机械原理与设计课程设计题目

第二部分机械原理与设计课程设计题目。

第六章课程设计题目。

第1题电动线锯机的机构综合与结构设计。

一、设计题目。

线锯机又叫直锯机，是木工常用的电动工具，主要用于在木板上开槽，其外形如图6—1所示。电动机通过传动系统带动直线锯条上下往复运动，实现锯切的目的。现要求设计电动线锯机的传动系统。

二、设计数据与要求。

锯条上下往复运动的行程为30mm，最大锯图6－1 电动线锯机外形图。

切厚度为50mm；假设锯条切削木板时的平均切削力为700n，非切削时锯条与木板间的平。

均摩擦力为100n；锯条规格为长宽=100mm8mm。

要求锯条上下往复运动的速度在500~1500次/分间可调（有级可调或无级可调皆可）；采用220v单相交流电动机，并要求该机器振动小、噪声小和重量轻。该线锯机的设计寿命为8年，每年300工作日，每日8小时。

三、设计任务。

1．至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；

2．确定电动机的功率与转速；

3．设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制线锯机的机构运动简图；

4．在假设电动机等速运动的条件下，绘制锯条在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线；

5．如果希望电动机的速度波动系数小于1%，求应在电动机轴上加多大转动惯量的飞轮；

6．对所用到的齿轮进行强度计算，确定其尺寸；

7．进行线锯机结构设计，绘制其装配图；

8．编写课程设计说明书。

第2题块状物品推送机的机构综合与结构设计。

一、设计题目。

在自动包裹机的包装作业过程中，经常需要将物品从前一工序转送到下一工序。现要求设计一用于糖果、香皂等包裹机中的物品推送机，将块状物品从一位置向上推送到所需的另一位置，如图6－2所示。

二、设计数据与要求。

1. 向上推送距离h=120mm，生产率为每分钟推送物品120件；

2. 推送机的原动机为同步转速为3000转/分的三相交流电动机，通过减速装置带动执行机构主动件等速转动；

3. 由物品处于最低位置时开始，当执行机构主动件转过1500时，推杆从最低位置运动到最高位置；当主动件再转过1200时，推杆从最高位置又回到最低位置；最后当主动件再转过900时，推杆在最低位置停留不动；

4. 设推杆在上升运动过程中，推杆所受的物品重力和摩擦力为常数，其值为500n；设推杆在下降运动过程中，推杆所受的摩擦力为常数，其值为100n；图6－2 推送机工作要求。

5. 使用寿命10年，每年300工作日，每日工作16小时；

6. 在满足行程的条件下，要求推送机的效率高（推程最大压力角小于350），结构紧凑，振动噪声小。

三、设计任务。

1. 至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；

2. 确定电动机的功率与满载转速；

3. 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制推送机的机构运动简图；

4. 在假设电动机等速运动的条件下，绘制推杆在一个运动周期中位移、速度和加速度变化曲线；

5. 如果希望执行机构主动件的速度波动系数小于3%，求应在执行机构主动件轴上加多大转动惯量的飞轮；

6. 进行推送机减速系统的结构设计，绘制其装配图和两张零件图；

7. 编写课程设计说明书。

四、设计提示。

实现推送机推送要求的执行机构方案很多，下面给出几种供设计时参考。

1. 凸轮机构图6－3所示的凸轮机构，可使推杆实现任意的运动规律，但行程较小。

2. 凸轮－齿轮组合机构图6－4所示的凸轮－齿轮组合机构，可以将摆动从动件的摆动转化为齿轮齿条机构的齿条直线往复运动。当扇形齿轮的分度圆半径大于摆杆长度时，可以加大齿条的位移量。

3. 凸轮－连杆组合机构图6－5所示的凸轮－连杆组合机构也可以实现行程放大功能，但效率较低。

图6－3凸轮机构图6－4凸轮-齿轮组合机构图6－5凸轮-连杆组合机构。

4. 连杆机构图6－6所示的连杆机构由曲柄摇杆机构abcd与曲柄滑块机构ghk通过连杆ef相联组合而成。连杆bc上e点的轨迹，在部分近似呈以f点为圆心的圆弧形，因此，杆fg在图示位置有一段时间实现近似停歇。

