牛头刨床课程设计-机械原理

牛头刨床课程设计-机械原理（精选8篇）

牛头刨床课程设计-机械原理 篇1

机械原理课程研究——牛头刨床

授课老师：方跃法 学生：刘斌臣 班级：机电1013 学号：10223067

目录

一、概述 §1.1、摘要,课程设计的题--------§1.2.、课程设计的任务和目的-----------------------------§1.3、课程设计的要求--------§1.4、课程设计的数据--------

二、运动分析及程序

§2.1、拆分杆组-----------------§2.2、方案分析-----------------§2.3、程序编写过程-----------§2.4、程序说明-----------------§2.5、C语言编程及结果-----§2.6、位移，速度，加速度图------------------------------§2.7、working model仿真截图

四、小结--------

五、参考文献--

一、概述

§1.1．摘要

中文摘要:牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量使设计的结构简单，实用，能很好的 实现传动功能。

英文摘要:Shaper main drive the driven mechanism is the plough head, in the design of the main transmission

mechanism of stroke have Quick-Return Movement Characteristics, and good dynamic characteristics.Try to make the design of the structure is simple, practical, can achieve a very good transmission function.此次课程设计的题目是：研究牛头刨床的运动特性 §1.2．课程设计的任务和目的1）任务： 导杆机构进行运动分析； 2导杆机构进行动态静力分析； 通过对牛头刨床的运动和特性分析，掌握基本研究机械的能力

2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。§1.3．课程要求

牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的 实现传动功能。二．运动分析及程序（机械简图如下）

§2.1拆分杆组

该六杆机构可看成由Ⅰ级机构、一个RPRⅡ级基本组和一个 RRPⅡ级基本组组成的，即可将机构分解成图示三部分。

§2.2这种机械形式的分析及其评价：

1、机构具有确定运动，分析可知N=5，Pl=7,Ph=0,所以自由度

F=3*5-(2*7+0)=1,曲柄为机构原动件。

2,通过曲柄带动摆动导杆机构和滑块机构使刨刀往复移动,实现切削功能，能满足功能要求.且滑块行程可以根据杆长任意调整；

3,工作性能, 工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求, 摆动导杆机构使其具有急回作用，可满足任意行程速比系数K的要求；

4,传递性能, 机构传动角恒为90度，传动性能好，能承受较大的载荷，机构运动链较长，传动间隙较大； 5,动力性能 ,传动平稳，冲击震动较小.6,结构合理性,结构简单合理,尺寸和重量也较小,制造和维修也较易.7,经济性，无特殊工艺和设备要求,成本较低.§2.3程序编写过程

如图所示，建立O4-xy坐标系，并确定O2、A、O4、B、C编号分别为1，2（3），4，5，6，选定参考点7。根据已知条件（本课题选定数据），令：X(O2)=X(1)=0,Y(O2)=Y(1)=430,X(O4)=X(4)=0,Y(O4)=Y(4)=0, X(7)=0,Y(7)=810，编写主程序。

1）为计算出Ⅰ级机构上A点的位置及运动参数，应调用Mcrank子程序，在此之前应确定子程序的形参i,j,a,b,此机构中,i=1,j=1,a=1,b=1；

2）为求出构件3上B点的位置及运动参数，应调用Mrpr子程序，在此之前应确定子程序的各形参赋值,此机构中,i=2,j=3,k=4,此时，又已知数据有，L(2)=L(4)=0,L(3)=810.其他参数b,c,d,e分别是2，3，4，5； 3）为求出滑块上C点的位置及运动参数，应调用Mrrp子程序，在此之前应确定子程序的各形参赋值,此机构中,i=5,j=6,b=5,c=6,r=a=7,m=1； §2.4程序说明

1）对程序中不赋值的变量，计算机自动取0值，如滑块6与x轴的夹角在调用Mrrp之前不赋值，按0计算；

2）用曲柄得角位置φ1作循环变量，计算出它在360°之内的变化情况，循环步长取30°，只取小数点后两位。

3)程序依托公式：由该机构的两个矢量封闭形

s3cos3l1cos1s3sin3l6l1sin1l3cos3l4cos4sE0l3sin3l4sin4l6

将位移方程对时间取一次导数 得速度矩阵

未知量可求 cos3sin300s3sin3s3cos3l3sin3l3cos300l4sin4l4cos40s3l1sin103l1cos111400vE0cos3sin300s3sin3s3cos3l3sin3l3cos300l4sin4l4cos40s303140Es3sin33sin3s33cos3s

3cos33cos3s33sin3将位移方程对时间取二次导数，0l33cos3得加速度矩阵 0l33sin3 l11cos1

 l11sin110  0

§2.5源程序及计算结果 1）程序

#include“stdio.h” #include“stdlib.h” #include“math.h”

const double PI=3.14159;double L[10];

double X[10],Y[10];double V[10],U[10];double A[10],B[10];

double F[10],W[10],E[10];double S[10],C[10];double Sgn(double Xin){double Resf;

if(Xin>=0)Resf=1.0;if(Xin<0)Resf=-1.0;return Resf;}

double Angle(double Xin,double Yin){double Resf;

if(fabs(Xin)>1e-10){Resf=atan(Yin/Xin);

Resf=Resf-(Sgn(Xin)-1)*PI/2;} else

{Resf=PI/2;

00l44cos4l44sin40s303040vEResf=Resf-(Sgn(Yin)-1)*Resf;}

return(Resf);}

void mcrank(int i,int j,int a,int b,double F9){ F[j]= F[j]+F9;S[i]=L[i]*sin(F[j]);C[i]=L[i]*cos(F[j]);X[b]=X[a]+C[i];Y[b]=Y[a]+S[i];

V[b]=V[a]-W[j]*S[i];U[b]=U[a]+W[j]*C[i];

A[b]=A[a]-W[j]*W[j]*C[i]-E[j]*S[i];B[b]=B[a]-W[j]*W[j]*C[i]+E[j]*S[i];}

int mrpr(int i,int j,int k,int b,int c,int d,int e, int m,double Res[3]){ double A0,B0,C0,X1,Y1,F1,Ar,Ak;double G1,G4,G5,G6,s1,v1,a1;A0=X[b]-X[d];B0=Y[b]-Y[d];C0=L[i]+L[k];

G1=A0*A0+B0*B0-C0*C0;if(G1<0)return(0);s1=sqrt(G1);X1=C0-B0;Y1=A0+m*s1;F1=Angle(X1,Y1);

if(F1

PI||F1<0)F[j]=2*(F1+Sgn(X1)*PI);if(fabs(F1)<0.001)F[j]=2*PI;S[i]=L[i]*sin(F[j]);C[i]=L[i]*cos(F[j]);S[k]=L[k]*sin(F[j]);C[k]=L[k]*cos(F[j]);S[j]=L[j]*sin(F[j]);C[j]=L[j]*cos(F[j]);X[c]=X[b]-S[i];Y[c]=Y[b]+C[i];

X[e]=X[c]+C[j]-s1*cos(F[j]);Y[e]=Y[c]+S[j]-s1*sin(F[j]);

G6=(X[b]-X[d])*cos(F[j])+(Y[b]-Y[d])*sin(F[j]);

W[j]=((U[b]-U[d])*cos(F[j])-(V[b]-V[d])*sin(F[j]))/G6;

v1=((V[b]-V[d])*(X[b]-X[d])+(U[b]-U[d])*(Y[b]-Y[d]))/G6;V[c]=V[b]-W[j]*C[i];U[c]=U[b]-W[j]*S[i];

V[e]=V[d]-W[j]*(S[j]-C[k]);U[e]=U[d]+W[j]*(C[j]+S[k]);

G4=A[b]-A[d]+W[j]*W[j]*(X[b]-X[d])+2*W[j]*v1*sin(F[j]);G5=B[b]-B[d]+W[j]*W[j]*(X[b]-X[d])-2*W[j]*v1*cos(F[j]);E[j]=(G5*cos(F[j])-G4*sin(F[j]))/G6;a1=(G4*(X[b]-X[d])+G5*(Y[b]-Y[d]))/G6;Ar=a1;

