第一篇：機械原理課程設計-洗瓶機推瓶機課程設計[推薦]

機械創(chuàng)新設計

（一）課程設計

題目：洗瓶機推瓶機課程設計

班級：

姓名： 學號：

指導老師：

學校：

目錄

一、總體設計方案

1.1設計要求------------2 1.2原始數(shù)據(jù)和設計要求--3 1.3方案設計------------4

二、執(zhí)行機構的設計

1.4機構尺寸及設計------5 1.5運動分析------------6 三、傳動機構設計

1.6凸輪動力輸出裝置的減速設計-------------------------7 1.7心得體會（總結）----10 1.8參考文獻------------11

1.1設計要求

1)總功能要求和工作原理選擇設計，洗瓶機主要由推瓶機構，導輥機構，轉刷機構組成。如圖1.1所示，待洗的瓶子放在兩個不同轉向的導棍上，導輥帶動瓶子旋轉。當推頭M把瓶子推向前進時，轉動的刷子就把瓶子外面洗干凈。當前一個瓶洗刷完畢時，后一個待洗的瓶子已送入導輥待推。

2)為實現(xiàn)功能要求，清洗刷需要轉動，瓶子需要轉動，瓶子需要沿導棍移動，需要有輸送瓶的機構，經(jīng)過分析機構的設計要求可知：設計的推瓶機構應使推頭M以接近均勻速度推瓶。平穩(wěn)的接觸和脫離瓶子，然后推頭快速的返回原位，準備第二個工作循環(huán)。

根據(jù)設計要求，推頭M可走圖1.2所使的示意軌跡，而且推頭M在工作行程中應做勻速直線運動，在工作前后可有變速運動，回程時有急回。

圖1.2 推頭M運動軌跡

1.2原始數(shù)據(jù)和設計要求

設計推瓶機構時的原始數(shù)據(jù)和要求為： 1)瓶子尺寸：大端直徑d=80mm,長200mm。

2)推進距離l=600mm。推瓶機構應使推頭M接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后，推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。

3)按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為v=45mm/s，返回時平均速度為工作行程的3倍。

4)畫出機構運動方案簡圖（機械運動示意圖）5)對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構進行尺寸計算 6)機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便

1.3方案設計

凸輪—鉸鏈四桿機構方案

如圖1.3所示，鉸鏈四桿機構的連桿2上點M走近似于所要求的軌跡，M點的速度由等速轉動的凸輪通過構件3的變速轉動來控制，由于此方案的曲柄1是從動件，所以要注意過死點的措施，由于推程有600MM，導致凸輪尺寸太大，整個組合所占體積過大。

圖1.3凸輪-鉸鏈四桿機構方案

1.4機構尺寸及設計

1)桿長的設計

A.為滿足傳動角的一定要求，設計11和12在兩個特殊位置（推頭位移最大和最小時）所形成的這一夾角值在一定范圍內(nèi)。

B.桿長14由于與中心具的距離和基圓的大小有關，而基圓半徑不宜過大，但基圓半徑的大小又與壓力角有關，由此設計14的長度。C.桿長13對另一個凸輪的基圓有一定影響，同樣為了保證壓力角在許可范圍內(nèi)，由此設計長度13 桿長計算：

L=900mm, l1=700mm, l3=600mm, l4=135mm, Ψ1=133° Ψ2=26° Ψ3=47° E=200mm F=140mm 2）設計的推導公式 l1+ L =M l1cos?1 + Lcos?2 = Mx l2sin?1 + Lsin?2 = My

222M2+

M?l?2Mlcos??2Mlsin??Ly1x11y11xAcos?2+Bsin?1?C?0

2其中

A=2Mxl1;B?2MyL1;C?L2?Mx2?My?l12

B?B2?A2?C2 ?1?2arctanA?C?2?arctanMy?l1sin?1Mx?l1cos?1

l1+ l2= ? + l3 l1cos?1?l2cos?2?E

l1sin?1?l2sin?2?qy?l3 qy?r0?s

?2?arctanqy?l3?l1sin?1E?l1cos?1

qy?(E?l1cos?1)tan?2?l1sin?1?l3

3）運動圖如下

圖1.4機構運動示意圖

1.5運動分析 所用凸輪設計及其曲線

圖1.5凸輪位移曲線圖

1）取基圓半徑r=100mm，h=60mm，偏置圓e=40mm。如下圖凸輪的理論輪廓線。

圖1.6凸輪的理論輪廓線。

2）移動從動件凸輪取基圓半徑r=72mm，h=60mm，偏置圓e=40mm。如下圖1.7凸輪的理論輪廓線。

圖1.7移動從動件凸輪輪廓線

3）運動參數(shù)設計

已知：推程V=45mm/s；回程V=135mm/s；整個運動機構的周期： T=T推程+T回程=16.30s；凸輪的角速度ω=2π/T=0.386rad/s

1.6凸輪動力輸出裝置的減速設計

已知：電動機轉速為1450r/min，凸輪的角速度0.386rad/s，即轉速為3.68r/min，則現(xiàn)設計的變速箱內(nèi)各齒輪的齒數(shù)為：Z1=20;Z2=Z6=60;Z3=16;Z4=80;Z5=15;Z7=20;Z8=44;裝置如圖1.9所示

圖1.9減速裝置

齒數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑（mm）Z1=20 m=2 d1=40 Z2=60 m=2 d2=120 Z3=16 m=2 d3=32 Z4=80 m=2 d4=160 Z5=15 m=2 d5=30 Z6=60 m=2 d6=120 Z7=20 m=2 d7=40 Z8=44 m=2 d8=88 1.7心得體會

