【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .《機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合——?jiǎng)?chuàng)造性設(shè)計(jì)與最優(yōu)化》, 〔美〕3.《機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的組合與變異方法》, 洪允楣編著4.《FORTRAN算法語言》, 清華大學(xué)出版社5.《平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析（C語言版）》, 本指導(dǎo)書五、起 道 器一、 問題的提出鐵路安全運(yùn)輸要求鋼軌軌枕下的道喳堅(jiān)實(shí)、鋼軌平直（直道）。但各種原因常常導(dǎo)致道喳松動(dòng)，鋼軌一高一低，因此需要進(jìn)行維護(hù)，在維護(hù)作業(yè)中需要一種特殊的起道機(jī)械，其作用是將鋼軌抬高至一定高度以便向軌枕下進(jìn)行填喳作業(yè)，如圖所示。 二．設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)1) 對(duì)起升量和起升重量的要求如下表所示：起升量（mm）120120100100起升重量（噸）12815102) 為使用、攜帶方便，起道器為全機(jī)械式、起道器重量不得超過20kg，其外形尺寸小于300200150(mm3)(不包括擺桿)。3) ，驅(qū)動(dòng)力F小于25kg，擺桿擺角小于80176。4) 為保證軌距不變，鋼軌只能受垂直力，不得受水平力。5) 為保證行車安全，起道器高不得超過200mm。6) 為保證行車安全，起道器在任何起升高度上都具有快速卸載能力。三． 計(jì)任務(wù)與進(jìn)度安排a) 設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，從原理上進(jìn)行可行性分析。時(shí)間4周。b) 對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行尺度設(shè)計(jì)。時(shí)間3周。c) 調(diào)用或編制相應(yīng)的程序，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、力分析。時(shí)間3周。d) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的撰寫及答辯。時(shí)間2周撰寫格式如下：a) 設(shè)計(jì)要求b) 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案c) 運(yùn)動(dòng)分析、力分析及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序框圖、程序計(jì)算結(jié)果。四． 該機(jī)構(gòu)存在的問題及改進(jìn)意見五．參考文獻(xiàn)六．附錄：1. 計(jì)算機(jī)打印的程序2. 用3號(hào)圖紙繪制的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖3. 本文設(shè)計(jì)的收獲及意見四、 參考方案以下從機(jī)械原理角度給出一些參考方案，希望同學(xué)們認(rèn)真分析各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中得出新的設(shè)計(jì)思路。另外也給出一些起道器的實(shí)際設(shè)計(jì)產(chǎn)品供參考。(1) 實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)動(dòng)變成移動(dòng)的機(jī)構(gòu)采用絲桿進(jìn)給及利用彈簧快速返回的機(jī)構(gòu)。齒輪代替螺母與絲桿嚙合。齒輪銷緊爪，爪操縱桿都安裝于輸出拖板上。前進(jìn)端銷子推動(dòng)爪操縱桿使爪脫開，輸出拖板在彈簧作用下快速返回。輸出拖板作直線運(yùn)動(dòng)。(2) 實(shí)現(xiàn)自鎖與卸荷的機(jī)構(gòu)（圖5—圖11）1) 目前的幾種全機(jī)械式起道器（圖12—圖13）種類公稱載重(噸)最大使用載重（公斤）行程毫米壓縮時(shí)的高度(毫米)其 他爪部頭部爪部頭部頭部寬長(zhǎng)(毫米)柄長(zhǎng) (毫米)柄外徑(毫米)重量 (公斤)齒條式55000600020035440150230120040181010000150005556018028024005038齒輪式2525003000905517515028095022185500060001005519016030012002215螺旋式55000600090651801502607502215101000015000200655502003005503633油壓式6600010000905518015031095022151010000150002507040516028012002230注：公稱載重即爪部的最大使用載重五、 提示本設(shè)計(jì)從原理上講是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：①將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；②接合與分離（快速卸載）。因此，可分別設(shè)計(jì)單獨(dú)實(shí)現(xiàn)一種功能的機(jī)構(gòu)，然后再設(shè)計(jì)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種功能的機(jī)械。(1) 將轉(zhuǎn)動(dòng)變成直動(dòng)的機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是最常見的一種機(jī)構(gòu)，以齒輪為主動(dòng)件的齒輪齒條機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)等等都是將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。第四節(jié)給出了一些將轉(zhuǎn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，更詳細(xì)的說明請(qǐng)查閱參考文獻(xiàn)。(2) 接合與分離離合器專門用于各種機(jī)械主、從動(dòng)軸間的接合和分離。