第二部分机械原理课程设计题目1．半自动平压模切机机构设计1.1简介图2.1 图2.2半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。
该机可对各种规格的白纸纸板、厚度在4mm以下的楞瓦纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。
经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。
压制纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部分。
如图2.1所示，4为工作台面，工作台上方的1为双列链传动，2为主动链轮，3为走纸模块（共五个），其两端分别固定在前后两根链条上，横块上有若干个加紧片。
主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。
每次停歇时，链上的一个走纸横块刚好运行到主动链轮下方的位置上。
这时，工作台面下方的控制机构控制其执行构件7作往复运动，推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到具有上模5（装调以后是固定不动的）和下模6的位置，链轮再次停歇。
这时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件——滑块6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，称为模压或压切。
压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置时，受另一机构（图上未表示）作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。
与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。
1.2 原始数据和设计要求1）每小时压制纸板3000张。
2）传动机构所用电动机转速n=1450r/min ，滑块推动下模块向上运动时所受生产阻力如图2.2所示，图中N P C 6102⨯=，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程平均速度的1.2倍，下模移动的行程长度mm H 5.050±=。
下模和滑块质量约为120kg ，各杆件质量按18kg/m 计算。
3） 机器运转不均匀系数0.14） 工作台面离地面的距离约为1200mm 。
5） 所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。
1.3 设计步骤及应完成的工作量1） 拟定运动系统方案，并进行方案的分析比较，拟定运动循环图。
2） 机构设计a. 用解析法和图解法相结合设计连杆机构（即下压模传动机构）。
b. 用图解法或解析法设计凸轮机构3） 对执行压模传动机构进行运动分析和动态静力分析。
提供如下结果：机构尺寸，电机型号；位移、速度和加速度曲线，原动件平衡力矩曲线，机架总反力曲线，等效驱动力矩和阻力矩曲线，等效转动惯量和飞轮转动惯量。
4） 正确绘制机构运动简图a. 拟定自电动机至曲柄轴的传动链方案，并进行传动比分配。
b. 进行传动机构的最终布置，画出机构的运动循环图。
c. 按比例绘制运动简图，每人完成2号图纸一张（图纸内容包括：设计的机构简图，机构传动系统图，运动循环图）。
5） 编写设计计算说明书。
2．压片机机构设计2.1简介压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料制成圆形片坯，其工艺的分解如图 2.3所示：1)料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入型腔，然后向左退出；2)下冲头下沉，以防止上冲头加压时粉料溢出；3)上、下冲头同时加压，应停歇一定时间保压；4)上冲头退回，下冲头随后以稍慢速度向上运动，顶出压好的片坯；5)料筛推走片坯。
由上述过程可知，该机构共需三个执行构件，即上冲头、下冲头和料筛。
图2.3 压片机工艺过程2.2 原始数据和要求1）生产率为每分钟25片。
2）冲头行程60~100mm。
3）机器运转不均匀系数0.1。
4）冲头工作压力如图2.4所示。
5）冲头质量约为12kg，各杆件质量按18kg/m计算。
图2.42.3 设计任务1）压片机运动方案设计，并以1张2号图纸表述机构运动简图、机械传动系统图及运动循环图。
2）做机构的运动分析与力分析（解析法），并提供如下结果：冲头运动位移、速度和加速度曲线；原动件平衡力矩曲线，机架总反力曲线，等效驱动力矩和阻力矩曲线，等效转动惯量和飞轮转动惯量；电机型号（功率、额定同步转速）。
3）完成设计说明书3. 半自动冲床机构设计3.1 简介图2.5半自动冲床包括冲制薄板零件的冲压机构和相关的上下料机构，主要动作有：1） 冲压运动，冲头自最高位置向下以较小的速度接近板料，并以低速均匀压入下模，然后继续下行将成品推出下模型腔，最后快速返回，一个周期内运动要求如图2.5所示。
2） 上下料运动，上料从冲床一侧将料板推至下模板上面冲头冲压位置定位；下料从下模板下面移至冲床另一侧摆放整齐。
3.2 原始数据和设计要求1） 生产效率每小时4000~4500件；2） 在一个周期内，冲压工作阻力变化曲线如图2.6所示：3） 工作行程30~100毫米可调；4） 冲压工作机器运转不均匀系数不超过0.05；5） 送料距离60~250毫米，卸料送料距离60~250毫米， 图2.6随料板大小变化本题板料mm 150150 ；6） 动力源为三相380伏交流电。