Ak=2*W[j]*v1;

A[e]=A[d]-E[j]*(S[j]-C[k])-W[j]*W[j]*(C[j]+S[k]);B[e]=B[d]+E[j]*(C[j]+S[k])-W[j]*W[j]*(S[j]-C[k]);Res[0]=s1;Res[1]=v1;Res[2]=a1;return(1);}

int mrrp(int i,int j,int b,int c,int r,int m){ double B0,C0,Z1,S1,X1,Y1,F1;double Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,A1,V1;

B0=2*(X[r]-X[b])*cos(F[j])+2*(Y[r]-Y[b])*sin(F[j]);S[j]=L[j]*sin(F[j]);C[j]=L[j]*cos(F[j]);

C0=pow((X[r]-X[b]),2)+pow((Y[r]-Y[b]),2)+ pow(L[j],2)-pow(L[i],2)-2*(X[r]-X[b])*S[j]+2*(Y[r]-Y[b])*C[j];if(B0*B0-4*C0<0)return(0);Z1=sqrt(B0*B0-4*C0);S1=(-B0+m*Z1)/2;

X[c]=X[r]+S1*cos(F[j])-S[j];Y[c]=Y[r]+S1*sin(F[j])+C[j];X1=X[c]-X[b];Y1=Y[c]-Y[b];F1=Angle(X1,Y1);F[i]=F1;

S[i]=L[i]*sin(F[i]);C[i]=L[i]*cos(F[i]);

Q1=V[r]-V[b]-W[j]*(S1*sin(F[j])+C[j]);Q2=U[r]-U[b]+W[j]*(S1*cos(F[j])-S[j]);Q3=S[i]*sin(F[j])+C[i]*cos(F[j]);

W[i]=(-Q1*sin(F[j])+Q2*cos(F[j]))/Q3;V1=-(Q1*C[i]+Q2*S[i])/Q3;V[c]=V[b]-W[i]*S[i];U[c]=U[b]+W[i]*C[i];

Q4=A[r]-A[b]+C[i]*pow(W[i],2)-E[j]*(S1*sin(F[j])+C[j])-pow(W[j],2)*(S1*cos(F[j])-S[j])-2*W[j]*V1*sin(F[j]);

Q5=B[r]-B[b]+S[i]*pow(W[i],2)+E[j]*(S1*cos(F[j])-S[j])-pow(W[j],2)*(S1*sin(F[j])+C[j])+2*W[j]*V1*cos(F[j]);

A1=(-Q4*C[i]-Q5*S[i])/Q3;

E[i]=(-Q4*sin(F[j])+Q5*cos(F[j]))/Q3;A[c]=A[b]-E[i]*S[i]-C[i]*(W[i],2);B[c]=B[b]+E[i]*C[i]-S[i]*(W[i],2);return(1);}

void main()

{int ii,index,iFlagea,iFlageb;

double p1,F9,Res[3],N1,K,M,N,P,T,R;p1=PI/180;L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;X[1]=0;Y[1]=350;N1=64;X[4]=0;Y[4]=0;X[7]=0;

printf(“L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;n”);

printf(“F[1]DEG

X[6]mm

Y[6]mm

V[6]m/s

A[6]m/s^2n”);T=sqrt(Y[1]*Y[1]-L[1]*L[1]);P=T*L[3]/Y[1];R=(L[3]-P)/2;Y[7]=L[3]-R;W[1]=-N1*PI/30;M=L[1]/Y[1];K=asin(M);

F9=0;F[1]=-PI+K;mcrank(1,1,1,2,F9);

iFlagea=mrpr(2,3,4,2,3,4,5,1,Res);if(iFlagea==0)

printf(“Because of wrong data,the Caculation failedn”);F[6]=0;

iFlageb=mrrp(5,6,5,6,7,1);N=X[6];X[1]=-N;

Y[1]=-Y[7]+Y[1];X[4]=-N;Y[4]=-Y[7];X[7]=-N;Y[7]=0;

for(ii=0;ii<=12;ii++)

{F[1]=-PI+K+ii*(-30)*p1;F9=0;

mcrank(1,1,1,2,F9);

iFlagea=mrpr(2,3,4,2,3,4,5,1,Res);if(iFlagea==0)

printf(“Because of wrong data,the Caculation failedn”);F[6]=0;

iFlageb=mrrp(5,6,5,6,7,1);if(iFlageb==1)

printf(“%8.2f,%8.2f,%8.2f,%8.2f,%8.2fn”,-(F[1]-K+PI)/p1,X[6],Y[6],V[6]/1000,A[6]/1000);else printf(“Because of wrong data,the Caculation failed!n”);}

getch();}

2）计算结果

L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;

F[1]DEG

X[6]mm

Y[6]mm

V[6]m/s

A[6]m/s^0.00，0.00，0.00，-0.00，7.69

30.00，17.89，0.00，0.42，5.4160.00，61.37，0.00，0.67，2.96

90.00，118.51，0.00，0.78，0.71

120.00，180.27，0.00，0.78，-1.17 150.00，237.76，0.00，0.67，-2.50 180.00，280.99，0.00，0.41，-3.50 2 10.00，298.28，0.00，-0.00，-4.88 240.00，275.04，0.00，-0.62，-6.73 270.00，200.09，0.00，-1.25，-4.27 300.00，97.78，0.00，-1.23，4.18 330.00，23.38，0.00，-0.63，8.41 360.00，0.00，0.00，-0.00，7.69

§2.6、滑块6的位移，速度，加速度随转角变化曲线 其位移，速度，加速度随转角变化曲线如图所示：

§2.7working model仿真 位移、速速、加速度截图

位移：

速度：

加速度：

四、小结

通过这次课程研究，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程研究，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力。对平面连杆机构和凸轮有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程中，与同学们激烈讨论，最终完美的实现了预期的目的，也对这次经历难以忘怀。

其次通过这次课程研究，对牛头刨床的工作原理及其内部个传动机构以及机构选型、运动方案的确定以及对导杆机构进行运动分析有了初步详细精确话的了解，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。

五、参考文献

[1] 孙恒，陈作模。机械原理（第六版）。北京：高等教育出版社，2001.5 [2] 李 笑 刘福利 陈 明。机械原理课程设计指导书（试用稿）。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.7 [3] 牛鸣歧 王保民 王振甫。机械原理课程设计手册.重庆：重庆大学出版社，2001 [4]王知行 李瑰贤.机械原理电算程序设计.哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社.2003 [5] 孟宪源 姜琪.机构构型与应用.北京：机械工业出版社，2003 [6] 申永胜.机械原理教程.北京：清华大学出版社，1999 [7 ] 陈明等.机械系统方案设计参考图册

牛头刨床课程设计-机械原理 篇2

Abstract

The course design of machines and mechanisms theory is an important practical teaching process of Mechanical

paper presents a teaching reformation method for

teaching reformation method is help for developing the

引言

当今世界,科学技术突飞猛进,国际竞争日益激烈。国际的竞争,从经济竞争到科技竞争,归根到底是教育的竞争、人才的竞争[1]。在竞争激烈的现代社会中,制造企业对具有较强综合能力的高素质工程人才的需求日益增加。针对社会的需求,高等工科院校需要逐渐改变原有的教学模式,提高对学生的综合素质培养。

《机械原理课程设计》是机械类专业本科生的一个重要的实践性教学环节[2],一般安排在《机械原理》课程之后进行,是《机械原理》课程的延伸。其目的是通过设计实践,使学生更好地掌握和加深理解《机械原理》课程的基本理论和方法,以培养学生综合运用所学知识,来分析和解决工程实际问题的能力,对于培养学生理论联系实际的实践动手能力以及创新设计能力起到十分重要的作用[3,4,5,6]。但在传统的《机械原理课程设计》教学中,只是让学生按照教学要求完成某机构的选型与设计工作,而没有针对提高学生的综合能力进行教学设计。为此,必须对《机械原理课程设计》进行教学改革。