經(jīng)過近兩個星期的忙碌，我們終于不負眾望將課程設計任務拿下來，其中有艱苦但更多的是快樂，在此之中的經(jīng)驗教訓及總結記錄下來。

課程設計的任務結束了，我們學到了很多，對機械原理這門課我們有了更深的理解，對比以前不懂得的的有了新的認識。除了課本上的東西，還學到了一些課外的東西，團隊合作精神，獨立思考能力，不斷創(chuàng)新能力.....總之這次課程設計，讓我受益匪淺。

通過這次課程設計，我有了很多收獲，首先，通過這次的課程設計，我進一步鞏固和加深了所學機械方面的基本理論，基本概念和基本知識。培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關的具有機械所涉及的實際問題的能力。對于平面連桿機構和齒輪有了更加深的理解，為后續(xù)課程設計的學習奠定了堅定的基礎，而且這次課程設計過程中，與同學共同討論，團結合作，最終實現(xiàn)了預期的目的。

其次通過這次的課程設計，對機構的工作原理及機構選型，運動方案的確定以及對連桿機構進行運動分析有了更加精確和深入的了解。這都將為我們以后實際和出去社會參加工作奠定了堅定的基礎。

雖然這次課程設計結束了。但我們在機械方面的設計及創(chuàng)新才剛剛開始。

1.8參考文獻

1.鄭軍紅 朱建儒 劉喜平《機械原理》北京——機械工業(yè)出版社

2.《機構分析與設計》華大年等主編——機械工業(yè)出版社 3.《連桿機構》伏爾默主編——機械工業(yè)出版社 4.《機械傳動設計手冊》江耕華主編——煤碳工業(yè)出版社 5.《機械原理》鄒慧君主編——高等教育出版社

第二篇：課程設計：洗地毯機1

地毯清洗機的設計

機電工程系 焊接技術與自動化專業(yè)

Z100353班 第七組

指導老師： 張旦聞

設計人： 韓雪斌

李庚 鞏喜帥

地毯清洗機

前言 ：

隨著當今社會的高速發(fā)展，人民的生活水平日益改善，物質(zhì)生活越來越豐富多彩。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，各種各樣的生活用品也如雨后春筍般出現(xiàn)。如空調(diào)、電腦、珍木家具，地毯等。當然這些東西方便人們的同時，也給生活帶來諸多不便。就如地毯，清洗就是一大困擾人的難題。為了解決人們的生活難題，方便人們的生活，我組特設計一款地毯清洗機。以解決困擾人們的生活難題，現(xiàn)將該機的一些情況介紹如下。

在介紹地毯清洗機之前，我們先來了解一下地毯的一些情況?，F(xiàn)在地毯的種類很多，按地毯材質(zhì)分類有：

（l）純毛地毯 我國的純毛地毯是以土種綿羊毛為原料，其纖維長，拉力大，彈性好，有光澤，纖維稍粗而且有力，是世界上編織地毯的最好優(yōu) 質(zhì)原料。純毛地毯的重量約為1．6~2．6kg／平米，是高級客房、會堂、舞臺等地面的高級裝修材料。近年來還生產(chǎn)了純羊毛無紡織地毯，它是不用紡織或編織方法而制成的純毛地毯。

（2）混紡地毯 混紡地毯是以毛纖維與各種合成纖維混紡而成的地面裝修材 料。混紡地毯中因摻有合成纖維，所以價格較低，使用性能有所提高。如在羊毛纖維中加入20％的尼龍纖維混紡后，可使地毯的耐 磨性提高五倍，裝飾性能不亞于純毛地毯，并且價格下降。（3）化纖地毯 化纖地毯也叫合成纖維地毯，如聚丙烯化纖地毯，丙綸化纖地 毯，睛綸（聚乙烯睛）化纖地毯、尼龍地毯等。它是用簇絨法或機織法將合成纖維制成面層，再與麻布底層縫合而成?；w地毯耐磨性 好并且富有彈性，價格較低，適用于一般建筑物的地面裝修。

（混紡地毯）（純毛地毯）

（塑料地毯）（化纖地毯）

（各種地毯的樣式）

（4）塑料地毯 塑料地毯是采用聚氯乙烯樹脂、增塑劑等多種輔助材料，經(jīng)均 勻混煉、塑制而成，它可以代替純毛地毯和化纖地毯使用。塑料地毯質(zhì)地柔軟，色彩鮮艷，舒適耐用，不易燃燒且可自熄，不怕濕。塑料地毯適用于賓館、商場、舞臺、住宅等。因塑料地毯耐 水，所以也可用于浴室起防滑作用。

地毯還可根據(jù)供應的款式分類有：(1）整幅成卷供應的地毯 化纖地毯、塑料地毯以及無紡織純毛地毯常接整幅成卷供貨。鋪設這種地毯可使室內(nèi)有寬敞感，整體感，但損壞更換不太方便，也不夠經(jīng)濟。（2）塊狀地毯 純毛等不同材質(zhì)的地毯均可成塊供應。純毛地毯還可以成套 供貨，每套由若于塊形狀、規(guī)格不同的地毯組成?；ㄊ椒綁K地毯是由花色各不相同的小塊地毯組成，它們可以拼成不同的圖案。塊狀地毯鋪設方便而靈活，位置可隨時變動，這一方面給室內(nèi) 設計提供了更大的選擇性，同時也可滿足不同主人的情趣，而且磨損嚴重部位的地毯可隨時調(diào)換，從而延長了地毯的使用壽命，達到 既經(jīng)濟又美觀的目的。在室內(nèi)巧妙地鋪設小塊地毯，常?？梢云鸬疆孆堻c睛的效果。小塊地毯可以破除大片灰色地面的單調(diào)感，還能使室內(nèi)不同的功能區(qū)有所劃分。門口毯、床前毯、道毯等均是塊狀地毯的成功應用。

