执行机构的需要。

机械系统设计仿真大作业

《机械系统设计仿真》大作业一、简答题（30分，每题5分）1、机械系统设计的基本问题是什么?答：机械系统设计的基本问题是机构的综合、运动学和动力学分析与设计。

2、求解动力学的两个基本问题是什么?答：两个基本问题是：一、动力学逆问题，己知运动求力；二、动力学正问题，已知力求运动。

3、简述牛顿—欧拉法的解题步骤。

答：采用牛顿—欧拉方法的基本步骤是先将系统的约束解除，分割成若干个单个的刚体或质点，然后对每个刚体或质点应用牛顿第二定律和欧拉动力学方程一一建立运动微分方程。

4、简述主工具箱上部的12个图标的功能,如图1所示。

：5、鼠标的右键操作主要应用于哪些场合?答：使用鼠标右键的场合主要有：1)显示建模过程中屏幕亡的各种对象的弹出式菜单，例如：构件、标记、约束、运动、力等。

2)在各种输入对话框中的参数文本输入栏，显示输入参数的弹出式菜单。

3)在后处理过程中，显示曲线图中各种对象的弹出式菜单，例如：曲线、标题、坐标、符号标记等。

4)在主工具箱、快捷工具栏等有工具图标集的场合，显示所选择的工具图标集的所有图标命令。

图16、解释几何样机的参数化建模，并指出ADAMS ／View 提供的4种参数化建模方法。

答：1.参数化建模是将样机的建模参数设置为可以改变的变量、表达式和函数，在分析过程中，只需改变样机模型中有关参数值，程序就可以自动地更新整个样机模型，获得新的样机模型，以便预先设置可变参数，自动地进行一系列的仿真分析，研究一个或多个参数变化对样机性能的影响，获得最危险的操作工况以及最优化的设计结果。

2.ADAMS ／View 提供了4种参数化建模方法：使用参数表达式、参数化点坐标、关联移动和使用设计变量。

二、图2所示为一单摆，质量为m ，摆长为l 。

设摆的悬点P 沿x 轴按x p ＝Asin ωt 运动，讨论系统的自由度，并写出约束方程。

(10分) 解：M 、P 共有2×N ＝4个坐标，系统满足3个完整约束X P ＝Asin ωt Y P ＝0（X m －Y p ）2＋Y m 2＝L2该系统没有非完整约束，因此是一个完整系统，其自由度数为4－3＝1。

机械系统设计大作业

理论总传动比
×100%
②画机构运动简图取大多数构件运动平面相互平行的投影面为主视图。 ③确定运动循环图
首先在草纸上进行简图设计，先定执行机构位置，再联传动机构与电机。
用3号图纸画机构简图，包括：机构运动简图、运动循环图，并标明机构明细栏。
运动方案设计图
二、典型机构设计
• • • • • • • • • 1、凸轮机构设计在说明书中进行基本参数设计在3号图上进行凸轮廓线设计 2、齿轮机构设计写在说明书上,零件图 3、其它机构设计画1张3号图冷镦机设计必须是曲柄滑块机构健身球分类机可以是凸轮机构或其它机构
气排
曲轴气
阀
门
360 °关关源自开闭启540 °
3、直角坐标式运动循环图
开
排气门
开
闭
进气门
开
开闭
火花塞
点火
下移活塞
上移
下移
上移
曲柄转角
0o
180o 图3 单缸四冲程内燃机直角坐标式运动循环图
360o
540o
720o
§
3 传动系统方案设计
一、选择传动类型机械传动、液压传动、气动、电动等。
§
4 机械运动简图设计举例
现以设计半自动钻床为例说明运动方案设计的步骤和过程。
设计任务：对已加工好的带有凸台的盘形零件进行钻孔。其总功能应分解成如下几个工艺动作： ①送料；②定位；③夹紧；④进刀（钻孔）。 F30 设计参数：零件图如左图所示，要求每分钟加工五个零件， 18 10 电机的转速n电=1440r/min。
F
5
G
4 3
I
一、机构简图设计
①计算总传动比，进行传动比分配