1、《机械原理课程设计》教学现状及改革思路

在传统的《机械原理课程设计》教学中,学生按照固定的设计流程,先进行系统方案的选择与设计,然后设计系统运动循环图,采用图解法或解析法设计系统方案中的凸轮或连杆等机构,绘制机构运动简图,最后编写课程设计说明书等。按照这样教学模式,学生在完成课程设计的过程中,加深了对《机械原理》课程中相关知识的理解,掌握了进行系统运动方案设计的流程,但缺少对学生综合能力进行培养的环节,无法满足现代社会对高素质工程人才的需求。

针对传统的《机械原理课程设计》教学模式无法满足现代社会对高素质工程人才需求的问题,以提高学生的综合素质为目标,采用允许自主选题方式培养学生创新设计能力,采用组队设计方式培养学生协作设计能力和团队合作精神,采用全程计算机辅助设计方式培养学生计算机应用能力,采用答辩考核方式培养学生语言表达的能力。

2、具体的改革方案

2.1允许自主选题

在传统的《机械原理课程设计》教学模式中,学生的课程设计题目及参数都由教师指定,学生没有选择的余地。其中大多数题目都已经使用了很多年,例如:推瓶机构、铁板输送机构、平压模切机机构、医用棉签卷棉机机构、平压印刷机机构等等。这些陈旧的题目在学校图书馆和网上可以查到大量的相关资料,完成起来比较容易,对于学生来说没有什么吸引力,尤其是对那些能力比较强的学生。因此,在教师指定课程设计题目的教学模式下,常出现设计质量不高、设计方案雷同等问题。

为此,我们在《机械原理课程设计》的教学改革中,改变以往所有学生的设计题目均由教师指定的方式,鼓励部分能力较强的学生自主选题。具体实施的时候,首先,在《机械原理》课程开始之初就布置学生从日常生活、工程实际中广泛搜集合适的课程设计题目;然后,再组织学生进行讨论,确定学生自选的题目是否合适,并指导学生编写课程设计任务书。

采用允许学生自主选题的课程设计教学模式体现了以人为本,以学生为主的理念。在自主选题的前期调研过程中,学生运用各种手段收集资料,如通过互联网、图书馆等,不仅增长了知识,而且提高了发现问题的能力。自主选题也为学生提供了充分的想象和发挥的空间,培养了他们独立思考和积极创新的能力。而且,由于题目是学生自己选的,在进行设计的时候能有效地调动学生的积极性,提高课程设计的完成质量。

当然,考虑到部分学生可能无法找到合适的课程设计题目,并不要求所有学生必须自主选题。对于没有找到合适题目的学生,仍由教师另行指定课程设计题目。为鼓励自主选题,在进行成绩评定的时候可以给自主选题的学生加分。

2.2组队设计

随着科技的发展,在制造企业中对具有团队协作能力的工程技术人员的需求日渐增加。在传统的《机械原理课程设计》教学模式中,学生每人一题,各不相同。每个学生只需要按照课程设计要求完成自己的工作就行了,无需与其他进行交流、合作。这样的教学模式有助于培养学生独立完成设计工作的能力,但与现代制造企业的需求不一致。

为此,我们在《机械原理课程设计》的教学改革中,改以往每人一题的方式为组队设计方式。学生们自由组合,每个小组(3~4人)一个设计题目,小组成员分工协作,共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果,同学们共同讨论、研究,各自发挥自己的长处,在设计过程中培养他们的协作设计能力和团队合作精神。由于从原来的每人一题改为每组一题,在设计任务上可以针对具体题目增加三维建模和机构运动仿真等内容。

2.3全程计算机辅助设计

随着计算机技术的发展,现代工程技术人员在进行设计时已经离不开计算机了。在传统的《机械原理课程设计》教学模式中,考虑学生的具体情况,允许学生提交手工图纸和课程设计说明书,这与企业工程技术人员进行设计的情况不一致。

为此,我们在《机械原理课程设计》的教学改革中,要求采用全程计算机辅助设计方式。全程计算机辅助设计包括:运用解析法进行计算机辅助机构设计(连杆机构、凸轮机构等),运用CAD软件绘制机构三维模型和运动简图,运用计算机进行运动仿真,撰写电子版课程设计说明书,制作答辩PPT文档等。通过全程计算机辅助设计,培养学生的计算机应用能力,改变以往机械专业学生只会用计算机绘图的状况。

2.4答辩考核

语言表达能力是指人们运用语言进行表情达意传递信息的一种表达能力[7]。现代企业需要全面发展的、高素质的、具有综合能力的人才,而出众的语言表达能力是他们必备的能力之一[7]。

因此,在《机械原理课程设计》的教学改革中,答辩考核成为课程设计成绩评定的一个重要组成部分。答辩作为一种检验学生对设计相关知识的掌握程度的方法,经常在学生的毕业设计中使用,而很少应用在课程设计中。主要是因为课程设计相对于毕业设计时间较短,参与的老师也较少,答辩组织起来比较困难。所以在课程设计答辩中,每个小组的论述时间和老师的提问时间一般都控制在10分钟左右。通过实施这样的改革措施,学生的语言表达能力就得到了一定的锻炼,这也有助于他们通过今后的毕业设计答辩。

3、结论

随着我国经济的发展,制造企业对综合能力强的高素质人才的需求将不断增加。为此,高等院校需要针对企业的需求改进学生的培养模式。采用“允许自主选题,组队设计,全程计算机辅助设计,规范的课程设计说明书格式,答辩考核”的教学模式进行《机械原理课程设计》,有助于培养学生的创新设计能力、协作设计能力、计算机应用能力、撰写书面报告的能力和语言表达能力,为在实践教学环节中培养学生综合能力提供了一种具体方法,为培养符合企业需求的高素质工程人才做出了贡献。

参考文献

[1]王意洁.创新研究生培养模式提高研究生培养质量[J].高等教育研究学报.

[2]杨巍,何晓玲,王军,等.机械原理课程设计教学改革[J].中国现代教育装备.

[3]宜亚丽.机械原理课程设计教学改革的探索[J].太原理工大学学报(社会科学版).2008,26(增刊):51-53.

[4]孙志宏,单洪波,庄幼敏,等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索.2007,26(11):98-99,

[5]何国旗,胡成武,吴吉平.机械原理课程设计中培养学生创新能力的探索[J].株洲工学院学报.20(6):145-146.

[6]李秀春,秦志钰.机械原理课程设计改革探讨[J].太原理工大学学报(社会科学版).2008,26(增刊):48-50.

[7]匡兵,黄美发,孙永厚等.《机械设计课程设计》的改革与探索[J].桂林电子工业学院学报.2005,25(4):67-69.

