机械原理课程设计题目如何选？

经典与基础类题目

侧重于对核心机构（连杆、凸轮、齿轮等）的综合运用和分析，是机械原理课程设计的“标配”。

牛头刨床（或插床）的机构设计与分析

• 设计目标： 设计一个能将连续转动转换为往复移动的牛头刨床主切削运动机构。
• 核心机构：
  • 方案一（经典）： 以摆动导杆机构为主，串联曲柄摇杆机构或齿轮机构以实现工作台进给。
  • 方案二（创新）： 采用凸轮-连杆组合机构，精确控制刨刀的运动速度和加速度，以获得更好的切削质量。
• 设计任务：
  1. 根据给定的行程速度变化系数 K 和刨刀行程 H，设计导杆机构的尺寸。
  2. 对刨刀进行运动分析（位移、速度、加速度）和动态静力分析。
  3. 设计齿轮机构或棘轮机构实现工作台的间歇进给。
  4. 绘制机构运动简图和装配图。

洗衣机（波轮式或滚筒式）的传动机构设计

• 设计目标： 设计洗衣机中实现洗涤和脱水两种功能的传动系统。
• 核心机构：
  • 方案一（波轮式）： 以带传动或齿轮传动减速，通过离合器（可以是超越离合器或摩擦离合器）实现电机轴与波轮轴的连接或断开。
  • 方案二（滚筒式）： 设计一个包含行星轮系的减速机构，实现滚筒的低速转动（洗涤）和高速转动（脱水）。
• 设计任务：
  1. 根据洗涤和脱水时的转速要求,进行传动比计算。
  2. 选择合适的机构类型（如定轴轮系、行星轮系），并设计各轮齿数。
  3. 设计离合器的工作原理,实现两种工作状态的切换。
  4. 对关键零件（如齿轮、轴）进行初步的强度校核。

精密播种机（或分拣机）的凸轮-连杆组合机构设计

• 设计目标： 设计一个能实现特定运动轨迹（如“停留-下降-后退-提升-停留”的矩形轨迹）的执行机构。
• 核心机构：
  • 凸轮-连杆组合机构： 利用凸轮轮廓精确控制从动件的运动规律，再通过连杆机构将转动或摆动转换为播种爪所需的复杂平面运动。
• 设计任务：
  1. 根据播种/分拣的工艺要求，绘制从动件的位移线图。
  2. 设计盘形凸轮或圆柱凸轮的轮廓曲线。
  3. 设计连杆机构,将凸轮的输出运动转换为播种爪的最终轨迹。
  4. 对整个组合机构进行运动仿真,验证轨迹是否符合要求。

创新与综合类题目

更注重解决实际问题,需要综合运用多种知识，鼓励创新思维。

爬楼梯机器人（或越障小车）的行走机构设计

• 设计目标： 设计一种能够稳定爬上楼梯或越过障碍物的行走机构。
• 核心机构：
  • 方案一（连杆式）： 采用多自由度连杆机构（如四杆、六杆机构）模拟腿的运动，实现抬腿、跨步、支撑的动作。
  • 方案二（履带式）： 设计一种自适应履带机构，通过特殊形状的履带板和连杆组合，使履带能更好地贴合台阶表面。
  • 方案三（轮腿式）： 将轮式和腿式结合，在平地用轮，在障碍时切换为腿式机构。
• 设计任务：
  1. 分析爬楼梯时的运动学和动力学要求。
  2. 选择并设计行走机构的构型。
  3. 对关键连杆进行运动分析,确保其能完成越障动作。
  4. 考虑机构的稳定性和重心变化。

残疾人助行器（或代步车）的转向与驱动机构设计

• 设计目标： 为下肢行动不便者设计一款省力、转向灵活的助行器。
• 核心机构：
  • 转向机构： 设计一个 Ackermann 转向梯形机构，实现所有车轮的纯滚动，减少轮胎磨损。
  • 驱动机构： 设计省力的齿轮传动或绳索滑轮传动机构，将手部的操作力放大，驱动后轮。
  • 刹车机构： 设计简单的杠杆-摩擦式刹车机构。
• 设计任务：
  1. 进行人体工程学分析,确定操作手柄的位置和行程。
  2. 设计转向梯形机构,保证理想的转向特性。
  3. 设计传动系统,计算传动比和效率。
  4. 绘制总装配图和关键部件图。

