机械原理课程设计指导优秀课件
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机械原理课程设计PPT
机械原理课程设计
医用棉签卷棉机
小组成员：夏鑫 周鹏 于哲 韩朝明
☞《机械运动方案及机构设计》 姜琪 ☞《机械创新设计》 张春林 曲继方 张美麟 ☞《机械原理教程》 申永胜 ☞《机械原理》 魏文军 高英武 张云文 ☞《计算机绘图指导》 李丽
☞《C程序设计》 谭浩强
☞《MATLAB在数学建模中的应用》
通过滚轮1和滚轮2的 相互摩擦将棉条3压紧 并送入导棉槽，但要 实现定时定量送入， 必须将滚轮与间歇运 动机构，如棘轮机构、 槽轮机构或不完全齿 轮机构等连接。
条状棉通过双滚轮送入轨道， 双滚轮为1/4圆周主动凸轮与圆 盘组成。凸轮连续转动，但与 圆盘仅有1/4的接触面，所以机 构可以将电机的连续运动转化 为间歇运动，且具有较高的机 械效率以产生间隙运动。两轮 间留有间隙以使棉条在摩擦力 作用下送入，实现定比定量送 棉。
送签： 在揪下的棉块落入导棉槽后，将签杆送至导 棉槽与棉块接触。要使一堆签杆分成一根一根 送至确定位臵，采用一漏斗均匀送出签杆，为 防止漏斗内签杆相互挤卡住，所以可适当使漏 斗振动，或用其它方法使漏斗内签杆获得松动 的机会，从而使签杆能顺利地漏出漏斗口。
卷棉： 将签杆送至导棉槽中与棉块相遇时，签杆随 即作自转，将棉块卷上签杆；或使签杆一边自 转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。此动作 可通过卷轮自转并与摩擦片接触，使签杆产生 自转并移动而产生卷棉，此时签杆外露在卷轮 外的头部（约25mm）与导棉槽中的棉花相遇， 且有一定的压紧力，从而完成卷棉动作。或是 用带槽皮带的带传动与摩擦片接触产生自转完 成自转及移动的卷棉动作。
选用Y132S—8型号电动机： 〃 电流：5.8 A 〃 电压：380 〃 最大转矩：2.0 n.m 〃 额定转速：710 r/min 〃 频率：50 Hz 〃 额定功率：2.2KW 根据设计要求，棉签每分钟生产60支，故送 棉机构的主动销轮每分钟转60转，故电动机 与销轮的传动比为i=12。
医用棉签卷棉机
小组成员：夏鑫 周鹏 于哲 韩朝明
☞《机械运动方案及机构设计》 姜琪 ☞《机械创新设计》 张春林 曲继方 张美麟 ☞《机械原理教程》 申永胜 ☞《机械原理》 魏文军 高英武 张云文 ☞《计算机绘图指导》 李丽
☞《C程序设计》 谭浩强
☞《MATLAB在数学建模中的应用》
通过滚轮1和滚轮2的 相互摩擦将棉条3压紧 并送入导棉槽，但要 实现定时定量送入， 必须将滚轮与间歇运 动机构，如棘轮机构、 槽轮机构或不完全齿 轮机构等连接。
条状棉通过双滚轮送入轨道， 双滚轮为1/4圆周主动凸轮与圆 盘组成。凸轮连续转动，但与 圆盘仅有1/4的接触面，所以机 构可以将电机的连续运动转化 为间歇运动，且具有较高的机 械效率以产生间隙运动。两轮 间留有间隙以使棉条在摩擦力 作用下送入，实现定比定量送 棉。
送签： 在揪下的棉块落入导棉槽后，将签杆送至导 棉槽与棉块接触。要使一堆签杆分成一根一根 送至确定位臵，采用一漏斗均匀送出签杆，为 防止漏斗内签杆相互挤卡住，所以可适当使漏 斗振动，或用其它方法使漏斗内签杆获得松动 的机会，从而使签杆能顺利地漏出漏斗口。
卷棉： 将签杆送至导棉槽中与棉块相遇时，签杆随 即作自转，将棉块卷上签杆；或使签杆一边自 转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。此动作 可通过卷轮自转并与摩擦片接触，使签杆产生 自转并移动而产生卷棉，此时签杆外露在卷轮 外的头部（约25mm）与导棉槽中的棉花相遇， 且有一定的压紧力，从而完成卷棉动作。或是 用带槽皮带的带传动与摩擦片接触产生自转完 成自转及移动的卷棉动作。
选用Y132S—8型号电动机： 〃 电流：5.8 A 〃 电压：380 〃 最大转矩：2.0 n.m 〃 额定转速：710 r/min 〃 频率：50 Hz 〃 额定功率：2.2KW 根据设计要求，棉签每分钟生产60支，故送 棉机构的主动销轮每分钟转60转，故电动机 与销轮的传动比为i=12。
