第十一章机械系统的方案设计

回程 近 休
钻孔
停进 刀 退 止 （1）（2钻孔） 刀
停止
360O 12
半自动钻床的运动方案图如下
齿扇 齿轮 齿条
C 8 DE
动 力
头
7
料斗 1
B
J
A
2
6
H
FG 5
43
I
2)计算各主要机构参数
①计算传动机构
根据所给的设计参数，可算出执行构件主
轴转速n主=5转/分，所以机械的总传动比为：
i总
n电 n主
工作台
ຫໍສະໝຸດ Baidu
定位
送料
夹紧
半自动钻床的功能、工艺动作及执行机构框图
总在 工
功件 上
能钻 孔
子功能1
送料
从料斗推出工件 及把钻好孔的工 件向前推进
子功能2
定位
定位挡块伸缩， 挡住工件或让 出通道
子功能3
夹紧
夹具夹紧或松开
移动从动件 圆柱凸轮机 构
从动件 往复移动
移动从动件 盘形凸轮机 构
从动件 往复移动
摆动从动件 滑块 盘形凸轮机 往复移动 构
3）接料
二、原始数据及设计要求:
检球转速:n制钉=60rpm.电机转速:n电=1440rpm。 分检健身球的三种尺寸:小球40 ～ 42mm;中球42 ～ 44mm; 大球 44 ～ 46mm. 要求送料滑块的行程 H≥50mm，此分检机应为纯机械式的。第一级减 速用皮带，皮带的传动比为：i皮5～8。第二、三 级减速用齿轮等．
5.联接机构: 用皮带.齿轮将上述所有机构都联接
上,使之能够协调配合.
题目2:健身球自动分类机设计
一、工作原理及工艺动作:
设计直径为f40~f46的健身球自动检验分
类机的运动方案简图.要求：
f40~f42
分类机应将健身球按直径分为三类 f42~f44
工艺动作为： 分类机中应有的工艺动作为三部分
f44~f46 1）送料 2）检测
三、设计任务:
1、按工艺要求拟定分检机运动方案简图和直 线式运动循环图,画在2号图纸上。提倡上机出图.
2、按工艺要求排出分检机的功能、工艺动作 及执行机构框图。
3、按给定的原始数据及参数算出总传动比
，然后拟定机械传动系统方案。
4、对传动机构和主要执行机构进行运动尺 寸计算。
1）、凸轮机构要求上机计算，运动规律自定。 要求画出从动件位移、速度、加速度曲线和凸轮廓 线。交程序一份。
2）、凸轮机构要求上机计算，运动规律自定。 要求画出从动件位移、速度、加速度曲线 和凸轮 廓线。交程序一份。
3）、齿轮机构要求计算一对变位齿轮，参数、 尺寸自定。机算手算均可（校核sa和 ea )。
5、完成上述图纸计算后写一份说明书（ 10 页左右）。要求见指导书。
四、可行性方案分析:
冲头,由镦料机构控制
工作台面
铝材 脱摸机构
切断送料 校直进料
1.镦料机构:
要求执行构件移动,并具有急回特性.
2.校直进料机构:
要求进料过程有间歇,可用槽轮.棘轮 机构,校直用两摩擦轮压挤成形.
3.切断送料:
要求送料过程也有间歇,也可将料切断
由一个机构控制.
进料
镦 料
4.脱模机构: 直动从动件盘形凸轮机构,接触形式自定.
i蜗≤10~80。 2、当i >8~10时，应用两级传动，一级 为带传动，另一级为齿轮传动；当i >30 时，一般应用两级以上的机械传动。
3、传动比的分配原则：“前小后大”。
4、若传动比过大，应用混合轮系来传动。
§ 11-4 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。
1440288 5
可根据总传动比设计传动机构。一般一级减
速用皮带轮i皮≤5～7，二级减速用齿轮，传动比
的各级分配情况应遵循“前小后大”的原则分配 较为有利（见教材P216）。
②设计计算各主要执行机构
A 送料、定位及夹紧凸轮机构的设计
确定从动件的运动规律，确定凸轮的几何 尺寸，上机计算凸轮在转动一周过程中的理论
三、设计任务:
1、按工艺要求拟定冷镦机运动方案简图和直 线式运动循环图,画在2号图纸上。提倡上机出图.
