機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書---牛頭刨床的綜合設(shè)計(jì)與分析

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目與原始數(shù)據(jù) ………………………………………………………………1</p><p>　　二、牛頭刨床示意圖 ……………………………………………………………………1</p><p>　　三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………2

2、</p><p>　　四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 ……………………………………………………………………3</p><p>　　五、機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 ………………………………………………………………9</p><p>　　六、飛輪設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………14</p><p>　　七、凸輪設(shè)計(jì)………………………

3、………………………………………………………15</p><p>　　八、齒輪設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………17</p><p>　　九、解析法…………………………………………………………………………………19</p><p>　　1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………19</p>

4、<p>　　2.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析……………………………………………………………………………19</p><p>　　3.機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析………………………………………………………………………22</p><p>　　4.凸輪設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………23</p><p>　　十、本設(shè)計(jì)的思想體會(huì) ………………………

5、…………………………………………27</p><p>　　十一、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………36</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目與數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1．題目</b></p><p>　　牛頭刨床的綜合設(shè)計(jì)與分析</p>

6、;<p><b>　　2．原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　刨頭的行程 H=320mm</p><p>　　行程速比系數(shù) K=1.2</p><p>　　機(jī)架長(zhǎng) LO2O3=</p><p&

7、gt;<b>　　650mm</b></p><p>　　質(zhì)心與導(dǎo)桿的比值 LO3S4/LO3B=0.5</p><p>　　連桿與導(dǎo)桿的比值 LBF/LO3B=0.25</p><p>　　刨頭重心至F點(diǎn)距離 XS6=250mm</p><p>

8、　　導(dǎo)桿的質(zhì)量 m4=16</p><p>　　刨頭的質(zhì)量 m6=68</p><p>　　導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JS4=1.6</p><p>　　切割阻力 FC=1600N</p><p>　　切割

9、阻力至O2的距離 YP=160mm</p><p>　　構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速 n2=80</p><p>　　許用速度不均勻系數(shù) [δ]=1/25</p><p>　　齒輪Z1、Z2的模數(shù) m12=12</p><p>　　小齒輪齒數(shù)

10、 Z1=18</p><p>　　大齒輪齒數(shù) Z2=60</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角 φmax=15º</p><p>　　凸輪的擺桿長(zhǎng) LO4C=120mm</p><p>　　凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角

11、 δ0=70º</p><p>　　凸輪的遠(yuǎn)休止角 δ01=10º</p><p>　　凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角 δ0'=70º</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng) Lo2o4=136mm</p><p>　　凸輪

12、的基圓半徑 ro=50mm</p><p>　　凸輪的滾子半徑 rr=15mm</p><p><b>　　二、牛頭刨床示意圖</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)&l

13、t;/b></p><p>　　1、已知：行程速比系數(shù) K=1.2</p><p>　　刨頭的行程 H=320mm</p><p>　　機(jī)架長(zhǎng)度 LO2O3=650mm</p><p>　　連桿與導(dǎo)桿的比

14、 LBF/LO3B=0.25</p><p>　　2、各桿尺寸設(shè)計(jì)如下</p><p><b>　　A、求導(dǎo)桿的擺角：</b></p><p>　　ψmax =180°×（K-1）/（K+1）=180°×（1.2-1）/（1.2+1）=16.4°

15、 </p><p><b>　　B、求導(dǎo)桿長(zhǎng)：</b></p><p>　　LO3B1=H/[2sin（ψmax/2）]=320/[2sin（16.4°/2）]=1121.8mm </p><p><b>　　C、求

16、曲柄長(zhǎng)：</b></p><p>　　LO2A =LO2O3×sin（ψmax/2）=650×sin8.2°=92.7mm </p><p><b>　　D、求連桿長(zhǎng)</b></p><p>　　LBF=LO3B&

17、#215;LBF/LO3B=1121.8×0.25=281mm </p><p>　　E、求導(dǎo)路中心到O3的距離</p><p>　　LO3M =LO3B-LDE/2=LO3B{1-[1-cos(ψmax/2)]/2}=1116.1mm </p&g

18、t;<p><b>　　F、取比例尺</b></p><p>　　μL=0.005m/mm </p><p>　　在A1圖紙中央畫機(jī)構(gòu)位置圖，大致圖形如下：</p><p><b>　　圖2</b></p><