《机械原理课程设计》PPT课件
方案二
方案三
运动方案的选择
压紧切皮机构 方案一
方案二
方案三
传动机构
工作循环图
机构运动分析
机构运动分析
机构运动分析
创新
槽轮：为使机构易于安装，槽轮实行反向安装
万向节：运用万向节，改变轴传送方向
运料管： 为保证蚕豆垂直下落，运料管截面形状为与蚕豆宽高接近的
椭圆形
动画
预祝大家
外形美观。
工作原理及动作分解
振动送料：
运用曲柄滑块机构具有急回运动的特性，将漏斗装在 滑 块上，实现抖料。同时，为保证蚕豆一次运入挤压切皮机构中， 在运料管中部设置槽轮间歇机构
挤压切皮：通过压紧机构将蚕豆压紧，同时切开头部豆皮
脱皮：通过轧辊豇豆挤出豆皮，实现脱皮
运动方案的选择
振动送料机构 方案一
通过轧辊豇豆挤出豆皮实现脱皮运动方案的选择振动送料机构方案一方案二方案三运动方案的选择压紧切皮机构方案一方案二方案三振动送料机构方案一优点
机械原理课程设计之——
剥豆机
庄幼敏
韩 莹
梁 燕
茅 宏 婧
设计原则
高效性 创新性
工艺性
设计简介
主题：剥豆机
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，
机械原理课程设计(冲床冲压机构和送料机构设计)ppt课件
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2.送料机构设计
b）送料机构的连杆机构设计 任务是确定出送料连杆机构的各构件尺寸和相对位置，思路是由送料距
离确定出各构件尺寸，推出和凸轮相连接的直动从动件的直线位移或摆动从 动件的转角，且使连杆机构具有尺寸放大功能，以减小凸轮尺寸。 c）送料机构的凸轮设计 ①从动件运动规律选择：
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2
一、课程设计的目的
1.理论联系实际，提高解决实际问题的能力。通过对机械原理课程的学习， 已经掌握了机械中的各种常用机构的工作原理、运动特性和受力特性等知识。但在 各种机械中，为了满足机械的运动及工作要求，仅采用某一种机构是不够的。通过 课程设计，就可以将各机构联系到一起，综合运用所学的知识，理论联系实际去分 析解决工程中的实际问题，提高解决实际问题的能力。
圆周式：适用于主动件作圆周运动的曲 柄，画圆环，根据曲柄转角对上模和送料机 构的t
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直线式(表格式)：相当于把圆周式进行展开，画表格，根据曲柄转角，对上 模和送料机构的工作动作进行分段相协调。
直角坐标式：横坐标为曲柄转角，纵坐标为执行构件的位移，通过 两执行构件的位移关系显示来进行运动协调。直角坐标式不仅能表示两 执行构件的动作顺序，且能表示出两构件的运动规律和及配合关系，是 最为完善的一种。
8
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9
冲床的冲模一般由上模和下模两部分组成。冲床的冲压 机构相当于上模，用于冲制薄壁零件；通过上模和下模作用 将薄壁钢板坯料拉延成型。送料机构是能保证及时的将坯料 送到待冲压位置，两者动作要协调一致，完成多件连续生产。 我们的目的是设计实现这个功能的冲床的冲压机构和送料机 构。
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创新性。
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17
机械原理课程设计课件
机械运动方案设计
原动机
传 动 匀速转动 系 直线往复 统
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 可调行程机构 间歇摆动 间歇运动 间歇移动 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
现代设计的概念
具有特定功能、相互之间既有联系又相互制约的单元组合而 成的有序整体．
