1、1课 程 设 计（ 课 程 实 习 ）机械原理课程设计 院 （ 系 、 部 ） ： 机 械 工 程 学 院 姓 名： 同组成员： 班 级： 指 导 教 师 签 名 ：2011 年 6 月 30 日2目 录第一章 引出问题41.1 机器的功能和设计要求4第二章 运动方案的拟定52.1 方案一 52.2 方案二 72.3 方案三 82.4 最终方案的确定8第三章 凉席竹片铣槽机运动循环图9第四章 机构的运动分析及设计104.1 送料机构的运动分析及设计104.1.1 曲柄摇杆机构的运动分析及设计104.2 切削机构的运动分析及设计124.2.1 凸轮机构的运动分析及设计123第五章 机械传动系统设
2、计.175.1 传动机构和传递路线及速比分配17 5.2 飞轮设计17第六章 设计体会19第七章 参考文献204凉席竹片铣槽机第一章 引出问题1.1 机器的功能和设计要求1机器的功能在凉席竹片两侧的铣削出 R20 的圆弧槽。为了实现在凉席竹片两侧的铣削出 R20 的圆弧槽。 ，凉席竹片铣槽机应完成如下三个动作：（1） 竹片的输送（2） 导槽压紧竹片（3） 锯片铣刀的进刀与退刀2设计要求为了减轻凉席的重量，增加透风性能，需要在凉席竹片两侧的铣削出 R20 的圆弧槽。如图 10.7 所示，两边槽深分别为 8mm，以保证铣出缝隙；槽宽为2mm。刀具可用外径 40 厚 2mm 的锯片铣刀，铣转速为 2
3、800r/min，铣削功耗约为 375w。方案号进给电动机转速r/min生产率片 /minA 1440 120B 960 100C 720 60表 10.2 凉席竹片铣槽机的生产率图 10.75第二章 运动方案的拟定2.1 方案一工作原理方案 1 凉席竹片铣槽机的工作原理可用图 表示。当曲柄滑块机构将竹片推到导槽上时，导槽两侧的铣刀开始分别对竹片进行切削。切削完一个竹片之后曲柄摇杆机构将下一个竹片推到切削地点进行切削同时将前一个竹片顶出工作范围。竹片再被曲柄滑块机构推到导槽进行切削的时候会被导槽上方的夹紧机构加紧，竹片在被切削的时候不会跑偏。方案 1 凉席竹片铣槽机工作原理2工艺动作在上述两个
4、动作中，可以将两个铣刀连接在一个凸轮上进行上下往复运动。此外，为了实现连续生产，需要曲柄滑块机构能够持续的送料。因此凉席竹片铣槽机要求完成以下四个工艺动作：（1） 曲柄摇杆送料：可利用送料机构进行送料。（2） 压紧机构：当竹片被推到工作位置上时，导槽上的压紧机构将被加工的竹片压紧，铣刀在加工的时候竹片不会跑偏；（3） 切削：当竹片被推到加工位置上时，铣刀分别对竹片进行切削；（4） 输出：成型的竹片被后面的竹片推出导槽。上述四个动作，压紧机构和输出动作比较简单，可以不予考虑。因此，凉席竹片铣槽机重点考虑两个机构的设计：曲柄摇杆机构，切削机构。凉席竹片铣槽机的运动传递路线如图所示。6电机曲柄摇杆机
5、构(送料)凸轮机构（切削）减速运动传递路线如图运动循环图主要是确定曲柄滑块和切削机构两个执行构件的运动的先后顺序、相位，以便进行设计、装配和调试。分析两个工艺动作，曲柄滑块的往复运动和铣刀的上下往复运动是最主要的运动。因此，这两个机构为主机构，并设定滑块在最小距离时为运动的起点位置，也是一个运动循环的终点位置。此时曲柄滑块机构主动件的转角为零，并以此作为运动循环图横坐标的起点，循环周期为 360。铣刀的切削运动是由一个凸轮机构控制的。铣刀的起点位置是在滑块到达最大行程时开始运动，并在下个滑块到达最大行程前完成。两个铣刀同时进刀，保证加工的准确性。被加工完成的竹片被后面的竹片推出导槽。图为凉席竹
6、片铣槽机执行构件的直角坐标运动循环图。横坐标为曲柄滑块机构和凸轮机构主动件转角（分配轴转角） ，纵坐标为各执行构件的直线位移或角位移。 滑块铣刀 位 移 时 间位 移 时 间凉席竹片铣槽机运动循环图72.2 方案二工作原理方案 2 凉席竹片铣槽机的工作原理可用图 表示。此图导槽是左右运动的，两个铣刀是固定在导槽两侧不动的。当曲柄滑块机构将竹片推到导槽上时，由于导槽的运动铣刀开始分别对竹片进行切削。切削完一个竹片之后曲柄摇杆机构将下一个竹片推到切削地点进行切削同时将前一个竹片顶出工作范围。竹片再被曲柄滑块机构推到导槽进行切削的时候会被导槽上方的夹紧机构加紧，竹片在被切削的时候不会跑偏。 曲 柄