19、;p><b>　　四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　已知：曲柄轉(zhuǎn)速n2=80rpm</p><p>　　各構(gòu)件的重心： 構(gòu)件6的重心：XS6=180mm</p><p>　　第1點(diǎn)：A、速度分析</p><p><b>　　求VA3</b></p><p&

20、gt;　　VA3 =VA2=LO2Aπn/30=92.7×80π/30=0.78m/s </p><p><b>　　求VA4</b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 0.78 ？</p><p

21、>　　方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>　　取μV=VA3/Pa3=0.01 在A1圖的左下方畫速度多邊形</p><p><b>　　求VB</b></p><p>　　用速度影像求VB=0.01*μV=0m/s</p><p><b>　　求VF<

22、;/b></p><p>　　= + </p><p>　　大小： ？ 0 ？</p><p>　　方向： 水平 ∥導(dǎo)路 ⊥BF</p><p><b>　　接著畫速度多邊形</b></p><p><b>　　

23、由速度多邊形求得：</b></p><p>　　VF=pfμV=0m/s </p><p><b>　　方向水平向右</b></p><p><b>　　求ω4</b></p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO

24、3A=0 rad/S </p><p><b>　　求VA4A3</b></p><p>　　VA4A3= ×μV=0.78m/s </p><p>　　方向如速度圖A1 左下B 4’所

25、示 </p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　?、偾骯KA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=0m/s2

26、 </p><p><b>　?、谇骯A3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=6.9m/s2 方向：A→O2 </p&

27、gt;<p><b>　　③求anA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=6.9m/s2 方向：A→O3 </p><p><b>　?、芮骯A4</b></p><p>　　+

28、 = + + </p><p>　　大?。?.6 ？ 10.0 0 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A √ ⊥O3A ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3=0.1

29、 </p><p>　　在A1圖的左下方畫加速度多邊形 </p><p>　　大致圖形如A1圖C 4’</p><p>　　aA4=pa4×μa=2.6m/s2 </p><p><b>　?、萸骯f</b></p><

30、;p>　　方向如A1圖C 4’所示</p><p>　　用加速度影像求aB=11.3m/s2 </p><p>　　= + + </p><p>　　大?。?？ 11.3 0 ?&

31、lt;/p><p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p><p><b>　　接著畫加速度多邊形</b></p><p>　　由加速度多邊形求得：aF=p’f’×μa=0m/s2 水平向右</p><p>　　第4點(diǎn)：A、速度分析</p><p>

32、<b>　　求VA3</b></p><p>　　VA3 =VA2=LO2Aπn/30=0.0927×80π/30=0.78m/s </p><p><b>　　求VA4</b></p><p>　　= + </p><p>　　

33、大小： ？ 0.78 ？</p><p>　　方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>　　取μV=VA3/Pa3=0.01 在A1圖的左下方畫速度多邊形</p><p><b>　　求VB</b></p><p>　　用速度影像求VB=128&

34、#215;0.01=1.28m/s</p><p><b>　　求VF</b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 1.28 ？</p><p>　　方向： 水平 ∥導(dǎo)路 ⊥BF</p><p><

35、b>　　接著畫速度多邊形</b></p><p><b>　　由速度多邊形求得：</b></p><p>　　VF=pfμV=117×0.01=1.17m/s </p><p><b>　　方向水平向右</b></p

36、><p><b>　　求ω4</b></p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=1.14 rad/S</p><p>　　方向；順時(shí)針 </p><p><b>　　求VA4A3</b></p><p>

37、;　　VA4A3= ×μV=15×0.01=0.15m/s </p><p>　　方向如速度圖A1 所示 </p><p><b>　　B、加速度分析</b></p>&l

38、t;p><b>　?、偾骯KA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=0.45m/s2 </p><p><b>　?、谇骯A3</b

39、></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=6.45m/s2 方向：A→O2 </p><p><b>　?、矍骯nA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=1.665m/s2 方向：A→

40、O3 </p><p><b>　?、芮骯A4</b></p><p>　　+ = + + </p><p>　　大?。?.665 ？ 6.45 0.45 ?</p><p&g

41、t;　　方向：A→O3 ⊥O3A √ ⊥O3A ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3=0.1 </p><p>　　在A1圖的加速度多邊形 </p><p>　　aA4=pa4×μa=1.47m/s2

42、 </p><p><b>　?、萸骯B</b></p><p><b>　　方向如A1圖</b></p><p>　　用加速度影像求aB=1.98m/s2 </p><p>　　=