机械系统设计大作业-螺钉排列机

-99.593
0
155
30
0
48.6004
-104.23
0
160
30
0
39.3316
-108.06
0
165
30
0
29.7634
-111.08
0
170
30
0
19.9688
-113.25
0
175
30
0
10.0221
-114.56
0
180
30
0
-0.0008
-115
0
回程
185
29.8473669
5.015026844
s＝30
假设凸轮转速为12r/min，则凸轮转一周时间T＝5s，可得凸轮转过远休止阶段的时间为1/4T即1.25s
验证在这个时间内，螺钉是否能滑出受料槽
当滑动板运动到最高时对螺钉进行受力分析：
螺钉质量：
取最小螺钉计算得：
7.2g
通过上网查得摩擦系数υ＝0.005
假设受料槽倾斜角度为30°
则螺钉所受合力为
计算结果见下表：
δ
s
ds/dδ
x
y
α
推程
0
0
0
0
85
0
5
0.03364093
1.151788739
8.55859
84.6097
0.77603
10
0.264249776
4.468231594
19.2064
83.193
2.99981
15
0.865037108
9.549314758
31.4475
80.4677

机械设计大作业(参考)

机械设计实训班级：08061041学生：王武学号：20080008指导教师：刘昭琴完成时间：2010年1月15日重庆航天职业技术学院《机械设计CAD设计》任务书课程代码：01030039 题号： A2 发给学生：王武题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器1—V带传动2—运输带3—一级直齿圆柱齿轮减速器4—联轴器5—电动机6—卷筒已知条件：1. 卷筒效率0.96(包括卷筒与轴承的效率损失)；2. 工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为±5％；3. 使用折旧期10年；4. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。

设计工作量：1. 减速器装配图1张(A0或A1)；2. 低速轴和低速轴齿轮的零件图各1张(比例1：1)；3. 设计说明书1份，约30页，1万字左右。

说明书要求：1. 说明书既可手写也可打印，纸张为A4打印纸，页边距为左2.5cm、右2cm、上2cm、下2cm；说明书内大标题三号宋体，小标题小三号宋体，正文小四号宋体且为单倍行距。

2. 说明书包括封面、任务书、目录、正文和总结，请按该顺序装订。

必须按给定题号的参数做设计，否则作不及格处理。

交出设计所有资料的最后时间：2010.01.15目录第一章总论 (1)一．课程设计的目的 (1)二．课程设计的内容和任务 (1)三．课程设计的步骤 (1)四．课程设计的有关注意事项 (2)第二章传动装置的总体设计 (3)一．分析和拟定传动方案 (3)二．选择电动机型号 (4)三．计算总传动比和合理分配传动比 (6)四．计算传动装置的运动和动力参数 (6)第三章传动零件的设计 (7)一．选择联轴器的类型和型号 (7)二．设计减速器外传动零件 (7)三．设计减速器内传动零件 (8)第四章减速器箱体的设计 (23)第五章润滑方式和密封类型的选择 (24)个人总结 (26)。