地毯的作用

（一）保暖、調(diào)節(jié)功能

地毯織物大多由保溫性能良好的各種纖維織成，大面積地鋪墊地毯可以減少室內(nèi)通過地面散失的熱量，阻斷地面寒氣的侵襲，使人感到溫暖舒適。測試表明，在裝有暖氣的房內(nèi)鋪以地毯后，保暖值將比不鋪地毯時增加12%左右。

地毯織物纖維之間的空隙具有良好的調(diào)節(jié)空氣濕度的功能，當室內(nèi)濕度較高時，它能吸收水分；室內(nèi)較干燥時，空隙中的水分又會釋放出來，使室內(nèi)濕度得到一定的調(diào)節(jié)平衡，令人舒爽怡然。

（二）吸音功能

地毯的豐厚質(zhì)地與毛絨簇立的表面具備良好的吸音效果，并能適當降低噪聲影響。由于地毯吸收音響后，減少了聲音的多次反射，從而改善了聽音清晰程度，故室內(nèi)的收錄音機等音響設備，其音樂效果更為豐滿悅耳。此外，在室內(nèi)走動時的腳步聲也會消失，減少了周圍雜亂的音響干擾，有利于形成一個寧靜的居室環(huán)境。

（地毯的一些危害因素增長率呈負增長）

（三）舒適功能

人們在硬質(zhì)地面上行走時，腳掌著力于地以及地面的反作用力，使人感覺不舒適并容易疲勞。鋪墊地毯后，由于地毯為富有彈性纖維的織物，有豐滿、厚實、松軟的質(zhì)地，所以在上面行走時會產(chǎn)生較好的回彈力，令人步履輕快，感覺舒適柔軟，有利于消除疲勞和緊張。在現(xiàn)代居室中，由于鋼材、水泥、玻璃等建筑材料的性質(zhì)生硬與冷漠，使人們十分注意如何改變它們，以追求觸覺與視覺的柔軟感和舒適度。地毯的鋪墊給人們以溫馨，起著極為重要的作用。

（四）審美功能

地毯質(zhì)地豐滿，外觀華美，鋪設后地面能顯得端莊富麗，獲得極好的裝飾效果。生硬平板的地面一旦鋪了地毯便會滿室生輝，令人精神愉悅，給人一種美感的享受。地毯在室內(nèi)空間中所占面積較大，決定了居室裝飾風格的基調(diào)。選用不同花紋、不同色彩的地毯，能造成各具特色的環(huán)境氣氛。大型廳堂的莊嚴熱烈，學館會室的寧靜優(yōu)雅，家居房舍的親切溫暖，地毯在這些不同居室氣氛的環(huán)境中扮演了舉足輕重的角色。

羊毛地毯有較好的吸音能力，可以大大消弱各種噪音，它可以吸收聲波高達５０％的能量。羊毛地毯的隔熱性能也很好，因毛纖維具有很低的熱傳導性，使得熱量不易散失。冬天，它可以防止屋中的熱度傳走，保持屋內(nèi)的舒適環(huán)境。

羊毛地毯還具有吸濕、防水以及防止空氣污染等重要功能，在一般的濕度中羊毛會占本身重量１３％-１８％的水分，在特殊的條件下，羊毛的含水量還可達到３３％，正是這種特殊的性質(zhì)，使它具有了調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的作用，在高濕度環(huán)境中，它可從空氣中吸收潮氣，在空氣干燥時又可以把其水分釋放出來。

除此之外，羊毛地毯還具有良好的阻燃性能、抗腳蹋污染性能、易清洗的特點，即使經(jīng)過幾年的使用后，送到工廠清洗，色澤仍艷麗如

初。

（地毯的使用費用市場分析）

由于地毯有諸多功能，被廣泛應用于賓館的餐廳、歌舞廳、大型展覽中心、會議場館、酒店、機場地毯地面和家居。然而地毯在使用過程中問題也接踵而來。地毯的主要缺點有：納塵性能較強，清潔比較困難，易產(chǎn)生水漬現(xiàn)象；容易滋生細菌和滿蟲，價格也較高。為滿足市場需求，解決地毯清洗問題，洗地毯機的產(chǎn)生成為歷史的必然，各種洗地毯機應運而生。

19世紀70年代，梅爾維爾·比塞爾在密歇根州大瀑布城一家瓷器工廠工作。由于用稻草來捆扎瓷器，因此產(chǎn)生了蒙蒙塵霧。在工人們疊放東西以及用普通掃帚打掃包裝間時，灰塵危害更為嚴重。越是這些時候，比塞爾的頭痛病發(fā)作得也就越嚴重。他開始認識到自己的頭痛病大概是因為對灰塵的過敏性反應。

要解決比塞爾的問題，顯而易見的答案就是設計一種把刷子和灰塵都留在小箱子里的器械。于是，他開始著手設計。

對許多設計方案進行試驗之后，比塞爾決定把一系列刷子連接到一個滾筒上去。滾筒連著清掃機的輪子，因此當清掃機往前推時，滾筒就會轉動起來。另外還有一個能夠調(diào)節(jié)刷子高度，以應付不同地面狀況的旋鈕。最后，最為重要的是整部機械裝置都安裝在一個同時也收集灰塵的小箱子里面。1876年，比塞爾的“大瀑布城”牌單擦機投放市場。比塞爾的清掃機立即取得了成功。它比掃帚使用起來更為快捷、方便和干凈。它還是一種結構簡單、相當便宜的裝置，許多人都買得起。甚至20世紀初真空吸塵器問世之后，還有許多人仍然用治好比塞爾頭痛病的機器來清掃自己的地毯。地毯翻新正如石材翻新一樣，可讓環(huán)境煥然一新，且不影響正常工作或營業(yè)，創(chuàng)造顯著價值。嚴重污染的餐廳地毯，和深藏大量污垢的陳年地毯，皆需翻新或清洗。地毯清洗機猶如醫(yī)生，可醫(yī)各樣重度污染和深度污垢，恢復地毯干凈美觀的原貌；適用于賓館的餐廳、歌舞廳和餐飲酒樓等場所