43、 + + </p><p>　　大?。?？ 1.98 0.0057 ?</p><p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p><p><b>　　接著畫加速度多邊形</b></p><p>　　由加速度

44、多邊形求得：aF=p’f’×μa=0.87m/s2 水平向右 </p><p>　　第9點(diǎn)：A、速度分析</p><p><b>　　求VA3</b></p><p>　　VA3 =VA2=LO2Aπn/30=0.0927×

45、80π/30=0.78m/S </p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 0.78 ？</p><p>　　方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>　　取μv=VA3/Pa3=0.01

46、 在A1圖的左下方畫速度多邊形</p><p>　　大致圖形如A1圖所示</p><p><b>　　求VB</b></p><p>　　用速度影像求VB=1m/s;</p><p><b>　　求VF</b></p><p>　　= + </

47、p><p>　　大?。?？ 1 ？</p><p>　　方向：水平 ∥導(dǎo)路 ⊥BF </p><p>　　VF =pf μV=0.98m/s </p><p><b&g

48、t;　　求ω4 </b></p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=0.88rad/s </p><p>　　方向；逆時(shí)針 </p><p><b>　　求VA4A3</b></p><p>　　VA4A3 = a3a4×μV=

49、0.57m/s </p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　　①求aKA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=1.003m/s2

50、 </p><p><b>　　②求aA3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=6.45m/s2 方向：A→O2 </p><p><b>　?、矍骯nA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=0.4

51、5m/s2 方向：A→O3 </p><p><b>　　④求aA4</b></p><p>　　+ = + + </p><p>　　大小 0.45 ？ 6.45 1.003 ?</p

52、><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A √ 如圖6 ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3=0.1 加速度多邊形大致圖形如A1圖所示</p><p>　　aA4=pa4×μa=5.6m/ s2 </p><p><b>　?、萸骯B </b></p>

53、<p>　　用加速度影像求aB=104.3×0.1=10.43m/s2 方向如A1圖所示 </p><p><b>　　⑥求aF </b></p><p>　　= + + </p><p>　　大?。?？ 10.43 0.08 ?</p>&l

54、t;p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p><p><b>　　接著畫加速度多邊形</b></p><p><b>　　由加速度多邊形得：</b></p><p>　　aF=p′f′×μa=10.15m/s2 方向：水平向左

55、 </p><p>　　在A1圖紙左上角繪制刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。</p><p>　　大致圖形如A1圖左上所示</p><p>　　五、機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　已知:導(dǎo)桿的質(zhì)量

56、 m4=16Kg</p><p>　　刨頭的質(zhì)量 m6=68Kg</p><p>　　(其余質(zhì)量忽略不計(jì))</p><p>　　導(dǎo)桿繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JS4=1.6Kgm</p><p>　　切削阻力為常數(shù)大小為 FC=1600N</p><p>　　1.確定慣性力、慣

57、性力矩</p><p><b>　　第4點(diǎn)：</b></p><p>　　F16=-m6×aF=58×0.84=-57N</p><p>　　F14=-m4×as=-16×0.975=15.6N</p><p>　　M14=-1.6×α4=-1.24Nm</p>

58、;<p>　　h =M14/F14=-1.24/15.6=0.079m</p><p><b>　　第9點(diǎn)：</b></p><p>　　F16=-m6×aF=-68×10.15=690N </p><p>　　F14=-m4×aS=-16×5.32=85N </p><

59、p>　　M14=-JS4×α4 =-15.6Nm</p><p>　　h =M14/F14=15.6/85=0.184m </p><p>　　將計(jì)算結(jié)果匯總在如下表中：</p><p>　　2.確定齒輪2的重量</p><p>　　查指導(dǎo)書得齒輪2的重量G2=500N

60、 </p><p>　　3.確定各運(yùn)動(dòng)副反力</p><p><b>　　第4點(diǎn):</b></p><p>　　A、取構(gòu)件5、6為示力體</p><p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm： </p&

61、gt;<p>　　+ + + + =0</p><p>　　上式中只有FR45、FR76的大小未知</p><p>　　取力比例尺：μP=Fc/ab=25N/mm 在機(jī)構(gòu)位置圖下面畫力多邊形 大致圖形如A1圖</p><p><b>　　求得：</b></p><p>　　FR45=d

62、e×μP=1660N </p><p>　　方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>　　FR76=ea×μP=26.×25=660N方向：垂直導(dǎo)路向上</p><p><b>　　∑MF=0：</b></p><p>　　FC（LO2M-YP）+G6×XS6=FR76h76