机械系统设计大作业

机械系统设计大作业目录第1章总体方案设计 (1)1.1 研究给定的设计任务 (1)1.2设计任务抽象化 (1)1.3确定工艺原理方案 (1)1.4工艺方案设计 (1)1.5功能分解功能树 (2)1.6确定每种功能方案 (2)1.7确定边界条件 (2)1.8方案评价 (3)1.9方案简图 (3)1.10总体布置 (4)1.11总要参数的确定 (4)1.12循环图 (4)第2章执行系统设计 (6)2.1运动分析 (6)2.2动力分析 (6)第3章传动系统设计 (9)3.1动力机选择 (9)3.2运动与动力参数的确定 (9)3.3运动与动力参数确定 (9)3.4传动零件设计计算 (10)第1章总体方案设计1.1 研究给定的设计任务编号名称电机冷却系统设计单位起止时间设计人员设计费用设计要求1功能主要功能：对大功率电机进行冷却2适应性工作对象：大豆、小麦、玉米每次筛重：10kg~20kg环境：多尘、振动3性能动力：功率300w左右整机重量小于25kg外形尺寸1500×800×5004工作能力三分钟完成一次振动分离5可靠度98%6使用寿命5年7经济成本600元8人机工程操作方便，便于筛选完的谷物收集9安全性有漏电保护1.2设计任务抽象化图1.1系统黑箱1.3确定工艺原理方案物理振动原理1.4工艺方案设计人工倒入适量谷物打开开关振动工作关闭电源收集分离干净的谷物图1.2工艺路线图1.5功能分解功能树图1.3功能树1.6确定每种功能方案分离功能：铁丝网格、带孔铁板、带孔塑料板动力功能：电机控制功能：开关表1.2 功能解形态学矩阵分功能功能解A B C分离功能铁丝网格带孔铁板带孔塑料板1.7确定边界条件图1.4边界条件1.8方案评价评价原则：满足功能要求、经济、质量轻评价方式：一对一比较方案代号一对一比较评分A B CA112 B000 C011经过评价选择A方案：分离功能：铁丝网格动力功能：电机控制功能：开关1.9方案简图1机架、2振动筛摇杆、3振动筛铁丝网、4振动筛曲柄、5电机图1.5方案简图1.10总体布置图1.6总体布置图1.11总要参数的确定尺寸参数：整体长宽高1500×800×500mm运动参数：曲柄回转速率n=120r/分1.12循环图图1.7曲柄循环图由于仅有一个执行头，不存在干涉情况，所以不需进行时间、空间同步化。

现代机械设计理论和方法大作业

现代机械设计理论和方法大作业要求：（1）调查研究，制作简单可行性报告。

（2）确定主要的设计参数和技术指标。

（3）对主功能进行分解，绘制功能系统图和功能结构图。

（4）找到作用原理实现功能要求，建立形态力学矩阵，选择最优方案。

（5）绘制各子功能的结构简图。

（6）绘制设备的总体布局简图，体现各子系统的位置与相互联系。

（7）绘制各执行机构的运动循环图。

复合多功能衣架这学期的《现代机械设计理论和方法》这门课，确实受益匪浅，尤其是在两位老师的引导下，我开始留意生活，留意生活中得不便之处，然后提出一些解决的想法。

我觉得这个思想对我的影响很大，正如现在我想介绍的这个衣架，正是由于我在家庭生活中获得的灵感。

一、简单可行性报告在大多数农村地区，房屋中没有专门的阳台，很多人都在空地上晒衣物，当人们外出时，突然起风或下雨的时候没办法收衣服，回家后衣服不是掉地上就是洗好得衣服又给淋湿了，于是我便萌生了设计一个能防风防雨的多功能衣架的想法。

1.1市场调查分析1.1.1市场描述一些较老的宿舍或者农村家庭，一般会把衣服晾在外边，这就免不了会受到风吹雨淋。

尤其是在没人看的时候，比如在学校学生们上课顾不上看，晾在宿舍有晾不好，再如就是每天上班的人也没有时间去看管晾在外边的衣服。

我们的产品将填补这一项市场空白，他们的生活带来便利，也为所有在室外晾衣服的人群带来了福音。

这个市场是巨大的，不论在乡村还是在城市，无论在学校还是工厂，虽然该产品属于一项新的发明，而且在市场上也没发现同类产品，这就更加提升了我的这种产品的实用性和竞争力。

尤其是将防风防雨两种功能集成在一起，使其具有多功能性：1)能避免被风刮下来。

2)不怕雨淋3)加上衣架上特殊的设计，使得该种衣架能晾多种类型的东西而不仅仅是衣服。

1.1.2 目标市场我们将目标市场定义为：农村家庭、没阳台的宿舍、室外晾衣服的人群等，我们的产品拥有以下优势；填补这个市场防风防雨组合衣架的空白，产品的多功能性，产品的便利性，产品的组合性，以及产品的不同组合形成的不同价位更使得这款产品拥有了广泛的人群支持和广泛的选择性。

机械系统设计习题(有答案版)

第一章绪论1、系统：具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。

2、机械系统的组成：1、动力系统。

2、执行系统。

3、传动系统。

4、操纵、控制系统。

5、支承系统。

6、润滑、冷却与密封系统。

3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。

4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。

5、产品的产生过程分哪几个阶段？产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。

6、产品的设计过程分哪几个阶段？功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段第二章机械系统总体设计1、功能原理方案设计步骤设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。