7、滑 块 机 构 送 料 机 构 切 削 机 构压 紧 机 构凸 轮 机 构压 紧 机 构方案 2 凉席竹片铣槽机工作原理82.3 方案三方案 3 凉席竹片铣槽机的工作原理可用图 表示。此图的送料机构是一个传送带，两个铣刀是左右运动的。当传送带将竹片推到工作位置上时，由凸轮控制的的挡板将竹片挡住使其固定在加工位置上。同时铣刀开始分别对竹片进行切削。切削完一个竹片之后传送带将下一个竹片传到切削地点进行切削。竹片在进行切削的时候会被传送带上方的夹紧机构加紧，竹片在被切削的时候不会跑偏。 传 动机 构 送 料 机 构 凸 轮 机 构压 紧 机 构方案 3 凉席竹片铣槽机工作原理2.4 最终方案的确定经
8、我组全体人员考虑决定我们组选定方案 1 为最终方案。因为方案一比较合理，比较容易实现，更便于控制所以我们组选择方案一。9第三章 凉席竹片铣槽机运动循环图 电 动 机飞轮压紧机构曲柄滑块机构 送料机构 电 动 机 凸轮机构切削机构Z123Z456最终方案机械运动方案示意图 滑块铣刀 位 移 时 间位 移 时 间凉席竹片铣槽机运动循环图10第四章 机构的运动分析及设计4.1 送料机构的运动分析及设计4.1.1 曲柄摇杆机构的运动分析及设计1曲柄滑块机构的尺寸综合及运动分析（1）尺寸综合曲柄滑块机构为偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程为300mm ，行程速比系数1.，取偏距200mm。利用图解法设计，
9、取比例尺 。设计过程如图所示。作图步骤如下： 计算极位夹角 30184.180K 按冲头和脱模盘的行程200mm，做出的极限位置 、 。作直角三角形 。其中 1 260。 作直角三角形 的外接圆。 作与 1 2 平行且相距为200mm 的直线，与圆相较于点，即为曲柄回转中心的位置。 从图中量得 A 2135， A 1300，求各杆长度曲柄长度： mCa 26.10243.695.481 连杆长度： mCb 9.162111B1DA2C1C2用图解法设计偏置曲柄滑块机构（2）运动分析对于如图所示的曲柄滑块机构，已知曲柄的转速 n1=60 r/min，各从动构件的运动可由表 3 中所列公式求出。计
10、算结果列于表 4。按计算结果画出的滑块的速度、加速度曲线如图 8 所示。图 7 曲柄滑块机构12表 3 曲柄滑块机构运动分析连杆 2 滑块 3转角： )sinarcsi(12角速度： 1212o角加速度： 2211112cssinsin其中： bea21;位移： 21cosbaxC速度： insiv加速度： 2212 sicocbbaC表 4 曲柄滑块机构运动分析结果1 2 2 2 xc vc ac0 -33.0534 -1.22926 0.983308 0.427606 -0.24585 -1.4546830 -45.1861 -1.266 -0.68307 0.362593 -0.5182
11、3 -1.6198160 -56.0415 -0.92225 -3.75536 0.26496 -0.60769 -1.9098690 -60.8539 -1.3E-16 -6.64598 0.178592 -0.37781 -2.12844120 -56.0415 0.922247 -3.75536 0.1447 -0.04669 -0.72294150 -45.1861 1.265998 -0.68307 0.154297 0.14042 0.435992180 -33.0534 1.229259 0.983308 0.187086 0.245852 0.919156210 -22.422
