机械运动简图设计实例7.1 薄板冲床7.1.l设计要求设计专用冲床，用于金属薄板的冲孔或落料。

7.1.2功能分解显然，为完成冲压工艺过程，需实现下列运动功能要求：（1）冲头作上下往复运动，因此需要设计相应的冲压机构。

（2）板料作纵向步进运动，因此需要设计板料纵向送料机构。

（3）为了节约原材料，工厂往往采用交错冲切方法，这样可以用同样数量的原材料加工出较多的工件，且减少边角余料。

因此，板料在作纵向步进运动的同时，还应作横向停歇往复运动，以实现冲切孔位的交错排列，为此需设计板料横向送料机构。

对这一个机构的运动功能作进一步分析，可知它们分别应该实现下列基本运动：（1）冲压机构有三个基本运动：运动轴线的变换、运动形式的变换、运动方向的交替变换。

（2）板料纵向送料机构也有三个基本运动：运动轴线变换、运动缩小、运动停歇。

（3）板料横向送料机构有四个基本运动：运动形式变换、运动缩小、运动方向的交替变换、运动停歇。

7.3 铆钉冷镦机7.3.1设计要求设计铆钉自动冷镦机，把成卷的线材通过校直、送料、切料、转送、镦锻、起模等工序，制成铆钉。

7.3.2功能分解本机器的功能是自动生产铆钉。

其原理为冷态（室温）镦锻。

它的运动功能可分解为四种工动作：l. 进料金属线材经进料机构校直后，被自动、定时地送入模具。

执行构件作直线停歇运动。

2. 切断转送进料停止后，切断转送机构将棒料切断并把它送至镦料工位。

执行构件作直线停歇等速运动及停歇急回运动。

3. 镦锻成形由镦锻机构镦出铆钉，执行构件作直线往复急回运动。

4. 起模顶料由起模机构将铆钉从定模中推出，执行构件作直线往复停歇运动。

7.4 蜂窝煤成型机7.4.1设计要求蜂窝煤在我国城镇广泛使用。

现要求设计蜂窝煤成形机，将具有一定湿度的粉煤定量送入模腔成形，生产出煤饼。

设计参数为：蜂窝煤形状为圆柱体，成品尺寸：￠100 mm³60 mm；生产能力：40次／min。

7.4.2功能分解为实现蜂窝煤成形，该机应具有下列功能：输入煤粉、煤粉成形、清除煤屑、型煤起模、输出成品。

首先进行原理方案设计，蜂窝煤成形机的技术原理方案见表7.5。

表7.5 蜂窝煤成形机技术原理选择由于该机主要在城镇农村应用，应力求结构简单，操作方便，成本低廉，故采用原理方案l：利用重力自动加料→冲压成形→机械清屑→机械起模→传送带输送型煤。

由此进一步确定煤粉成形机实现的工艺动作为：（1）冲压成形冲压机构作直线往复运动。

（2）机械起模起模机构作直线往复运动，可考虑将它与冲压机构固连在一起运动。

（3）机械清屑在冲头、起模盘上下移动的过程中，清屑机构完成左右方向的往复运动。

（4）成品输送将起模后的型煤落在输送带上输出。

（5）工位转换为了提高工作效率，拟采用多工位工作方式，将加料、冲压、起模三个工步同时在转盘工作台上实现。

由此需要实现工作台的停歇转动。

由于成形与起模可用同一个机构完成，因此该机主要由三个机构组成：冲压和起模往复运动机构、刷帚扫屑机构、工作台停歇分度机构。

7.5 电阻压帽机7.5.1 设计要求设计电阻自动压帽机。

图7.25 a所示电阻由图7.25 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。

图7.25 电阻坯与电阻帽压合成电阻7.5.2 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。

7.6 四工位专用机床7.6.1 设计要求设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构。

如图7.28所示，左侧的工作台有I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个工作位置，工位I装卸工件，工位Ⅱ钻孔，工位Ⅲ扩孔，工位Ⅳ铰孔。

右侧的主轴箱装有三把刀具，在对应于工位Ⅱ的位置装钻头，在对应于工位Ⅲ的位置装扩孔钻，在对应于工位Ⅳ的位置装铰刀。

刀具由专用电动机带动，绕其自身的轴线转动。

主轴箱每向左移动（送进）一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。

当主轴箱右移（退回），刀具离开工件后，工作台回转90°，然后主轴箱再次左移。

这时，对其中每一个工件来说．便进入了下一个工位的加工。

依次循环四次．一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸工序。

由于主轴箱在四个工位上同时作业，每次就有一个工件完成上述全部工序。

图7.28 四工位专用机床外形设计参数为：（1）如图7.29所示，刀具顶端离开工件表面65 mm，快速移动送进60 mm接近工件后，等速送进55 mm（前5 mm为刀具接近工件时的切入量，工件孔深40 mm，后10mm为刀具切出量），然后快速返回，行程速度变化系数K=2。