3、功能元、功能结构功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。

功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。

反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。

这种功能的分解和组合关系称为功能结构。

4、机械系统总体参数包括哪些性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。

5、七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。

6、公比φ、变速范围R n与级数Z间的关系。

Z=lgRn/lgφ+1第三章执行系统设计1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。

机械系统设计大作业

机械系统设计大作业目录第1章总体方案设计 (1)研究给定的设计任务 (1)设计任务抽象化 (1)确定工艺原理方案 (1)工艺方案设计 (1)功能分解功能树 (2)确定每种功能方案 (2)确定边界条件 (2)方案评价 (3)方案简图 (3)总体布置 (4)总要参数的确定 (4)循环图 (4)第2章执行系统设计 (6)运动分析 (6)动力分析 (6)第3章传动系统设计 (9)动力机选择 (9)运动与动力参数的确定 (9)运动与动力参数确定 (9)传动零件设计计算 (10)第1章总体方案设计研究给定的设计任务编号名称电机冷却系统设计单位起止时间设计人员设计费用设计要求1功能主要功能：对大功率电机进行冷却2适应性工作对象：大豆、小麦、玉米每次筛重：10kg~20kg环境：多尘、振动3性能动力：功率300w左右整机重量小于25kg外形尺寸1500×800×5004工作能力三分钟完成一次振动分离5可靠度98%6使用寿命5年7经济成本600元8人机工程操作方便，便于筛选完的谷物收集9安全性有漏电保护设计任务抽象化图系统黑箱确定工艺原理方案物理振动原理工艺方案设计人工倒入适量谷物打开开关振动工作关闭电源收集分离干净的谷物图工艺路线图功能分解功能树图功能树确定每种功能方案分离功能：铁丝网格、带孔铁板、带孔塑料板动力功能：电机控制功能：开关分功能功能解A B C分离功能铁丝网格带孔铁板带孔塑料板确定边界条件图边界条件方案评价评价原则：满足功能要求、经济、质量轻评价方式：一对一比较方案代号一对一比较评分A B CA112 B000 C011经过评价选择A方案：分离功能：铁丝网格动力功能：电机控制功能：开关方案简图1机架、2振动筛摇杆、3振动筛铁丝网、4振动筛曲柄、5电机图方案简图总体布置图总体布置图总要参数的确定尺寸参数：整体长宽高1500×800×500mm运动参数：曲柄回转速率n=120r/分循环图图曲柄循环图由于仅有一个执行头，不存在干涉情况，所以不需进行时间、空间同步化。

机械设计大作业

原理方案的设计：小型清扫车的机电系统设计分为四个部分：驱动设计；传动系统的设计；执行部分，和测控部分。

最终装配成一部小型清扫车。

电动汽车驱动系统由能源供给系统、电子驱动系统和机械传动系统组成.选择最佳的驱动系统是设计电动汽车的关键，而电动机的性能直接决定着驱动系统的性能，所以电动机的选择成为设计电动汽车驱动系统的主要基础。

在本文中，以交流三相感应电机驱动后轮的手推电动修剪机为研究对象，聚焦于其驱动系统的设计，实现其以低速在草坪上修剪的最基本功能，主要在以下几个方面进行了理论分析研究及设计。

驱动部分传动部分执行部分测控部分(1) 驱动方式：驱动部分相当于人的心脏，位系统提供能量，其功能载体为各种形式的原动机。

驱动部分接受测控部分发出的控制指令和信号，驱动执行部分工作。

修剪机以蓄电池能源，只要有电能的供应，电动车就有了取之不尽的动力源泉，不受石油资源的限制。

而电能的获得可以利用核能、水力、风力、太阳能等多种形式的原始能源。

特别对于我国，水利资源和风力发电等清洁能源的潜在发电量是相当高的，如果能有效地利用这些能源，不仅有利于环保，节约宝贵的石油资源，解决全球面临的石油资源枯竭危机，而且更符合我国经济的可持续发展的战略。