目前市場上常用洗地毯機的現(xiàn)狀

洗地毯機的種類有很多，但常用的有兩種：一是干泡地毯機；二是噴汽抽吸式洗地毯機。

干泡洗地毯子機有滾刷式和轉刷式兩種，用該機洗地毯的方法比較簡單，只能對不臟的地毯和純羊毛地毯清洗效果頗佳，且對地毯損傷較小。干粉干洗法是利用粉狀清潔劑使污垢變成懸浮狀態(tài)，然后用吸塵器吸走。缺點是其粉狀清潔劑會深入地毯深處，很難徹底清除。蒸汽干洗法是把清潔劑（低泡）混合后加入帶有加熱系統(tǒng)的抽洗機內(nèi)，利用泵的壓力把蒸汽射在地毯表面，靠高速運轉的刷子刷洗后，把污水抽出。缺點是設備昂貴，對地毯有損傷。泡沫干洗法是把地毯清潔劑（高泡）加入帶有電子打泡箱的機器內(nèi)，使其產(chǎn)生大量泡沫，然后注入地毯纖維間，在泡沫中清洗，干燥后，用強力吸塵器將殘留物吸去。缺點是要求操作人員素質(zhì)要高，如操作不當，會產(chǎn)生紋路，地毯中有殘留清洗劑。

噴汽抽吸式洗地毯機，工作時往往是噴液、擦洗、吸水同步進行，洗滌力特別強，去污效果也好，但操作比較笨重，且對地毯的破壞性較大。

將地毯清潔劑溶液利用抽洗機噴入地毯——經(jīng)刷洗后——用真空抽洗——把污液吸出。缺點是水分多，干透時間長，浸泡后地毯會皺縮、發(fā)霉、積垢、易產(chǎn)生色差，會縮短地毯壽命，一般不經(jīng)常使用。另外，目前一般的酒店，客房，賓館，辦公室等使用的都是進口的洗地毯機，價格比較昂貴，不宜在普通家庭用戶廣泛推廣。

（目前市場上使用的洗地毯機的部分部件內(nèi)部結構）

設計方案

市場上的地毯種類包括各種真皮、純毛、化纖質(zhì)地的地毯、掛毯、床毯、裝飾毯等?；谀壳笆袌錾系靥呵逑礄C功能單一，不能滿足清洗多種種類的地毯的要求這些問題，我組特設計出滿足上述要求的多功能洗地毯機。此款洗地毯機集干泡洗地毯機和噴汽抽吸式洗地毯機功能與一身，不僅堅固耐用，清潔效果好，而且操作方便，性能多樣，使用正確的附件，還可清洗地面、掛毯、車座以及瓷磚和窗格。

其設計原理如下：

噴抽式地毯清洗機工作原理： 地毯清洗機將水與清潔劑混合液在壓力的作用下噴入地毯深層，然后地毯清洗機將溶有污物的混合液抽回至污水槽中。經(jīng)過清洗的地毯略帶潮氣，片刻之后會自然風干，您可以馬上可以領略地毯清潔、松軟的美好感覺。

干洗法是利用粉狀清潔劑使污垢變成懸浮狀態(tài)，然后用吸塵器吸走，它可以令稀釋后的干泡地毯清潔劑產(chǎn)生的泡沫更輕、更豐富，使清洗后的地毯更易干，以達到理想、滿意的清潔效果。

主要結構：

洗地毯機的主要部件由兩個吸力泵，以及污水箱、凈水箱、強力噴射水泵、電機立式刷地機、吸塵吸水機等組成，采用真空抽吸。

采用立式刷地機和吸塵吸水機組合，刷地機清洗地毯，吸塵吸水機抽吸污水，是很多賓館選擇最多的方式。該款地毯清洗機，集地毯清潔與保值于一體，配備浮動式滾刷，即使清潔不平坦地面，依然可以獲得完美清潔效果；采用全新后退式操作系統(tǒng)，充分保證地毯清潔后的干凈與風干，有效避免地毯二次污染，配合專業(yè)地毯清潔劑可以對地毯進行深層清潔。