参考文献

[1]郑金洲.教育通论[M].华东师范大学出版社.2000

四、讲究语言艺术,避免分散学生的“注意力”

教学语言是教师传授知识与学生进行交流的主要工具,是完成“传道授业解惑”任务的最重要手段。教学语言从广义上讲包括教学口语和体态语言,教师在课堂上,教学口语与体态语言运用是否得当,关系到教学活动的成与败,直接影响到学生的注意力,关系到教学效果的好坏。所以,教师必须讲究语言艺术。

教学口语是指在整个教学活动中,教师所讲的每一句话,是教师向学生传授知识和技能的主要手段和工具。我们常常会有这样的体会,听一堂生动的课,往往会连同老师的音容笑貌长久地铭刻在我们的心灵深处,有的甚至终身不忘。对于我们教师来说,一旦建立了这样的威信,一般不用担心学生分散注意力。如果在课堂上语病多端,“嗯”、“啊”、“咳”的口头禅频繁地出现,就会使学生产生厌烦感,削弱启发性,更谈不上恰当巧妙地运用声调的轻重缓急、高低快慢、抑扬顿挫,以造成课堂气氛的波浪起伏,保持学生注意力的集中。因此,教师必须在语言修养上狠下工夫,决不能因为语病、口头禅的缘故而使学生注意力分散掉。在教学口语的运用上,应力求做到四点。一是规范简洁、表达准确;二是语速适当、节奏鲜明;三是情真意切、形象生动;四是科学严谨、教育启发。体态语言是指伴随教师的教学口语而发生的无声的身体动作表达行为,是教师的身姿、动作、表情、态度、精神和风范等的综合反映,在教学过程中起辅助、影响和调控作用。教师在教学过程中运用的体态语言主要有身姿语、面部语和手势语三种。事实证明,教师在课堂上,如果能够灵活恰当地运用各种体态语言,不但能更好地启发学生理解教师的话语,还能有效地吸引学生的注意力,使学生感受其思想、态度和心情,使教师与学生之间在心理上产生共鸣,使教与学相得益彰。

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摘要：《机械原理课程设计》是机械类专业本科生的一个重要的实践性教学环节。为了满足现代社会对高素质工程人才的需求,提出了“允许自主选题,组队设计,全程计算机辅助设计,答辩考核”的教学改革方法,培养学生的创新设计能力、协作设计能力、计算机应用能力、语言表达能力。

关键词：机械原理,课程设计,教学改革,综合能力

参考文献

[1]王意洁.创新研究生培养模式提高研究生培养质量[J].高等教育研究学报.2007,(1):33-35.

[2]杨巍,何晓玲,王军,等.机械原理课程设计教学改革[J].中国现代教育装备.2008,10:90-91.

[3]宜亚丽.机械原理课程设计教学改革的探索[J].太原理工大学学报(社会科学版).2008,26(增刊):51-53.

[4]孙志宏,单洪波,庄幼敏,等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索.2007,26(11):98-99,154.

[5]何国旗,胡成武,吴吉平.机械原理课程设计中培养学生创新能力的探索[J].株洲工学院学报.20(6):145-146.

[6]李秀春,秦志钰.机械原理课程设计改革探讨[J].太原理工大学学报(社会科学版).2008,26(增刊):48-50.

牛头刨床课程设计-机械原理 篇3

关键词 教学改革;机械原理;创新设计

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）24-0139-02

机械原理是高等院校机械类各专业一门重要的主干技术基础课，本课程主要研究各种机构的组成原理、常用机构的特点及应用与设计、机构的运动学及机构动力学和机械系统的方案设计等问题[1]，是培养学生设计能力和创新思维的重要基础。因此，在培养学生设计能力和创新思维方面，机械原理课程有着其他课程不可代替的作用[2]。本文就机械原理的教学过程中如何培养学生的创新设计思想，结合自己多年的教学经验，谈几点教学体会。

1 整合教学内容，做到突出重点

机械原理课程涉及的知识点比较多，而内容又抽象难懂。现有的机械原理教材理论知识大都比较完整，所以教材包含的内容多、涉及的知识面广。而在教学过程中应该注重理论知识的实用性，学生在课堂上所学到的知识既要能够满足学生毕业后从事技术工作的需要，还要培养学生的设计能力和创新思维。因此，必须在有限的课时内优化教学内容。

优化内容  在教学过程中将教学内容分为必修、选修和自学三类，其中机构的结构分析、平面机构的运动和力分析、三种典型机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构）的设计、齿轮系及其设计以及轮系传动比的计算作为必修内容。同时，根据专业的不同，将机械系统的方案设计、机械的运转及其速度波动的调节等章节作为选修内容，将机械的平衡和其他常用机构等作为自学内容。这样可以对教材所讲述的内容做出合理的取舍。

随着科学技术的发展，解析法由于其自身的优点应用越来越广泛。所以在教学过程中应加强解析法的讲解，以适应时代的变化。但是在讲反转法设计凸轮的廓线时，图解法仍然有着不可替代的作用，因为图解法直观易懂，有助于学生对教学内容的理解和掌握。

突出重点  在选取教学内容时，要注意做到突出重点，以点带面，从而使学生对相关知识点的掌握达到举一而三反的目的。例如，在齿轮机构中，着重讲清直齿轮传动的基本概念、理论及方法，直齿轮齿廓曲线的形成、齿轮的基本参数、几何尺寸的计算、啮合传动及切制原理;当讲到斜齿轮时，着重讲清楚直齿轮和斜齿轮的区别;当介绍锥齿轮齿时，着重讲清锥齿轮和直齿轮的区别以及当量齿轮的概念，而不做具体的推导计算，使得教学内容精练，避免了教学内容的简单重复。这样既突出了本章内容的重点，而且简化了分析问题的演化思想及方法，也节省了讲授学时[3]。

突出课程的创新性  结合实例教学，加强学生对机械系统的感官认识，增强学生对机械系统传动方案的设计能力，使学生学会用系统的观点去分析问题、解决问题。如在机械系统的方案设计教学过程中，增加机构的选型等内容，使学生通过对各种机构的比较研究，根据使用要求、工作性能、经济性、机械结构的合理性等方面，综合选择合理可行的机构。同时，在平时的课堂教学过程中分章节引入往年学生在科创中遇到的问题，这样不仅能培养学生的学习兴趣，而且能激发学生的设计思维和创新能力。

2 充分利用各种教学手段，培养学生的学习兴趣

多媒体教学  机械原理教学中的有些内容，仅靠教师的课堂讲解，学生很难理解。如运动副、连杆机构、凸轮机构等，如果仅用语言叙述，学生很难明白，所以要恰当地使用图示、模型、动画等多种教学方式，加深学生对学习对象的认知。也就是说，把抽象的概念用形象、直观的图和动画展示出来，有助于学生对相关知识的理解和掌握。

在课堂教学的过程中经常会发现，哪一节课的动画比较多，学生的学习兴趣就比较浓。但是，教师在教学过程中也不能片面地追求多媒体教学。如在教授矢量方程图解法对机构进行运动分析时，宜采用多媒体和板书相结合的方法。因此，在教学过程中要充分、合理地采用多媒体教学，提高学生的学习兴趣。

传统教具与现代教学的有机结合  现在大多数教师在教学过程中使用动画来辅助教学，但这并不是对传统教具的否定。比如在介绍铰链四杆机构的基本类型时，完全采用多媒体课件，学生可能会对曲柄摇杆机构选取不同的构件作为机架，能得到不同类型机构，即对“机构倒置”这一概念难以真正理解，如果在多媒体教学的同时，加上教具实物演示，可能会收到更好的教学效果。

多结合生活、生产实例以增强教学效果  因为多结合生活、生产实例可以加深学生的印象，提高说服力。如讲四杆机构时，以缝纫机脚踏板机构为例，说明哪一部分是曲柄，哪一部分是摇杆，哪个构件是原动件，哪一部分是从动件，以及当取摇杆为原动件时曲柄摇杆机构的死点以及死点的克服方法等问题。因为很多学生都有使用缝纫机的经历，这样很容易和学生产生共鸣，提高学生的学习兴趣，增强课堂教学效果。

再如，讲述凸轮机构的应用时引入学生的科创项目——非圆形喷域面积喷头的设计，利用圆柱凸轮机构改变喷头的仰角，从而达到改变喷头的射程来控制喷域的形状。通过这一实例，不仅使学生对凸轮机构的应用有了更深的认识，更激发了学生的科创兴趣。

3 加强和改进实践教学环节

充实实验内容  传统的机械原理实验主要是演示实验及验证性实验，对学生掌握课堂知识具有一定的帮助，但这些实验教学内容相对简单，很难激发学生的学习兴趣。西北农林科技大学从2009年开始增加了机构传动系统设计、拼装及运动分析实验，该实验为学生提供了动手拼装实际传动机构的平台，学生可以设计、拼装实现不同运动要求的机构传动系统，验证课堂所讲的理论内容。每次实验通常需要4～8小时，学生不仅没有因为时间长而抱怨，而且由于对内容感兴趣、能自己动手而兴致高涨。学生通过自己动手、动脑搭建自己设计的机构，从而使其创新意识得到进一步的培养，创新设计能力得到进一步的提高，也使其更加认识到理论与实践相结合的重要性[4]。

