旋转木马 电动木马

机械原理课程设计

说明书

题 目： 玩具电动木马 指导老师： 学生姓名： 学 号： 所属院系： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 完成日期： 2013年7月12 日

大学机械工程学院

2013年7月

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机械原理课程设计

大学

《机械原理课程设计》任务书

班级: 姓名 课程设计题目: 玩具电动木马

课程设计完全内容:

设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的决

策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图)

发题日期: 2013 年 7 月 1 日 完成日期: 2013 年 7 月 12 日

指导教师:

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目 录

1.序言 ································ 1 2.设计任务 ······························ 2

2.1 设计题目 ·························· 2 2.2 设计目的 ·························· 2 2.3 设计要求 ·························· 2 3．机械系统运动方案设计的构思 ····················· 3

3.1 方案设计 ·························· 3 3.1.1 方案1 ··························· 3 3.1.2 方案2 ··························· 4 3.1.3 方案3 ··························· 5 4. 综合评价与方案决策 ························· 6

4.1 方案1的优缺点 ························ 6 4.2 方案2的优缺点 ························ 6 4.3 方案3的优缺点 ························ 6 5. 机构的尺度综合 ··························· 7 心得体会 ······························· 8 参考文献 ······························ 11

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1. 序言

所谓设计工作就是把头脑中设想的方案内容付诸具体计划,机械设计就

是根据实际工作情况,设想用某些机构予以实现,完成这一设计需要在调查的基础上,经过一定的分析和计算,必要时还要有一定的实验,然后确定好机构的类型,机构形式,材料种类以及全部尺寸.最后以二维和三维图形的形式表示出来.可见,整个设计过程基本上呈一种分阶段顺序进行的垂直串行结构,但在每一阶段都可能碰到不明确的问题,提出不适当的设想,进行到后续阶段,就可能出现错误或不仅合理的结果,这时就必须反馈回去,以评介决策信息为指导,对前面一步或几步的设计进行修正和改进.这种求解与反馈的过程要经历多次,才能得到一个较为完善的设计结果.

机械设计是用机械代替手工劳动,提高生产率和改善劳动条件等.因此,完整的设计工作应该包括下列几个主要方案:

 由实际手工操作的动作设计归纳出机械完成同一工艺的几个运动方

案.方法设计

 根据归纳的几个机械运动(包括运动的种类和归律)确定机构类型方

案,这种设计内容即所谓型机构综合.

 根据运动参数的条件定出机构的简图尺寸,即所谓尺度综合.  根据工作的受力情况进行强度计算,设计零部件结构形状和尺寸.  考虑加工工艺和安装,调整和使用方便等因素,将结构形式合理化.结

构设计

 经过运动特性分析和机构运动动态仿真,对所设计的机构进行优化.

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2. 设计任务

2.1 设计题目

玩具电动木马

2.2 设计目的

在自动木马机构也采用装载机构本身回转运动，被装载机构（摇块机构）的曲柄也做作主动运动，两个运动组合式木马产生飞跃向前的雄姿。

2.3 设计要求

1) 2) 3) 4) 5) 6)

设计电动摇马机构。

电动旋转木马机构每秒钟飞跃次数为上下运动18.75圈1次 驱动电机：Y180L－8、功率N＝3 kW、转速n＝750r/min； 总高度h=9m，直径r=9.6m，可以坐16位乘客

为改善摇马机构的质量，希望在运动后有一短暂的停止时间； 由于摇马在运动过程过快影响电动玩马具的运动效果，希望运动机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。

为了实现滑块机构的运动形式，运动参数及运动协调关系，或者为了改善机械的动力特性，常常需要将选定的机构一适合一适当的方式组合起来，才能满足机械的设计要求

7)

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3．机械系统运动方案设计的构思

3.1 方案设计 3.1.1 方案1

方案1主运动采用滑块机构，副运动摇杆机构，装有“摇马”外形的曲柄连杆机构，它的机架式固定不运动的。因此“摇马”只能在远处起伏摇摆。但让该机构的机架一个圆周轨道运动起来是很容易做到的。如此，几个便犷展成转圈彼跑得马了。

图3-1 曲柄滑块机构

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3.1.2方案2

方案2主运动采用滑块机构和凸轮机构（凸轮机构采用几何封闭的凸轮机构）。副运动采用齿轮机构（齿轮的啮合方式为内啮合，齿轮轮系为周转轮系），还采用了曲柄摇杆机构。

标注 图中，2表示定轴齿轮。它们属于定轴轮系。 图中1,3表示在周转轮系。

图3-2 齿轮滑块及连杆复合机

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3.1.3 方案3

方案3主运动采用涡轮蜗杆机构，副运动采用齿轮运动和凸轮运动

图3-3 涡轮蜗杆机构和凸轮机构

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4. 综合评价与方案决策

方案1的优缺点：方案I带传动结构简单，移动平稳，链传动传递功率较大，但是它们的外廓尺寸大，链传动寿命较短。滑块机构结构比较简单，运动可靠，但连杆的上下运动不能控制。

方案2的优缺点：方案Ⅲ 采用齿轮传动，结构紧凑，寿命长，效率高，大齿轮为定轴齿轮，便于上下运动和周转运动，设计计算较方便。尺寸较紧凑，便于布置。

方案3的优缺点：运动传递比较准确，传力性比较好，运动比较稳定，计算比较容易，减速比较好

我们在方案3采用了涡轮蜗杆和两个齿轮来减速，这样可以提高运动效果。达到有效的运动目的。

根据以上简单分析，初步决定采用方案3作为机器的运动方案.