(2) 传动系统的设计：齿轮传动传动比稳定、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长。

根据所设计的传动方案，选择大小齿轮的类型，材料并计算出大小齿轮的参数。

齿轮轴受弯曲和扭转复合应力作用，但载荷和转速均不高，冲击载荷也不大，所以具有一般综合机械性能即可满足要求。

选择齿轮轴的材料，并对其进行强度校核。

(3) 执行部分：执行部分相当于人的手足，各种机器以不同的执行元件完成执行功能，达到他们的工作目的。

（4）测控部分：测控部分具有传感和控制功能。

传感部分相当于人的眼，耳，鼻子等感觉器官。

他把机器工作过程中的各种参数和状况监测出来，变成可测定和控制的物理量，传到信息处理部分。

一、驱动方式选择按发动机和各组成部分相对位置的不同，现代汽车的布置与驱动方式。

机械系统设计练习题

机械系统设计练习题一、基础知识部分1. 列举机械系统设计的基本原则。

2. 简述机械系统设计的基本步骤。

3. 说明机械系统中常用的传动方式及其特点。

4. 描述机械系统中常用的连接方式及其应用场景。

5. 分析机械系统设计中常用的材料选择方法。

二、机构分析与设计1. 绘制四杆机构的简图，并分析其运动特性。

2. 设计一个平面连杆机构，实现给定的工作要求。

3. 分析斜面机构的工作原理，并计算其传动效率。

4. 设计一个螺旋传动机构，满足指定的运动和受力要求。

5. 分析凸轮机构的基本参数，并绘制凸轮轮廓曲线。

三、机械动力学分析1. 计算某机械系统中各零件的受力情况。

2. 分析机械系统中的摩擦损失，并提出降低摩擦的措施。

3. 估算机械系统的动态响应，判断其稳定性。

4. 针对某一机械系统，进行运动学和动力学仿真分析。

5. 设计一款减震装置，降低机械系统运行过程中的振动。

四、机械结构设计1. 设计一款轴类零件，满足强度、刚度及加工要求。

2. 绘制齿轮传动系统的装配图，并标注主要尺寸。

3. 设计一款联轴器，实现两轴的连接与对中。

4. 分析某机械结构在受力过程中的变形情况，并提出改进措施。

5. 设计一款机架，满足强度、刚度和稳定性要求。

五、创新设计与实践1. 提出一种新型传动机构，并阐述其优点和应用场景。

2. 设计一款具有自适应功能的机械系统，实现特定功能。

3. 利用现代设计方法（如有限元分析、优化设计等）进行机械系统设计。

4. 结合绿色设计理念，对某一机械系统进行改进。

5. 分析智能制造技术在机械系统设计中的应用前景。

六、机械控制系统设计1. 设计一个简单的闭环控制系统，实现机械系统的位置控制。

2. 列出机械系统中常用的传感器类型及其应用。

3. 编写一个PLC程序，用于控制机械手的运动。

4. 分析机械系统中执行元件的选型依据。

5. 设计一个液压或气动控制系统，满足指定的动作要求。

七、机械加工与制造1. 选择合适的加工方法，制定一个机械零件的加工工艺路线。

机械系统设计大作业

1 健身球检验分类机（学号尾号1-3）设计要求设计健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。

检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。

健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。

1. ф40≤第一类≤ф422. ф42<第二类≤ф443. ф44<第三类≤ф46其他技术要求见表1：表1 健身球分类机设计数据方案号电动机转速r/min生产率（检球速度）个/minA 1440 20B 960 10C 720 15设计要求设计加工下图所示工件ф12mm孔的半自动钻床。

进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。

图1 工件简图半自动钻床设计数据参看表2.表2 半自动钻床设计参数方案号进料构工作程mm定位构工作行程mm动力头工作行程mm电动机转速r/mm工作节拍（生产率）件/minA 40 30 15 1450 1B 35 25 20 1400 2设计要求设计旋转型灌装机。

在转动工作台上对包装容器（如玻璃瓶）连3：图2 旋转型灌装机该机采用电动机驱动，传动方式为机械传动。

技术参数见表3。

表3 技术参数表方案号转台直径mm电动机转速r/min灌装速度r/minA 600 1440 10B 550 1440 12C 500 960 104 巧克力糖包装机（学号尾号9-16）设计要求设计巧克力糖自动包装机。