常用的離合器有牙嵌式離合器、摩擦式離合器……。棘輪機(jī)構(gòu)是最常用的實(shí)現(xiàn)反向自鎖的機(jī)構(gòu)。第四節(jié)給出了一些實(shí)現(xiàn)接合與分離的機(jī)構(gòu)，更詳細(xì)的說明請(qǐng)查閱參考文獻(xiàn)。第四節(jié)給出的實(shí)際機(jī)構(gòu)僅供用于開拓思路。由于本設(shè)計(jì)要求重量輕，換言之可理解為零件少。因此若單獨(dú)設(shè)計(jì)兩套機(jī)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能不能滿足重量輕的要求。鑒于本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可先不考慮實(shí)現(xiàn)接合和分離功能，僅設(shè)計(jì)滿足將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，然后在不增加零件或少增加零件的條件下，再實(shí)現(xiàn)接合的分離功能。四、 補(bǔ)充知識(shí)以下給出一些參考文獻(xiàn)，供查閱(1) 板芳雄，椎名公一合著，《養(yǎng)路機(jī)械及使用方法》，人民鐵道出版社，1977年。(2) 北方交通大學(xué)線路教研室編《鐵路線路工程與養(yǎng)護(hù)》下冊(cè)，1974年。(3) 同濟(jì)大學(xué)路橋系，上海市城市建設(shè)工程學(xué)校合編《路橋施工機(jī)械》(4) 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及零件教研室，孫恒、傅則紹主編《機(jī)械原理》(5) 國(guó)防工業(yè)出版社《自動(dòng)化機(jī)構(gòu)圖例》(6) 機(jī)械工業(yè)出版社《機(jī)構(gòu)和機(jī)械零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)》+六、自動(dòng)鉆床送進(jìn)機(jī)構(gòu)一．問題的提出鉆床是一種常用的孔加工機(jī)床。在臺(tái)式鉆床中，鉆床主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般是用手操縱的，往往要耗費(fèi)許多時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算，在很多情況下，用于其它輔助工作的時(shí)間比真正用于鉆孔的時(shí)間多好幾倍，而用于操縱的時(shí)間又占其它輔助工作時(shí)間的31%～40%。因此，要提高生產(chǎn)率，就要對(duì)鉆床進(jìn)行自動(dòng)化改裝，其中的一個(gè)重要方面就是實(shí)現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動(dòng)化，即采用自動(dòng)送進(jìn)機(jī)構(gòu)，以減少操縱所用的時(shí)間。二． 設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖1所示、設(shè)送進(jìn)機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)為構(gòu)件1的勻速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為n1，輸出運(yùn)動(dòng)為刀具（鉆頭）的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程為H＝H1＋H2，P為鉆削時(shí)所受到的阻力。原始數(shù)據(jù)如下表所示：構(gòu)件1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) 分）H1(mm)H2(mm)鉆削時(shí)的送進(jìn)速度V(mm /S)鉆削時(shí)鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題110252023000題215302539110題310303075110題4153530105890題5103030131720對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)的具體要求是1) 由A到B，刀具的行程為H1，為刀具趨近工件的行程，要求刀具具有較高的速度；2) 由B到C，刀具的行程為H2，為鉆削時(shí)的送進(jìn)行程。要求刀具能夠以勻速V或近似勻速送進(jìn)，以保證鉆孔動(dòng)作的完成和鉆孔質(zhì)量；3) 由C返回到A，刀具的行程H＝H1＋H2，為刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有較高的速度，其平均速度與鉆削時(shí)的平均速度之比（行程速比系數(shù)）K達(dá)到或接近于2；4) 刀具退回到A時(shí)，能夠在此位置停歇2秒左右，以便裝卸工件。除了以上運(yùn)動(dòng)要求外，還要求機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能，結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。三． 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及時(shí)間安排（1）設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)：1) 確定傳動(dòng)方案并進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度綜合；2) 繪出刀具的運(yùn)動(dòng)線圖和T0—φ1線圖（T0為作用于構(gòu)件上的平衡力矩，φ1為構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角）；3) 繪出R01—φ1線圖(R01為機(jī)架作用原動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)副反力)。（2）時(shí)間安排本題目的完成共需16周，每周2學(xué)時(shí)（累計(jì)1周）1周～3周：收集資料，確定傳動(dòng)方案；4周～12周：進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺度綜合、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析；13周～16周：整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，并進(jìn)行答辯。