63、</p><p>　　h76=[Fc×(LO2M-YP)+G6×XS6]/R76 =0.41m </p><p>　　B、取構(gòu)件3、4為示力體</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖右側(cè)繪制示力體圖,比例尺為：μL=0.005m/mm 大致圖形如A1圖</p><p>　　其

64、平衡方程為： + + + + = 0 </p><p>　　∑MO3=0 (確定FR23的大小)：</p><p>　　FR23h23+F14hp+G4h4=FR54h54</p><p>　　量得:hI4 =0.22m ；h4=0.04m； h54=1.125m</p><p>　　FR23=(FR5

65、4h54+F'14hP+G4h4)/h23=2503N </p><p>　　矢量式中FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺μP=25N/mm </p><p>　　接著畫力多邊形圖求得:</p><p>　　FR74=hd) ×μP=32×25=800N </

66、p><p>　　方向與力多邊形中fe的方向一致 </p><p>　　B、取構(gòu)件2為示力體</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖右方繪示力體圖，比例尺為:μL=0.005m/mm </p><p>　　大致圖形如A1圖 </p><p>&

67、lt;b>　　其平衡方程為：</b></p><p>　　+ + + = 0</p><p>　　∑MO2=0 （確定Pb的大?。?lt;/p><p>　　FR32h32=Pbrb</p><p>　　量得:h32=0.095m

68、 </p><p>　　算得:rb =0.325m </p><p>　　Pb=FR32h32/rb=725N </p><p>　　式中的R72大小和方向未知</p><p>　

69、　仍然取力比例尺μP=25N/mm </p><p>　　接著畫力多邊形圖，求得： </p><p>　　FR72=ij×μP=106×25=2660N </p><p>　　方向與為多邊形中ij的方向一致 </p><p><b>　　第9點(diǎn):</b

70、></p><p>　　A、取構(gòu)件5、6為示力體 </p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖上方繪制示力體圖, 如A1圖9所示： </p><p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm </p><p>　　+ + + =0</p>&l

71、t;p>　　上式中只有R45、R76的大小未知</p><p>　　取力比例尺：μP=FI6/ab=10N/mm</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖下面畫力多邊形圖，大致圖形如A1圖9</p><p><b>　　求得：</b></p><p>　　FR45=cd) ×μP=79×10 =790N

72、 </p><p>　　方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>　　FR76=bd) ×μP=78×10 =780N 方向：垂直導(dǎo)路向上</p><p><b>　　∑MF=0：</b></p><p>　　G6×XS6=FR76

73、h76</p><p>　　h76=G6×XS6/FR76=0.218m </p><p>　　B、取構(gòu)件3、4為示力體</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖右側(cè)繪制示力體圖,比例尺為：μL=0.005m/mm 大致圖形如A1圖9</p><p><b>　　其平衡方程為：</b></p><p

74、>　　+ + + + = 0</p><p>　　∑MO3=0 (確定FR23的大小)：</p><p>　　FR54h54+FI4hI4+G4h4=FR23L23</p><p>　　量得:hI4 =0.725m； h4=0.08m； h54=1.15m 圖15</p><p>　

75、　FR23=(FR54h54+ P’14hP+G4h4)/LO3A=1470N </p><p>　　矢量式中FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺μP=10N/mm</p><p>　　接著畫力多邊形圖,求得:</p><p>　　FR74=dg) ×μP=65×10=650N 方向與力多邊形中g(shù)d的方向一致</p>

76、<p>　　B、取構(gòu)件2為示力體</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖右下方繪示力體圖 比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p>　　大致圖形如A1圖9：</p><p><b>　　其平衡方程為：</b></p><p>　　+ + + = 0</p><p&

77、gt;　　∑MO2=0 （確定Pb的大?。?lt;/p><p>　　FR32h32=Pbrb</p><p>　　量得:h32=0.055m </p><p>　　算得:rb =0.325m </p>

78、<p>　　Pb=FR32h32/rb=249N </p><p>　　仍然取力比例尺μP=10N/mm </p><p>　　接著畫力多邊形圖,求得：</p><p>　　FR72=hi) ×μP=139×10=1390N </p><

79、p>　　方向與為多邊形中ih的方向一致 </p><p>　　4、將各運(yùn)動(dòng)副反力匯總?cè)缦拢?lt;/p><p>　　5、計(jì)算平衡力偶矩并匯總?cè)缦拢?lt;/p><p>　　6、繪制平衡力偶矩曲線Mb-δ2</p><p>　　該曲線在A1圖的右上角</p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺：μMb=4Nm/mm <