2、按工艺要求排出冷镦机的功能、工艺动作 及执行机构框图。
3、按给定的原始数据及参数算出总传动比
，然后拟定机械传动系统方案。
4、对传动机构和主要执行机构进行运动尺 寸计算。
1）、连杆机构根据题目要求设计定出尺寸, 上机计算 , 并绘出运动线图。交程序一份。
３．可变动检测机构．
送料机构
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）。
F3设0 计参数：零件图如左图所示
18 10
，要求每分钟送五个零件，电 F2机0 的转速n电=1440r/min。
F40
零件图
1）确定运动方案及机械运动循环图 功能原理构思 进刀
从动件通过 高副与移动 滑块相连
子功能4
进刀
钻头的进给 与退出
齿轮齿条 齿条上下
机构
往复移动
半自动钻床机械运动循环图
转角（度） 0O 30O 60O90O 150O180O
或时间（秒）0 1 2 3
6
送料
升 远回 程 休程
近
定位
近升 远 回 休程 休 程
近
240O270O 9
休
休
夹紧
近升 休程
远
休
2）、齿轮机构要求计算一对变位齿轮，参数、 尺寸自定。校核sa和 ea。交程序一份。
3）、其他机构要求画在说明书中。 5、完成上述图纸计算后写一份说明书（ 10 页左右）。要求见指导书。
四、可行性方案提示:
1．
检测机构
f40~f42 f42~f44 f44~f46
接料机构
送料机构
２．可变动送料机构，将此机构做成转盘．
第十一章机械系统的方案设计
§ 11-2 执行系统方案设计
一、功能分析
………
子功能1 相应工艺动作 执行机构 执行动作
总 子功能2 相应工艺动作 执行机构 执行动作
功 子功能3 相应工艺动作 执行机构 执行动作
………
能
………
………
………
子功能n 相应工艺动作 执行机构 执行动作
………
§ 11-3 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。
二、拟定传动路线及机构顺序 路线：串联、并联、串并混联 机构顺序分配原则：
1、有利于功率损失小，功率“前大后小”。 2、有利于传动平稳，动载小者放前，大者放后。 3、有利于结构加工，尺寸大、加工难放在高速。
三、分配各级传动比 1、单级：i带≤5~7， i齿≤3~5，
和实际廓线的坐标值，并验算amax，使amax≤[a]
绘出凸轮轮廓曲线。
B 钻孔机构中连杆机构和齿轮机构的设计
包括杆件长度、齿轮参数及尺寸等。然后 上机计算各有关的运动参数，并画出运动参数
曲线；对于齿轮机构应校核ea，应使eae ea] ，
以及小齿轮的齿顶厚sa1，使sa1≥（0.25～0.4）m (m为模数)。
③对各主要执行机构进行受力分析
3）、机械原理课程设计的总结
编写课程设计说明书，内容见课程设计指 导（见教材P226）。
机械原理课程设计题目
题目1:铆钉自动冷镦机设计
一、工作原理及工艺动作:
采用冷镦的方法将直径为f6,钉长为
20mm的铝棒材制成圆头铆钉.工艺动作为：
冷镦机的工艺动作包括
1)校直进料 2)切料送料
3)镦料
4)脱模
二、原始数据及设计要求:
二、原始数据及设计要求:
制钉转速：n制钉=40～60rpm。铝棒材直径为： f=6mm，长度：L= 20mm，冷镦机冲头的行程为： H=60mm，要求具有急回特性，K=1.2~1.4，电机 转速：n电=1440rpm。第一级减速用皮带，皮带的 传动比为：i皮5～8。第二、三级减速用齿轮等．