3.3 设计任务1) 半自动冲床机构运动方案设计，并以1张2号图纸表述设计的机构简图、机构传动系统图及运动循环图。
2) 作半自动冲床机构的运动分析与力的分析（解析法），并提供如下结果：冲头运动位移、速度、加速度曲线；原动件平衡力矩曲线，机架总反力曲线，等效驱动力矩和阻力矩曲线，等效转动惯量和飞轮转动惯量；电机型号（功率、额定同步转速）。
3） 编写设计计算说明书。
4. 半自动颚式破碎机机构设计4.1简介半自动颚式破碎机是利用动颚板与定颚板之间的空间变化将碎石挤压破碎，人工上料，自动卸料，破碎机机构的主要动作有：1）破碎运动，碎石从入口在自重作用下进入动颚板与定颚板之间，动颚板挤压碎石至极限位置使碎石脆性破碎，然后动颚板返回，碎石在自重的作用下从排矿口流出，在一个周期内，运动要求如图2.7所示，注意碎石在自重作用下从排矿口流出所需的时间。
2）卸料运动，矿石在自重作用下从排矿口流入矿车，当破碎运动约500次时可装满一车，重500千克，此时，卸料机构从颚式破碎机的一侧把装满矿石的矿车推至传送带（导轨）上，并将空矿车推至排矿口下方；空矿车由传送带（导轨）传送到破碎机的另一侧摆放整齐。
图2.74.2 原始数据和设计要求150⨯毫米；1）生产效率为每小时3吨，给矿口面积250250⨯毫米；2）破碎运动工作阻力变化曲线如图2.8所示，动颚板面积3803）破碎运动工作行程50毫米（动颚板下端B水平位移50毫米，排矿口30 毫米）；破碎运动工作行程250快进，慢回以保证工作性能及下料工作，行程速比系数K=1.2；4）破碎运动工作行程机器运转不均匀系数不超过0.05；图2.8 5）破碎机排矿口至两侧空矿车和满矿车传送带（导轨）的距离均为250毫米；6）动力为三相380伏交流电。
4.3 设计任务1)半自动颚式破碎机运动方案设计，并以1张2号图纸表述设计的机构简图、机构传动系统图及运动循环图。
2)半自动颚式破碎机构的运动分析与力分析（解析法），提供如下结果：动颚板运动位移、（角）速度和（角）加速度曲线；原动件平衡力矩曲线，机架总反力曲线，等效驱动力矩曲线，等效转动惯量和飞轮转动惯量；电机型号（功率、额定同步转速）。
3）编写设计说明书。
5. 轧辊机构设计5.1简介设计初轧机的轧辊机构。
图2.9所示轧机是由送料辊送进铸坯，由工作辊将铸坯制成一定尺寸的方形、矩形或圆形截面坯料的初轧机。
它在水平面内和铅垂面内各布置一对轧辊（图中只画出了铅垂面内的一对轧辊）。
两对轧辊交替轧制。
轧机中工作辊中心M应沿轨迹mm运动，以适应轧制工作的需要。
坯料的截面形状由轧辊的形状来保证。
在金属变形区模的末段，应是与轧制中心线平行的直线段，在此直线段内轧辊对轧件进行平整，以消除轧件表面因周期间歇轧制引起的波纹。
因此，希望该平整段L尽可能长些。
轧制是在铅垂面和水平面内交替进行的，当一面内的一对轧辊在轧制时，另一面轧辊正处于空回程中。
从实际结构考虑，轧辊的轴向尺寸总大于轧制品截面宽度，所以，要防止两对轧辊交错而过时发生碰撞。
为此，轧辊中心轨迹曲线mm除要有适应的形状外，还应有足够的开口度h，使轧辊在空行程中能让出足够的空间，保证与轧制行程中的轧辊不发生“拦路”相撞的情况。
在轧制过程中，轧件要受到向后的推力，为使推力尽量小些，以减轻送料辊的载荷，故要求轧辊与轧件接触时咬入角 尽量小些。
图2.9图2.10 图2.115.2 原始数据和设计要求根据轧制工艺，并考虑减轻设备的载荷，对轧辊中心点M的轨迹可提出如下基本要求：1)轧辊中心点M的轨迹在AB段要求满足图2.10的曲线，开口度h大于140mm,咬入角γ约为25︒，坯料的单边最大压下量约为50mm，从咬入到平整段结束的长度l 约270mm，平整阶段长度L约为100mm.。
2) 轧制过程中所受的生产阻力如图2.11所示，工作辊重15kg。
3) 实现轧制钢1500mm/min的生产效率。
4) 为调整制造误差引起的轨迹变化或更换轧辊后要求开口度有稍许变化，所选机构应能便于调节轧辊中心的轨迹。
5）要求在一个轧制周期中，轧辊的轧制时间尽可能长些，行程速度比系数K=1.2，机器运动不均匀系数不超过0.05；7）力源为三相380伏交流电，电机转速n=1450~1500rpm。
5.3 设计任务1)轧辊机构运动方案设计，并以1张2号图纸表述设计的机构简图、机构传动系统图及运动循环图。
1）轧辊机构的运动分析与力的分析（解析法），并提供如下结果：轧辊中心M运动位移、速度和加速度曲线；原动件平衡力矩曲线，机架总反力曲线，等效驱动力矩和阻力矩曲线，等效转动惯量和飞轮转动惯量；电机型号（功率、额定同步转速）。
3）编写设计说明书。
6. 工业缝纫机设计 纽扣锁扣眼机机构设计1) 简介：工业缝纫机中有一种专门锁纽扣扣眼的机器——锁扣眼机，为了实现锁扣眼机器分为三种运动:1)机针带线刺进和退出的上下往复运动;2)2针杆导轨的左右往复摆动；3)3送布运动，即布料在水平面移动，针在布料上的轨迹（线迹）实现锁眼，如下图所示。
2)原始数据和设计要求：为了锁眼线迹均匀，要求送布运动在水平方向以匀速运动V=0.005m/s，由于服装类型不同，所配纽扣大小不同，因而要求扣眼不同，即在锁扣眼时送布运动行程大小在9mm-42mm范围内任意可调；机针带线刺进和退出的上下往复运动8次m/s; 针杆导轨的左右往复摆动4次m/s。
为降低机器成本，选用三相异步电动机驱动（转速为1450rpm）。
3) 设计任务：机构运动方案设计，并以机构运动简图、机械传动系统图及运动循环图表述设计方案。
进行机构的运动分析与力的分析。
完成设计说明书。
7. 工业缝纫机设计 钉扣机机构设计简介：工业缝纫机中有一种专门钉纽扣的机器——钉扣机，其中针带线上下运动，布料和纽扣在水平面移动，针带线在纽扣眼中留下的轨迹实现钉扣；由于服装类型不同，所配纽扣种类不同（有2眼、4眼等纽扣），纽扣大小也不同，而且在纽扣中的线迹也不同，有平行线迹、十字线迹，如图所示。