如下图3所示：包装对象为圆台状巧克力糖(图6)，包装材料为厚0.008mm的金色铝箔纸。

包装后外形应美观挺拔，铝箔纸无明显损伤、撕裂和褶皱（图7）。

包装工艺方案为：纸坯型式采用卷筒纸，纸片水平放置，间歇剪切式供纸（图8）。

包装工艺动作为：1.将64mm×64mm铝箔纸覆盖在巧克力糖ф17mm 小端正上方；2.使铝箔纸沿糖块锥面强迫成形；3.将余下的铝箔纸分半，先后向ф24mm大端面上褶去，迫使包装纸紧贴巧克力糖。

机械系统设计大作业

机械系统设计大作业——单自由度可开合手爪学院机电学院专业机械设计班级1108102姓名孙贺龙指导教师吴伟国机械手的设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾一放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。

设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求; 尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手爪是通用气动上下料机械手爪，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动强度大和操作单调频繁的生产场合。

它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。

1.1机械手的座标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。

由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。

相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度图1-1所示为机械手的手指、手腕、手臂的运动示意图。

图 1-1 机械手的运动示意图1.2 机械手的手部结构方案设计夹持式手部。

1.3 机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。

因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。

1.4 机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。

手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。

机械优化设计大作业

1111
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机械优化设计大作业
**一、设计题目**
[具体的设计题目]
**二、设计要求**
[详细列出设计要求和技术指标]
**三、设计方案**
[描述你的设计方案，包括整体结构、工作原理、关键部件等。

可以使用图示或文字说明。

]
**四、优化方法**
[阐述你在设计过程中采用的优化方法，如数学建模、仿真分析、实验验证等。

说明如何通过这些方法来提高设计的性能和效率。

]
**五、结果与分析**
[展示你的设计结果，包括性能指标、优化前后的对比等。

对结果进行分析，说明设计的优点和不足之处，并提出改进的建议。

]
**六、总结与展望**
[总结本次设计的成果和经验教训，展望未来的研究方向和应用前景。

]
**七、参考文献**
[列出你在设计过程中参考的文献资料。

]
请注意，以上是一个机械优化设计大作业的模板，你可以根据具体的要求和内容进行修改和完善。

确保作业内容结构清晰、逻辑连贯，同时要注意文字表达的准确性和流畅性。

如果你有具体的问题或需要进一步的帮助，请随时向我提问。

机械系统大作业

机械系统设计大作业作业名称：饲料自动包装机姓名：学号：班级：日期：目录第1章实验设备功能及工艺过程分析 (3)1.1实验设备 (3)1.2实验工艺过程及工作原理 (4)1.3实验设备功能分析 (4)1.4 机构简图 (5)第2章实验设备执行系统分析 (6)2.1实验设备执行构件的运动形式 (6)2.2 实验设备执行机构的类型、所完成的功能和简图 (6)2.3画出实验设备工作循环图 (9)第3章实验设备传动系统分析 (10)3.1实验设备的动力机参数 (10)3.2外槽轮机构设计 (10)3.3总传动比计算及传动比分配 (12)3.4对实验设备传动系统进行运动分析计算 (12)3.5直齿圆柱轮计算 (14)3.6分析实验设备传动系统选择的优缺点 (19)3.7说明实验设备传动系统功能（起停、换向、变速、制动、安全保护） (19)第四章饲料自动包装机的安装、维护和安全要求 (21)参考文献 (22)第1章实验设备功能及工艺过程分析1.1实验设备饲料自动包装机1、实验设备参数表1.12、实验设备类型卧式、立式（常用）1.2实验工艺过程及工作原理工艺过程：成叠袋工作原理：成叠的袋经过摩擦轮的带动进给，拉出一个袋子送入下道工序，袋子到达张口位置，用气吸把袋子的口吸开，通过夹持机构加紧后，送入饲料等，通过计量装置测量，饲料充填后通过横向密封装置加热而被横向封密，松开袋子，落入输送带送去，完成加工。