自动盖章机（或自动盖章流水线）的执行机构设计

• 设计目标： 设计一个能自动完成“取章-蘸墨-对准-盖章-复位”全过程的机构。
• 核心机构：
  • 凸轮-连杆-组合机构： 用多个凸轮分别控制垂直盖章、水平移动、取章等动作。
  • 间歇运动机构： 在传送带上采用槽轮机构或不完全齿轮机构，使工件在盖章时停止。
• 设计任务：
  1. 分析盖章工艺流程,分解为若干个独立的动作。
  2. 为每个动作选择合适的执行机构（凸轮、气缸模拟等）。
  3. 进行机构的协调设计,确保各动作在时间上不冲突。
  4. 绘制机构运动循环图,并进行运动仿真。

特定功能类题目

功能目标明确,适合对特定领域感兴趣的同学。

汽车雨刮器系统设计

• 设计目标： 设计一个能实现“高速/低速”两种刮刷速度，并在刮刷到极限位置时自动返回的雨刮器机构。
• 核心机构：
  • 齿轮连杆组合机构： 核心是曲柄摇杆机构，通过电机驱动，将转动转换为雨刮臂的摆动，通过齿轮箱改变传动比以实现不同速度。
• 设计任务：
  1. 根据汽车挡风玻璃尺寸,确定雨刮臂的摆角和长度。
  2. 设计曲柄摇杆机构的尺寸,满足运动要求。
  3. 设计电机和齿轮箱的传动方案。
  4. （可选）设计一个简单的自动返回或防夹手机构。

混合搅拌机（如和面机、混凝土搅拌机）的传动与搅拌机构设计

• 设计目标： 设计一个能实现多种运动（如公转+自转）的搅拌机构，以达到均匀混合的效果。
• 核心机构：
  • 行星轮系： 利用行星轮系使搅拌容器（或搅拌叶片）同时进行自转和公转。
  • 多轴输出： 设计一个复杂的定轴轮系，同时驱动多个搅拌头以不同速度和方向转动。
• 设计任务：
  1. 分析搅拌工艺对运动的要求（速度、轨迹）。
  2. 选择并设计行星轮系或定轴轮系的参数。
  3. 计算各搅拌头的转速和传动比。
  4. 对搅拌轴和支撑结构进行初步的强度和刚度分析。

如何选择合适的题目？

1. 兴趣导向： 选择你感兴趣的方向，如机器人、汽车、日常生活用品等，这样更有动力。
2. 能力匹配：
   • 新手/基础薄弱： 建议选择 经典类 题目，如牛头刨床、洗衣机，它们结构清晰，参考资料多，能帮你扎实掌握基本方法。
   • 有一定基础/想挑战： 可以选择 创新/综合类 题目，如爬楼机器人、助行器，它们更开放，能锻炼你的系统设计和创新思维。
3. 可行性考虑： 评估自己的时间和加工能力，复杂的3D建模和仿真（如Adams, SolidWorks）需要投入较多时间，如果条件有限，可以选择侧重于理论分析和2D绘图的题目。
4. 与导师沟通： 最重要的一步！ 将你的初步想法与指导老师沟通，老师会根据实验室条件、教学要求和你的实际情况给出最合适的建议。

课程设计一般流程参考

1. 选题与任务分析： 确定题目，明确设计要求（如运动、动力性能指标）。
2. 方案设计与论证： 提出至少2-3种可行的设计方案，通过对比分析（如结构复杂度、效率、成本、可靠性）选出最优方案。
3. 机构尺寸设计： 根据设计要求，运用图解法或解析法计算机构中各构件的尺寸（如杆长、凸轮轮廓、齿轮模数齿数等）。
4. 运动分析： 对关键位置进行速度和加速度分析，绘制运动线图。
5. 动力分析： 计算各运动副的反力和需要施加的平衡力矩/力。
6. 关键零件设计： 对主要零件（如轴、齿轮、凸轮）进行初步的强度、刚度或寿命校核。
7. 图纸绘制： 绘制机构运动简图、装配图和主要零件图。
8. 编写设计说明书： 整理上述所有内容，形成一份完整、规范的设计计算说明书。
9. 答辩准备： 制作PPT，清晰陈述你的设计思路、过程和成果。

希望这份详细的题目列表和建议能帮助你顺利完成机械原理的课程设计！祝你设计顺利，取得好成绩！

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