机械原理课程设计(传动系统设计-授课)

,机械原理课程设计,一、机械原理课程设计的目的,1),以机械系统运动方案设计与拟定为结合点，把机械原理课程中分散于各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识。,2),使学生能受到拟定机械运动方案的训练，具有初步的机构选型与组合和确定运动方案的能力。,5),通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结和独立思考与分,析的能力。,3,培养学生的创新能力和工程实践能力。,4,培养学生的团队协作精神,。,二、机械原理课程设计要求每个学生完成以下工作,：,3,）对所选定的主运动机构进行尺度综合,并画出主运动机构的机构简,图,传动系统方案图及工作循环图（绘制在,A,1,号图纸上）；,4,）对与主运动机构相关的凸轮或齿轮机构进行设计,或者是对主运动,机构进行运动和动力分析,(,绘制在,A,1,号图或另一张,A,2,号图）；,5,）编写设计说明书一份（不得少于,15,页）。,机械原理课程设计,1,）根据自己的设计任务，设计三种主运动机构（机构选型）；,2,）对以上,3,种机构进行比较,选出较合适的一种机构；,1,、完成的任务,1,、机械传动系统方案图及工作循环图；,（绘制在,A,1,号图）,2,、主运动机构的机构简图及其相关的运动和动力分析,（绘制在,A,1,号图或另一张,A,2,号图）；,3,、设计说明书一份。（不得少于,15,页）,机械原理课程设计,2,、上交的资料：,二、机械原理课程设计要求每个学生完成以下工作,：,三、机械原理课程设计的步骤,3,、,机械传动系统方案的拟定与绘制,。,机械原理课程设计,1,、按选定的设计任务进行工作原理分析与确定。,2,、选择机器的主运动机构（执行机构）,机构选型。,4,、主运动机构的尺度综合、运动分析、动力分析以及,相关机构的设计。,5,、工作循环图的绘制。,6,、编写设计说明书。,多头专用钻,床,传动系统方案一,四、机械传动方案设计实例,多头专用钻,床,传动系统方案二,四、机械传动方案设计实例,多头专用钻,床,传动系统方案三,四、机械传动方案设计实例,半自动钻床送进机构,四、机械传动方案设计实例,五、执行系统的协调设计,描述各执行构件运动间相互协调配合的图,机械运动循环图。,由于机械在主轴或分配轴转动一周或若干周内完成一个运动循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来编制。,机械原理课程设计,机械原理课程设计,机械运动循环图的形式常用的有如下两种：,圆周式,直线式,参看有关教材,该机器主要用于单件小批量生产场合，希望造价较低，工作可靠，使用和维修较简单；,1),设计任务,设计一个以加工平面为主的金属切削机床的机械传动系统。,该机床的使用场合及应满足的精度如下：,机器具有一般的工作精度：,加工表面的平面度：,8,9,级精度,加工表面的垂直度：,8,9,级精度,六、机械传动系统设计实例,机械原理课程设计,在同种传动类型中，因机器执行构件运动形式的不同，传动系统还可以分为不同的组成方式。不同的传动系统组成方式，可看成是机器工作原理在较小范围之内的差异。,V,2,V,3,V,1,刨削：刨刀往复直线急回运动,立式铣削：铣刀回转，工作台进给,w,2,V,3,V,1,机械原理课程设计,2,）机器工作原理的确定,3,）机器传动系统方案的拟定与主运动机构的选型,（,1,）机器传动系统方案的拟定,机械原理课程设计,刨床传动系统机构组合情况的初步方案图,减速传动机构（带传动,+,齿轮传动）,刨刀往复直线急回运动机构,工作台间歇直线运动机构,w,1,原动机,V,2,V,3,w,1,w,1,（,2,）主运动机构（执行机构）的选型及分析,机械原理课程设计,该方案由两个四杆机构组成。其特点如下：,1,）是一种平面连杆机构，结构简单，加工方便，能承受较大载荷；,2,）具有急回作用，只要正确选择参数，即可满足行程速比系数,K,和滑块行程,H,的要求；,3),当以曲柄为主动件时，机构传动角,较大。工作行程中，能使刨刀速度较慢，且变化平稳，符合切削要求。,由此可见，此方案加工简单，占用面积比较小，传力性能好。,方案一,导杆机构,摇杆滑块机构,机械原理课程设计,方案二,将方案一中的连杆,4,与滑块,5,的转动副变为移动副，并将连杆,4,变为滑块,4,，既得方案二。,该方案除具备方案一的特点外，因构件,4,与,5,间的传动角始终为,90,0,，所以受力更好，结构更紧凑。,机械原理课程设计,方案三,1,）该方案是四杆机构，结构比前述方案简单。,特点如下：,2,）具有急回作用，但急回作用不明显。增大,a,和,e,或减小,b,，均能使,K,增大到所需值，但会使滑块速度变化剧烈，速度波动大，并且使最小传动角减小，传动性能变坏。显然，此方案传动角不符合要求。,3,）横向尺寸约为纵向尺寸的,2,倍，机构欠匀称。,机械原理课程设计,方案四,该机构由两个四杆机构组成（,b,a),，特点如下：,2,）滑块,5,的行程,H=2C,，增大,L,可增大,4,与,5,间的传动角，并使滑块,5,的速度变化平缓。