【文章內(nèi)容簡介】 .《機構(gòu)設(shè)計綜合——創(chuàng)造性設(shè)計與最優(yōu)化》, 〔美〕3.《機構(gòu)設(shè)計的組合與變異方法》, 洪允楣編著4.《FORTRAN算法語言》, 清華大學(xué)出版社5.《平面連桿機構(gòu)運動分析（C語言版）》, 本指導(dǎo)書五、起 道 器一、 問題的提出鐵路安全運輸要求鋼軌軌枕下的道喳堅實、鋼軌平直（直道）。但各種原因常常導(dǎo)致道喳松動，鋼軌一高一低，因此需要進行維護，在維護作業(yè)中需要一種特殊的起道機械，其作用是將鋼軌抬高至一定高度以便向軌枕下進行填喳作業(yè)，如圖所示。 二．設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)1) 對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． 計任務(wù)與進度安排a) 設(shè)計該機構(gòu)傳動方案，從原理上進行可行性分析。時間4周。b) 對各構(gòu)件進行尺度設(shè)計。時間3周。c) 調(diào)用或編制相應(yīng)的程序，進行運動分析、力分析。時間3周。d) 設(shè)計計算說明書的撰寫及答辯。時間2周撰寫格式如下：a) 設(shè)計要求b) 機構(gòu)傳動方案c) 運動分析、力分析及相應(yīng)的計算機程序框圖、程序計算結(jié)果。四． 該機構(gòu)存在的問題及改進意見五．參考文獻六．附錄：1. 計算機打印的程序2. 用3號圖紙繪制的機構(gòu)簡圖3. 本文設(shè)計的收獲及意見四、 參考方案以下從機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，從中得出新的設(shè)計思路。另外也給出一些起道器的實際設(shè)計產(chǎn)品供參考。(1) 實現(xiàn)將轉(zhuǎn)動變成移動的機構(gòu)采用絲桿進給及利用彈簧快速返回的機構(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。前進端銷子推動爪操縱桿使爪脫開，輸出拖板在彈簧作用下快速返回。輸出拖板作直線運動。(2) 實現(xiàn)自鎖與卸荷的機構(gòu)（圖5—圖11）1) 目前的幾種全機械式起道器（圖12—圖13）種類公稱載重(噸)最大使用載重（公斤）行程毫米壓縮時的高度(毫米)其 他爪部頭部爪部頭部頭部寬長(毫米)柄長 (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)計從原理上講是實現(xiàn)兩個功能：①將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運動；②接合與分離（快速卸載）。因此，可分別設(shè)計單獨實現(xiàn)一種功能的機構(gòu)，然后再設(shè)計能同時實現(xiàn)兩種功能的機械。(1) 將轉(zhuǎn)動變成直動的機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)是最常見的一種機構(gòu)，以齒輪為主動件的齒輪齒條機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，螺旋機構(gòu)等等都是將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運動的機構(gòu)。第四節(jié)給出了一些將轉(zhuǎn)動變成直線運動的機構(gòu)，更詳細(xì)的說明請查閱參考文獻。(2) 接合與分離離合器專門用于各種機械主、從動軸間的接合和分離。常用的離合器有牙嵌式離合器、摩擦式離合器……。棘輪機構(gòu)是最常用的實現(xiàn)反向自鎖的機構(gòu)。第四節(jié)給出了一些實現(xiàn)接合與分離的機構(gòu)，更詳細(xì)的說明請查閱參考文獻。第四節(jié)給出的實際機構(gòu)僅供用于開拓思路。由于本設(shè)計要求重量輕，換言之可理解為零件少。因此若單獨設(shè)計兩套機構(gòu)分別實現(xiàn)這兩個功能不能滿足重量輕的要求。鑒于本設(shè)計的特點，可先不考慮實現(xiàn)接合和分離功能，僅設(shè)計滿足將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運動的機構(gòu)，然后在不增加零件或少增加零件的條件下，再實現(xiàn)接合的分離功能。四、 補充知識以下給出一些參考文獻，供查閱(1) 板芳雄，椎名公一合著，《養(yǎng)路機械及使用方法》，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》下冊，1974年。(3) 同濟大學(xué)路橋系，上海市城市建設(shè)工程學(xué)校合編《路橋施工機械》(4) 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及零件教研室，孫恒、傅則紹主編《機械原理》(5) 國防工業(yè)出版社《自動化機構(gòu)圖例》(6) 機械工業(yè)出版社《機構(gòu)和機械零部件優(yōu)化設(shè)計》+六、自動鉆床送進機構(gòu)一．問題的提出鉆床是一種常用的孔加工機床。在臺式鉆床中，鉆床主軸的進給運動一般是用手操縱的，往往要耗費許多時間。據(jù)統(tǒng)計測算，在很多情況下，用于其它輔助工作的時間比真正用于鉆孔的時間多好幾倍，而用于操縱的時間又占其它輔助工作時間的31%～40%。因此，要提高生產(chǎn)率，就要對鉆床進行自動化改裝，其中的一個重要方面就是實現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動化，即采用自動送進機構(gòu)，以減少操縱所用的時間。二． 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖1所示、設(shè)送進機構(gòu)的輸入運動為構(gòu)件1的勻速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為n1，輸出運動為刀具（鉆頭）的直線往復(fù)運動，行程為H＝H1＋H2，P為鉆削時所受到的阻力。