電瓶動力強勁保證了它可以長時間不間斷工作。浮動式刷頭，保證機器與地毯的持續(xù)接觸。清潔劑定量配比技術。

（地毯清洗機預想圖）

緊湊的設計，使本設備可以應用于酒店客房、大型會議室、報告大廳等中大面積的空間

隨機配件：

1、透明手扒：噴水抽吸同步,解決附著在家具及樓梯等角落地毯上的浮塵。

2、2.8米伸縮吸水管（可伸長至8米）和7.5米高壓噴水管，令主機停在房間門口，清洗耙頭即可完成房間內(nèi)清洗工作。

1、特大容量水箱，適合大面積地毯清洗。

2、分體式設計，適合不同空間地毯清洗，即使在客房內(nèi)也操作方便。

3、高壓水泵配合五組噴頭，令60℃熱水完全汽化，成倍提高溶解污垢的速度和溶解量。

4、高速擺刷，將地毯里的污漬、泥沙、殘留藥劑，徹底潔凈，同時梳松地毯纖維，恢復地毯彈性；即使污染嚴重的餐廳走道也能徹底清洗干凈。

5、兩只三層風葉抽吸馬達，吸力特強，兩小時即可干燥。

6、聚乙烯材質(zhì)主機，優(yōu)質(zhì)不銹鋼擺刷式耙頭，皆堅固耐用。

7、主機配備感應裝置，令污水升至感應器時吸水馬達自動暫停

斷路。

8、踏板式機柄調(diào)節(jié)裝置，操作更方便。

9、即洗即用，不易造成第二次污染，不會影響行人出入。

10、清洗效果較好，含水量少，干透時間較短，操作方便，不易損傷地毯。清洗比較徹底，能清洗深層污跡，操作方便。

對清洗好的地毯進行合理的保養(yǎng)以便延長其使用壽命 地毯保養(yǎng)的注意事項如下：

1．在地毯吸塵中，要注意地毯的邊角。

2．地毯如有皺折，一定要及時修整、牽伸，否則易損壞。3．地毯有破損應及時修補，否則破損會不斷擴大。

4．發(fā)現(xiàn)地毯生蟲，要及時噴灑殺蟲劑和吸塵，防止蟲蛀表面的擴張。

5．在去污過程中，要防止清除一處，又污染了另一處，同時，用軟刷刷洗時，用力要適當，以減少對地毯纖維的損壞。

6．在地毯清洗中，盡量除去殘留清潔劑，因任何化學清潔劑都有一定的腐蝕性，以延長地毯的使用壽命。

7．經(jīng)過抽洗的地毯一定要干透。地毯在長期浸泡過程中，纖維會逐漸老化、變質(zhì)，同時易生蟲、生霉甚至潰爛。、8．在清洗地毯時，水溫不易過高（一般為40度左右），否則會造成地毯收縮。

參考文獻：

1、國家統(tǒng)計局資源網(wǎng)。

2、《機械圖原理》。

3、@@洗地毯機生產(chǎn)有限公司

4、洗地毯機市場分析報告

5、地毯生產(chǎn)及保養(yǎng)方法

第三篇：機械原理課程設計

機械原理 課程設計說明書

設計題目：牛頭刨床的設計

機構位置編號：11 3

方案號：II

班 級： 姓 名： 學 號：

年 月 日

目錄

一、前言………………………………………………1

二、概述

§2.1課程設計任務書…………………………2 §2.2原始數(shù)據(jù)及設計要求……………………2

三、設計說明書

§3.1畫機構的運動簡圖……………………3 §3.2導桿機構的運動分析…………………4 §3.3導桿機構的動態(tài)靜力分析3號點……11 §3.4刨頭的運動簡圖………………………15

§3.5飛輪設計………………………………17

§3.6凸輪機構設計…………………………19 §3.7齒輪機構設計…………………………24

四、課程設計心得體會……………………………26

五、參考文獻………………………………………27

一〃前言

機械原理課程設計是高等工業(yè)學校機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，是本課程的一個重要實踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學生機械運動方案設計、創(chuàng)新設計以及應用計算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。其基本目的在于： 

⑴．進一步加深學生所學的理論知識培養(yǎng)學生獨立解決有關本課程實際問題的能力。

⑵.使學生對于機械運動學和動力學的分析設計有一較完整的概念。

⑶.使學生得到擬定運動方案的訓練并具有初步設計選型與組合以及確定傳動方案的能力。

⑷.通過課程設計，進一步提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機和查閱技術資料的能力。

⑸.培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題能力和創(chuàng)新能力。

機械原理課程設計的任務是對機械的主體機構連桿機構、飛輪機構凸輪機構，進行設計和運動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機器的工作要求，在此基礎上設計凸輪，或?qū)Ω鳈C構進行

運動分析。

二、概述

§2.1課程設計任務書

工作原理及工藝動作過程 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖(a）所示，由導桿機構1-2-3-4-5帶動刨頭5和削刀6作往復切削運動。工作行程時，刨刀速度要平穩(wěn)，空回行程時，刨刀要快速退回，即要有極回作用。切削階段刨刀應近似勻速運動，以提高刨刀的使用壽命和工件的表面 加工質(zhì)量。切削如圖所示。

§2.2.原始數(shù)據(jù)及設計要求

三、設計說明書(詳情見A1圖紙)

§3.1、畫機構的運動簡圖

以O 4為原點定出坐標系，根據(jù)尺寸分別定出O 2點B點，C點。確定機構運動時的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為，取1和8’為工作行程起點和終點所對應的曲柄位置，1’和7’為切削起點和終點所對應的曲柄位置，其余2、3?12等，是由位置1起，順ω2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置，如下圖：

§3.2 導桿機構的運動分析

11位置的速度與加速度分析 1）速度分析

取曲柄位置“11”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與ω2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）

取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得

υA4= υA3+ υA4A3 大小 ?

√ ? 方向 ⊥O4B ⊥O2A ∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

由圖得

υA4=0.567m/s

υA4A3 =0.208m/s

用速度影響法求得

VB5=VB4=VA4*04B/O4A=1.244m/s 又

ω4=VA4/O4A=2.145rad/s 取5構件為研究對象,列速度矢量方程,得

vC = vB+ vCB 大小

? √ ? 方向 ∥XX ⊥O4B ⊥BC 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如

上圖。則圖知，vC5= 1.245m/s

Vc5b5=0.111m/s

ω5=0.6350rad/s

2）加速度分析

取曲柄位置“11”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s, aA3n=aA2n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0425m/s2 取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：

aA4 = aA4n + aA4τ

= aA2n

+ aA4A2k

+

aA4A

2大小:

?

ω42lO4A

?

√

2ω4υA4 A2

?

方向: ? A→O4 ⊥O4B A→O2

⊥O4B

∥O4B 取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形如下圖所示.由圖可知

aA4=2.593m/s2 用加速度影響法求得

aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =5.690 m /s2 又

ac5B5n =0.0701m/s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5τ 大小

?