四． 提示及參考方案1. 提示本題目主要是要求機(jī)構(gòu)：① 實(shí)現(xiàn)將主動(dòng)件的單向均速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)；② 實(shí)現(xiàn)一定的行程速比系數(shù)；③ 實(shí)現(xiàn)刀具的間歇運(yùn)動(dòng)。下面將工程常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求的機(jī)構(gòu)歸結(jié)如下： （1）將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)的機(jī)構(gòu)① 連桿機(jī)構(gòu)：如對(duì)心（偏置）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。② 凸輪機(jī)構(gòu)：如直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。③ 齒輪機(jī)構(gòu)：如齒輪——齒條機(jī)構(gòu)。④ 螺旋機(jī)構(gòu)：⑤ 組合機(jī)構(gòu)：如凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)，齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)。（2）具有急回特性的機(jī)構(gòu)a) 連桿機(jī)構(gòu)：如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。b) 凸輪機(jī)構(gòu)（3）實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)① 凸輪機(jī)構(gòu)：② 利用連桿軌跡曲線實(shí)現(xiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)③ 組合機(jī)構(gòu)：如齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)，凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)。④ 棘輪機(jī)構(gòu)⑤ 槽輪機(jī)構(gòu)⑥ 不完全齒輪機(jī)構(gòu)2. 參考方案根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，可以只采用一種機(jī)構(gòu)或幾種不同的機(jī)構(gòu)組合在一起的組合機(jī)構(gòu)。參考方案1：Z512型臺(tái)鉆的改進(jìn)型的送進(jìn)機(jī)構(gòu)采用的是尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。參考方案2：利用連桿曲線的連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)如圖2所示。七．平動(dòng)式裝載機(jī)一、 問題的提出近代工程施工對(duì)裝載機(jī)的工作范圍、性能的要求不斷提高。試設(shè)計(jì)一種平動(dòng)式裝載機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。二、 設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)裝載機(jī)鏟斗的工作范圍參數(shù)如圖所示，另有如下設(shè)計(jì)要求：1) 。2) 機(jī)身不動(dòng)時(shí)。3) 鏟斗在工作范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)到任何位置都能保持平動(dòng)。4) 鏟斗最大傾倒角度不小于110176。5) 采用液壓驅(qū)動(dòng)，各個(gè)傳動(dòng)角不得小于35176。6) 不得發(fā)生桿件干涉現(xiàn)象。不得涉及高副機(jī)構(gòu)。受力合理。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)及進(jìn)度安排1) 機(jī)構(gòu)選型，2～5周。2) 尺度綜合及位置分析及傳動(dòng)角校核，6～12周。3) 靜力分析，13周。4) 用‘組合式可調(diào)平面連桿機(jī)構(gòu)模型’進(jìn)行組裝試驗(yàn)，輔助設(shè)計(jì)，7～13周。5) 繪制鏟斗在題給四位置時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（要求各位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設(shè)計(jì)說明書（參考第三題相應(yīng)要求），15周。7) 答辯，16周。八、鐵路散貨自翻車一、 問題的提出一種鐵路運(yùn)輸散裝貨物的車輛，具有兩側(cè)自翻，自動(dòng)開、關(guān)門的功能（以下簡(jiǎn)稱為自翻車），可節(jié)省人力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。試設(shè)計(jì)其自翻，自動(dòng)開、關(guān)門機(jī)構(gòu)。二、 設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)自翻車工作狀態(tài)及原始參數(shù)如圖所示，設(shè)計(jì)要求如下：1) 車廂向一側(cè)傾翻至給定角度時(shí)，該側(cè)廂門聯(lián)動(dòng)打開，成為車廂底面的延伸面或平行延伸面。2) 車廂向一側(cè)傾翻時(shí)，另一側(cè)廂門不得向內(nèi)擺動(dòng)擠壓。3) 車廂未傾翻時(shí)及恢復(fù)水平狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)廂門聯(lián)動(dòng)關(guān)閉，廂門不得在散貨壓迫下自行開啟。4) 驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)在車廂下面，不超出車廂側(cè)面。