（2）刀具等速进给速度为2 mm/s；工件装卸时间不超过10 s。

（3）生产率为每小时60件。

（4）机构系统应装入机体内，机床外形尺寸见图7.28。

图7.29 刀具行程7.6.2功能分解为完成规定的工艺任务，四工位专用机床的运动功能可分解为两种工艺动作：1. 工作台转位回转工作台作单向停歇转动，每次转过90°，为此需要设计工作台转位机构。

2. 刀具进给主轴箱作直线往复运动，在工作行程中有快进和慢进两段，回程具有急回特征，为此需要设计主轴箱进给机构。

8.2 半自动钻床8.2.1设计题目设计加工图8.1所示工件的半自动钻床。

进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。

图8.1 加工工件半自动钻床设计数据参看表8.3。

表8.3 半自动钻床凸轮设计数据8.2.2设计任务（1）半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。

（2）设计传动系统并确定其传动比分配。

（3）图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图。

（4）凸轮机构的设计计算。

按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。

对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实际廓线值，画出从动件运动规律线圈及凸轮廓线圈。

（5）设计计算其他机构。

（6）编写设计计算说明书。

（7）学生可进一步完成：凸轮的数控加工、半自动钻床的计算机演示验证等。

8.11 洗瓶机8.11.1设计题目洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。

如图8.17所示，待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转。

当推头M把瓶子向前推进时，转动着的刷子就把瓶子外面洗净。

当前一个瓶子将洗刷完毕时，后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。

图8.17 洗瓶机工作示意图洗瓶机的技术要求见表8.17。

表8.17洗瓶机的技术要求8.11.2 设计任务（1）洗瓶机应包括齿轮、平面连杆机构等常用机构或组合机构。

学生应提出两种以上的设计方案并经分析比较后选定一种进行设计。

（2）设计传动系统并确定其传动比分配。

（3）绘制机器的机构运动方案简图和运动循环圈。

（4）设计组合机构实现运动要求，并对从动杆进行运动分析。

也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹，并对平面连杆机构进行运动分析，绘出运动线图。

若采用凸轮机构，要求用解析法设计凸轮。

（5）其他机构的设计计算。

（6）编写设计计算说明书。

（7）学生可进一步完成：洗瓶机推瓶机构的计算机动态演示等。

13.1 设计冲压式蜂窝煤成型机的运动方案一、冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求1. 功能冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼）生产厂的主要生产设备，这种设备由于具有结构合理、质量可靠、成型性能好、经久耐用、维修方便等优点而被广泛采用。

冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤加入转盘的模筒内，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出。

2. 设计要求和原始数据1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次／min；2）图13.1表示冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置情况。

实际上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将粉煤冲压成蜂窝煤、脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。

在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘着的粉煤。

模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入冲压位置、成型后的模筒进入脱模位置、空的模筒进入加料位置；图13.1 冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘位置示意图1—模筒转盘2—滑梁3—冲头4—扫屑刷5—脱模盘3）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲压后有一保压时间：4）用于同时冲两只煤饼时的冲头压力较大，最大可达50 000N，其压力变化近似认为在冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零值至最大值。

因此，希望冲压机构具有增力功能，以减小机器的速度波动、减小原动机的功率；5）驱动电机目前采用Y180L-8，其功率N=ll kW，转速n=730r／min；6）机械运动方案应力求简单。

附录I 机械原理课程设计题目汇编机械原理课程设计要求对学生进行机械运动简图设计能力的培养。

具体来说就是培养学生对新机械运动方案构思和设计的能力、对机构系统中各机构分析和设计能力的培养。

由此，可以逐步树立工程设计的观点，培养创新设计能力和实用机构设计能力。

因此，本附录所汇编的设计题目均来自于生产和日常应用的实际，它们的工艺动作，一般均包括2～3个动作。

这种选题原则将会有利于教学基本要求的贯彻。

其实新的机械设备的创新是层出不穷的，为了实现某种功能就可创造出一种新的机械，因此设计题目还可以根据需要自己来设定。

下面为了使广大教师和学生开阔思路，而汇编了16个题目，供大家参考选用。

一、糕点切片机l. 工作原理及工艺动作过程糕点先成掘（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。

糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。

通过两者的动作配合进行切片。

改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。

2. 原始数据及设计要求1）糕点厚度。

10～20 mm。

2）糕点切片长度（亦即切片的高）范围。

5～80 mm。

3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片的宽度方向）300 mm。

4）切刀工作节拍。

40次／min。

5）生产阻力很小。

要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。

6）电动机可选用0.55 kW（或0.75 kW）、1390 r/min。

3. 设计方案提示1）切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀远动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。