√

w52 Lbc

? 方向

∥XX √

c→b

⊥BC 作加速度多邊形如上圖，則

″

aC5B5τ= C5′C5·μa =2.176m/s2

aC5 =4.922m/s2

3號位置的速度與加速度分析 1)速度分析

取曲柄位置“3”進行速度分析，因構件2和3在A處的轉動副相連，故VA3=VA2，其大小等于w2〃lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與w2一致。

曲柄的角速度 ω2=2πn2/60 rad/s=6.702rad/s υA3=υA2=ω2〃lO2A=6.702×0.09m/s=0.603m/s（⊥O2A）取構件3和4的重合點A進行速度分析，列速度矢量方程，得，VA4

=VA3

+ VA4A3

大小

?

√

?

方向

⊥O4B

⊥O2A

∥O4B 取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形如下圖

VA4=pa4〃μv= 0.487m/s VA4A3=a3a4〃μv= 0.356 m/s w4=VA4?lO4A=1.163rad/s VB=w4×lO4B= 0.675m/s

取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得

υC =

υB

+

υCB

大小

?

√

? 方向 ∥XX(向右)

⊥O4B

⊥BC

取速度極點P，速度比例尺μv=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊形如上，則

Vc5=0.669m/s

Vcb=0.102m/s

W5=0.589rad/s 2）.加速度分析

取曲柄位置“3”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉動副相連，故aA2n=aA3n,其大小等于ω22lO2A,方向由A指向O2。ω2=6.702rad/s，9 aA2n=aA3n=ω22lO2A=6.702×0.09 m/s2=4.0426m/s2 取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得：

aA4 =aA4n+ aA4τ = aA3n + aA4A3K + aA4A3v 大小: ? ω42lO4A ? √ 2ω4υA4 A3 ? 方向 ? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B ∥O4B（沿導路）取加速度極點為P＇,加速度比例尺μa=0.1（m/s2）/mm, 作加速度多邊形下圖所示：

則由圖知：

aA4 =P′a4′〃μa =3.263m/s2 aB4= aB5 = aA4* L04B / L04A =4.052 m/ s2 取5構件為研究對象,列加速度矢量方程,得

ac = aB + acBn+ a cBτ

大小 ? √ ω5l2CB ? 方向 ∥X軸 √ C→B ⊥BC 其加速度多邊形如上圖，則 ac =p ′c〃μa =4.58m/s2 §3.3 導桿機構的動態(tài)靜力分析 3號點 取3號位置為研究對象：

①.5-6桿組共受五個力，分別為P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力R16 均垂直于質(zhì)心，R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運動分析求得，方向水平向左。選取比例尺μ=(40N)/mm，受力分析和力的多邊形如圖所示：

已知：

已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=4.58m/s2 那么我們可以計算 FI6=-G6/g×ac =-800/10×4.5795229205 =-366.361N 又ΣF=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 //x軸 → ← B→C ↑ 大小 9000 800 √ ？ ？ 又

ΣF=P + G6 + Fi6 + R45 + R16=0，方向

//x軸

→

←

B→C

↑ 大小

8000

620

√

？

？ 由力多邊形可得：F45=8634.495N

N=950.052 N 在上圖中，對c點取距，有

ΣMC=-P〃yP-G6XS6+ FR16〃x-FI6〃yS6=0 代入數(shù)據(jù)得x=1.11907557m ②.以3-4桿組為研究對象（μ=50N/mm）

已知： F54=-F45=8634.495N，G4=220N aB4=aA4〃 lO4S4/lO4A=2.261m/s2 , αS4=α4=7.797ad/s2

可得：

FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4〃aS4=-9.356 對O4點取矩：

MO4= Ms4 + Fi4×X4 + F23×X23-R54×X54-G4×X4 = 0 代入數(shù)據(jù)，得：

MO4=-9.356-49.742×0.29+F23×0.4185+8634.495×0.574+220×0.0440=0 故：

F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0 方向： ？ ？ √ M4o4 √ √ 大小： √ √ → √ ┴O4B √

解得：

Fx=2991.612N Fy=1414.405N 方向豎直向下

③.對曲柄分析，共受2個力，分別為F32,F12和一個力偶M,由于滑塊3為二力桿，所以F32=F34，方向相反，因為曲柄2只受兩個力和一個力偶，所以F12與F32等大反力。受力如圖：

h2=72.65303694mm,則，對曲柄列平行方程有，ΣMO2=M-F32〃h2=0 即

M=0.0726*11810.773=0，即M=858.088N〃M

§3.4刨頭的運動簡圖

§3.5飛輪設計

1.環(huán)取取曲柄AB為等效構件，根據(jù)機構位置和切削阻力Fr確定一個運動循的等效阻力矩根據(jù)個位置時

值，采用數(shù)值積分中的梯形法，計算曲柄處于各的功

??。因為驅(qū)動力矩可視為

，確定等效驅(qū)動力常數(shù)，所以按照

矩Md。

2.估算飛輪轉動慣量 由

確定等效力矩。

§3.6凸輪機構設計

1.已知：擺桿為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角?o?=10o，回程運動角?0'=70o，擺桿長度=70遠休止角001lo9D=135mm，最大擺角?max=15o，許用壓力角[?]=38.2.要求:(1)計算從動件位移、速度、加速度并繪制線圖。（2）確定凸輪機構的基本尺寸，選取滾子半徑，劃出凸輪實際輪廓線，并按比例繪出機構運動簡圖。

3.設計步驟：

1、取任意一點O2為圓心，以作r0=45mm基圓；

2、再以O2為圓心，以lO2O9/μl=150mm為半徑作轉軸圓；

3、在轉軸圓上O2右下方任取一點O9;