1.3实验设备功能分析1、任务书抽象化此设计的目的是将一定量的饲料装入包装袋中，按条件绘制黑箱，如图1.1所示。

图1.1任务书抽象化2.功能简图⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧夹紧传动送出肥料传动张口传动封口传动袋进给传动供料传动传动功能输送动力夹紧动力封口动力张口动力袋进给动力供料动力动力功能包装袋⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧称重控制安全保护人机交互夹紧控制张口控制封口控制袋进给控制供料控制控制功能输送执行功能封口执行功能夹持执行功能张口执行功能袋进给执行功能供料执行功能执行功能包装袋3、功能结构1.4 机构简图图1.3结构简图1-袋箱，2-吸气，3-张口，4-机械手，5-供料，6-转盘，7-横封，8-输送带第2章实验设备执行系统分析2.1实验设备执行构件的运动形式直线运动，直线往复运动，间歇转动2.2 实验设备执行机构的类型、所完成的功能和简图1. 袋的供给机构通过吸气（真空）来吸取包装袋，从而达到取去一个包装袋的目的，如图2.1所示。

机械优化设计大作业

一、问题描述1.1结构特点(1)体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高；(2传)动效率高，工作高；(3)传动比大。

1.2用途和使用条件某行星齿轮减速器主要用于石油钻采设备的减速，其高速轴转速为1300r/min；工作环境温度为-20°C〜60°C,可正、反两向运转。

按该减速器最小体积准则，确定行星减速器的主要参数。

二、分析传动比u=4・64,输入扭矩T=1175・4N・m,齿轮材料均选用38SiMnMo钢，表面淬火硬度HRC45〜55,行星轮个数为3。

要求传动比相对误差A u<0.02。

弹性影响系数Z E=189.8MPa i/2；载荷系数k=1.05；齿轮接触疲劳强度极限［°］H=1250MPa；齿轮弯曲疲劳强度极限［。

］F=1000MPa；齿轮的齿形系数Y Fa=2・97；应力校正系数Y Sa=1.52；小齿轮齿数z取值范围17--25；模数m取值范围2—6。

注：优化目标为太阳轮齿数、齿宽和模数，初始点[24,52,5]T三、数学建模建立数学模型见图1，即用数学语言来描述最优化问题，模型中的数学关系式反映了最优化问题所要达到的目标和各种约束条件。

3.1设计变量的确定影响行星齿轮减速器体积的独立参数为中心轮齿数、齿宽、模数及行星齿轮的个数,将他们列为设计变量，即：x=[xxxx]T=[zbmc]T[1]12341式中：Z]_太阳轮齿数；b—齿宽（mm）；m一模数（mm）;行星轮的个数。

通常情况下，行星轮个数根据机构类型以事先选定，由已知条件c=3。

这样，设计变量为：x=[xxx]T=[Z bm】T[i]12313.2目标函数的确定为了方便，行星齿轮减速器的重量可取太阳轮和3个行星轮体积之和来代替，即：V=n/4（d2+Cd2）b12式中：d「-太阳轮1的分度圆直径，mm；d2--行星轮2的分度圆直径，mm。

将d=mzd=mz，z=z（u—2）/2代入（3）式整理，目标函11，2221数则为：F(x)=0.19635m2z2b[4+(u－2)2c][1]式中U--减速器传动比；C--行星轮个数由已知条件c=3,u=4.64，因此目标函数可简化为：F(x)=4.891x2x2x3123.3约束条件的建立3.3.1限制齿宽系数b/m的范围5W b/m W17，得：g(x)=5x—xWO[1]132g(x)=x—17WO[1]223.3.2保证太阳轮z1不发生跟切，得：g(x)=17—xWO[1]313.3.3限制齿宽最小值，得：g(x)=10—xWO】i]423.3.4限制模数最小值，得：g(x)=2—xWO】i]533.3.5按齿面接触疲劳强度条件，有：g(x)=750937.3/(xxx1/2)—[o]W0〔i]6123H式中：[。

机械设计大作业

机械设计大作业—用C语言程序实现的带传动设计计算班级：机械五班学号：2010301390148姓名：李维崧一、设计思路带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。

