文档介绍：机械原理课程设计的目的与任务
随着科学技术和工业生产的飞跃发展,国民经济各个部门迫切需要各种各样质量
优、性能好效率高、能耗低、价格廉的机械产品。其中,产品设计是决定产品性能、
质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括机械设备的功能
分析、工作原理方案设计和机械运动方案设计等。这些设计内容可作为机械原理课程
设计的内容。很明显,产品设计本身如果存在问题,常常属于根本性的问题,可能造
成机械产品灾难性的失误。因此,我们必须重视对学生进行机械原理设计能力的培养。
机械原理课程设计要求针对某种简单机械(它的工艺动作过程比较简单)进行运
动方案设计,其中包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械运动
方案评定、机械尺度综合等等。通过机械原理课程设计,可以进一步巩固、掌握并初
步运用机械原理的知识和理论,使学生受到确定运动方案的初步训练,掌握运动方案
和机构设计的思路和方法。从而提高学生利用技术资料、运算和绘图的能力,增强学
生运用计算机的能力,及早地树立工程设计的观点,激发创造精神,培养自学能力,
独立工作能力和创造能力。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。
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第一部分机械运动方案设计概述
1. 机械的设计及其过程
机械的设计过程,一般情况下可以用图 所示的框图表述。首先拟定设计
任务书即确定所设计机械的工艺目的和各种功能指标。这是一项需要从技术、经
济及国家有关产业政策等多方面研究论证的复杂任务。根据设计任务书的要求可
以开展以下的设计工作。
图 机械的设计过程框图
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工艺理论与方法的分析研究
工艺目的确定之后,应研究用什么样的方法去达到工艺目的。例如设计一台破碎
石料的机械,破碎石料是工艺目的。石料可以被压碎、搓碎、击碎,在具体工艺指标
下,用哪一种破碎方法最好?这是值得研究的。手工缝纫,穿针引线是用图 (a)
所示的结线方法把布料缝合起来的,但按照这种结线方法设计一台机械完成缝纫动作
将是十分困难的。缝纫机的发明正是因为首先研究出了新的结线方法如图 (b)所
示,而这种方法较易于用机械来实现。
图 (a) 图 (b)
可见,实现一种工艺目的可有不同的方法,但从节省能量、提高工效和用机械方
法是否易于实现角度分析,各种方法有很大差别,研究合理,可行的工艺方法,是机
械设计过程中的重要问题。
工艺动作的确定
为了实现选定的工艺方法,机械所必需完成的动作就是工艺动作。一台简单的机
械可能只有一种工艺动作,例如简易冲床,只要冲头作往复直动即可,一台复杂的机
械可能需要多种工艺动作,例如按图 (b)所示结线方法设计的家用缝纫机,可能
需要至少四种工艺动作:①机针带着上线刺布作上下往复运动。②为了使上线绕过底
线,摆梭勾线往复摆动。③挑线杆完成挑线动作。④送布牙板完成步进式送布动作。
确定工艺动作时不但要注意到所要求的运动形式(如往复直动,平面复杂运动
等)还应注意到所要求的运动规律,例如筛分机械中的筛筐,运动形式可能是往复直
动,但如果运动规律(往复运动中速度和加速度的变化规律)不当,有可能出现物料
与筛筐始终是一起运动的情况,这就达不到筛分的目的。
为了实现工艺方法,同时需要两个以上的工艺动作时,应安排好各个工艺动作之
间的协调配合。工艺动作确定之后,据被处理或加工的物料的机械物理性质,按工艺
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学的理论和方法可计算出工艺阻力,工艺阻力的大小和变化规律是进行受力分析和确
定动力机容量的依据。
机械运动方案的设计
机械运动方案设计首先根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各个动作的运
动规律要求,选择相应的机构形式,并按一定的顺序把他们组合成机械系统,这部分
工作称为“型综合”,通常用机械运动示意图来表示。然后进行机构“尺度综合”,按
初步确定的机械运动方案,根据各执行构件运动规律要求进行各机构运动尺寸设计。
这一阶段工作的结果是机构运动简图。
运动学分析
经过以上各阶段的工作,得到了以机构运动简图表示的机构,这个机构能否满足
所提出的工艺动作要求?这需要通过运动分析来验证。机构的运动分析,就是令机构
的主动件按给定的运动参数运动,求出从动件的运动参数和运动规律,根据运动分析
的结果判定机构所能实现的运动与工艺动作的符合程度。如果分析结果表明二者差别
较大,即机构所能实现的运动变换不能满足工艺动作要求,则需要修改机