《机械原理》-课程设计指导书_机械系统运动方案设计.doc

第1章 概 述 1.1 机械设计的过程、内容及机械原理课程设计的意义 设计是创造性的建立满足功能要求的技术系统的活动过程。 机械设计的步骤和内容一般可分为四个阶段，即：产品规划阶段、方案设计阶段、详细设计阶段和改进设计阶段。 1. 产品规划阶段 本阶段主要是通过市场调查了解市场需求，做出市场预测，对产品开发的可能性作综合研究并提出可行性报告，本阶段最终目的是确定任务并给出详细的设计任务书。 2. 方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了系统的功能。当然能实现同一功能的系统可以有不同的工作原理，同一原理又可以有不同的运动方案。通过功能分析并确定了工作原理的基础上进行工艺动作构思，初步拟定出从原动机经传动机构到执行机构的运动方案，并画出各执行构件动作相互协调配合的运动循环图，设计各执行机构，画出机构运动简图并作机构的运动学分析和动力学分析计算，这是机械产品方案设计阶段的主要内容。 3. 详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器及零部件的合理结构。完成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计说明书等技术文件。 4. 改进设计阶段 本阶段的主要任务是根据试验、使用、鉴定所暴露的问题，进一步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。 设计是一个创新的过程，而在设计的四个阶段中，方案设计的创新及其优劣尤为重要，它对机械系统功能的实现、性能的好坏、经济性及其市场竞争力具有决定性的作用，直接关系到机械设计全局的成败，因此机械系统的方案设计在整个机械设计中占有极其重要的地位。而《机械原理》课程的内容正是为方案设计提供了理论依据和基本方法，机械原理课程设计则是机械系统运动方案设计的一个综合训练。机械原理课程设计是本科阶段的第一个课程设计，它对初步掌握机械系统的方案设计和了解机械设计的内容和方法具有重要意义。 1.2 课程设计的目的 通过综合运用机械原理及相关课程所学内容，针对一个实际机械系统完成课程设计，达到以下目的： 1. 巩固和加深对机械原理课程内容的理解； 2. 初步掌握机械系统方案设计的方法并对机械设计的全过程有个初步了解； 3. 培养学生分析问题和解决问题的能力，并对学生的创新意识和创新方法进行初步训练； 4. 培养学生自学、查阅资料和独立工作的能力，同时培养学生的团队协作精神； 5. 培养学生运用计算机技术解决实际工程的能力。 第2章 机械系统运动方案设计 机械系统运动方案的设计就是要完成从原动机、传动机构到执行机构的方案设计，其中传递动力和实现预期运动是机械系统的两个基本任务，执行机构或执行构件的运动参数和力参数是设计的原始依据，机械系统运动方案设计的结果就是要完成一份满足系统功能要求的运动简图。其中执行机构的设计是方案设计的核心。 2.1 机械运动方案设计的步骤与内容 方案设计的主要步骤如图2-1流程图所示，其主要内容包括功能原理方案的设计和构思；机械运动方案的设计和机械运动系统的尺度综合。 图2-1 机械运动方案设计流程图 下面简述主要步骤的大致内容: 2.1.1 分析确定系统的总功能，明确任务的功能目标 对于总功能的描述要抓住本质，尽量做到准确合理的描述，这样即可使设计目的明确又可以开阔思路。对于总功能的分析常采用“黑箱法”，即把待设计的系统看作为一个内容未知的“黑箱”，如图2-2所示，根据已知的待设计系统的输入和输出的能量流、物料流和信息流的转换关系，便可反映出系统的总功能。例如图2-3所示，对一冲床的系统功能分析，输入的是机械能、板料、控制讯号，而输出的是冲制好的工件和余下的边角料。通过对系统输入与输出的主要内容分析可知，冲床系统的功能是使物料变形和分离。 图2-2 黑箱图 图2-3冲床系统的功能分析 2.1.2 功能原理设计 当明确了主功能后，应针对主功能提出一些原理性构思，即所谓的“功能原理设计”。因为要实现同一功能要求，可以有不同的功能原理，而不同的功能原理则有不同的工艺动作，其执行机构的运动方案也将不同。 图2-4 点钞机功能原理构思 推力 2-摩擦力 3-离心力 4-重力 5-粘力 6-气吹 7-气吸 8-静电 例如：设计一点钞机，关键是如何将钞票分离的工作原理。图2-4所示即为其功能原理的构思示意图，从图中可以看出，要达到使钞票分离可以通过多种“物理效应”来实现，如图中的摩擦、离心力、气吹等。然后利用某种“作用原理”，如图中的摩擦轮、转动架、气嘴等，最后达到“功能目标”的结果。 又如，要加工螺栓上的螺纹，可以采用车削加工原理、滚压工作原理和套丝工作原理。这几种不同的螺纹加工原理适用于不同的工况，满足不同的加工需要和加工精度