80、/p><p>　　橫坐標(biāo)比例尺：μδ2=2度/毫米 見(jiàn)A1圖 I</p><p><b>　　六、飛輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　已知：許用速度不均勻系數(shù) [δ]=1/25</p><p>　　平衡力矩曲線 Mb-δ2</p><p><b>

81、;　　驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)</b></p><p>　　曲柄的轉(zhuǎn)數(shù) n2=80rpm</p><p>　　飛輪裝在齒輪Z1的O1軸上</p><p>　　1、作等效阻力矩曲線Mr-δr</p><p>　　由于飛輪準(zhǔn)備裝在Z1的O1軸上，</p><p>　　因此|Mr|=|Mb/i

82、12|可由Mb-δ2曲線直接畫出Mr-δ1曲線（見(jiàn)A1圖I）。</p><p>　　為了使圖形一樣，其比例尺選為：μMr=μMb/i12=2Nm/mm </p><p>　　2、求功曲線Wr-δ1</p><p>　　取極距H=40mm </p><p>　　圖解積分Mr-δ1得Wr-δ1曲線。&

83、lt;/p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺為：μW =μM×μδ×H×π/180°=2×6.2×40×π/180°=8.7J/mm </p><p>　　3、求功曲線Wd-δ1</p><p>　　根據(jù)一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)

84、轉(zhuǎn)循環(huán)中能量變化為零，以及Md=常數(shù)的條件</p><p>　　可作出Wd-δ1曲線。比例尺仍為：μW=8.7J/mm</p><p>　　4、求驅(qū)動(dòng)力矩曲線Md-δ1仍取極距H=40mm </p><p>　　圖解微分Wd-δ1得Md-δ1曲線。</p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺為：μM=2Nm/mm

85、 </p><p>　　得驅(qū)動(dòng)力矩：Md =h×μM=9×2=18Nm </p><p>　　5、確定最大盈虧功為：[W]=22×8.7= 191.4J</p><p>　　6、求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF=900[W]/π2n2[δ]=(900×191.4×25)/(3.142 ×2642)=6.3Kgm

86、 </p><p>　　7、確定飛輪尺寸b=4gJF/πD3Hγ</p><p>　　材料用灰鑄鐵γ=7×104N/m3</p><p>　　取飛輪直徑 D=0.5m </p><p>　　取輪緣的高寬比為H/b=1.5

87、 </p><p>　　b2=4gJF/πD3Hγ=(4×9.8×6.32)/(3.14×1.5×0.53×7×104)</p><p>　　b=0.0062m=6.2mm </p><p>　　H=1.5b=1.5&

88、#215;6.2=9.3mm </p><p><b>　　圖19</b></p><p>　　七、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線</p><p>　　已知：推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速上升和等加速等減速下降,凸輪與曲柄共軸,順時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角 φmax=15°</p><

89、p>　　凸輪的擺桿長(zhǎng) LO4C=120mm</p><p>　　凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角 δ0=70°</p><p>　　凸輪的遠(yuǎn)休止角 δ01=10°</p><p>　　凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角 δ0'=70°<

90、/p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng) Lo2o4=136mm</p><p>　　凸輪的基圓半徑 ro=50mm</p><p>　　凸輪的滾子半徑 rr=15mm</p><p>　　擺桿的角位移曲線以及凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)已繪制在A2圖紙上.</p&

91、gt;<p><b>　　圖20 </b></p><p>　　八、齒輪設(shè)計(jì)及繪制嚙合圖</p><p>　　已知：齒輪1的尺數(shù)Z1=18</p><p>　　齒輪2的尺數(shù)Z2=60</p><p><b>　　模數(shù)m12=15</b></p><p>

92、<b>　　壓力角α=20°</b></p><p>　　齒頂高系數(shù)h*a=1</p><p>　　徑向間隙系數(shù)C*=0.25</p><p>　　1、列表計(jì)算集合尺寸</p><p>　　圖21 </p><p><b>　　九、解析法</

93、b></p><p><b>　　1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　已知：（1）行程速比系數(shù)K；</p><p>　　（2）刨頭和行程H；</p><p>　?。?）機(jī)架長(zhǎng)LO2O3</p><p>　?。?）連桿與導(dǎo)桿的比LBF/LO3B</p><p>