系统工程观念： 1.各子系统设计合理、协调工作，系统运行的整体功 能大于各单元的简单代数和 2.各子系统设计不合理、不能协调的工作，系统将产 生内耗，导致系统整体功能小于各单元功能的和．
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直线式运动循环图：动作时序清晰明了 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 直角坐标式运动循环图：是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。
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4. 运动方案注意问题 1）传动链应尽可能短 （1）中间传动环节过于复杂，一部电动机带动多条传 动链；（2）动力源安装位置距执行机构过远；（3）变换运 动形式及转动方向的环节太多等等。过长的传动链会引起传 动精度和传动效率的降低，增加成本，或使故障率增加。 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。 4）传动机构的顺序安排 带传动不易传递大扭矩，多安排在高速端，凸轮机构一 34 般用于传动系统的末端。
机械原理课程设计牛头刨床PPT课件
第4页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第5页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第6页/共35页
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
第7页/共35页
机械原理课程设计指导
一、课程设计的目的与任务
第14页/共35页
3号坐标图纸
机械原理课程设计指导
第15页/共35页
机械原理课程设计指导
5、凸轮设计 确定凸轮机构的基本尺寸，选 取滚子半径，画出凸轮实际廓线。
根据摆杆加速度线图，作出摆杆位移线图，先 作出盘形凸轮的理论廓线，然后选择滚子半径，作 出实际轮廓廓线。（2号或3号图纸，参见图例）
6、齿轮设计 计算齿轮z2齿数，齿轮副变位 系数及齿轮各部分尺寸。
计划时间 （天） 0.5
2
2
第18页/共35页
机械原理课程设计指导
飞轮设 1.用惯性力法确定安装在轴O2上的飞
计
轮转动惯量JF。
1
凸轮机 1.确定凸轮机构的基本尺寸；
构设计 2.选取滚子半径；
1.5
3.画出凸轮实际廓线。
齿轮机 1.计算齿轮2的齿数；
构设计 2.选择齿轮副的变位系数；
1
3.计算齿轮传动的各部分尺寸。
注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来的， 不是从图上量出来的。先计算数据，后按一定的比 例作图。每项数据保留小数点后二位数！
第22页/共35页
机械原理课程设计指导
牛
头
刨
牛床头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来 完成原工件的平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置（皮
机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
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机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
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机械原理课程设计指导
P12 P13 P14 P23 P24 P34
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机械原理课程设计指导
一、课程设计的目的与任务
第14页/共35页
3号坐标图纸
机械原理课程设计指导
第15页/共35页
机械原理课程设计指导
5、凸轮设计 确定凸轮机构的基本尺寸，选 取滚子半径，画出凸轮实际廓线。
