牛頭刨床的綜合與分析(課程設(shè)計(jì)說明書)

1、<p>　　目 錄</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- 2 -</p><p>　　三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 2 -</p><p>　　四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析- 4 -</p><p>　　五、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析- 9 -</p

2、><p>　　六、飛輪設(shè)計(jì)- 13 -</p><p>　　七、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線- 15 -</p><p>　　八、齒輪設(shè)計(jì)及繪制嚙合圖- 15 -</p><p>　　九、解析法- 16 -</p><p>　　1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 16 -</p><p>　　2．機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析- 1

3、7 -</p><p>　　3．凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)- 19 -</p><p>　　4. 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 22 -</p><p>　　十、本設(shè)計(jì)的思想體會(huì)- 22 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 22 -</p><p>　　附 錄- 23 -</p><p>　　一、設(shè)計(jì)題

4、目與原始數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1．題目：</b></p><p>　　牛頭刨床的綜合與分析</p><p><b>　　2．原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　刨頭的行程 H=550mm</p><p>　　行程速比系數(shù)

5、 K=1.6</p><p>　　機(jī)架長 LO2O3=400mm</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=0.3</p><p>

6、　　刨頭重心至F點(diǎn)距離 XS6=160mm</p><p>　　導(dǎo)桿的質(zhì)量 m4=15</p><p>　　刨頭的質(zhì)量 m6=58</p><p>　　導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JS4=0.7</p><p>　　切割阻力

7、 FC=1300N</p><p>　　切割阻力至O2的距離 YP=175mm</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]=1/40</p><p>　　齒輪Z1、Z2的模數(shù)

8、 m12=15</p><p>　　小齒輪齒數(shù) Z1=18</p><p>　　大齒輪齒數(shù) Z2=46</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角 φmax=16º</p><p>　　凸輪的擺桿長

9、 LO4C=140mm</p><p>　　凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角 δ0=60º</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'=60º</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架

10、長 Lo2o4=150mm</p><p>　　凸輪的基圓半徑 ro=55mm</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>　　如圖

11、1所示</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、已知：行程速比系數(shù) K=1.6</p><p>　　刨頭的行程 H=550mm</p><p

12、>　　機(jī)架長度 LO2O3=400mm</p><p>　　連桿與導(dǎo)桿的比 LBF/LO3B=0.3</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）/（

13、K+1）=180°×（1.6-1）/（1.6+1）=42°</p><p><b>　　B、求導(dǎo)桿長：</b></p><p>　　LO3B1=H/[2sin（ψmax/2）]=550/[2sin（42°/2）]=776mm</p><p><b>　　C、求曲柄長：</b><

14、/p><p>　　LO2A =LO2O3×sin（ψmax/2）=400×sin21°=142mm</p><p><b>　　D、求連桿長：</b></p><p>　　LBF=LO3B×LBF/LO3B=776×0.3=233mm</p><p>　　E、求導(dǎo)路中心到O3

15、的距離：</p><p>　　LO3M =LO3B-LDE/2=LO3B{1-[1-cos(ψmax/2)]/2}=750mm</p><p><b>　　F、取比例尺：</b></p><p>　　μL=0.005m/mm</p><p>　　在1#圖紙中央畫機(jī)構(gòu)位置圖，機(jī)構(gòu)位置圖見1#圖紙。大致圖形如圖2：</

16、p><p><b>　　圖2</b></p><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=150mm</p><p>　　第3點(diǎn)：A、速度分析</p>

17、;<p><b>　　①求VA3</b></p><p>　　VA3 =VA2=LO2A×ω2= LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s </p><p><b>　?、谇骎A4</b></p><p>　　= + &

18、lt;/p><p>　　大?。?？ 1.19 ？</p><p>　　方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>　　取μV=VA3/Pa3=0.02，在1#圖紙的左下方畫速度多邊形</p><p><b>　　③求VB</b></p><

19、p>　　用速度影像求VB=64×0.02=1.28m/s</p><p><b>　?、芮骎F</b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 0.98 ？</p><p>　　方向： 水平 ∥導(dǎo)路 ⊥BF<

20、/p><p>　　接著畫速度多邊形，由速度多邊形求得：</p><p>　　VF=pfμV=64×0.02=1.28m/s 方向：如1#圖所示</p><p><b>　?、萸螃?</b></p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=41×0.