细化课程设计  课程设计是机械原理教学的另一个重要的实践性环节，它可以将分散的知识融会贯通起来，加深学生对本课程所学知识内涵的理解。西北农林科技大学的课程设计是以机械传动方案设计为主要内容，正确地选择或合理地设计机构传动方案是整个设计成败的关键。为激发学生的创新思维，教师要求4～6人为一组，在一周的课程设计中，同组学生针对教师布置的设计题目或学生自主选题，提出多种不同设计方案，然后互相讨论从机构的可行性、对要求的符合程度以及机构的性价比等多方面综合考虑，最后确定出最佳传动方案并进行详细的结构设计。这种形式的讨论和方案选型，使学生对机械设计的流程有了大概了解，开阔了学生的视野，培养了学生的创新设计思维。

4 结束语

总之，机械原理教学改革的重点就是如何巧妙地引入创新设计的思想，使学生在掌握课堂知识的同时激发学生的学习兴趣，使学生主动去思考问题，进行创新设计。

参考文献

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙恒.机械原理教学指南[M].北京：高等教育出版社，

1998.

[3]葛文杰.对机械基础课程教学方法改革的思考与探讨[J].中国大学教学，2009（10）：4-7.

[4]郭红利，张李娴，张军昌，等.机械原理课程教学体系改革的探索[J].高等农业教育，2011（6）：60-61.

*基金项目：西北农林科技大学教学改革研究项目（编号：JY1302060）;2011年省级特色专业建设点项目;2011年陕西省普通高等学校省级人才培养模式创新实验区建设项目。

机械原理课程设计体会 篇4

黄永涛

接触机械原理这门课程一学期了，而这学期才是我真正感受到了一个学习机械的乐趣以及枯燥，被那些机械器件、机件组合而成的机器所吸引，尤其是汽车、机器人、航天飞机等机械技术所震撼，感慨机械工作者的伟大。然而这种激动就在接近本学期结束之时，终于实现了，我们迎来了第一堂机械课程设计。

由于第一次做这样的事情，脱离老师的管束，和同学们分组探讨自动送料冲床的结构设计，把学了一学期的机械原理运用到实践中，心中另是一番滋味！

在设计之前，指导老师把设计过程中的所有要求与条件讲解清楚后，脑子里已经构思出机构的两部分，即送料机构和冲压机构，把每一部分分开设计，最后组合在一起不就完成整体设计了吗？这过程似乎有点简单，可是万事开头难，没预料到这个“难”字几乎让我无法逾越，如槽轮间歇机构，要满足送料间歇条件，就必须按照规定的运动规律即参数，设计一个满足运动条件的槽轮机构，这是机械原理课堂上没有讲过的，因为这部分只是课本了解内容，但涉及这个槽轮机构对整个课程设计来说又是势在必行的，所以我跟郑光顺跑到图书馆，恨恨地找了一番，终于借到与这次课程设计有关的六本参考资料书，拿回来后一本一本地看下去，把槽轮有关的内容一一浏览，结果，令我们欣喜的是这槽轮机构的各种参数都被罗列出来了，而且还有一道例题，按照例题的思路很快地设计出了槽轮机构，即送料机构设计完成。

做成了槽轮送料机构，我们的冲压机构有存在很大的难题，将凸轮机构和连杆机构组合完成一个特定的运动，这是没有学过的，凸轮机构倒是很容易地算出来了，但是连杆机构既要满足角度条件又要满足高度条件，解析法是不会在很短的时间内弄懂的，为了争取时间我们只能选择图解法了，组长张瑞朋和郑光顺大晚上的坐在电脑旁边，用CAD作图，用QQ语音进行交流，高科技显然被引进了我们的课程设计，两位“工程师”边做图边把存在的问题说出来，最后在他们二位加夜班的情况下，与第二天早上突破了这个难题。与此同时我们另外五人也拿出了两套备用方案，各自完善了参数。一周后方案基本完成，进入作图阶段。但在作图之前经过七人反复讨论决定采取第三套凸轮连杆组合方案，因为这套方案可以很好地满足急回这一特性，而其他两套方案都在这一特性上欠缺，方案的选择就这样尘埃落定了。

作图可以说是学机械的家常便饭，不过这最基本的功夫又是最耗时、最考验人的耐心和细心的。从本周一起2张2号图纸必须在周三完成，将我们设计机构完全呈现出来。由于我们组合机构比较复杂，所以除作最基本的结构件图外还得完成结构件图的侧视图，以便答辩时老师能够读懂我们的作业，这一任务无疑加大了我们的工作量，最为让人印象深刻的就是，周二下午一点钟到工作室后，为了在晚上离开前完成图纸，一直作图到晚上九点钟，下午五点那时肚子实在饿得不行了，就干脆把快餐叫到工作室，几个人在一起呼呼呼地吃了一顿特殊的作图晚餐，这样的事情在毕业后也许将成为同学之间的一段美好的回忆了。

周三完成课程设计报告，完善图纸。准备好一切后，等待周四的答辩到来。只希望我们组能够在答辩中取得好成绩，即过程与结果的双重完美，当然这是本次课程设计的最完美的结局。

机械原理课程设计任务书 篇5

一、蜂窝煤成型机 l.工作原理及工艺动作过程

冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备。它将粉煤加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作： 1）粉煤加料：

2）冲头将蜂窝煤压制成型；

3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动； 4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模； 5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2.原始数据及设计要求

1）蜂窝煤形状为圆柱体，成品尺寸：￠100 mm×60 mm； 2）蜂窝煤成型机的生产能力：50次／min。3）驱动电机：转速n=1440r/min。4）冲压成型时的生产阻力达到100000N；

5）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间。

6）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。3.设计方案提示

冲压式蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计：冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘的间歇运动机构。

为了减小机器的速度波动和选择较小功率的驱动电机，可以附加飞轮。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。4）进行飞轮设计。

5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。6）图出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

二、剥豆机

1.工作原理及工艺动作过程

将干蚕豆浸胖后放在料斗内，通过振动下料后将蚕豆平放排列成头尾相接，进豆到切位置，将豆压住并切开头部的皮，然后用挤压方法将豆挤出。

剥豆机的主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。2.原始数据及设计要求 1）蚕豆长度。20～25mm。2）蚕豆宽度。15~20mm。3）蚕豆厚度。6～8mm。4）生产率。每分钟剥80粒。

5）剥豆机要求体积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。3.设计方案提示

1）为了使蚕豆成横卧头尾排列，可以采用振动料斗上料。2）进料机构一般采用间歇运动机构。

3）压紧、切皮机构最好用联动组台机构，为保证压力不过大可在压头处加一个刚度合适的弹簧。

4）利用两轧辊加压进行挤压脱皮，两轧辊之间间隙一般比蚕豆最小厚度小。4.设计任务

1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图。

2）进行送料机构、压紧-切皮机构、挤压脱皮机构的选型以实现上述动作要求。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

三、螺钉头冷镦钉

1.工作原理及工艺动作过程

采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作：

1）把成卷的线材通过校直，并自动间歇送料； 2）截料并运料； 3）预镦和终镦； 4）顶料。

2.原始数据及设计要求 1）每分钟冷镦螺钉头120只。

2）螺钉杆的直径D=2～4mm，长度L=6～32mm。3）毛坯料最大长度48mm，最小长度12mm。4）冷镦行程56mm。3.设计方案提示

1）自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮式间隙运动机构等。2）将坯料转动切割可采用凸轮机构推动进刀。

3）将坯料用冲压机构在冲模内进行预镦和终镦，冲压机构可采用平面四杆机构或六杆机构。

4）顶料，采用平面连杆机构等。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行自动间歇送料机构、截料送料机构、预镦终镦机构、顶料机构的选型。3）机械运动方案评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

