安徽工程科技學(xué)院前 言機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是為了培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，高等學(xué)校工科本科機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求中對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)提出的要求是：“結(jié)合一上簡單的機(jī)械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生能受到擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的初步訓(xùn)練，并能對(duì)方案中某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)”。在機(jī)械原理課程中加強(qiáng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，已越來越為廣大師生所認(rèn)識(shí)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)要求針對(duì)某種簡單機(jī)器（它的工藝動(dòng)作過程比較簡單）進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)器功能分析、工藝動(dòng)作過程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定、機(jī)構(gòu)尺度綜合等等。通過機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)和理論，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中占有十分重要的位置。通過機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)已取得了預(yù)期效果，使機(jī)械原理課程教學(xué)有了新發(fā)展，其意義是深遠(yuǎn)的。目 錄一：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.2二：功能和設(shè)計(jì)要求.3三：總功能分解.4 一總功能分析.4二功能元分解.4三功能元求解.4四：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇評(píng)價(jià)及確定.5五：運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.11六：原動(dòng)機(jī)的選擇.12七：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).14八：體會(huì).17九：參考文獻(xiàn).18課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：半自動(dòng)平壓模切機(jī)工作原理及工藝動(dòng)作過程半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設(shè)備，它可用來對(duì)各種規(guī)格的白紙板及厚度在4mm以下的瓦楞紙板以及各種高級(jí)精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸商標(biāo)等，經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸商標(biāo)，可以成批量的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；Ｋ墓に噭?dòng)作主要有兩個(gè)：一是將紙板走紙到位，二是進(jìn)行沖壓模切。原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1）每小時(shí)壓制紙板3000張。2）上模固定，下模向上移動(dòng)的行程長度，回程的平均速度為工作行程的平均速度的1.3倍。3）工作行程的最后2mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力N，回程時(shí)不受力。下模和滑塊的質(zhì)量共約120kg。4）工作臺(tái)面離地面的距離約1200mm。5）所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動(dòng)力，壽命長，便于制造。設(shè)計(jì)方案提示1） 走紙機(jī)構(gòu)可采用雙列鏈傳動(dòng)，走紙橫塊其兩端分別固定在前后兩根 鏈條上，橫塊上裝有若干夾緊片以夾緊紙板。主動(dòng)鏈輪由間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)以實(shí)現(xiàn)定時(shí)走紙。2） 模切機(jī)構(gòu)一般可采用六桿沖壓機(jī)構(gòu)，在紅板停頓時(shí)進(jìn)行沖壓模切。沖壓機(jī)構(gòu)要求急回并節(jié)省動(dòng)力。3） 由于沖壓模切機(jī)構(gòu)僅在短時(shí)間內(nèi)承受很大生產(chǎn)阻力，為了減小周期性速度波動(dòng)可選用較小容量的電機(jī)，一般需安裝飛輪。設(shè)計(jì)任務(wù)1） 根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2） 進(jìn)行送料、模切機(jī)構(gòu)的選型。3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇。4） 根據(jù)給定的生產(chǎn)阻力及工作裕量選定合適的電動(dòng)機(jī)。5） 進(jìn)行飛輪設(shè)計(jì)。6） 按選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案。7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖。8） 對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算。 指導(dǎo)老師（簽名） 年 月 日二、半自動(dòng)平壓模切機(jī)的功能和設(shè)計(jì)要求：功能半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設(shè)備，它可用來對(duì)各種規(guī)格的白紙板及厚度在4mm以下的瓦楞紙板以及各種高級(jí)精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸商標(biāo)等，經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸商標(biāo)，可以成批量的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；杭埞に囘^程分為“走紙”和“且?！薄Ｉ夏９潭?，下模沖壓。1） 將紙板走紙到位。2） 進(jìn)行沖壓模切。2原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求1）每小時(shí)壓制紙板3000張。2）上模固定，下模向上移動(dòng)的行程長度，回程的平均速度為工作行程的平均速度的1.3倍。3）工作行程的最后2mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力N，回程時(shí)不受力。下模和滑塊的質(zhì)量共約120kg。4）工作臺(tái)面離地面的距離約1200mm。