21、02/（98×0.005）=1.67 rad/S </p><p><b>　?、耷骎A4A3</b></p><p>　　VA4A3= ×μV=37×0.02=0.74m/s 方向：如1#圖所示

22、 </p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　　①求aKA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=2×1.67×0.74=2.47m/s2 方向：如1#圖所示

23、 </p><p><b>　?、谇骯A3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2 方向：A

24、→O2 </p><p><b>　?、矍骯nA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=1.672×98×0.005=1.366m/s2 方向：A→O3

25、 </p><p><b>　?、芮骯A4</b></p><p>　　+ = + + </p><p>　　大?。?.366 ？ 9.996 2.472 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A √

26、 ⊥O3A ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3 =9.996/100=0.10</p><p>　　在1#圖的左下方畫加速度多邊形，由加速度多邊形求得：</p><p>　　aA4= ×μa=42×0.10=4.2m/s2 方向：如1#圖所示<

27、/p><p>　?、萸骯B :用加速度影像求aB=66×0.10=6.6m/s2 方向：如1#圖所示</p><p><b>　　⑥求aF</b></p><p>　　= + + </p><p>　　大?。?？ 6.6 0.336

28、 ?</p><p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p><p>　　anFB= V2BF/ LBF=(14×0.02) 2 /(233/1000)=0.336 m/s2</p><p>　　接著畫加速度多邊形，由加速度多邊形求得：</p><p>　　aF=p′f′×μa =

29、67×0.10=6.7 m/s2 第10’點(diǎn)：A、速度分析</p><p><b>　?、偾骎A3</b></p><p>　　VA3 =VA2=LO2A×ω2= L

30、O2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s 方向：如1#圖所示</p><p><b>　?、谇骎A4</b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 1.19 ？</p><p>　　

31、方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>　　取μv=VA3/Pa3=0.04 ，在1#圖紙的左下方畫速度多邊形</p><p><b>　?、矍骎B</b></p><p>　　用速度影像求VB=94×0.04=3.76 m/s</p><p><b>　?、芮骎F&

32、lt;/b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 3.76 ？</p><p>　　方向：水平 ∥導(dǎo)路 ⊥BF</p><p>　　接著畫速度多邊形，由速度多邊形求得：</p><p>　　VF =VB

33、=3.76 m/s 方向：如1#圖所示</p><p><b>　　⑤求ω4 </b></p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=1.19/(0.050×5)=4.67</p><p><b>　?、耷骎A4A3</b></p

34、><p>　　VA4A3=0 方向：如1#圖所示</p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　　①求aKA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=0

35、 方向：如1#圖所示</p><p><b>　?、谇骯A3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2 方向：A→O2 </p>

36、;<p><b>　?、矍骯nA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=4.672×0.050×5=0.56</p><p><b>　　④求aA4</b></p><p>　　→ → → → →</p>

37、<p>　　anA4 + atA4 = aA3 + akA4A3 + arA4A3</p><p>　　大?。?0.56 ？ 9.996 0 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A √ 如圖 ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3=0.1

38、</p><p>　　在1#圖紙的左下方畫加速度多邊形</p><p>　　aA4= ×μa=56×0.1=5.6m/s2</p><p><b>　?、萸骯B </b></p><p>　　用加速度影像求aB=83×0.1=8.3m/s2

39、 方向：如1#圖所示 </p><p><b>　?、耷骯F </b></p><p>　　= + + </p><p>　　大小： ？ 8.3 0 ?</p><p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p>

40、;<p>　　anFB= V2BF/ LBF=0</p><p>　　接著畫加速度多邊形,由加速度多邊形得：</p><p>　　aF=p′f′×μa=10×0.1=1.0m/s2 方向：如1#圖所示</p><p>　　第6點(diǎn)：A、速度分析

41、 </p><p><b>　?、偾骎A3</b></p><p>　　VA3 =VA2=LO2A×ω2= LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s</p><p><b&g

42、t;　?、谇骎A4</b></p><p>　　= + </p><p>　　大小 ? 1.19 ?</p><p>　　方向：⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>　　取μV=VA3/Pa3=0.02</p><p&

43、gt;　　在1#圖紙的左下方畫速度多邊形</p><p><b>　?、矍骎B</b></p><p>　　用速度影像求VB=83.5×0.02=1.67m/s</p><p><b>　　④求VF</b></p><p>　　= + </p><

44、;p>　　大小： ? 1.67 ?</p><p>　　方向：水平 ∥導(dǎo)路 ⊥BF</p><p>　　VF=pfμV=81×0.02=1.62m/s 方向：如1#圖所示</p><p><b>　?、萸螃?</b></p

45、><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=53×0.02/（104×0.005）=2.04 rad/S </p><p><b>　?、耷骎A4A3</b></p><p>　　VA4A3=×μV=27×0.02=0.54m/s 方向：如1#

46、圖所示</p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　　①求aKA4A3</b></p><p>　　aKA4A3 =2ω4VA4A3=2×2.04×0.54=2.203m/s2 方向：如1#圖所示 </p>

47、;<p><b>　　②求aA3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2 方向：A→O2</p><p><b>　?、矍骯nA4</b></p><p>　　anA4=ω23