94、;　　求解:(1)求導(dǎo)桿的擺角：ψmax=180°×（K-1）/（K+1）</p><p>　　(2)求導(dǎo)桿長(zhǎng)：LO3B1=H/[2sin（ψmax/2）]</p><p>　　(3)求曲柄長(zhǎng)：LO2A=LO2O3×sin（ψmax/2）</p><p>　　(4)求連桿長(zhǎng)：LBF=LO3B×LBF/LO3B</p>

95、;<p>　　(5)求導(dǎo)路中心到O3的垂直距離LO3M：從受力情況（有較大的傳動(dòng)角）出發(fā)，刨頭導(dǎo)路O3B線常取為通過(guò)B1B2 撓度DE的中點(diǎn)M.</p><p>　　即： LO3M=LO3B-LDE/2</p><p>　　將上述已知條件和公式編入程序 見(jiàn)附錄</p><p>　　與圖解法比較，誤差在毫米以下。不用修改。</p

96、><p><b>　　2．機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　已知： (1)曲柄轉(zhuǎn)速ｎ2；</p><p>　　(2)各構(gòu)件的長(zhǎng)度。</p><p>　　求解：①、建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程式</p><p>　　如圖所示：選定直角坐標(biāo)系XOY。標(biāo)出各桿的矢量和轉(zhuǎn)角。各構(gòu)件矢量所組成的封閉矢量</

97、p><p>　　方程式為: 圖22</p><p>　　+ = a </p><p><b>　　b</b></p><p&g

98、t;　　其中令：Ll=LO2O3；Y=L03M；S=L03A；</p><p>　　將a式分別投影在x和y軸上得</p><p>　　L2cosF2=S cos F4 c</p><p>　　Ll+L2 sin F2=S sin F4

99、 d</p><p><b>　　兩式相除則得</b></p><p>　　tgF4=(Ll+L2sinF2)／L2cosF2 (1)</p><p>　　在三角形A0203中</p

100、><p>　　S2=LlLl+L2L2－2L1L2cos(90+F2) (2)</p><p>　　將c d兩式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)一次得</p><p>　?。璍2W2sinF2=－SW4sinF4+VrcosF4 e</

101、p><p>　　L2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4 f</p><p>　　將坐標(biāo)XOY繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)F4角(也就是將e f兩式中的F2角F4角分別減去F4)，經(jīng)整理后可分別得到</p><p>　　Vr=－L2 W2sin(F2－F4)

102、 (3)</p><p>　　W4=［L2 W2 cos(F2-F4)］／S (4) </p><p>　　再將e f二式方別對(duì)時(shí)同求導(dǎo)一次后，同樣將</p><p>　　坐標(biāo)XOY繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)F4角(也就是將式中的F2角F4<

103、;/p><p>　　角分別成去F4)，經(jīng)整理后可分別得到</p><p>　　ar=SW4W4－L2W2W2cos(F2－F4) (5)</p><p>　　ak=2 Vr W4

104、 (6)</p><p>　　e4=－［2 Vr W 4+ L2W2W2sin(F2一F4) ］ (7)</p><p>　　將b式分別投|影在x和y軸上得</p><p>　　X：L4 cos F4十L5 cos F5

105、 (8)</p><p>　　Y：L4 sin F4十L5 sin F5 (9)</p><p><b>　　由(9)式可直接得</b></p><p>　　sin F5=（Y－L4sinF4）／L5

106、 （10）</p><p>　　對(duì)(9)式求導(dǎo)，一次可得</p><p>　?。璍4W4cosF4=L5W5cosF5 </p><p><b>　　于是由g式可得</b></p><p>　　W5=(－L4W4cosF4)／L5cosF5

107、 （11）</p><p>　　對(duì)g式求導(dǎo)一次經(jīng)整理可得</p><p>　　e5=（－L4e4cosF4+L4W4 W4sinF4+L5W5W5sinF5)／L5cosF5 （12）</p><p>　　(8)式中的X是坐標(biāo)值，要想得到F點(diǎn)的位移XF</p><p>　　應(yīng)該是XF

108、=X－X0</p><p>　　XF=L4 cos F4+L5 cos F5</p><p>　　一(L4 cos F40+L5 cos F50) （13）</p><p>　　式中F40 F50是導(dǎo)桿4處在左極限位置l時(shí)。</p><p>　　導(dǎo)桿4和連