根据摆杆加速度线图，作出摆杆位移线图，先 作出盘形凸轮的理论廓线，然后选择滚子半径，作 出实际轮廓廓线。（2号或3号图纸，参见图例）
6、齿轮设计 计算齿轮z2齿数，齿轮副变位 系数及齿轮各部分尺寸。
计划时间 （天） 0.5
2
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机械原理课程设计指导
飞轮设 1.用惯性力法确定安装在轴O2上的飞
计
轮转动惯量JF。
1
凸轮机 1.确定凸轮机构的基本尺寸；
构设计 2.选取滚子半径；
1.5
3.画出凸轮实际廓线。
齿轮机 1.计算齿轮2的齿数；
构设计 2.选择齿轮副的变位系数；
1
3.计算齿轮传动的各部分尺寸。
注意：等效阻抗力矩和等效驱动力矩是计算出来的， 不是从图上量出来的。先计算数据，后按一定的比 例作图。每项数据保留小数点后二位数！
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机械原理课程设计指导
牛
头
刨
牛床头刨床是一种靠刀具的往复直线运动及工作台的间歇运动来 完成原工件的平面切削加工的机床。电动机经过减速传动装置（皮
《机械原理教案》课件
《机械原理教案》课件一、教学目标1. 了解机械原理的基本概念和原理。
2. 掌握常见机械元件的作用和应用。
3. 能够分析简单的机械系统和工作过程。
4. 培养学生的创新意识和解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 机械原理的基本概念和原理机械系统的组成和分类力学基础知识运动和力的关系2. 常见机械元件的作用和应用齿轮传动皮带传动弹簧轴承3. 简单机械系统和工作过程的分析分析机械系统的输入和输出绘制机械系统的运动曲线计算机械系统的效率和功率三、教学方法1. 讲授法：讲解机械原理的基本概念和原理，引导学生理解并掌握相关知识。
2. 演示法：通过实物或动画演示常见机械元件的工作原理和应用。
3. 案例分析法：分析实际机械系统的工作过程，培养学生解决实际问题的能力。
4. 小组讨论法：分组讨论和分享学习心得，促进学生之间的交流和合作。
四、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对机械原理基本概念和原理的理解程度。
2. 作业布置：布置相关练习题，巩固学生对机械元件作用和应用的掌握。
3. 小组报告：小组合作完成一个机械系统分析的案例报告，评估学生对简单机械系统和工作过程的理解和分析能力。
五、教学资源1. 教材：《机械原理》教材或相关教学资源。
2. 实物模型：展示齿轮传动、皮带传动等机械元件的实物模型。
3. 动画演示：利用动画软件或视频资料演示机械元件的工作原理和应用。
4. 练习题库：提供相关的练习题和案例分析题，供学生进行自主学习和评估。
教学计划：第一周：机械原理的基本概念和原理第二周：齿轮传动的作用和应用第三周：皮带传动的作用和应用第四周：弹簧的作用和应用第五周：轴承的作用和应用六、教学活动设计1. 课堂讲解：通过讲解和示例，让学生了解机械原理的基本概念和原理，引导学生掌握相关知识。
2. 实物演示：利用实物模型或动画演示常见机械元件的工作原理和应用，增强学生的理解和记忆。
3. 案例分析：分析实际机械系统的工作过程，让学生学会运用机械原理解决实际问题。
《机械原理课程设计》课件
提高了动手能力和实践能力
在课程设计中，我通过实际操作和动手制作，提高了自己的实践能力 ，加深了对机械原理理论知识的理解。
培养了团队协作精神
在小组合作中，我学会了与他人协作，共同完成任务，培养了团队协 作精神。
增强了解决问题的能力
在遇到问题和困难时，我学会了独立思考和解决问题的能力，提高了 自己的创新思维和创新能力。
05
机械系统动力学分析
机械系统动力学的基本概念
定义
机械系统动力学是研究机械系统中物 体运动和力的关系的科学。
目的
通过分析机械系统的动力学特性，优 化机械系统的性能，提高系统的稳定 性和可靠性。
机械系统动力学分析的方法与步骤
建立数学模型
根据机械系统的物理特性，建立系统的数学模型，包括运动方程和动力学方程。
研究机构的组成和运动特性，确定各构件之间的相对位置和相对运动，为综合 新机构提供依据。