四、医用棉签卷棉机 1.工作原理及工艺动作过程

医院用棉签日耗量很大，为了提高工效采用卷棉机代替手工卷制棉签。

棉签卷制过程可以仿照手工方式进行动作分解，亦可另行构想动作过程。按手工方式进行动作分解后得到：

1）进棉。将条状棉通过机构作定时适量送入。

2）揪棉。将条状棉压（卷）紧并揪棉，使之揪下定长的条棉。3）送签。将签杆进至导棉槽上方与定长条棉接触。4）卷棉。签杆自转并沿导棉槽移动完成卷棉动作。2.原始数据及设计要求

1）棉花。条状脱脂棉，宽25～30mm，自然厚4～5mm。

2）罄杆。医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分约20～25mm。3）生产率。每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20～25mm。

4）卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。

3.设计方案提示

1）送棉可采用两滚轮压紧棉条、对滚送进，送进方式可采用间歇运动，以实现定时定量送棉。

2）揪棉时应采用压棉和揪棉两个动作，压棉可采用凸轮机构推动推杆压紧棉条，为使自动调整压紧力中间可加一弹簧。揪棉可采用对滚爪轮在转动中揪断棉条。

3）送签可采用漏斗口均匀进出签杆，为避免签杆卡在漏斗口，可将漏斗作一定振动。4）卷棉可将签杆送至导棉槽，并使签杆产生自转并移动而产生卷棉，如采用带槽的塑料带通过挠性传动来实现。

4.设计任务

1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送棉、揪棉、送签、卷棉四个机构的选型，实现上述4个动作的配合。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；

5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； 6）对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算。

五、电阻压帽机 1．设计要求

设计电阻自动压帽机。图a所示电阻由图b所示的电阻坯1和左、右两个电阻帽2压合而成。要求电阻坯从料斗落下后自动夹紧定位，并将从电阻帽料斗落下的两个电阻帽分左右自动压上。生产按固定周期单工位连续进行。

2．功能分解

为完成电阻压帽工艺过程，其运动功能可分解为三种工艺动作：

1）送坯

将电阻坯件送到压帽工位，为此需要设计进坯机构。

2）夹紧

把电阻坯件夹紧定位，为此需要设计夹紧定位机构。

3）压帽

从两端将电阻帽送到压帽工位，并将它们压牢在电阻坯件上（两端同时进行），为此需要设计送帽压帽机构。

3．原始数据

1）电阻坯为圆柱体，成品尺寸：￠8 mm×20 mm； 2）生产能力：60次／min。3）驱动电机：转速n=1440r/min。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行进坯机构、夹紧定位机构、送帽压帽机构的选型。3）机械运动方案评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

六、冷霜自动灌装机 l.工作原理及工艺动作过程

冷霜自动灌装机是通过出料活塞杆上下往复运动实现冷霜灌装入盒内。其主要工艺动作有：

1）将空盒送进六工位转盘，利用转盘间歇运动变换不同工位； 2）在灌装工位上空盒上升灌入冷霜；

3）在贴锡纸工位上粘贴锡纸（利用锡纸下降）； 4）在盖盒盖工位上将盒盖压下； 5）进出成品。2.原始数据及设计要求

1）冷霜自动灌装机的生产能力：60盒／min。

2）冷箱盒尺寸：直径D=30～50mm，高度h=10～15mm。3）工作台面离地面的距离约1100～1200mm。

4）要求机构的结构简单紧凑，运动灵活可靠，易于制造。3.设计方案提示

1）六工位转盘机构可采用槽轮、不完全齿轮、凸轮式间歇运动机构。2）空盘上升可采用凸轮机构。3）锡纸纸库下降可采用凸轮机构。4）压盖机构也可采用凸轮机构。

为了使上述各机构实现同步、协调工艺动作，三个凸轮可装在一根轴上。4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行转盘问歇运动机构、空盒上升机构、锡纸库下降机构、压盖机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。

4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。5）画出机械运动方案简图。

6）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

七、自动制钉机

l.工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。

1）校直钢丝。并按节拍要求间隙地输送到装夹工位。2）冷镦钉帽，在此前需夹紧钢丝。3）冷挤钉尖。4）剪断钢丝。2.原始数据及设计要求 1）铁钉直径￠l.6～￠3.4mm。2）铁钉长度25～80mm。3）生产率360枚/min。

4）最大冷镦力3 000N，最大剪断力2 500N。

5）冷镦滑块质量8 kg，其它构件质量和转动惯量不计。6）要求结构紧凑、传动性能优良、噪声尽量减小。3.设计方案提示

1）送丝校直机构，要求使送丝与校直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹紧机构。在送丝时放松，其余时间夹紧。送丝校直机构可采用间隙运动机构带动摆动爪，摆动爪压紧钢丝并送丝校直。夹紧机构利用联动关系开合。

2）冷镦钉帽机构，可以采用移动或摆动式冲压机构，一般可用平面六杆机构或四杆机构，其移动、摆动的行程可在25mm左右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加飞轮。

3）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷镦机构相同，因而采用机构也十分类似。4）由于机构较多，相互动作协调十分重要，尽量考虑将各执行机构的原动件固连在一个主轴上。

4.设计任务

1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送丝校直机构、冷镦钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。3）机械运动方案的评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）设计飞轮和确定电动机型号。6）画出机械运动方案简图。

7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

八、半自动平压模切机 1.工作原理及工艺动作过程

半自动平压模切机是印刷、包装行业压倒纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在4mm以下的瓦楞纸板，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掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。

它的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。2.原始数据和设计要求 1）每小时压制纸板3000张。

2）上模固定，下模向上移动的行程长度H=50±0.5mm，回程的平均速度为工作行程的平均速度的1.3倍。

3）工作行程的最后2 mm 范围内受到生产阻力Fr=2×1000000N，回程时不受力。下模和滑块的质量共约120 kg。

4）工作台面离地面的距离约1 200mm。

5）所设计的机构性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。3.设计任务

1）根据工艺动作要求拟定运动循环图。2）进行进料、模切机构的选型。3）机械运动方案的评定和选择。

4）根据给定的生产阻力及工作余量选定合适的电动机。5）进行飞轮设计。

6）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。7）画出机械运动方案简图；

牛头刨床课程设计-机械原理 篇6

（一）课程设计

题目：洗瓶机推瓶机课程设计

班级：

姓名： 学号：

指导老师：

学校：

目录

一、总体设计方案

1.1设计要求------------2 1.2原始数据和设计要求--3 1.3方案设计------------4

二、执行机构的设计

1.4机构尺寸及设计------5 1.5运动分析------------6 三、传动机构设计

1.6凸轮动力输出装置的减速设计-------------------------7 1.7心得体会（总结）----10 1.8参考文献------------11

1.1设计要求

1)总功能要求和工作原理选择设计，洗瓶机主要由推瓶机构，导辊机构，转刷机构组成。如图1.1所示，待洗的瓶子放在两个不同转向的导棍上，导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时，转动的刷子就把瓶子外面洗干净。当前一个瓶洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

2)为实现功能要求，清洗刷需要转动，瓶子需要转动，瓶子需要沿导棍移动，需要有输送瓶的机构，经过分析机构的设计要求可知：设计的推瓶机构应使推头M以接近均匀速度推瓶。平稳的接触和脱离瓶子，然后推头快速的返回原位，准备第二个工作循环。

根据设计要求，推头M可走图1.2所使的示意轨迹，而且推头M在工作行程中应做匀速直线运动，在工作前后可有变速运动，回程时有急回。

图1.2 推头M运动轨迹

1.2原始数据和设计要求

设计推瓶机构时的原始数据和要求为： 1)瓶子尺寸：大端直径d=80mm,长200mm。

2)推进距离l=600mm。推瓶机构应使推头M接近均匀的速度推瓶，平稳地接触和脱离瓶子，然后，推头快速返回原位，准备第二个工作循环。

3)按生产率的要求，推程平均速度为v=45mm/s，返回时平均速度为工作行程的3倍。

4)画出机构运动方案简图（机械运动示意图）5)对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算 6)机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便