109、桿5與坐標(biāo)的正向夾角</p><p>　　對(duì)（13）式求導(dǎo)一次可得：</p><p>　　VF=－L4W4sinF4－L5 W5sinF5 （14）</p><p>　　對(duì)（14）式求導(dǎo)一次可得</p><p>　　aF=－L4cosF4W4W4－L4sinF4e4

110、</p><p>　?。璍5cosF5 W5W5－L5sinF5e5 (15)</p><p><b>　　角度的分析</b></p><p>　　關(guān)于F4和F5兩個(gè)角度的分析</p><p>　　當(dāng)曲柄2運(yùn)動(dòng)到第一象限和第四象限時(shí)，導(dǎo)桿

111、4在第一象限。此時(shí)得出的F4就是方位角。當(dāng)曲柄2運(yùn)動(dòng)到第二象限和第三象限時(shí)導(dǎo)桿4是在第二象限，得出的F4是負(fù)值，所以方位角應(yīng)該是F4=180+F4由于計(jì)算機(jī)中只有反正切，由（10）式是不能直接求出F5．因此要將其再轉(zhuǎn)換成反正切的形式F5=atn(－g／sqr(1—g*g)) （16）</p><p>　　式中g(shù)=sin F5=

112、=(Y－L4*sin F4) ／L5</p><p>　　無(wú)論曲柄2運(yùn)動(dòng)到第幾象限。連桿5都是在第二第三象限，由于在第二象限時(shí)F5是負(fù)值，在第三象限時(shí)F5是正值，因此在轉(zhuǎn)換方位角時(shí)可以用一個(gè)公式來(lái)表示即：</p><p>　　F5=180+F5 （17）</p>

113、<p>　　開(kāi)始計(jì)算是在左極限l的位置。因此F2的初</p><p>　　值應(yīng)該是： F2=Fq=195°(Fq為起始角)</p><p>　　運(yùn)行到8′時(shí)導(dǎo)桿處在右極限終止位置，因此F2的數(shù)值應(yīng)該是：</p><p>　　F2=FZ=345° (FZ為終止角)</p><p>　　編寫程序及運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)附錄

114、：</p><p><b>　　結(jié)果分析： </b></p><p>　　上述結(jié)果與圖解法比較，除加速度略有點(diǎn)誤差外其余各結(jié)果均無(wú)誤差。因此驗(yàn)證了圖解法和解析法的運(yùn)算結(jié)果都是正確的。加速度的誤差盡管很小但也進(jìn)行了查找修正</p><p>　　3．機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　已知:(1)各構(gòu)件的質(zhì)量；<

115、;/p><p>　　(2)導(dǎo)桿繞自身t心曲轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J。l；</p><p>　　(3)切削阻力F．的變化規(guī)律；</p><p>　　(4)齒輪2的重量G=500 N。</p><p><b>　　求解：</b></p><p>　　一、建立直角坐標(biāo)系(與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)的坐標(biāo)相一致如圖23所示)</

116、p><p>　　二、求出刨頭6和導(dǎo)桿4質(zhì)心點(diǎn)的加速度和導(dǎo)桿4的角加速度。 圖23</p><p>　　三、確定刨頭6和導(dǎo)桿4的慣性力和導(dǎo)桿4的慣性力矩。</p><p>　　四、遠(yuǎn)離原動(dòng)件拆基本桿組建立機(jī)構(gòu)的力方程式．根據(jù)已知條件求出各運(yùn)動(dòng)副反力及加在原動(dòng)件上的平衡力和平衡力矩。</p><p>　　1．取構(gòu)件5—6為示力體可得到方程式：&l

117、t;/p><p>　　(在回程和工作行程的兩端0.05H處FC=0)</p><p><b>　　向X軸投影 </b></p><p>　　R45×cos(f45)+P16－FC=0</p><p><b>　　向Y軸投影</b></p><p>　　R45

118、5;sin（f45）+R76－G6=0</p><p><b>　　向F點(diǎn)取距</b></p><p>　　R76×h76=FC·(L02m－Y p)+G6*Xs6</p><p>　　2．取構(gòu)件3—4為示力體可得到方程式：</p><p>　　向O3點(diǎn)取矩求R23</p><p&

119、gt;　　R23LO3+P’14hP+G4h4=R54h54</p><p>　　3．取構(gòu)件2為示力體可得到方程式：</p><p>　　源程序及運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)附錄</p><p><b>　　結(jié)果分析： </b></p><p>　　上述結(jié)果與圖解法比較，除某個(gè)運(yùn)動(dòng)副反力略有點(diǎn)誤差外其余各結(jié)果均無(wú)誤差。因此驗(yàn)證了圖解