机构综合
根据特定的工作要求和应用需要，设计出能够实现预定功能的机构。
常用机构的工作原理与运动特性
01
连杆机构
通过连杆的连接，使构件之间产生相对运动。连杆机构广泛应用于各种
机器和仪器中，如内燃机、缝纫机、打字机等。
机械系统方案的评价与优化
技术性能评价
对机械系统的各项技术性能指标进行 评估，确保满足设计要求。
经济性评价
分析机械系统的制造成本、运行费用 和市场前景，评估其经济可行性。
环境影响评价
评估机械系统对环境的影响，如噪声 、振动、排放等，确保符合环保要求 。
优化设计
根据评价结果，对机械系统进行优化 改进，提高其性能、降低成本和减少 对环境的影响。
课程设计的评价标准
设计方案的合理性
在课程设计中，我通过实际操作和动手制作，提高了自己的实践能力 ，加深了对机械原理理论知识的理解。
培养了团队协作精神
在小组合作中，我学会了与他人协作，共同完成任务，培养了团队协 作精神。
增强了解决问题的能力
在遇到问题和困难时，我学会了独立思考和解决问题的能力，提高了 自己的创新思维和创新能力。
05
机械系统动力学分析
机械系统动力学的基本概念
定义
机械系统动力学是研究机械系统中物 体运动和力的关系的科学。
目的
通过分析机械系统的动力学特性，优 化机械系统的性能，提高系统的稳定 性和可靠性。
机械系统动力学分析的方法与步骤
建立数学模型
根据机械系统的物理特性，建立系统的数学模型，包括运动方程和动力学方程。
研究机构的组成和运动特性，确定各构件之间的相对位置和相对运动，为综合 新机构提供依据。
机构综合
根据特定的工作要求和应用需要，设计出能够实现预定功能的机构。
常用机构的工作原理与运动特性
01
连杆机构
通过连杆的连接，使构件之间产生相对运动。连杆机构广泛应用于各种
机器和仪器中，如内燃机、缝纫机、打字机等。
机械系统方案的评价与优化
技术性能评价
对机械系统的各项技术性能指标进行 评估，确保满足设计要求。
经济性评价
分析机械系统的制造成本、运行费用 和市场前景，评估其经济可行性。
环境影响评价
评估机械系统对环境的影响，如噪声 、振动、排放等，确保符合环保要求 。
优化设计
根据评价结果，对机械系统进行优化 改进，提高其性能、降低成本和减少 对环境的影响。
课程设计的评价标准
设计方案的合理性
机械原理课程设计-自动制钉机PPT幻灯片
3
锁止弧半径r0
r0=R-r-b
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摩擦轮运动分析
❖ 运动位移比较平稳
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3.冷镦机构
❖ 冷镦机构是采用增力机 构，实现增力目的，且 此机构有急回特性，提 高了生产效率 。
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挤钉帽机构运动分析
❖ 可见采用连杆机构，位 移和速度曲线都很光滑， 充分说明了该连杆机构 平稳性。
❖ 有急回运动特性。
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切断机构运动分析
25
参考书籍
1. 孙桓，陈作模 主编 机械原理（第六版） 北京：高等教育出版社， 2001
2. 裘建新 主编 机械原理课程设计指导书 北京：高等教育出版社， 2005
3. 楼鸿棣，邹慧君 主编 高等机械原理 北京：高等教育出版社， 2000
4. 王大康，卢颂峰主编，机械设计课程设计，北京，北京工业大学出版 社，2000
❖ 夹紧机构和挤钉尖机构我们确定用内槽凸 轮，避免用弹簧或依靠重力使推杆回复， 而且比较平稳，等加速运动是柔性冲击， 冲击相对较小。
❖ 挤钉帽机构我们采用有偏心距的曲柄滑块 机构，能够产生急回运动特性，从而提高 生产效率。
7
方案二 运动简图
8
方案二
❖ 这个方案中我们考虑将挤钉尖和切断的 动作同时进行，可以提高效率，同时又 能避免复杂的协调工作。
5. 刘政昆 主编 间歇运动机构 大连：大连理工大学出版社，1991 6. 邹慧君 主编 机械运动方案设计手册 上海：上海通大学出版社，