4、以O9為圓心，以lOqD/μl=135mm為半徑畫弧與基圓交于D點。O9D即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉并在轉軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近休，這四個階段。再以11.6°對推程段等分、11.6°對回程段等分（對應的角位移如下表所示），并用A進行標記，于是得到了轉軸圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉過程中依次占據(jù)的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應位置

?畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲

線把各個點連接起來即可得到凸輪的外輪廓。

5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇

（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min?：先用目測法估計凸輪理論廓線上的min?的大致位置（可記為A點）；以A點位圓心，任選較小的半徑r 作圓交于廓線上的B、C點；分別以B、C為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于D、E、F、G四個點處，如下圖9所示；過D、E兩點作直線，再過F、G兩點作直線，兩直線交于O點，則O點近似為凸輪廓線上A點的曲率中心，曲率半徑?min?OA?；此次設計中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑?min? 26.7651mm。

凸輪最小曲率半徑確定圖（2）凸輪滾子半徑的選擇（rT）

凸輪滾子半徑的確定可從兩個方向考慮： 幾何因素——應保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于1~5mm。對于凸輪的凸曲線處???C?rT，對于凸輪的凹輪廓線???C?rT（這種情況可以不用考慮，因為它不會發(fā)生

失真現(xiàn)象）；這次設計的輪廓曲線上，最

小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪

上的凸曲線，則應用公式：???min?rT?5?rT??min?5?21.7651mm；滾

子的尺寸還受到其強度、結構的限制，不能做的太小，通常取rT?(0.1?0.5)r0

及4.5?rT?22.5mm。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑可取rT=15mm。

然后，再選取滾子半徑rT，畫出凸輪的實際廓線。設計過程 1.凸輪運動規(guī)律 推程0≤2φ≤δo /2時：

???2?max1??2??20????4?max?1?2????0,?0???0??2???4?max?2 ????1??20

推程δo /2≤φ≤δo時：

????2?max1?max?(?2??20??)0????4?max?1?(?????20??)0???0?2,??0???4?max?2????1???20

回程δo+δs01≤φ≤δo+δs+δ'o/2時：

????2?max1??max2??'2?0????4?max?1??????'2?0??0,?0'??2???4?max?2????1???'20

回程δo+δs+δ’o/2≤φ≤δo+δs+δ’o時：????2?max1(?0'??)2??'20????4?max?1??(?????'20'??)0???0'?2,??0'???4?max?2????1??'20

2.依據(jù)上述運動方程繪制角位移ψ、角速度ω、及角加速度β的曲線，由公式得出如下數(shù)據(jù)關系（1）角位移曲線：

（2）角速度ω曲線:

（3）角加速度曲線:

4）、求基圓半徑ro及l(fā)O9O2

3.由所得數(shù)據(jù)畫出從動桿運動線圖

§3.7齒輪機構設計 1、設計要求：

計算該對齒輪傳動的各部分尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖，整理說明書。

2.齒輪副Z1-Z2的變位系數(shù)的確定

齒輪2的齒數(shù)Z2確定：

ｉo＇＇2=40＊Z2／16＊13=n0＇＇／no2=7.5

得Z2=39

取x1=-x2=0.5

x1min=17-13／17=0.236 x2min=17-39／17=-1.29

計算兩齒輪的幾何尺寸：

小齒輪

d1=m＊Z1=6＊13=78mm

ha1=（ha*+x1）*m=（1+0.5）*6=9mm

hf1=（ha*+c*-x1）*m=（1+0.25-0.5）*6=4.5mm

da1=d1+2*ha1=78+2*9=96

df1=d1-2*h f1=78-9=69

db1=d1*cosɑ=78*cos20?=73.3

四 心得體會

機械原理課程設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)教學活動中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。作為一名機械設計制造及其自動化大三的學生，我覺得有這樣的實訓是十分有意義的。在已經(jīng)度過的生活里我們大多數(shù)接觸的不是專業(yè)課或幾門專業(yè)基礎課。在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎理論面，如何去面對現(xiàn)實中的各種機械設計？如何把我們所學的專業(yè)理論知識運用到實踐當中呢？我想這樣的實訓為我們提供了良好的實踐平臺。

一周的機械原理課程設計就這樣結束了，在這次實踐的過程中學到了很多東西，既鞏固了上課時所學的知識，又學到了一些課堂內(nèi)學不到的東西，還領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。

其中在創(chuàng)新設計時感覺到自己的思維有一條線發(fā)散出了很多線，想到很多能夠達到要求的執(zhí)行機構，雖然有些設計由于制造工藝要求高等因素難以用于實際，但自己很欣慰能夠想到獨特之處。這個過程也鍛煉了自己運用所學知識對設計的簡單評價的技能。

五、參考文獻

1、《機械原理教程》第7版

主編：孫桓

高等教育出版社

2.《機械原理課程設計指導書》主編:戴娟

高等教育出版社

3.《理論力學》主編：尹冠生

西北工業(yè)大學出版社

第四篇：機械原理課程設計

機械原理課程設計

培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新思維能力是高等教育改革的一項重要任務．機械原理是機械類專業(yè)必修的一 門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，特別是機械原理

課程中關于機械運動方案的設計是機械工程設計中最具有創(chuàng)造性的內(nèi)容，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力起

著十分重要的作用．機械原理課程設計是機械原理教學的一個重要實踐環(huán)節(jié)，以往我們在機械原理課程設

計中存在著很多不足，主要問題是學生完成課程設計后，在后續(xù)課程的學習與實踐中，不能正確地選用和

設計機構，特別是創(chuàng)造性設計能力與分析解決實際工作問題的能力、動手能力和適應能力顯得不足．高等

學校工科本科《機械原理課程教學基本要求》中，對機械原理課程設計提出的要求是：“結合一個簡單的機

械系統(tǒng)，綜合運用所學的理論和方法，使學生受到擬定機械運動方案的訓練，并能對方案中某些機構進行

分析和設計”．它要求針對某種簡單機械進行機械運動簡圖設計，其中包括機器功能分析、工藝動作過程確

定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合等．依據(jù)這一基本精神，要求把培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計、開拓能力作為一條主線貫穿于課程設計的始終，在深入掌握機械原理基本知識、強化學生運算能力和繪圖