120、法和解析法的運(yùn)算結(jié)果都是正確的。力的誤差盡管很小但也進(jìn)行了查找修正.</p><p>　　4．凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線設(shè)計(jì)</p><p>　　已知(1)從動(dòng)件8的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及δ0、δ01、δ’</p><p>　　(2)從動(dòng)件8的長(zhǎng)度LO4C</p><p>　　(3)從動(dòng)件的最大擺角φmax=16º</p><p&g

121、t;　　(4)從動(dòng)件與凸輪的中心距LO2O4</p><p>　　(5)凸輪理論輪廓的基圓半徑r0</p><p><b>　　(6)滾子半徑rr</b></p><p>　　(7)凸輪與曲柄共軸,順時(shí)針回轉(zhuǎn)</p><p><b>　　1.建立數(shù)學(xué)模型</b></p><p&g

122、t;　　選取XOY坐標(biāo)系，B0點(diǎn)為凸輪起始點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)推桿滾子中心處于B0點(diǎn)處，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)δ角度時(shí)，推桿相應(yīng)地產(chǎn)生位移角φ。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,此時(shí)滾子中心應(yīng)處于B點(diǎn)，其直角坐標(biāo)為：</p><p>　　y = a sinδ－Lsin(δ－φ－φ0) a</p><p>　　x = a cosδ－Lcos(δ－φ－φ0) b</p><p>　　式中a為凸

123、輪軸心O與擺動(dòng)推桿軸心A之間的距離,L為擺動(dòng)推桿的長(zhǎng)度。在⊿OA0B0中</p><p>　　φ0=arc cos (a2＋L2－r20)/2aL c</p><p>　　a式和b式即為凸輪理論輪廓線的方程式。</p><p>　　凸輪的實(shí)際廓線與理論廓線的距離處處相等，為其理論廓線的等距曲線，且等于滾子半徑rr，故當(dāng)已知理論廓線上任意一點(diǎn)B(x，y)時(shí)，

124、只要沿理論廓線在該點(diǎn)的法線方向取距離為rr，即得實(shí)際廓線上得相應(yīng)點(diǎn)B’(X’,Y’)。由高等數(shù)學(xué)知，理論廓線B點(diǎn)處法線nn得斜率(與切線斜率互為負(fù)倒數(shù))，應(yīng)為：</p><p>　　tgθ＝－dx/dy＝－(dx/dδ)/(dy/dδ) d</p><p>　　式中dx/dδ、dy/dδ可根據(jù)a式和b式求得：</p><p>　　dy/dδ＝a cosδ－L

125、cos(δ－φ－φ0)(1-dφ/dδ) e</p><p>　　dx/dδ＝－a sinδ＋Lcos(δ－φ－φ0)(1-dφ/dδ) f</p><p><b>　　代入d式可求出θ。</b></p><p>　　此處應(yīng)注意：θ角在0°至360°之間變化，當(dāng)式中分子分母均大于0時(shí)，θ角在0°至90

126、76;之間；分子分母均小于0時(shí)，θ角在180°至270°之間；如果dy/dδ<0，dx/dδ>0則θ角在90°至180°之間；又如dy/dδ>0，dx/dδ<0，則θ角在270°至360°之間。</p><p>　　當(dāng)求出θ角后，實(shí)際廓線上對(duì)應(yīng)B’(x’,y’)的坐標(biāo)可由下式求出：</p><p>　　x’

127、=x±rrcosθ g</p><p>　　y’=y±rrcosθ h</p><p>　　式中“－”號(hào)為內(nèi)等距曲線，“＋”號(hào)為外等距曲線。g式和h式即為凸輪的實(shí)際輪廓線方程式。</p><p>　　在e式和f式中的φ即為給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的擺角推桿的角位移，dφ/dδ為φ對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角δ的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)給定的等加速等減速上升和等加速等減速返回

128、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律其公式如下：</p><p><b>　　1．推程</b></p><p>　?、偻茥U在等加速運(yùn)動(dòng)階段的方程式(δ在0至δ0/2之間變化)</p><p>　　Φ=2Φmax(δ/δ0)2</p><p>　　dΦ/dδ=4Φmaxδ/δ02</p><p>　?、谕茥U在等減速運(yùn)動(dòng)階段的