5）所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動(dòng)力，壽命長，便于制造。三總功能的分解：一、總功能的分析半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、包裝等行業(yè)壓制紙盒紙箱等紙制品的專用設(shè)備，其主要功能是進(jìn)行壓痕、切線、折疊以及壓制凹凸等。二、功能分解 根椐工藝動(dòng)作要求可將其總功能分解為兩個(gè)分功能：1） 將紙板走紙到位；紙板走紙過程中，要求傳動(dòng)紙板的機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)，也 就 是說，此功能完成的是紙板間歇移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。2） 進(jìn)行沖壓模切；沖壓模切過程中，要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的沖壓構(gòu)件上下往復(fù) 移動(dòng)，以達(dá)到壓痕，切線，壓凹凸的功能，因此，這個(gè)功能的主要作用就是保證沖壓構(gòu)件，滑塊的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。三、功能元求解形態(tài)學(xué)矩陣： 四機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇評(píng)價(jià)及確定：根據(jù)功能元求解的形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出半自動(dòng)平壓模切機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案數(shù)目為： 現(xiàn)在我們可以根據(jù)給定的條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡單等要求來選擇方案：根據(jù)機(jī)構(gòu)的功能，運(yùn)動(dòng)規(guī)律的形式，傳動(dòng)精度高低，機(jī)構(gòu)的工作性能，應(yīng)用范圍可調(diào)性，運(yùn)轉(zhuǎn)速度，承載能力，機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能，加速度峰值，可靠性，經(jīng)濟(jì)性，（制造難易，能耗大?。Y(jié)構(gòu)緊湊（尺寸，重量，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性）等要求來選擇方案。由此可以選擇兩個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。模切沖壓機(jī)構(gòu)：方案一：雙列鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，多桿滑塊機(jī)構(gòu)。方案二：帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿凸輪組合機(jī)構(gòu)。方案號(hào) 1 2 A從發(fā)電機(jī)傳遞動(dòng)力 皮帶 鏈 B變速，改變旋向 皮帶 鏈 C產(chǎn)生急回運(yùn)動(dòng) 凸輪 桿 D急回運(yùn)動(dòng) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)走紙機(jī)構(gòu)：方案一、帶輪機(jī)構(gòu)，凸輪，夾子，方案二、鏈輪機(jī)構(gòu)，特殊齒輪。方案號(hào) 1 2 A紙板的輸送 帶輪機(jī)構(gòu) 鏈輪機(jī)構(gòu) B紙板的停歇 凸輪 特殊齒輪C紙板的定位 夾子對(duì)這兩個(gè)方案，可以用模糊綜合評(píng)價(jià)選優(yōu)。兩種機(jī)構(gòu)各項(xiàng)性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)如下： H值 49.2570.5由以上分析，顯然可以得到以上結(jié)論：多桿滑塊機(jī)構(gòu)在承受載荷，加速度，耐磨性，制造難易，重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性這些具體項(xiàng)目的性能明顯優(yōu)于連桿凸輪組合機(jī)構(gòu)，而這些指標(biāo)對(duì)于半自動(dòng)平壓模切機(jī)來說是很重要的，因此，在兩者之間選擇六連桿機(jī)構(gòu)。至于在運(yùn)動(dòng)規(guī)律和尺寸方面，連桿凸輪機(jī)構(gòu)所占的優(yōu)勢，在半自動(dòng)平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求中不是很重要考慮的，因此可以忽略六連桿機(jī)構(gòu)在此方面的不足。綜上所述，選擇六連桿機(jī)構(gòu)作為沖壓模切機(jī)構(gòu)。帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，成本低廉，沖擊力小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，但是傳動(dòng)效率低，壽命較短等缺點(diǎn)。鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因多對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，要求承載能力大，傳動(dòng)效率高，以及可實(shí)現(xiàn)中心矩較大的軸間傳動(dòng)，但傳動(dòng)有沖擊，振動(dòng)和噪聲。由于半自動(dòng)平壓模切機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有較大的承載能力，較高的機(jī)械效率要求，因此，在比較之后，選擇鏈傳動(dòng)機(jī)械。多桿滑塊機(jī)構(gòu)（模切沖壓機(jī)構(gòu)方案一）半自動(dòng)平壓模切機(jī)的機(jī)構(gòu)(方案一)半自動(dòng)平壓模切機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖（方案二）凸輪機(jī)構(gòu)與特殊齒輪機(jī)構(gòu)（沖壓模切機(jī)構(gòu)方案二）五：運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖對(duì)于半自動(dòng)平壓模切機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主要是確定沖壓模切和走紙兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的先后順序，以利對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。半自動(dòng)平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，以它的主動(dòng)件的零位角為橫坐標(biāo)的起點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起迄位置。 六：原動(dòng)機(jī)的選擇1、常用原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式2、常用原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式 3、選擇原動(dòng)機(jī)應(yīng)考慮的因素1） 必須考慮現(xiàn)場能源供應(yīng)情況。