48、×LO3A=2.042×104×0.005=2.164m/s2 方向：A→O3</p><p><b>　?、芮骯A4</b></p><p>　　+ = + + </p><p>　　大小：2.164 ？ 9.996

49、 2.203 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A √ 如圖 ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3 =0.10</p><p>　　在1#圖紙的左下方畫加速度多邊形</p><p>　　由加速度多邊形求得：</p><p>　　aA4= &#

50、215;μa=33×0.10=3.3m/s2</p><p><b>　　⑤求aB</b></p><p>　　用加速度影像求aB=52×0.1=5.2m/s2 方向：如1#圖所示</p><p><b>　?、耷骯F</b></p&

51、gt;<p>　　= + + </p><p>　　大小： ？ 5.2 0.36 ?</p><p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p><p>　　anFB= V2BF/ LBF=(13×0.02) 2 /(233/1000)=0.29 m/s2</

52、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= ×μa=41×0.10=4.1m/s2 </p><p>　　收集同組同學(xué)的位

53、移、速度、加速度的數(shù)據(jù)并匯編在如下表一：</p><p>　　并在1#圖紙左上角繪制刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖見1#圖紙。</p><p><b>　　表一 </b></p><p>　　五、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析</p><p>　　已知:導(dǎo)桿的質(zhì)量 m4=15Kg</p>&l

54、t;p>　　刨頭的質(zhì)量 m6=58Kg</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=0.7Kgm</p><p>　　切削阻力為常數(shù)大小為 FC=1300N</p><p>　　1.確定慣性力、慣性力矩</p><p>&

55、lt;b>　　第3點(diǎn)：</b></p><p>　　P16=m6×aF=58×8.8=388.6N</p><p>　　PI4=m4×as=15×3.4=51N</p><p>　　M14=-JS4×α4=-0.7×8.16=5.1714N m</p><p>　　

56、Lh4 =M14/ PI4=0.112 m</p><p><b>　　第6點(diǎn)：</b></p><p>　　P16=-m6×aF=58×4.5=232 </p><p>　　P14=-m4×aS=15×2.6=39N </p><p>　　M14=-JS4×α4 =3.

57、096Nm</p><p>　　h =M14/F14=0.08m </p><p>　　將計(jì)算結(jié)果匯總在如下表二：</p><p><b>　　表二</b></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</p><p>

58、　　3.確定各運(yùn)動(dòng)副反力</p><p><b>　　第3點(diǎn):</b></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</p><p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm</p><p><b>　　大致圖形如圖：</b>&

59、lt;/p><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=30N/mm 在機(jī)構(gòu)位置圖下面畫力多邊形 大致圖形如1#圖</p><p

60、><b>　　求得：</b></p><p>　　FR45=de×μP=57×30=1710N </p><p>　　方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>　　FR76=ea×μP=17×30=510N方向：垂直導(dǎo)路向上</p><p><b>　　∑MF

61、=0：</b></p><p>　　FC（LO2M-YP）+G6×XS6=FR76h76</p><p>　　h76=[Fc×(LO2M-YP)+G6×XS6]/R76 =0.624m</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</p>

62、<p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm 大致圖形如1#圖</p><p>　　其平衡方程為： + + + + = 0</p><p>　　∑MO3=0 (確定FR23的大小)：</p><p>　　FR23h23+F14hp+G4h4=FR54h54</p><p>　　量得:hP =0.47

63、2m ；h4=0.085m； h54=0.76m</p><p>　　FR23=(FR54h54+F'14hP+G4h4)/h23=2680N </p><p>　　矢量式中FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺μP=30N/mm</p><p>　　接著畫力多邊形圖求得:</p><p>　　FR74=×μP=32&#

64、215;30=960N</p><p>　　方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>　　B、取構(gòu)件2為示力體</p><p>　　在1#圖機(jī)構(gòu)位置圖右下方繪示力體圖</p><p>　　比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p><b>　　其平衡方程為：</b></p>

65、<p>　　+ + + = 0 </p><p>　　∑MO2=0 （確定Pb的大?。?lt;/p><p>　　FR32h32=Pbrb</p><p>　　Pb=FR32h32/rb=907N</p><p>　　式中的R72大小和方向未知</p><p>　　仍然取力比例尺μP=30N

66、/mm，接著畫力多邊形圖，求得： </p><p>　　FR72=×μP=97×30=2910N </p><p>　　方向與為多邊形中的方向一致 </p><p><b>　　第6點(diǎn):</b></p><p>　　A、取構(gòu)件5、6為示力體</p><p>　　在1#圖機(jī)構(gòu)

67、位置圖上方繪制示力體圖 </p><p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm</p><p>　　+ + + + =0</p><p>　　上式中只有R45、R76的大小未知</p><p>　　取力比例尺：μP=Fc/ab=20N/mm 在1#圖機(jī)構(gòu)位置圖下面畫力多邊形圖</p><p>