12、9 0.965263 2.135261 0.234818 0.323915 1.010735240 -15.153 0.533716 2.981306 0.293811 0.378349 0.778402270 -12.5598 1.94E-16 3.316203 0.357915 0.377808 0.264434300 -15.153 -0.53372 2.981306 0.414071 0.276034 -0.40852330 -22.4229 -0.96526 2.135261 0.443114 0.053893 -1.04507360 -33.0534 -1.22926 0.9833
13、08 0.427606 -0.24585 -1.45468a)滑 块 的 速 度 vc-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60 90 180 270 360 1()vc(m/s)13b)滑 块 的 加 速 度 ac-2.5-2-1.5-1-0.500.511.50 90 180 270 360 1()ac(m/s2)图 8 滑块的速度、加速度曲线4.2 切削机构的运动分析及设计4.2.1 凸轮机构的运动分析及设计图 9 凸轮机构位移曲线切削机构采用凸轮机构。已知从动件铣刀的行程为h50mm。由凉席竹片铣槽机运动循环图，可得凸轮的位移曲线如图 9 所示。-1001020304050
14、601 3 5 7 9 11 13151719212325 272931333537系 列 114根据凸轮机构的位移曲线设计凸轮机构如图 10 所示图 10 凸轮机构 s v a X y0 0 0 0 0 10010 0.440414 0.408329 0.246054944 17.44129 98.914520 3.27426 1.442256 0.376978045 35.32188 97.0460630 9.775055 2.617994 0.331508929 54.88753 95.0679940 19.50051 3.385402 0.130923101 76.81345 91.5
15、42750 30.49949 3.385402 -0.130923101 99.96841 83.8834560 40.22494 2.617994 -0.331508929 121.4384 70.1124770 46.72574 1.442256 -0.376978045 137.8771 50.1831680 49.55959 0.408329 -0.246054944 147.2874 25.9707590 50 0 -9.37958E-17 150 9.19E-15100 49.55959 -0.40833 0.246054944 147.2874 -25.9707110 46.72
16、574 -1.44226 0.376978045 137.8771 -50.1832120 40.22494 -2.61799 0.331508929 121.4384 -70.1125130 30.49949 -3.3854 0.130923101 99.96841 -83.8835140 19.50051 -3.3854 -0.130923101 76.81345 -91.5427150 9.775055 -2.61799 -0.331508929 54.88753 -95.068160 3.27426 -1.44226 -0.376978045 35.32188 -97.04611517
17、0 0.440414 -0.40833 -0.246054944 17.44129 -98.9145180 -1.9E-15 0 -1.87592E-16 1.23E-14 -100190 0.440414 0.408329 0.246054944 -17.4413 -98.9145200 3.27426 1.442256 0.376978045 -35.3219 -97.0461210 9.775055 2.617994 0.331508929 -54.8875 -95.068220 19.50051 3.385402 0.130923101 -76.8134 -91.5427230 30.
