机械原理课程设计实验指导书魏世民北京邮电大学机电工程实验教学中心2005.8机械原理课程设计指导书一、机械原理课程设计的目的与任务1、课程设计的目的机械原理课程设计是继机械原理课程之后独立的设计课程。其目的是进一步加深学生对所学知识的理解。使学生对于机构分析与综合的基本理论、基本方法有一个系统的完整的概念，培养学生综合运用所学知识独立解决机构设计问题的能力和使用计算机解决工程技术问题的能力。同时培养学生的创新精神。2、课程设计题目是：刨床机构设计或其他自选题目3、课程设计的任务课程设计的任务是根据要求拟定和论证机器的主体机构的设计方案，并对选定方案进行运动分析，确定飞轮转动惯量，对进给凸轮机构和齿轮机构进行设计计算，最后完成设计图纸，设计说明书（16开纸），打印源程序和计算结果、图表结果。课程设计包括，主体机构设计，凸轮机构设计，齿轮机构设计三个部分。主体机构由学生自定设计方案，进给凸轮机构和齿轮机构采用统一设计方案。4、课程设计的准备和注意事项在课程设计前要阅读指导书，复习有关课程内容，拟定主体机构的设计方案前要查阅有关资料，观看录像片，了解各种机构及其使用场合，复习计算机语言和程序编制的有关知识。图1切削力图2牛头刨床机构图3凸轮机构尺寸表1切削力P和许用传动角[γ]曲柄转速H=300mmH=150mmn(r/min)切削力P(N)许用传动角[γ]切削力P(N)许用传动角[γ]60700050°400045°64900050°500045°72800050°450045°75800050°450045°二、主体机构设计主体机构是指实现刨刀往复运动（主运动）的传动机构，设计方案由学生在作方案比较和论证的基础上自选。1、主体运动的运动要求和动力要求（1）刨刀工作行程要求速度比较平稳，空回行程时刨刀快速退回，机构行程速比系数在1.4左右。（2）刨刀行程H=300mm或H=150mm。曲柄转速、切削力、许用传动角等见表1，每人选取其中一组数据。（3）切削力P大小及变化规律如图1所示，在切削行程的两端留出一点空程。每人选取一组数据设计。2、设计要求在满足运动要求和动力要求的条件下，每人拟出2个设计方案。确定每个方案的机构尺寸，绘出机构运动简图，并用计算机对每个方案进行运动分析，在此基础上对所拟定方案的各种性能进行多方面的分析，论证和比较，从而选定一个比较合理的设计方案，最后对选定的方案用图解法作一个一般位置的运动分析，包括机构运动简图，速度，加速度图。3、主体机构设计可在以下几种方案中选择，也可以自己提出运动方案。A、摆动导杆机构与摇杆滑块机构组合B、转动导杆机构与对心曲柄滑块机构组合C、偏置曲柄滑块机构D、曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构组合E、双曲柄机构与对心曲柄滑块机构组合F、摆动导杆机构与齿轮齿条机构组合G、摆动从动件凸轮机构与摇杆滑块机构组合4、为便于对机构尺寸进行修正，应编制通用程序，计算的内容包括：刨刀的位移s，速度v，加速度a，主要构件的角位移，角速度，和角加速度，并用计算机绘出刨刀的位移线图，速度线图和加速度线图。最后除输出和打印上述参数外，还要打印出全部原始数据和源程序，在源程序中要有学生的班级、班内学号、姓名与设计方案的名称。5、变量名称与说明在编制源程序时，为了备忘和便于他人阅读，凡属机构的尺度参数和运动参数的变量名，在程序中一定要说明其含义，变量名称首先应该与解析公式中的名称一致，希腊字母表示的变量和常数要用它的英语读音的前几个字母或用谐音拼写。如TH,BT,DLT,EPS表示θ,β,δ,ε等。6、曲柄转角的计算间隔可取3°－6°，输出打印的间隔可扩大到10°－15°。7。设计方案的比较和论证对于提出的两种设计方案要进行比较和论证，选出一个较好的方案。可从以下几方面进行比较A、刨刀的行程、行程速比系数和最小传动角是否满足要求。B、刨刀工作行程的运动平稳性，最大速度值和最大加速度值。C、结构的复杂程度，如构件的数量，连架杆的复杂程度（如单支撑、双支撑等）。D、加工工艺的难易，加工费用的高低和装配工艺的难易等。E、最大轮廓尺寸和重量的大小，材料费用的高低。F、工作可靠性和耐久性。G、机构平衡的难易。8、飞轮转动惯量的确定在对主体机构作运动分析的基础上，在满足运转不均匀系数δ=0.15的条件下，用简化计算方法确定飞轮的转动惯量。选取主体机构的曲柄为等效构件，作用在曲柄上的驱动力矩Md为常量，生产阻力为切削力P，飞轮安装在曲柄轴上，要求计算等效构件10－12个等分位置及切削起始点和终点的等效