机械原理课程设计题目综合

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1、第四章课程设计题选§4.1推瓶机构设计一、设计题目设计洗瓶机的推瓶机构。图4.1是洗瓶机有关部件的工作情况示意图。待洗的瓶子放在两个转动着的导辊上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶推向前进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送人导辊待推。图4.1洗瓶机有关部件的位置示意图二、原始数据和设计要求设计推瓶机构时的原始数据和要求为(1)瓶子尺寸：大端直径d＝80mm，长200mm。(2)推进距离l＝600mm。推瓶机构应使推头M以接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返

2、回原位，准备第二个工作循环。(3)按生产率的要求，推程平均速度为v＝45mm/s，返回时的平均速度为工作行程的3倍。(4)机构传动性能良好，结构紧凑制造方便。三、设计方案及讨论根据设计要求，推头M可走图4.2所示轨迹，而且在l＝600mm的工作行程中作匀速运动，在其前后作变速远动，回程时有急回运动特性。对这种运动要求，若用单一的常用基本机构是不容易实现的。通常，要用若干个基本机构的组合，各司其职，协调动作，才能实现。在选择机构时，一般先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构)，而沿轨迹运动时的速度要求，则往往通过改变基础机

3、构主动件的运动速度来满足，也就是让它与一个输出变速度的(附加)机构组合。读者可查找相关资料——“实现预定轨迹的机构选例”，“具有急回特性的机构选例”以及“实现预定轨迹的曲柄摇杆机构连杆曲线图谱”等作为进行本题方案设计时的参考。了解到怎样组成机构才能得到所需的轨迹和急回运动特性(如机构中作平面运动的构件上的点才可能产生一定的轨迹；又如，要使机构具有急回运动特性，就必须使作匀速运动的主动件在工作行程和空回行程中的转角大小不同)，以期对新的构思有所启迪。实现本题要求的机构方案可以有很多，可用多种机构组合来实现。下面仅介绍几例供

4、参考。更多的方案有待读者去构思。图4.2推头M的可走轨迹之一图4.3凸轮—铰链四杆机构方案1．凸轮—四杆机构如图4.3所示，铰链四杆机构1—2—3—4的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，点M的速度由匀速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制。此方案的曲柄1是从动件，所以要注意增设渡过死点的措施。图4.4五杆组合机构方案2．凸轮(或齿轮、或四连杆)—五连杆机构图4.5凸轮—全移动副四杆机构方案确定一条平面曲线，有两个独立变量。因此，具有两自由度的连杆机构，都具有精确再现给定平面轨迹的特性。点M的速度和机构的急回特性可通过控制

5、该机构的两个输入构件间的运动关系来得到，如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。图4.4所示构件1—2—3—4—5构成两自由度五杆低副机构，1、4为它的两个输入构件，这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现。3．凸轮—全移动副四杆机构图4.5所示全移动副四杆机构1—2—3—4是两自由度机构，构件2上的点M可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特性由凸轮控制。这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件1的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大，应设法子以解决。四、设计步骤1．设计和选择方案分析设

6、计要求、确定方案的过程已如前述。对于上述设计方案的选择，需根据机器的工作要求，从以下几点出发来考虑。(1)应能实现给定轨迹、速度和急回特性等要求。(2)应有较高的生产率(可从改变工件的输送方式、选择合适的轨迹形式等方面来考虑)。(3)机构的运动简图在结构上能否实现(例如就本题而言，凸轮与从动件的锁合用什么形式为好)；机构在机器中是否有合适的位置布置。(4)机构尺寸应尽量紧凑，结构简单，构件数少。(5)机构传力特性好，推头与工件的接触和脱离过程应能平稳过渡(无冲击)。(6)制造方便。2．确定设计路线以图4.4d所示方案为例

7、。机构的设计路线和传动路线是不同的。机构运动传递路线是：两凸轮的匀速转动，推动五杆机构1—2—3—4—5中的两输入构件1、4分别作变速住复摆动和移动，使构件2上的点M实现给定的轨迹和运动规律。而机构的设计路线则相反，它是根据给定的轨迹和运动规律要求，以及机器的总体配置和结构要求，从执行构件开始，先确定五连杆机构各构件的尺寸，然后确定五连杆机构两输入构件应有的运动规律，再按此规律要求设计凸轮(驱动)机构。3．五连杆(执行)机构设计(1)取定长度比例尺(m/mm)，画出给定的轨迹。(2)根据机器和推瓶机构的总体配置和结构情况

8、，选定固定铰链A的位置（点A位置适当与否会影响到构件1、4的位移量和位移规律，也就是影响到凸轮机构的升程和运动规律，从而影响到凸轮的尺寸和廓线形状），以点M能走到轨迹上的任何一点为条件(点A距轨迹的最远距离，最近距离)，确定AB和BM的长度。(3)从结构需要和改善机构的受力情况等着手，确定构件4的位置。(4)根据点M