5. 固定凸轮－连杆组合机构图6－7所示的固定凸轮－连杆组合机构，可视为连杆长度bd可变的曲柄滑块机构，改变固定凸轮的轮廓形状，滑块可实现预期的运动规律。

图6－6 连杆机构图6－7 固定凸轮－连杆组合机构。

第3题颚式破碎机的机构综合与传动系统设计。

一、设计题目。

颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时，大块石料从上面的进料口进入，而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。

图6－8为一复摆式颚式破碎机的结构示意图。图中连杆2具有扩大衬套c，套在偏心轮1上，1与带轮轴a固联，并绕其轴线转动。摇杆3在c、d两处分别与连杆2和机架相联。

连杆2（颚臂）上装有承压齿板a，石料填放在空间b中，压碎的粒度用楔块机构4调整。弹簧5用以缓冲机构中的动应力。

图6－9为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄1绕轴心o连续回转时，在构件的推动下，动颚板5绕固定点f往复摆动，与固定颚板6一起，将矿石压碎。设计颚式破碎机的的执行机构和传动系统。

图6－8 复摆式颚式破碎机图6－9 简摆式颚式破碎机。

二、设计数据与要求。

颚式破碎机设计数据如表6－1所示。

表6－1 颚式破碎机设计数据。

为了提高机械效率，要求执行机构的最小传动角大于650；为了防止压碎的石料在下落时进一步碰撞变碎，要求动颚板放料的平均速度小于压料的平均速度，但为了减小驱动功率，要求速比系数k（压料的平均速度/放料的平均速度）不大于1.2。采用380v三相交流电动机。

该颚式破碎机的设计寿命为5年，每年300工作日，每日16小时。

三、设计任务。

1．针对图6－8和图6－9所示的颚式破碎机的执行机构方案，依据设计数据和设计要求，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；

2．假设曲柄等速转动，画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线；

3．在颚板挤压石料过程中，假设挤压压强由零到最大线性增加，并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；

4．确定电动机的功率与转速；

5．取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于15％，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；

6．对曲柄轴进行动平衡计算；

7．确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；

8．绘制颚式破碎机的装配图和曲柄轴的零件图；

9．编写课程设计说明书。

四、设计提示。

1．动颚板长度取为其工作长度的1.2倍，为了不使石料被挤推出破碎室，两颚板间夹角。

2．将动颚板摆角范围取为。

3．在进行曲柄轴的动平衡时，应将曲柄上的飞轮分成大小和重量相同的两个轮子，其中一个兼作带轮用。

第4题压床机构综合与传动系统设计。

一、设计题目。

压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。图6－10所示为某压床的运动示意图。电动机经联轴器带动**齿轮(－、减速器将转速降低，带动冲床执行机构（六杆机构abcdef）的曲柄ab转动（图6－11），六杆机构使冲头5上下往复运动，实现冲压工艺。

现要求完成六杆机构的尺寸综合，并进行**齿轮减速器的强度计算和结构设计。

二、设计数据。

六杆机构的中心距、、，构件3的上、下极限位置角、，滑块5的行程h，比值、，曲柄转速以及冲头所受的最大阻力等列于表6－2。

三、设计任务。

1. 针对图6－11所示的压床执行机构方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；

图6－10 某压床的运动示意图图6－11 压床六杆机构。

表6－2 六杆机构的设计数据。

2. 假设曲柄等速转动，画出滑块5的位移和速度的变化规律曲线；

3. 在压床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图6－12所示，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；

4. 确定电动机的功率与转速；

5. 取曲柄轴为等效构件，要求其速度波动系数小于10％，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；

6. 确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸；

7. 绘制压床传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图；

8. 编写课程设计说明书。图6－12 压床阻力曲线图。

第5题自动送料冲床机构综合与传动系统设计。

一、设计题目。

图6－13 为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。电动机通过v带传动和单级齿轮传动（图中未画出）带动曲柄转动，通过连杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。

针对图6－13所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。

图6－13 冲床机构运动方案示意图。

二、设计数据与要求。

依据冲床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表6－3所示。要求所设计的冲床结构紧凑，机械效率高。

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