2） 必須考慮到原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性各工作制度與工作機(jī)相匹配。3） 必須考慮到工作機(jī)對(duì)原動(dòng)機(jī)提出的起動(dòng)，過載運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，調(diào)速和控制等方面的要求。4） 必須考慮工作環(huán)境的因素。5） 必須考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。6） 為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，必須考慮經(jīng)濟(jì)成本，包括初始成本和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本，此外，所選取的原動(dòng)機(jī)的額定功率必須滿足負(fù)載需要，但也不宜過大，對(duì)電動(dòng)機(jī)來說選電動(dòng)機(jī)功率過大造成功率因素過低也是不經(jīng)濟(jì)的。4、原動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求以及綜合原動(dòng)機(jī)選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素，可以初步選定Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)作為半自動(dòng)平壓模切機(jī)的原動(dòng)機(jī)。根據(jù)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求可得：工作功率 = =1.1KW工作電流 =2.9A 綜上分析,選擇型號(hào)為Y90L-6的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī),其參數(shù)如下:功率1.1KW,電流3.2A,轉(zhuǎn)速910r/min,效率73.5%,功率因數(shù)0.72,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩為2.0,堵轉(zhuǎn)電流/額定電流為6.0,最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩為2.0。七：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一） 設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)率： N= 3000張/小時(shí)下模沖頭總行程： mm行程速比： K=1.3 t1:表示急回行程的時(shí)間，t2:工作行程式時(shí)間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：910r/min二） 數(shù)據(jù)的計(jì)算：根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和半自動(dòng)平壓模切機(jī)的生產(chǎn) 能力，可以得到此機(jī)械系統(tǒng)的總速比為：由設(shè)計(jì)參數(shù)可知，生產(chǎn)率是每小時(shí)3000張紙，所以由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行軸需要減速傳動(dòng)，傳動(dòng)比通過計(jì)算為18。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)采用帶傳動(dòng)，其速比為5，第二級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為3.6。 帶傳動(dòng)計(jì)算：1）確定計(jì)算功率Pc Pc=KaP取Ka=1.4，則 2)選擇帶的型號(hào) 由Pc及主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1，由有關(guān)線圖選擇V帶型號(hào)為C型V帶。 3）確定帶輪節(jié)圓直徑和 取mm，則mm 齒輪傳動(dòng)計(jì)算： 取，。按鋼質(zhì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，其模數(shù)m=5。則mm mm 槽輪的計(jì)算：1） 槽數(shù)z 按工位數(shù)要求選定為4。2） 中心距 按結(jié)構(gòu)情況確定 =200mm3） 圓銷半徑r 按結(jié)構(gòu)情況確定 r=20mm4） 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角 5）槽間角 6）主動(dòng)件圓銷中心半徑 mm 7）與a的比值 8）槽輪外圓半徑 mm 9）槽輪槽深 mm 10）運(yùn)動(dòng)系數(shù) （n=1，n為圓銷數(shù)）多桿滑塊機(jī)構(gòu)的計(jì)算： 為了滿足以上的條件，由極位可知：L3+L1>L6 L6+L4<L1+Lab 兩個(gè)極位之間的夾角度數(shù)為24，且B點(diǎn)的行程是mm， 角30度左右。八：體 會(huì)：通過這次設(shè)計(jì)，我深深地體會(huì)到：要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)方案，想到運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)的方法只是整個(gè)設(shè)計(jì)的一小步，最重要的是計(jì)算機(jī)構(gòu)的配合尺寸。其實(shí)，機(jī)構(gòu)的大體形狀以及它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的大體原理，很早就在我腦里有了雛形，本來以為很快會(huì)結(jié)束設(shè)計(jì)，但事與愿違，我感覺我的時(shí)間全花在了計(jì)算與配合上，所以如果以后還有設(shè)計(jì)機(jī)械的作業(yè)，一定要先把具體的各種配合關(guān)系計(jì)算精確，哪怕花再多的時(shí)間，至少不會(huì)漫無目的在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸和相互配合需要大量計(jì)算，同時(shí)還要考慮造型的可行性，特別是尺輪間的傳動(dòng)需要大量的反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)要有一定的技巧。在這次設(shè)計(jì)中，我充分認(rèn)識(shí)到作為設(shè)計(jì)者，必需嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，要充分考慮到制造的可行性。設(shè)計(jì)是一種既要求想象力又要求嚴(yán)密邏輯思維的學(xué)科。九參考文獻(xiàn)1、鄒慧君主編機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊北京高等教育出版社，19982、孫恒，陳作模，葛文杰主編機(jī)械原理（第七版）北京高等教育出版社，20063、朱保利，吾輝，王云，封立躍主編機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)南昌航空工業(yè)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)教研室，19984、濮良貴，紀(jì)名剛主編機(jī)械設(shè)計(jì)第七版高等教育出版社，2000 5、鄒慧君主編機(jī)械設(shè)計(jì)原理上海交通大學(xué)出版社，1995 19