18、49949 3.385402 -0.130923101 -99.9684 -83.8835240 40.22494 2.617994 -0.331508929 -121.438 -70.1125250 46.72574 1.442256 -0.376978045 -137.877 -50.1832260 49.55959 0.408329 -0.246054944 -147.287 -25.9707270 50 0 -2.81387E-16 -150 -2.8E-14280 49.55959 -0.40833 0.246054944 -147.287 25.97075290 46.72574
19、-1.44226 0.376978045 -137.877 50.18316300 40.22494 -2.61799 0.331508929 -121.438 70.11247310 30.49949 -3.3854 0.130923101 -99.9684 83.88345320 19.50051 -3.3854 -0.130923101 -76.8134 91.5427330 9.775055 -2.61799 -0.331508929 -54.8875 95.06799340 3.27426 -1.44226 -0.376978045 -35.3219 97.04606350 0.44
20、0414 -0.40833 -0.246054944 -17.4413 98.9145360 -1.9E-15 0 0 -2.5E-14 100表 7 凸轮机构的运动分析R102凸轮的参数如下：16r0=100mm e=0 最大行程 s=50最大压力角由公式 )0/(e-/(tan2serds）max=22 度-4-3-2-1012341 3 5 7 9 11 13 15 17 1921 23 25 27 29 31 33 35 37系 列 1凸轮旋转角度与速度图像-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.51 3 5 7 9 1113151719212325272
21、931333537系 列 1凸轮旋转角度与加速度图像17y-150-100-50050100150-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200y凸轮的散点图第五章 机械传动系统设计5.1 传动机构和传递路线及速比分配5.1.1 机械传动系统的设计从原动电机到用于送料的曲柄滑块机构，用于切削的凸轮机构采用分路传动，图 15 表示了所用的传动机构及传递路线。电机 传动杆 齿轮传动切削凸轮机构曲柄滑块机构（送料）18图 15 传动机构和传递路线5.1.1 速比分配驱动电机的转速为 750r/min，曲柄的转速为 60r/min，凸轮的传动比为 30r/min，则机械传动系统
22、的传动比为：5.12607i 25307i曲柄滑块齿轮传动：传动比为 12.5，取 112 260 Z3=126凸轮机构传动： 传动比为 25，取 Z4=12 Z5=60 Z6=250 5.2 飞轮设计凸轮机构工作阻力的变化和铣刀加工时造成机器的速度波动，必须通过加飞轮的方法进行调节。轴的转速 n=750/30=25r/min，取凉席竹片铣槽机的许用速度波动系数=0.005。计算等效阻力矩凉席竹片铣槽机机的能量消耗，主要来自凸轮运转时消耗的能量。因此，可以忽略其它执行机构，以及各构件惯性力的影响，只考虑凸轮运转的工作阻力r。此时，机器的等效阻力矩为 crvF其中， 为凸轮的角速度 s；c 为凸
23、轮运动的速度，由表.3 可以得到凸轮的速度为V=-h*/02*(1-COS(2*PI()*(-(0+01)/02)VcFrr*10510152025301 3 5 7 91113151719212325272931333537系 列 1Md 图像1901020304050601 3 5 7 91113151719212325272931333537系 列 1Mr 图像 minaxW其中，max，min 分别为最大的赢功和最小的亏功，Wmax=18205.73, Wmin=-18205.73，可以算得W=36410J。4.计算飞轮的转动惯量 JF 222 9605.70436190kgn5.确定
24、飞轮的尺寸对于如图 17 所示的轮形飞轮，其转动惯量可用下式表示 24DmJF其中，D 为飞轮轮缘的平均直径 ，m 为飞轮的质量21BH其中， 为飞轮材质的密度。取 =7800kg/m 3，m=kg D=700mm,H=200mm,可以算的 B=145.75mm。20飞轮D=97.97mm B=145.75mm m=0.5kg H=200mm第六章 设计体会通过这段时间的机械设计课程设计进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力；通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相
25、关设计资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局，要有严谨的态度和不厌其烦的细心，要有精益求精、追求完美的一种精神。从开始的传动方案的拟定的总体设计中，让我清楚的了解了自己接下来要完成的任务，也很好的锻炼了自己自主学习的能力；在传动件，凸轮，齿轮大量的计算和最终的选择过程中，不但考验了自己计算过程中的细心程度还提高了自己快速资料的一种能力；在最后的绘图过程中，再次锻炼并提高了自己绘图的能力。在这个过程中也遇到了些许的问题，在面对这些问题的时候自己曾焦虑，但是最后还是解决了
26、。才发现当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.。21现在把这个课程做完了才发现自己对以前学的知识点有了更好的理解，知识只有放在实践运用上才能体现他的价值才能更好地被大家接受，所以这门实践课是很有必要开设的，也是大家很有必要去认真做的。在这个过程中，要谢谢徐林林老师对我们的教导，在老师的讲解下让我对整个设计过程以及绘图过程有了很好的了解，对我后面的整体的设计和绘图的进行有了很大的帮助。第七章 参考文献机械原理第 2 版 刘会英 杨志强 张明勤 编 机械工业出版社机械原理课程设计指导书 主编 戴娟 高等教育出版社高等数学第六版 同济大学数学系编 高等教育出版社物理学 第五版 东南大学等七所工科院校 编 马文蔚 改编 高等教育出版社理论力学 范钦珊 刘燕 王琪 编著 清华大学出版社