1994 7. 石永刚，徐振华 主编 凸轮机构设计 上海：上海科学技术出版社，
1995
26
谢谢观赏！
27
12
最终方案设计分析
❖ 送丝机构：槽轮机构、 齿轮传动、摩擦轮校值。
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功能分析法就是将机械产品的总功能分解成若干功能 元(Function element)，然后求解功能元，再将其组合， 得到满足总功能要求的多种解决方案，以供评价选择。
图1 功能分解
例： 半自动平压模切机的工作原理：印刷、包装行业用于压
制纸盒、纸制品的专用设备。该设备可用于对各种规格的纸 板进行压痕、切线。经压痕、切线的纸板在沿切线去掉边料 后，沿压出的压痕可折成各种纸盒、纸箱，亦可对各种高级 精细的纸材凹凸痕，压制成各种富有立体感的精美凸凹商标 或印刷品。
运
程大小和工作速度。
动
停歇单向直线 ——每次进给量的大小。
形
沿固定曲线运动
式 曲线运动
沿可变曲线运动
复合运动 ——由两个以上单一运动合成
2、各执行构件间运动的协调配合和机械的工作循环图 1）各执行构件间运动的协调配合关系 a)运动彼此独立无需协调配合： 外圆磨床的砂轮和工件的两个运动彼此独立。故应 为每个运动单独设计各自的运动链。
如立式钻的方案:
一个执行构件
2)执行构件的运动形式和运动参数
连续回转 每分钟转数 rpm
回转运动 间歇回转 每分钟转位次数、转角大小、运动系数
执
往复摆动
每分钟摆动次数、转角大小、行 程速比系数
行 构
往复直线 每分钟行程数目、大小、行程速比系数
件 直线运动 停歇往复直线 每循环停歇次数、位置、时间、行
解 功能元
A
表1 执行机构功能形态学矩阵
1
连杆机构
2
凸轮机构
3
齿轮机构
4
蜗轮蜗杆 机构
5
螺旋机构
锥齿轮机 摩擦轮机
B
构
构
连杆机构 凸轮机构 螺旋机构 齿轮齿条 摩擦轮机
C
机构
构
矩阵中的三个功能元可选不同的解，模切功能由三个 功能元组成，故也有多个解。
图6 基本功能结构图
将各分功能 分析完，整合 总功能的结构
拟定机械的功能原理
执行机构的型式设计
执行系统的协调设计
执行机构的尺度设计
方案的评价与决策
图1 设计流程
四、基本理论和方法
(一) 功能原理设计
1. 功能分析 功能分析法(Function analysis)是系统设计中拟定功能 原理方案的主要方法。
一 台 机 器 所 能 完 成 的 功 能 ， 称 为 机 器 的 总 功 能 ( To t a l function)。
需要创新
创新的类型： ❖ 变参数设计－－齿轮设计； ❖ 改进型设计－－由尖顶从动件变为滚子从动件； ❖ 开发性设计。
二、机械原理课程设计的必要性
1. 检验知识的掌握程度； 2. 市场竞争的需要； 3. 为机械创新设计做准备。
三 机械传动系统的方案设计
机械传动系统：
由若干种不同机构组合而成，能实现机械工艺过程 所需运动的系统。
总功能
半自动平压模切
分功能 模切机构
走纸机构
定位夹紧机构
图3 半自动平压模切机功能分解
2. 功能求解 ⑴ 根据机构的基本功能，归纳整理为功能元。
半自动平压模切
模切机构
走纸机构
定位夹紧机构
原动件的动 力从哪里来？ 即原动机是什
么？
运动如何从原动件传递 到各执行端？此过程即为整 理功能元及求解的过程
根据各基本动作或功能的要求，选择或创造合适 的机构型式来实现这些动作的工作过程，称为执行机 构的型式设计，又称为机构的型综合。
在进行机构形式设计时，除应满足基本功能所要求的 运动形式或运动轨迹外，还应遵循以下几项原则：
1.机构尽可能简单 2.具有较好的动力学特性 3.机构安全可靠
１、执行构件的运动设计 1)执行构件的数目 取决于机械分功能或分动作的多少，两者不一 定相等，要具体分析确定。
砂轮 砂轮架
工件
b)动作协调配合：
图示冲床的两个执行构件中，要求： ▲送料构件将原料送入模孔上方后，冲头才可进入模孔进 行冲压；
▲当冲头上移一段距离后，才能进行下次送料动作。
c)各执行构件运动速度的协调配合： 范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。