基本功的同時，開展創(chuàng)造性教育，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性設計能力．如何在機械原理課程設計中體現(xiàn)這種能力培

養(yǎng)，幾年來我們不斷地對課程設計內(nèi)容、設計方法和設計手段等進行了一些探索與實踐． 1 合理安排課程設計內(nèi)容，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力

對于機械原理課程設計的內(nèi)容選擇，以往教學中存在著兩種不同的看法：一種認為選用已有的典型機 械，對其進行比較系統(tǒng)的運動分析與受力分析等，以加深學生對機械原理課程各章節(jié)內(nèi)容的理解和掌握；

另一種認為根據(jù)某些功能要求，要求學生獨立地確定機械系統(tǒng)的運動方案，并對其中的某些機構進行設

計．前者側重于分析，后者則側重于設計．我們在課程設計內(nèi)容選擇問題上也進行了多年探索，如以培養(yǎng)學

生的運算、繪圖的基本技能和鞏固基本知識為主要目的，選用對典型機械進行分析設計的題目，但是在后

續(xù)的課程教學中發(fā)現(xiàn)學生創(chuàng)造性設計新機械的能力與分析解決實際工作問題的能力和適應能力顯得不

足．我們也曾經(jīng)嘗試只給出設計題目，讓學生自己獨立地進行機械運動方案確定和對其中某些機構進行設

計．雖然這種設計內(nèi)容能夠促使學生主動地進行獨立思考，自覺地進行一些相關資料的查詢，但是由于學

生沒有進行過一次比較系統(tǒng)的設計過程訓練，大多數(shù)學生不知從哪里下手，較難進入設計狀態(tài)，設計

過程

中出現(xiàn)多次反復修改使得設計進度非常緩慢．從最后的設計結果來看，只有少數(shù)學生比較理想，多數(shù)學生的設計都出現(xiàn)了一些錯誤，設計結果不能滿足題目要求，而且由于多次修改使得圖面質(zhì)量較差．經(jīng)過多年的探索與實踐，我們認為在機械原理課程設計中，分析與設計都是很重要的兩個環(huán)節(jié)，對典型機械的分析__和學生獨立創(chuàng)新機械的設計對于學生來說都是不能缺少的．那么怎樣才能在有限的設計時間內(nèi)把這些內(nèi)

容都安排進去而又同時能保證設計質(zhì)量呢?我們結合現(xiàn)有實際條件，交給學生的課程設計內(nèi)容是：先進行

典型的機械分析，然后進行創(chuàng)新機械設計．我們選擇了牛頭刨床傳動方案作為課程設計題目，要求學生不

能照搬現(xiàn)有牛頭刨床傳動方案，每個學生必須至少提出一種新的傳動方案，并且提出的方案越多越好．學

生在方案構思過程中，積極查閱資料，熱烈討論，表現(xiàn)出了極大的主動性，提出了很多方案，最后經(jīng)過歸納

得出l0種可以實現(xiàn)刨床運動要求的方案，如圖I所示．在這一過程中，使學生突破了固有傳動方案模式，拓寬了方案構思思路，得到了一次提高創(chuàng)新思維能力的訓練．

第五篇：機械原理課程設計格式

機械原理課程設計格式

目錄

一、設計題目

1、題目及設計要求

2、基本數(shù)據(jù)

二、功能分解

三、機構選型

實現(xiàn)每個工藝動作機構的選型

四、機械運動方案的擬定

1、機構組合方式

2、機械運動方案的擬定（擬定2～3個方案，并畫出相應的運動方案示意圖）

3、方案的評價

4、方案的確定（在圖紙上畫出機械運動方案簡圖）

五、運動循環(huán)圖

六、機構尺寸的確定及設計計算

1、傳動比計算

2、機構尺寸的確定

3、連桿機構的設計（進行運動分析，并畫出運動線圖）

4、齒輪機構的設計（幾何參數(shù)設計）

5、凸輪機構的設計（根據(jù)選定從動件的運動規(guī)律設計凸輪輪廓線圖，在圖紙上單獨繪制輪廓線圖，保留作圖軌跡）

注意：如果采用解析法進行設計，如果是用計算機編程，建立數(shù)學模型，寫出流程框圖，程序列在附錄，附錄附在設計說明書后面。

七、總結

八、參考文獻

格式：羅洪量主編.《機械原理課程設計指導書》（第二版）.北京：高等教育出版社，1986年。2 JJ.杰克（美）主編.《機械與機構的設計原理》（第一版）.北京：機械工業(yè)出版社，1985年。

注意事項：

1、設計說明書用鋼筆、中性筆書寫，書寫要規(guī)范、認真，采用統(tǒng)一的課程設計用紙；

2、對自成單元的內(nèi)容應有大小標題，做到層次分明醒目突出；

3、編寫說明書時應做到條例清楚、敘述簡明、重點突出、計算正確、文句通順、書寫整潔；

4、所用的公式和數(shù)據(jù)應注冊來源（參考資料的編號和頁次）；

5、全部計算中所用的符號和腳注必須前后一致、不能混淆；

6、繪制機械運動簡圖時應采用規(guī)定的符號、按比例作圖；

7、對計算結果應有簡明的結論。如果實際所取的數(shù)值與計算結果有較大的差異，應作必要的解釋，說明原因。