1.3方案设计

凸轮—铰链四杆机构方案

如图1.3所示，铰链四杆机构的连杆2上点M走近似于所要求的轨迹，M点的速度由等速转动的凸轮通过构件3的变速转动来控制，由于此方案的曲柄1是从动件，所以要注意过死点的措施，由于推程有600MM，导致凸轮尺寸太大，整个组合所占体积过大。

图1.3凸轮-铰链四杆机构方案

1.4机构尺寸及设计

1)杆长的设计

A.为满足传动角的一定要求，设计11和12在两个特殊位置（推头位移最大和最小时）所形成的这一夹角值在一定范围内。

B.杆长14由于与中心具的距离和基圆的大小有关，而基圆半径不宜过大，但基圆半径的大小又与压力角有关，由此设计14的长度。C.杆长13对另一个凸轮的基圆有一定影响，同样为了保证压力角在许可范围内，由此设计长度13 杆长计算：

L=900mm, l1=700mm, l3=600mm, l4=135mm, Ψ1=133° Ψ2=26° Ψ3=47° E=200mm F=140mm 2）设计的推导公式 l1+ L =M l1cos1 + Lcos2 = Mx l2sin1 + Lsin2 = My

222M2+

Ml2Mlcos2MlsinLy1x11y11xAcos2+Bsin1C0

2其中

A=2Mxl1;B2MyL1;CL2Mx2Myl12

BB2A2C2 12arctanAC2arctanMyl1sin1Mxl1cos1

l1+ l2=  + l3 l1cos1l2cos2E

l1sin1l2sin2qyl3 qyr0s

2arctanqyl3l1sin1El1cos1

qy(El1cos1)tan2l1sin1l3

3）运动图如下

图1.4机构运动示意图

1.5运动分析 所用凸轮设计及其曲线

图1.5凸轮位移曲线图

1）取基圆半径r=100mm，h=60mm，偏置圆e=40mm。如下图凸轮的理论轮廓线。

图1.6凸轮的理论轮廓线。

2）移动从动件凸轮取基圆半径r=72mm，h=60mm，偏置圆e=40mm。如下图1.7凸轮的理论轮廓线。

图1.7移动从动件凸轮轮廓线

3）运动参数设计

已知：推程V=45mm/s；回程V=135mm/s；整个运动机构的周期： T=T推程+T回程=16.30s；凸轮的角速度ω=2π/T=0.386rad/s

1.6凸轮动力输出装置的减速设计

已知：电动机转速为1450r/min，凸轮的角速度0.386rad/s，即转速为3.68r/min，则现设计的变速箱内各齿轮的齿数为：Z1=20;Z2=Z6=60;Z3=16;Z4=80;Z5=15;Z7=20;Z8=44;装置如图1.9所示

图1.9减速装置

齿数 模数 分度圆直径（mm）Z1=20 m=2 d1=40 Z2=60 m=2 d2=120 Z3=16 m=2 d3=32 Z4=80 m=2 d4=160 Z5=15 m=2 d5=30 Z6=60 m=2 d6=120 Z7=20 m=2 d7=40 Z8=44 m=2 d8=88 1.7心得体会

经过近两个星期的忙碌，我们终于不负众望将课程设计任务拿下来，其中有艰苦但更多的是快乐，在此之中的经验教训及总结记录下来。

课程设计的任务结束了，我们学到了很多，对机械原理这门课我们有了更深的理解，对比以前不懂得的的有了新的认识。除了课本上的东西，还学到了一些课外的东西，团队合作精神，独立思考能力，不断创新能力.....总之这次课程设计，让我受益匪浅。

通过这次课程设计，我有了很多收获，首先，通过这次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学机械方面的基本理论，基本概念和基本知识。培养了自己分析和解决与本课程有关的具有机械所涉及的实际问题的能力。对于平面连杆机构和齿轮有了更加深的理解，为后续课程设计的学习奠定了坚定的基础，而且这次课程设计过程中，与同学共同讨论，团结合作，最终实现了预期的目的。

其次通过这次的课程设计，对机构的工作原理及机构选型，运动方案的确定以及对连杆机构进行运动分析有了更加精确和深入的了解。这都将为我们以后实际和出去社会参加工作奠定了坚定的基础。

虽然这次课程设计结束了。但我们在机械方面的设计及创新才刚刚开始。

1.8参考文献

1.郑军红 朱建儒 刘喜平《机械原理》北京——机械工业出版社

牛头刨床课程设计-机械原理 篇7

机械原理课程设计是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及对各种机构进行分析和设计综合能力的一门课程，是机械原理教学的一个重要实践环节。机械原理课程设计的方法传统上可分为图解法和解析法两种。图解法几何概念比较清晰、直观，其缺点是作图繁琐、精度不高；解析法精度较高，但数学模型的建立和计算程序的编制相当繁琐，需要学生有良好的数学功底和程序编写能力。如果想进一步对机械机构的方案进行对比分析或变参数分析,用以上两种方法实现比较困难[1]。

为改善图解法和解析法的弊端,提高学生对机械原理课程设计的兴趣，本文将ADAMS软件引入到机械原理课程设计教学中。ADAMS软件是由美国MSC公司开发的，使用范围最广的机械系统动力学分析软件。学生在课程设计中利用ADAMS软件，可以快速建立参数化的机械系统几何模型，对各种设计方案进行仿真分析，充分弥补了学生实践经验的不足。

本文以机械原理课程设计中常见的牛头刨床为例，利用ADAMS软件进行建模、仿真，直观再现牛头刨床的工作过程,同时分析牛头刨床各从动件的运动规律及进行优化设计。

1 牛头刨床工作原理概述

牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1所示，由导杆机构1-2-3-4-5带动刨头5和削刀6作往复切削运动。刨头右行时，刨刀进行切削，为工作行程，此时要求刨刀速度较低并且均匀。刨头左行时，刨刀不切削，为空回行程，此时刨刀要快速退回，即要有急回作用。设计数据如表1所示。在工作行程中，牛头刨床受到很大的切削阻力(在切削前后各有一段约0.05H的空刀距离，H为行程距离)，而空回行程中则没有切削阻力[2]。

2 创建几何模型

2.1 设置工作环境

在ADAMS/View菜单栏中,选择【S e t t i n g】下拉菜单中的工作网格【Working Grid】命令。系统弹出工作网格设置对话框,将网格的大小(Size)设置为5 0 0×4 0 0 m m,将网格的间距(Spacing)设置为10×10mm,鼠标左键单击按钮,完成工作网格设置。其它各项取默认设置。

2.2 创建几何模型

把从动件3处于左极限位置作为机构初始位置，C点作为坐标系原点，在ADAMS/View工作区，创建与各关键点A、B、C、D、E、S5、Fr相对应的固定于大地上(Add to Ground)的结构点Point＿1～Point＿7。各结构点的坐标如表2所示。

根据结构点位置创建连杆1、滑块2、连杆3、连杆4、刨头5。

2.3 添加约束副

各零部件在创建之后，之间还没有约束,为了进行运动仿真，需在各零部件之间加上约束关系以及运动参数。首先在曲柄1和大地、曲柄1和滑块2、连杆3和大地，连杆3和连杆4，连杆4和刨头5之间添加转动副，在滑块2和连杆3，刨头5和大地之间添加滑动副[3]。

2.4 添加运动及相关参数

在曲柄1和大地之间的旋转副上添加运动,并设置旋转速度为,即,曲柄转动一圈需5/6秒。

连杆3的质心位置S3默认位于其杆长1/2处,在质心S 3处添加绕z轴转动惯量1.2×106kgmm2,连杆3质量改为22.45kg。将刨头5的质心重置于大地上的Point＿6位置重合,且固定于刨头5上,刨头5的质量改为63.27kg。