,1,）只要正确选择参数，即可满足行程速比系数,K,要求，若,K,增大，将使导杆,3,的角速度变化剧烈，产生冲击。,3,）因曲柄,1,和导杆,3,都作整周运动，所以机构的横、纵向尺寸较大。另外，构件,4,与,5,间的最小传动角一般比方案一、二的小，并且横、纵向尺寸均不如方案一和二。,转动导杆,对心曲柄滑块,机械原理课程设计,方案五,该机构由两个四杆机构组成，特点如下：,1,）具有急回作用，但极位夹角,、摇杆摆角,和机构最小传动角,min,都与机构的尺寸有关，设计计算比较麻烦,。,曲柄摇杆机构,摇杆滑块机构,2,）作往返运动的滑块,5,以及作平面复杂运动的连杆,BC,和,CE,的的动平衡叫困难。,3,）构件,4,与,5,间的最小传动角较小，机构的横、纵向尺寸较大。,由此可见，该方案的传力性能、横向尺寸和滑块的平稳性均不如方案一和二。,机械原理课程设计,方案六,该机构由两个四杆机构组成，特点如下：,1,）具有急回作用，适当调整机构尺寸可使,K,增大。,双曲柄机构,曲柄滑块机构,2,）因为曲柄,1,与,3,都能作整周运动，机构的横向和纵向尺寸均较大，且,A,与,D,的传动轴均应悬臂安装，否则机构运动时，轴与曲柄将发生干涉,。,3,）作往返运动的滑块以及作平面复杂运动的连杆,EF,和,BC,的的动平衡叫困难。,4,）机构的最小传动角较小，刨刀的速度也不够平稳，其横、纵向尺寸较大。,可见，该方案传力性能、横向尺寸和滑块的平稳性均不如方案一和二。,机械原理课程设计,方案七,该机构由导杆机构和齿轮齿条机构组成，特点如下：,1,）加工齿轮齿条比较复杂，特别是制作精度高的齿条较困难。,2,）齿轮齿条之间为高副接触，易磨损，磨损后传动不平稳，并将产生噪声和振动。,3),导杆作变速往返摆动，特别在空回行程中，导杆角速度有较剧烈的变化，使齿轮机构受到很大的惯性冲击和振动。,4),需解决扇形齿轮的动平衡问题，否则动载荷增大。,由于齿条在较大的冲击载荷下工作，齿轮很容易产生折断，所以此方案不理想。,机械原理课程设计,方案八,该机构由凸轮机构和摇杆滑块机构组成，特点如下：,1,）凸轮机构虽可使从动件获得任意的运动规律，但凸轮制造复杂，表面硬度较高，因此加工和热处理的费用较大。,2,）凸轮与从动件间为高副接触，只能承受较小载荷，表面磨损较快，磨损后凸轮的廓线形状将发生变化。,3,）由于滑块的急回运动性质，使凸轮机构受到的冲击较大。,4,）滑块行程比较大，调节较困难，这将使凸轮机构压力角过大。为减少压力角，必增大基圆半径，从而使整个机构的尺寸十分庞大。,5,）需力封闭或几何封闭的方法，保持高副始终接触，使结构复杂。,因此，该方案不适用于载荷和行程较大的刨床,。,（,2,）主运动机构的选型及分析,机械原理课程设计,从以上八个方案的比较中可知，为了实现给定的刨刀运动要求，以采用方案二较为合适。,总结,同一个工艺动作，可以分解成各种简单运动，工艺动作分解的方法不同，所得到的运动规律和运动方案也不相同，它们很大程度上决定了机械的特点、性能和复杂程度。,在进行运动规律设计和运动方案选择时，应综合考虑各方面的因素，根据实际情况对各种运动规律和运动方案加以认真分析和比较，从中选出最佳方案。,机械原理课程设计,牛头刨床的机械传动系统图,机械原理课程设计,（,3,）牛头刨床传动系统方案的设计,机械原理课程设计,4,）机器工作循环图和机器传动系统示意图的绘制,L,机械原理课程设计,5,）主运动机构的尺度综合与运动分析,例：根据设计题目要求，,尺度综合,已知参数和条件拟定如下,：,待求尺寸：,L,O2O1,、,L,O1B,、,L,。,项,目,曲柄长度,l,o,2,A,刨头行程,H,行程速比系数,K,刨头驱动力的压力角,数,量或条件,110,312.63,1.4599,m,ax,具有最小值,单,位,mm,mm,/,度,例：主运动机构进行运动分析：,机械原理课程设计,5,）主运动机构的尺度综合与运动分析,位 移 线 图,机械原理课程设计,6,）主运动机构,进行动态静力分析,7,）计算飞轮转动惯量,8,）凸轮机构的设计,七 编写设计说明书。,要求：严格按说明书,规范,书写；,A,4,纸，不得少于,15,页。,机械原理课程设计,内容大致包括；,1),设计题目,(,包括设计条件和要求,),。,2),原动机的选择。,3),执行机构的选择与比较。,4),机械系统运动方案的拟定与比较。,5),所选机构的运动（动力）分桥与设计。,6),制订机械系统的运动循环图。,7),画出运动方案布置图（三种）及机械运动简图。,8),列出主要参考资料。,八 时间按排：见任务书。,九 成绩评定,说明书、图纸、知识掌握、学习态度、答辩。（答,辩可在设计阶段中间进行）,机械原理课程设计,课程设计要保证其基本内容及其完整性与综合性。,1),一般应包括三种基本机构，如连杆机构、凸轮机 构、齿轮机构的分析与综合。,2),运动循环图的分析与设计。,3),运动方案的选择与比较；主运动机构的设计与分析。,机械原理课程设计,参考书目：,1,、机械原理课程设计手册,皱慧君主编；,2,、机械原理课程设计,师忠秀；,3,、机械原理课程设计指导书,裘建新；,4,、机械原理和机械设计课外实践选题汇编,第一届全国大学生机械创新设计大赛。,谢谢,