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)鉆削時的送進速度V(mm /S)鉆削時鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題110252023000題215302539110題310303075110題4153530105890題5103030131720對刀具運動的具體要求是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，為鉆削時的送進行程。要求刀具能夠以勻速V或近似勻速送進，以保證鉆孔動作的完成和鉆孔質(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的平均速度之比（行程速比系數(shù)）K達到或接近于2；4) 刀具退回到A時，能夠在此位置停歇2秒左右，以便裝卸工件。除了以上運動要求外，還要求機構(gòu)具有良好的傳動性能，結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟實用。三． 課程設(shè)計任務(wù)及時間安排（1）設(shè)計計算任務(wù)：1) 確定傳動方案并進行機構(gòu)的尺度綜合；2) 繪出刀具的運動線圖和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為機架作用原動件1的運動副反力)。（2）時間安排本題目的完成共需16周，每周2學(xué)時（累計1周）1周～3周：收集資料，確定傳動方案；4周～12周：進行機構(gòu)尺度綜合、機構(gòu)運動和動力分析；13周～16周：整理設(shè)計計算說明書，并進行答辯。四． 提示及參考方案1. 提示本題目主要是要求機構(gòu)：① 實現(xiàn)將主動件的單向均速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€往復(fù)運動；② 實現(xiàn)一定的行程速比系數(shù)；③ 實現(xiàn)刀具的間歇運動。下面將工程常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求的機構(gòu)歸結(jié)如下： （1）將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿拥臋C構(gòu)① 連桿機構(gòu)：如對心（偏置）曲柄滑塊機構(gòu)。② 凸輪機構(gòu)：如直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。③ 齒輪機構(gòu)：如齒輪——齒條機構(gòu)。④ 螺旋機構(gòu)：⑤ 組合機構(gòu)：如凸輪——連桿組合機構(gòu)，齒輪——連桿組合機構(gòu)。（2）具有急回特性的機構(gòu)a) 連桿機構(gòu)：如曲柄搖桿機構(gòu)，偏置曲柄滑塊機構(gòu)，擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。b) 凸輪機構(gòu)（3）實現(xiàn)間歇運動的機構(gòu)① 凸輪機構(gòu)：② 利用連桿軌跡曲線實現(xiàn)的間歇運動機構(gòu)③ 組合機構(gòu)：如齒輪——連桿組合機構(gòu)，凸輪——連桿組合機構(gòu)。④ 棘輪機構(gòu)⑤ 槽輪機構(gòu)⑥ 不完全齒輪機構(gòu)2. 參考方案根據(jù)題目的設(shè)計要求，可以只采用一種機構(gòu)或幾種不同的機構(gòu)組合在一起的組合機構(gòu)。參考方案1：Z512型臺鉆的改進型的送進機構(gòu)采用的是尖底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。參考方案2：利用連桿曲線的連桿機構(gòu)，機構(gòu)如圖2所示。七．平動式裝載機一、 問題的提出近代工程施工對裝載機的工作范圍、性能的要求不斷提高。試設(shè)計一種平動式裝載機的執(zhí)行機構(gòu)。二、 設(shè)計要求和有關(guān)數(shù)據(jù)裝載機鏟斗的工作范圍參數(shù)如圖所示，另有如下設(shè)計要求：1) 。2) 機身不動時。3) 鏟斗在工作范圍內(nèi)運動到任何位置都能保持平動。4) 鏟斗最大傾倒角度不小于110176。5) 采用液壓驅(qū)動，各個傳動角不得小于35176。6) 不得發(fā)生桿件干涉現(xiàn)象。不得涉及高副機構(gòu)。受力合理。三、 設(shè)計任務(wù)及進度安排1) 機構(gòu)選型，2～5周。2) 尺度綜合及位置分析及傳動角校核，6～12周。3) 靜力分析，13周。4) 用‘組合式可調(diào)平面連桿機構(gòu)模型’進行組裝試驗，輔助設(shè)計，7～13周。5) 繪制鏟斗在題給四位置時的機構(gòu)運動簡圖（要求各位置不同顏色，在一張圖上），14周。6) 撰寫設(shè)計說明書（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輸散裝貨物的車輛，具有兩側(cè)自翻，自動開、關(guān)門的功能（以下簡稱為自翻車），可節(jié)省人力，減輕勞動強度。試設(shè)計其自翻，自動開、關(guān)門機構(gòu)。二、 設(shè)計要求和有關(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)計要求如下：1) 車廂向一側(cè)傾翻至給定角度時，該側(cè)廂門聯(lián)動打開，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，另一側(cè)廂門不得向內(nèi)擺動擠壓。3) 車廂未傾翻時及恢復(fù)水平狀態(tài)時，兩側(cè)廂門聯(lián)動關(guān)閉，廂門不得在散貨壓迫下自行開啟。4) 驅(qū)動和傳動系統(tǒng)在車廂下面，不超出車廂側(cè)面。