2.5添加切削阻力

当从动件3处于左极限位置即机构处于初始位置时,AB⊥CD。根据机构几何结构关系可以知道:

在工作行程中,由于切削前后各有一段约0.05H的空刀距离,通过牛头刨床几何结构可以计算出在工作行程0.05H、0.95H处对应的位移、旋转角度、旋转时间如表3所示。

在添加切削阻力时用条件函数IF进行定义:IF((time-0.06363):0,8000,IF(ti me-0.42164:8000,0,0))。

力的方向设置为On One Body,Moving with Body,如图2所示。最终完成的几何模型如图3所示。

3 仿真分析及参数测量

点击仿真按钮,设置仿真终止时间(End Time)为5/6 s，即曲柄1旋转1周，仿真工作步(Steps)为200，然后点击开始仿真按钮，进行仿真。

在完成仿真分析过程后，选择绘图按钮，系统弹出ADAMS/Postprocessor后处理窗口，利用此窗口，可以输出各种数据曲线并进行仿真结果回放。

如图4所示，在后处理窗口分别绘制了刨刀的位移、速度、加速度曲线以及曲柄1的平衡力矩曲线[4]。

4 优化设计

4.1 创建设计变量

设置各杆长度为变量，创建分别表示杆长了lAB、lAC、lCD的3个设计变量DV＿AB、DV＿AC、DV＿CD,给定各杆长的变化范围为。

4.2 结构点参数化

根据设计变量，利用机构几何关系，可以得到对应表2中各结构点的坐标参数化表达式如下：

4.3 机构的优化设计

以牛头刨床的工作行程H，即刨头移动的距离为优化目标。在各连杆长度在10%变化范围内，通过优化设计，使其目标值达到最大。

按图5所示进行优化设计设置[5,6]。

优化结果如表4所示。

从优化结果可以看出,曲柄AB,机架AC以及连杆CD的长度对机构的行程H均有影响,在给定的10%尺寸变化范围内,优化目标H从414.42增加到557.72，行程增加了34.6%。

5 结语

由上面的分析过程可看出,学生在进行课程设计时，运用软件就可对机构进行分析和论证,并仿真得到各个构件的运动参数,同时还可以对其参数化并进行优化设计，获得最优的设计方案。

通过研究利用ADAMS软件进行机械原理课程设计，补充了学生原来利用图解法或解析法的不足，实现了教学创新，同时激发了学生的学习兴趣，使其动手能力和创新能力均有所提高,充分发挥了学生在学习中的主体作用。

摘要：在传统的机械原理课程设计中,学生通常使用图解法或解析法来完成。为了克服两种方法的不足,本文以牛头刨床为实例,应用ADAMS软件进行机构建模、动态仿真分析,并以行程H建立优化目标对机构进行优化设计。通过使用虚拟样机技术,激发了学生的学习兴趣,充分发挥了学生在学习中的主体作用,使学生的创新能力和实践能力得到提高。

关键词：ADAMS,机械原理,课程设计,动态仿真,优化设计

参考文献

[1]王湘.基于虚拟样机技术的机械原理课程设计教学探索[J].广西大学学报,2007,9:P345-347

[2]罗洪田.机械原理课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,1998.

[3]李军,刑俊文,覃文浩.ADAMS实例教程[M].北京:北京理工大学出版社,2002.

[4]武艳慧.ADAMS在机械原理机构课程教学中的应用[J].内蒙古石油化工,2010,15:P89-91

[5]鹿跃丽.牛头刨床六杆机构的优化设计[J].郑州工业大学学报,1999,20(3):P39-41

牛头刨床课程设计-机械原理 篇8

《机械制图》是工科类专业的主干课程,其研究对象是机械图样,其目的是培养学生的绘图、识图和空间想象能力。制图课中的空间分析和想象能力是指在接受物体的二维和三维信息后,经过联想和判断、想象和推理等思维活动,确定物体在空间的位置和几何形状的能力。该课程教学难度大,传统的教学模式主要是通过教师板书,借助模型、挂图进行课堂教学,效率低、信息量小。在计算机技术的迅速普及和推动下,从上个世纪80年代初的电化教学、计算机辅助教学到今天的多媒体教学,已经由单一的纸介质教材转化为多种介质共存,现代化教学手段具有更丰富、更先进的表达能力,并且能把音像和多种媒体所表述的内容与教材有机结合,形象生动。

一、传统机械制图教学的弊病

1.以教师为中心的行为主义教学模式

在传统填鸭式的课堂教学中,由于教师始终唱主角,学生处于被动地位,阻碍了学生的学习兴趣,抑制了学生的发展。

2.黑板作图效率低下,教学信息量较少

传统的机械制图教学模式是粉笔+黑板式的教学,教师在课堂上往往要书写大量的板书,画大量的图,工作效率低下,无法与学生进行充分交流。

3.实物模型数量较少,学生感到很抽象

机械制图是一门抽象性很强的课程,在学习过程中需要一定的空间想象能力,而青少年学生的抽象思维能力往往较差,这就使得在制图教学中存在着较多的难点。

4.分析几何形体的结构时,缺乏形象生动的教学手段

例如,在讲解组合体的读图时,各种类型的组合体视图的分析过程,以往教师都是利用徒手绘制轴测图的方法来展示视图所表达的形体的形状,这对教师的徒手绘制轴测图的能力要求较高,尤其是新教师很难掌握,影响教学效果。

二、在建构主义理论的指导下,对机械制图课程的教学进行设计

1.将认知学习理论应用于教育技术实践

以学生为主体,遵循学生的认知和学习规律,在教学中正确设计多媒体课件教学方案,积极调动学生的参与意识。为了使媒体的利用能在教学中发挥最佳效果,教学媒体设计除了要考虑教学目标、教学内容、教学对象外,还需以认知心理学为依据,得出一批有价值的结论,机械制图课程建设正是基于这种建构主义理论基础上,运用多媒体、网络技术来实现教学设计的。

2.设计学习环境和教学模式

随着学生认知学习理论的普及,人们认识到学生是信息加工的主体,是意义的主动建构者,因此,多媒体课件在设计中形成的交互性教和学的情景,能把教师和学生有机地联系起来。

3.利用多媒体课件将机械制图中的难点和重点突出表达出来,使学生把握重点,理解难点

建构主义认为,学习总是与一定 情景相联系的。思维和学习只有在特定的情景中才有意义。所有的思维、学习和认知都是处在特定的情景脉络中的。因此,通过多种媒体的设计,展现几何形体的结构特征,以此来使学生在这种特殊的情景中,将大脑中的各种简单形体的认知联系起来,形成对复杂几何形体的认知,从而正确理解利用二维图形对三维几何形体的表达。

4.引导学生开展协作学习

为了使意义建构更有效,教师应在可能的条件下组织协作学习,开展讨论与交流,并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。所以,多媒体课件注重教学方法的设计,对知识点的介绍是循序渐进的,提供交互方式的设计,将知识逐渐深化。

5.组织学生利用网络进行学习

在网络环境下进行学习,学习者、教师和学习伙伴的思维与智慧就可以被沟通共享,共同完成学习任务。制作网络课程,可以通过网络方便学生对课堂教学内容进行复习巩固,并可组织学生对典型的题目进行讨论,发表各自的不同看法。

6.强调多范围、多层次的学习

课程教学设计最好将学生认知和学习理解为个体层次和社会层次之间的动态互动过程。如果只关注某一个层次,并假设其他因素都是常态或者是可以预期的,就不能充分提供有效的学习情景。因此,制作包含各种层次要求的习题库和试题库,可以适合不同层次学生练习的需要,满足教学考核的需要。

三、结束语

在具体的教学实践中,我们不断尝试运用最新的现代教育技术,以建构主义教育理论为指导,对传统的机械制图课程教学进行改革,课程建设是一项系统工程,工作量很大,需要多方协作、领导支持,开发研制人员还要有奉献精神。这项工作对推进教育教学改革,提高教学水平将有深远意义。◆(作者单位:湖北省襄樊工业学校)