机械原理课程设计题目(9)

确定一条平面曲线需要两个独立变量。因此具有两自由度的连杆机构都具有精确再现给定平面轨迹的特征。点M的速度和机构的急回特征，可通过控制该机构的两个输入构件间的运动关系来得到，如用凸轮机构、齿轮或四连杆机构来控制等等。

如附图47 所示为两个自由度五杆低副机构，1、4为它们的两个输入构件，这两构件之间的运动关系用凸轮、齿轮或四连杆机构来实现，从而将原来两自由度机构系统封闭成单自由度系统。

32M2314(a)551647

M(b)

M2332415(c)154

(d)

附图47 五杆组合机构的方案

3）、凸轮-全移动副四杆机构

如附图48 所示全移动副四杆机构是两自由度机构，构件2上的M点可精确再现给定的轨迹，构件2的运动速度和急回特征由凸轮控制。这个机构方案的缺点是因水平方向轨迹太长，造成凸轮机构从动件的行程过大，而使相应凸轮尺寸过大。

M321 附图48 凸轮-全移动副四连杆机构的方案

4）、优化方法设计铰链四杆机构

可用数值方法或优化方法设计铰链四杆机构，以实现预期的运动轨迹（见附图46）运动轨迹的具体数值由设计者画图确定，一般不要超过9个点的给定坐标值。

题目26：高位自卸汽车

1、设计题目

目前国内生产的自卸汽车其卸货方式为散装货物沿汽车大梁卸下，卸货高度都是固定的。若需要将货物卸到较高处或使货物堆积得较高些，目前的自卸汽车就难以满足要求。为此需设计一种高位自卸汽车（见附图49），它能将车厢举升到一定高度后再倾斜车厢卸货（见附图50,附图51）。

设计要求和有关数据为:

LtLHd

附图49 高位自卸汽车卸货

Lt+aβHd+Smax1 附图50 卸货状态

附图51 卸货过程

1）、具有一般自卸汽车的功能。 2）、在比较水平的状态下,能将满载货物的车厢平 稳地举升到一定的高度，最大升程Smax见附表24。

附表24 设计数据

方案号 A B C D E F 车箱尺寸(L×W×H) mm 4000×2000×640 3900×2000×640 3900×1800×630 3800×1800×630 3700×1800×620 3600×1800×610 Smax mm 1800 1850 1900 1950 2000 2050 a mm 380 350 320 300 280 250 W kg 5000 4800 4500 4200 4000 3900 Lt mm 300 300 280 280 250 250 Hd mm 500 500 470 470 450 450 3）、为方便卸货，要求车厢在举升过程中逐步后移（见附图52）。车厢处于最大升程位置时，其后移量a见表18。为保证车厢的稳定性，其最大后移量amax不得超过1.2a。

4）、在举升过程中可在任意高度停留卸货。 5）、在车厢倾斜卸货时，后厢门随之联动打开；卸货完毕，车厢恢复水平状态，后厢门也随之可靠关闭。

6）、举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间，后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。

7）、结构尽量紧凑、简单、可靠，具有良好的动力传递性能。 方案号车厢尺寸（L×W×H）。

2、设计任务

1）、高位自卸汽车应包括起升机构，翻转机构和后厢门打开机构。

2）、提出2至3个方案。主要考虑满足运动要求、动力性能、制造与维护方便、结构紧凑等方面的因素，对方案进行论证。确定最优方案。

3）、画出最优方案的机构运动方案简图和运动循环图。 4）、对高位自卸汽车的起升机构，翻转机构和后厢门打开机构，进行尺度综合及运动分析，求出各机构输出件位移、速度、加速度，画出机构运动线图。

5）、编写设计计算说明书。 6）、完成高位自卸汽车的模型实验验证。

3、设计提示

高位自卸汽车中的起升机构、翻转机构和后厢门打开机构都具有行程较大，做往复运动及承受较大载荷的共同特点。齿轮机构比较适合连续的回转运动，凸轮机构适合行程和受力都不太大的场合。所以齿轮机构与凸轮机构都不太合适用在此场合。连杆机构比较适合在这里的应用。

题目27：碾压式切管机

1、工作原理及工艺动作过程

碾压式切管机是用刀片碾压的方法切断金属管。机器必须完成五个动作： 1）、送料； 2）、一对滚筒旋转； 3）、圆盘刀片碾压； 4）、清除切屑； 5）、金属管输送。

2、原始数据及设计要求

1）、生产能力：35根/min（滚筒转两转切断1根）； 2）、管子直径：3/8in~4in； 3）、驱动电机：功率N=1.5Kw ，转速n=1410r/min； 4）、刀片机构应具有增力功能。

3、设计任务

1)、执行机构选型与设计：构思出至少5种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计，该机构最好具有急回运动特性。

2)、对选择的方案画出机构运动循环图

3)、机器传动系统的设计

4)、对选择的方案进行尺寸设计

5)、用ADAMS或UG、Pro/E软件对机构进行运动仿真

6)、用Visual C++或Visual Bascal对机构进行运动学分析，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。

7）、在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图。

题目28：钢板翻转机

1、工作原理及工艺动作过程

该机具有将钢板翻转180°的功能。如附图52所示，钢板翻转机的工作过程如下：当钢板T由辊道送至左翻板W1后，W1开始顺时针方向转动。转至铅垂位置偏左10°左右时，与逆时针方向转动的右翻板W2会合。接着，W1与W2一同转至铅垂位置偏右10°左右，W1折回到水平位置，与此同时，W2顺时针方向转动到水平位置，从而完成钢板翻转任务。

TW1W2200TO1O245040°50° 附图52 钢板翻转机构工作原理图

2、原始数据及设计要求

1）原动件由旋转式电机驱动； 2）每分钟翻钢板10次； 3）其他尺寸如图11所示； 4）许用传动角[γ]=50°；

3、设计任务

1）、用图解法或解析法完成机构系统的运动方案设计，并用机构创新模型加以实现； 2）、绘制出机构系统运动简图，并对所设计的机构系统进行简要的说明。