机械原理课程设计指导手册.doc

一、课程设计的意义、内容及步骤随着生产技术的不断发展, 机械产品种类日益增多, 对产品的机械自动化水平也越来越高, 因此, 机械设备设计首先需要进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。本指导书旨在根据高校工科本科《机械原理课程教学基本要求》的要求: 结合一个简单的机械系统, 综合运用所学理论和方法, 使学生能受到拟定机械运动方案的初步训练, 并能对方案中某些机构进行分析和设计, 针对某种简单机器( 即工艺动作过程较简单)进行机构运动简图设计。设计过程指从明确设计任务到编制技术文件为止的整个设计工作的过程, 该过程一般来讲包括四个阶段: 1) 明确设计任务和要求; 2) 原理方案设计; 3) 技术设计; 4) 施工设计。本次设计的主要内容主要完成前两个任务,完成的步骤如下; 二、机械原理课程设计的基本要求 1. 设计结果体现创新精神。 2. 方案设计阶段以小组为单位,组织学生参观讨论,分析机器的结构、传动方式、工作原理,给出至少两种运动方案,并对其进行比较,从中选出最优方案。 3. 方案确定以后, 进行机构尺寸综合和机构运动分析时, 每个学生的参数不同, 独自设计。若发现尚未达到工作要求,应审查方案,调整机构的尺寸,重新进行设计。 4. 每个学生绘制一张图纸, 应包括机械系统运动方案简图和机械运动循环图, 一两个主要机构的运动分析及设计程序。 5. 写一份设计说明书,最后进行答辩。 6. 成绩的评定。课程设计的成绩单独评定。应以设计说明书、图样和在答辩中回答问题的情况为依据, 参考设计过程中的表现, 由指导教师按五级计分制(优、良、中、及格、不及格)进行评定。二、机械运动简图设计内容 1. 功能分解机器的功能是多种多样的, 但每一种机器都要完成某一工艺动作过程。将机械所需完成的工艺动作过程进行分解, 即将总功能分解为多个功能元, 在机械产品中就是将工艺动作过程分解为若干个执行动作。设计者必须把动作过程分解为几个独立运动的分功能, 然后用树状功能图来描述,使机器的总的功用及各分功能一日了然。例如,设计一部四工位专用机床,它可以分解成如下几个工艺动作: (1) 安置工件的工作台要求进行间歇转动; (2) 装置刀具的主轴箱能实行静止、快速、进给、快退的工艺动作; (3) 刀具以 Ml 转动来切削工件。由此,可画出图 1 及图 2 的四工位专用机床的动作要求图和树状功能团。 2. 机构选型及功能原理方案的确定机器的树状功能图给出了执行构件的功能或运动要求, 每一个独立的功能或运动可用一个执行机构来完成。即功能元求解, 功能元求解就是将所需执行动作, 用合适的执行机构型式来实现。将机构按运动转换的种类和实现的功用进行分类,就是起到解法目录的作用。由于每个功能元的解有多个, 因此组成机械的功能原理方案( 也就是机械运动方案) 可以有多个。在组合过程中应考虑以下几点要求: 1) 设计的附加要求; 2) 设计的全局要求; 3) 功能元解的相容性。功能原理方案的组合可采用形态学短阵进行综合,即将系统的功能元列为纵坐标. 各功能元的相应解法列为横坐标,构成形态学矩阵,如表 l—5 所示。表中 F 1 、F 2, F3、…F n 为功能元, L11 、L l2、…为第一功能元的解,L m1、L m2、…为第 m组功能元的解。从每项功能元中取出一种解进行合理组合, 即可得到一个机械运动方案, 最多可以组合出 N 种机械运动方案: N= n1×n2 ×…× n jXn m 图1 四工位机床执行动作图2 四工位机床树状功能图其中, m 为功能元数, n i 为第 i 种功能元解的个数。采用形态学矩阵综合法可以组合出许多机械运动方案。例如 m=4 ,各功能元解的数目为 4, 它的机械运动方案数目可达到 4 4= 256 种。数目众多的机械运动方案可使设计人员有广阔的选择范围, 在一般情况下, 可以先选取比较满意的几个方案, 然后对这几个方案进行评价选优,从中得到符合设计要求的最佳机械运动方案。 3. 拟订运动循环图机器所要完成的各工艺动作之间, 不是互不相关的, 而是有序的、相互配合的. 所以各个执行机构必须按工艺动作过程的时间顺序和相互配合关系来完成各自的运动。描述各执行初构间运动的协调配合关系的图,就是机器的运动循环图. 4. 绘制机构运动方案示意图和机构运动简图由原动机和执行构件的运动要求, 通过机构选型来确定原动机和执行构件之间的传动机构和执行机构。由于完成同一种运动可选用不同的机构型式, 所以就会提供多种方案。设计者从中选择一种或几种饺优的方案,画出从原动机、传动机构到执行机构的运动示意图,达就是机械运动方案示意图。通过机构型综合和机构的尺度综合, 设计出完全符合运动要求的传动机构与执行机构, 并按真实尺寸画出各机构的