对于有运动协调配合 要求的构件，往往采用 以一台原动机， 通过传 动系统分配运动，实现 协调动作。
⑵ 列出功能元解的目录。为了便于设计人员进行 功能原理的构思，可以将有关的功能元解，按一定的 分类排序原则，用矩阵表的形式列出。
⑶ 注意功能求解的技巧
图5 功能分析
图4 基本功能元及符号表示
例：半自动平压模切机的分功能---模切机构的功能求解 假设原动机为电动机，电动机水平放置，凸模、凹模上下布置
凸轮机构
不完全齿轮齿 条机构
不完全齿轮齿 条机构
移动从动 件凸轮机
构
E
槽轮机构 不完全齿轮机 凸轮分度
构
机构
注意： 机械执行系统的功能原理及运动方案设
计的多方案性
为实现同一预定的功能目标，可以选择 不同的功能原理来实现，选用不同的技术原 理来完成。
• 各种剪切机构
（二）执行机构的型式设计与系统的协调
图2 半自动平压模切机工作原理
则半自动平压模切机的模切机构应具备以下3个基本功能 元： 1. 运动位移或速度缩小功能：减小位移量（或速度），以 实现增力要求 2. 运动轴线变向功能：将水平轴运动变换为铅垂方向运动 3. 运动形式变换功能：将转动变换为往复移动
4. 根据以上分析，可构思出如下功能－技术矩阵
图7 半自动平压模切机的执行系统设计方案
减速 运动分支 轴平移
A
B
模切机构 C
夹紧机构 D
轴平移
走纸机构
E
B
图8 半自动平压模切机运动转换功能框图
解 功能元
A B C
D
表2 平压模切机功能形态学矩阵
1
2
Hale Waihona Puke 345圆柱齿轮 机构
圆柱齿轮 机构
蜗轮蜗杆机构 链传动
带传动 带传动
链传动 摆线针轮 传动
曲柄滑块 机构
机械原理课程设计指导
1)注重多学科知识的综合应用；
2)注重总结与实践经验的积累；
3)充分发挥创造思维和想象能力，灵活应用各种设 计方法与技巧。
一、 机械原理课程设计的目的
完成指定机械传动系统的方案设计
机械传动系统设计的好坏，对机械系统能 否完成预期的工作任务，以及工作质量的优劣 和产品的竞争力起决定性的作用。
图2 半自动平压模切机工作原理
功能分解
工艺动作分解：
模切机的模切动作包括纸板输送、定位夹紧、纸板停 顿时凹模和凸模加压进行冲压模切，然后将纸板送到收纸 台。
这一系列工艺动作可分解为如下三个执行机构分别完 成的3组工艺动作：
1. 模切机构 在纸板停顿时进行冲压模切 2. 走纸机构 3. 定位夹紧机构
图1 功能分解
例： 半自动平压模切机的工作原理：印刷、包装行业用于压
制纸盒、纸制品的专用设备。该设备可用于对各种规格的纸 板进行压痕、切线。经压痕、切线的纸板在沿切线去掉边料 后，沿压出的压痕可折成各种纸盒、纸箱，亦可对各种高级 精细的纸材凹凸痕，压制成各种富有立体感的精美凸凹商标 或印刷品。
运
程大小和工作速度。
动
停歇单向直线 ——每次进给量的大小。
形
沿固定曲线运动
式 曲线运动
沿可变曲线运动
复合运动 ——由两个以上单一运动合成
2、各执行构件间运动的协调配合和机械的工作循环图 1）各执行构件间运动的协调配合关系 a)运动彼此独立无需协调配合： 外圆磨床的砂轮和工件的两个运动彼此独立。故应 为每个运动单独设计各自的运动链。
如立式钻的方案:
一个执行构件
2)执行构件的运动形式和运动参数
连续回转 每分钟转数 rpm
回转运动 间歇回转 每分钟转位次数、转角大小、运动系数
执
往复摆动
每分钟摆动次数、转角大小、行 程速比系数
行 构
往复直线 每分钟行程数目、大小、行程速比系数
件 直线运动 停歇往复直线 每循环停歇次数、位置、时间、行
解 功能元
A
表1 执行机构功能形态学矩阵
1
连杆机构
2
凸轮机构
3
齿轮机构
4
蜗轮蜗杆 机构
5
螺旋机构
锥齿轮机 摩擦轮机
B
构
构
连杆机构 凸轮机构 螺旋机构 齿轮齿条 摩擦轮机
C
机构
构
矩阵中的三个功能元可选不同的解，模切功能由三个 功能元组成，故也有多个解。
图6 基本功能结构图
将各分功能 分析完，整合 总功能的结构
拟定机械的功能原理
执行机构的型式设计
执行系统的协调设计
执行机构的尺度设计
方案的评价与决策
图1 设计流程
四、基本理论和方法
(一) 功能原理设计
1. 功能分析 功能分析法(Function analysis)是系统设计中拟定功能 原理方案的主要方法。