因为我们采用了750次/min电动机，这个运动太快了，所以我们要减速。 当z1=2,z2=20,z3=40,m=2,h=9m,r=9.6m,N=3Km

模数是齿轮的一个重要参数，用m表示，模数的定义为齿距p与的比值,即

mp

pm2*3.14=6.28mm 故齿轮的分度圆直径d可表示为

dmz2

d22*2040mm

d3mz32*4080mm

标准中心距 代码a 计算公式 amz2z3/2

a2(2040)/260mm

，

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传动比 代码i

计算公式 i23z3/z2=40/20=2

图4-1盘形凸轮轮廓

在电动机每秒钟转750次，根据公式2M/z2

2750/2037.5r/min 3750/4018.75r/min

齿轮z3连接到凸轮，凸轮z3的速度是每秒钟转18.75次。旋转木马的总高是9m,我们设计的凸轮推杆的位移是100cm,这是有利于木马的上下运动。

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心得体会

这是本人在大学第一次做机械机构的课程设计，在与同组的同学一起合作，从最初构想到定型、制图、动画——整个设计过程中，可以说受益匪浅。

首先，本人最大的感受就是真切地感受到所谓的“书到用时方恨少”啊。作为一名工科的大学生，学习工科并不仅仅学习书本上的理论，而且还需实践的体验。因为机械本身就是最重实践的学科，从我们最早开始学的机械制图到后来的理论力学、材料力学、机械原理只是给予我们理论知识。当在我真正要设计本组所选的制钉机时，从原材料到机构选择，从动力学计算到计算机编程，才发现我所学的知识或者说考试所要求的那些知识简直就是少的可怜。同时，很多书本上那些白底黑字在以前对我就是白底黑字，那些公式方程材料数据到底有什么意义，我并不知道。可当你有目的性的去查资料，翻过去的教科书时，那些数字方程就体现了它的真正价值了。

第二，我认为我们所进行的设计并不是在搞从无到有的发明创造，我们所进行的应是改进创新。机械机构有无数前人总结经验所留给我们的财富，我们应发扬“拿来主义”的精神，并根据课题要求改进传统制钉机构而用更合理的机构。虽然，其他组做的课题同我们组不同，但在软件使用，机构选择等很多方面都有我组值得借鉴学习的地方。同他组的交流能打到事半功倍的效果。

俩个星期的实习中,我们知道了课程设计的意义：并不只是机械原理的一个作业，而是要在这次课程设计中，初步接触机械设计，在设计能完成简单要求的机械中培养对新的机械运动方案构思和设计的能力，对机构系统种各机构分析和设计能力的培养。并且逐步树立工程设计的观点，培养自己的创新设计能力和实用机构设计能力。

其中，我在课程设计中有以下几点感触：

首先，这次课程设计，使我原先纯理论的知识范围得到了实践，从而得到了进一步的巩固和加强，并且原先游离于课本之中的各个分散的知识点得到了综合利用，融会贯通。

其次，使我们掌握了在复杂的机构中寻找理想的机构的能力，从而使机器的效率达到最高。

第三，使我的耐心得到了磨练，要知道设计过程中失败是不可避免的，如果没有足够的耐性，那冗长的工作和几次小小的挫折便会将你彻底打败，到时胜利便遥不可及了。

最后，这次实践不仅培养了我们的思维和归纳能力，更培养了我们的团队合

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作能力，通过工作分配，精诚合作，我们的效率的到了很大的提高，通过相互勉励，我们能以最佳的精神面貌迎接挑战，这对我们的成功将有很大的帮助。 总的来说，这次课程设计包含了我们设计小组的努力，大家在设计中 都很投入。因为这是我们第一次自己着手机械设计，其中还有许多不 成熟的方面，但我们还是很满意的，为的是从中学到了许多课堂上学 不到的东西。就我认为，本次课程设计的结局还是的。它必将成 为我们将来征程中一笔不可多得的财富。

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参考文献

[1] 孙恒,陈作模主编.机械原理（第7版）西北:高等教育出版社 [2] 穆塔里夫主编.机械原理课程设计指导书.大学出版社 [3] 庄学功编.机械基础.北京:中国铁道出版社 [4] 黄森彬主编.机械设计基础.北京:机械工业出版社

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