带传动的设计准则是：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。

因此，要在保证不打滑并且强度满足的条件下，确定V带轮的参数，并验算参数是否符合标准并加以圆整。

还要计算V带的根数，单根V带的额定功率P r，计算单根V带的初拉力最小值(F0)min，计算压轴力F p，因此可以通过输入数据确定计算功率、V带型号、基准直径、中心距等等，并通过程序中的计算公式计算出所需数据。

二、程序设计框图确定计算功率P ca↓↓↓确定带传动的电动机功率、转速、传动比、工作时间、工作系数查表得工作情况系数K入确定计算功率P ca↓确定V带轮型号↓确定带轮的基准直径并验算带速V↓↓↓初选小带轮的基准直径验算带速V 计算大带轮的基准直径并圆整↓确定V带的中心距↓计算带基准长度并查表选择↓计算实际中心距a↓验算小带轮上的包角α↓计算带的根数z↓↓计算单根V带的额定功率P r计算V带的根数z↓计算单根V带的初拉力最小值(F0)min↓计算压轴力F p三、源程序#include<stdio.h>#include<math.h>void main()#define PI 3.1415926{char v;float p1,p,K1,n,i,h,V,d1,d,d2,q,F0,F1,P1,p0,k1,k2,P,p2,p3;int a,a0,L,L1,a3,a4,y,z;printf("1.确定计算功率\n");printf("请输入电动机功率P,转动速度n,传动比i,以及工作时间h:\n");scanf("%f%f%f%f",&p,&n,&i,&h);printf("查表可得工作系数K1:\n");scanf("%f",&K1);p1=K1*p;printf("计算功率为p1=%f\n",p1);printf("2.确定V带的型号:\n");scanf("\n%c",&v);printf("V带的型号是:%c\n",v);printf("3.确定带轮的基准直径d1并验算带速V:\n");loop: printf("请输入基准直径d1:\n");scanf("%f",&d1);V=PI*d1*n/60/1000;if(V<5||V>30){printf("带速不合适，请从新选择基准直径\n");goto loop;} goto leap;leap: printf("带的速度为V=%f\n",V);d2=i*d1;printf("大带轮的基准直径d2为:d2=%f\n",d2);printf("查表，圆整d2为:\n");scanf("%f",&d2);printf("圆整后的d2基准直径为:d2=%f\n",d2);printf("4.确定V带的中心距a和基准直径L\n");float a1,a2;a1=0.7*(d1+d2);a2=2*(d1+d2);printf("根据%f<=a0<=%f,初定中心距a0:\n",a1,a2);scanf("%d",&a0);printf("初选的中心距为:a0=%d\n",a0);L1=2*a0+PI*(d1+d2)/2+(d2-d1)*(d2-d1)/4/a0;printf("计算出的带的基准长度为L1=%dmm\n",L1);printf("查表选带的基准长度L为:\n");scanf("%d",&L);printf("带的基准长度为L=%dmm\n",L);a=a0+(L-L1)/2;a3=a-0.015*L;a4=a+0.03*L;printf("实际中心距a=%d\n",a);printf("中心距的变化范围为:%d至%dmm.\n",a3,a4);printf("5.验算小带轮上的包角\n");y=180-(d2-d1)*57.3/a;if(y<=90)goto loop;printf("小带轮的包角为:y=%d\n",y);printf("6.计算带的根数z\n");printf("根据d1=%f和n=%f,查表得p0:\n",d1,n);scanf("%f",&p2);printf("根据n=%f和i=%f,查表得△p0:\n",n,i);scanf("%f",&p3);printf("查表得k1和k2\n");scanf("%f%f",&k1,&k2);P=(p2+p3)*k1*k2;printf("单根V带的额定功率p=%f\n",P);z=p/P+1;printf("需要的V带根数为z=%d\n",z);printf("7.计算带的初拉力和压轴力\n");printf("查表得带的单位长度质量q:\n");scanf("%f",&q);F0=500*(2.5-k1)*p1/(k1*z*V)+q*V*V;F1=2*z*F0*sin(y/2);printf("应使带的实际初拉力F>F0=%f\n",F0);printf("压轴力的最小值为F1=%f\n",F1);}四、程序运行结果。