一 台 机 器 所 能 完 成 的 功 能 ， 称 为 机 器 的 总 功 能 ( To t a l function)。
需要创新
创新的类型： ❖ 变参数设计－－齿轮设计； ❖ 改进型设计－－由尖顶从动件变为滚子从动件； ❖ 开发性设计。
二、机械原理课程设计的必要性
1. 检验知识的掌握程度； 2. 市场竞争的需要； 3. 为机械创新设计做准备。
三 机械传动系统的方案设计
机械传动系统：
由若干种不同机构组合而成，能实现机械工艺过程 所需运动的系统。
总功能
半自动平压模切
分功能 模切机构
走纸机构
定位夹紧机构
图3 半自动平压模切机功能分解
2. 功能求解 ⑴ 根据机构的基本功能，归纳整理为功能元。
半自动平压模切
模切机构
走纸机构
定位夹紧机构
原动件的动 力从哪里来？ 即原动机是什
么？
运动如何从原动件传递 到各执行端？此过程即为整 理功能元及求解的过程
根据各基本动作或功能的要求，选择或创造合适 的机构型式来实现这些动作的工作过程，称为执行机 构的型式设计，又称为机构的型综合。
在进行机构形式设计时，除应满足基本功能所要求的 运动形式或运动轨迹外，还应遵循以下几项原则：
1.机构尽可能简单 2.具有较好的动力学特性 3.机构安全可靠
１、执行构件的运动设计 1)执行构件的数目 取决于机械分功能或分动作的多少，两者不一 定相等，要具体分析确定。
砂轮 砂轮架
工件
b)动作协调配合：
图示冲床的两个执行构件中，要求： ▲送料构件将原料送入模孔上方后，冲头才可进入模孔进 行冲压；
▲当冲头上移一段距离后，才能进行下次送料动作。
c)各执行构件运动速度的协调配合： 范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。
对于有运动协调配合 要求的构件，往往采用 以一台原动机， 通过传 动系统分配运动，实现 协调动作。
⑵ 列出功能元解的目录。为了便于设计人员进行 功能原理的构思，可以将有关的功能元解，按一定的 分类排序原则，用矩阵表的形式列出。
⑶ 注意功能求解的技巧
图5 功能分析
图4 基本功能元及符号表示
例：半自动平压模切机的分功能---模切机构的功能求解 假设原动机为电动机，电动机水平放置，凸模、凹模上下布置
凸轮机构
不完全齿轮齿 条机构
不完全齿轮齿 条机构
移动从动 件凸轮机
构
E
槽轮机构 不完全齿轮机 凸轮分度
构
机构
注意： 机械执行系统的功能原理及运动方案设
计的多方案性
为实现同一预定的功能目标，可以选择 不同的功能原理来实现，选用不同的技术原 理来完成。
• 各种剪切机构
（二）执行机构的型式设计与系统的协调
图2 半自动平压模切机工作原理
则半自动平压模切机的模切机构应具备以下3个基本功能 元： 1. 运动位移或速度缩小功能：减小位移量（或速度），以 实现增力要求 2. 运动轴线变向功能：将水平轴运动变换为铅垂方向运动 3. 运动形式变换功能：将转动变换为往复移动
4. 根据以上分析，可构思出如下功能－技术矩阵
图7 半自动平压模切机的执行系统设计方案
减速 运动分支 轴平移
A
B
模切机构 C
夹紧机构 D
轴平移
走纸机构
E
B
图8 半自动平压模切机运动转换功能框图
解 功能元
A B C
D
表2 平压模切机功能形态学矩阵
1
2
Hale Waihona Puke 345圆柱齿轮 机构
圆柱齿轮 机构
蜗轮蜗杆机构 链传动
带传动 带传动
链传动 摆线针轮 传动
曲柄滑块 机构
机械原理课程设计指导
1)注重多学科知识的综合应用；
2)注重总结与实践经验的积累；
3)充分发挥创造思维和想象能力，灵活应用各种设 计方法与技巧。
一、 机械原理课程设计的目的
完成指定机械传动系统的方案设计
机械传动系统设计的好坏，对机械系统能 否完成预期的工作任务，以及工作质量的优劣 和产品的竞争力起决定性的作用。
图2 半自动平压模切机工作原理
功能分解
工艺动作分解：
模切机的模切动作包括纸板输送、定位夹紧、纸板停 顿时凹模和凸模加压进行冲压模切，然后将纸板送到收纸 台。
这一系列工艺动作可分解为如下三个执行机构分别完 成的3组工艺动作：
1. 模切机构 在纸板停顿时进行冲压模切 2. 走纸机构 3. 定位夹紧机构