68、;　　求得：FR45=cd) ×μP=51×20 =1120N </p><p>　　方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>　　FR76=bd) ×μP=26×20 =520N 方向：垂直導(dǎo)路向上 </p

69、><p><b>　　∑MF=0：</b></p><p>　　G6×XS6+=FR76h76</p><p>　　h76=[G6×XS6+]/FR76=0.616m </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</p>

70、;<p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm 大致圖形如1#圖</p><p><b>　　其平衡方程為：</b></p><p>　　+ + + + = 0</p><p>　　∑MO3=0 (確定R23的大小)：</p><p>　　-FR54h54+FI4hI

71、4+G4h4=FR23L23</p><p>　　量得:hP =0.165m； h4=0.080m； h54=0.745m </p><p>　　FR23=(FR54h54+ P’14hP+G4h4)/LO3A=1569N </p><p>　　矢量式中FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺μP=20N/mm</p>

72、<p>　　接著畫力多邊形圖,求得:</p><p>　　FR74=×μP=31×20=620N 方向與力多邊形中的方向一致</p><p>　　B、取構(gòu)件2為示力體</p><p>　　在1#圖機(jī)構(gòu)位置圖右下方繪示力體圖 比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p><b>　　其平衡方

73、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=0.135m，:rb =0.445m</p><p>　　Pb=FR32h32/rb=476N&l

74、t;/p><p>　　仍然取力比例尺μP=20N/mm，接著畫力多邊形圖</p><p>　　求得：FR72=hi) ×μP=76×20=1520N方向與力多邊形中的方向一致</p><p>　　4、將各運(yùn)動(dòng)副反力匯總?cè)缦卤砣?</p><p><b>　　表三 ：</b></p><

75、p>　　5、計(jì)算平衡力偶矩并匯總?cè)缦卤硭?</p><p><b>　　表四 ：</b></p><p>　　6、繪制平衡力偶矩曲線Mb-δ2</p><p>　　該曲線在1#圖紙的右上角</p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺：μMb=10Nm/mm</p><p>　　橫坐標(biāo)比例尺：μδ2=3

76、度/毫米</p><p>　　平衡力偶矩曲線Mb-δ2見1#圖紙。</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]=1/30</p><p>　　平衡力矩曲線 Mb-δ2</p><p><b&g

77、t;　　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Mr1-δ1</p><p>　　由于飛輪準(zhǔn)備裝在Z1的O1軸上，</p><p>　　因此|Mr|=|Mb

78、/i12|可由Mb-δ2曲線直接畫出Mr1δ1曲線（見1#圖）。</p><p>　　為了使圖形一樣，其比例尺選為：μMr=μMb/i12=10/2.5=4Nm/mm</p><p>　　i12=Z2/ Z1=46/18=2.5</p><p>　　2、求功曲線Wr1-δ1</p><p><b>　　取極距H=30mm</b

79、></p><p>　　圖解積分Mr1-δ1得Wr1-δ1曲線。</p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺為：μW =μMr×μδ1×H×π/180°=4×7.5×30×π/180°=15.7J /mm </p>

80、<p>　　3、求功曲線Wd1-δ1</p><p>　　根據(jù)一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)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Wd1-δ1曲線。比例尺仍為：μW=15.7J/mm</p><p>　　4、求驅(qū)動(dòng)力矩曲線Md1-δ1仍取極距H=30mm</p><p>　　圖解微分Wd1-δ1得Md1-δ1曲線。<

81、;/p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺為：μMr=4Nm/mm </p><p>　　得驅(qū)動(dòng)力矩：Md1=h×μMr=11×4=11.6Nm </p><p><b>　　5、確定最大盈虧功</b></p><p>　　將功曲線變成動(dòng)能曲線。量取：[W]，=30 mm</p><p&

82、gt;　　最大盈虧功為：[W]=30×15.7=471J </p><p>　　6、求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　n1= n2×i12=80×2.5=200 rpm</p><p>　　JF=900[W]/π2n12[δ]=900×471×30/(π2×2002)=32.2 Kgm

83、 </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</p><p>　

84、　b2=4gJF/1.5πD3γ=4×9.8×32.2/（3.14×1.5×0.53×7×104)</p><p><b>　　b=175mm</b></p><p>　　H=1.5b=262.5mm </p><p>　　飛輪大致圖形如下圖3所示：</p><p&

85、gt;<b>　　圖3</b></p><p>　　七、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線(圖形見2#圖紙)</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)回轉(zhuǎn)： 凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角 φmax=16°</p><p>　　凸輪的擺桿長 L

86、O4C=140mm</p><p>　　凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角 δ0=60°</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'=60°</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長

87、 Lo2o4=150mm</p><p>　　凸輪的基圓半徑 ro=55mm</p><p>　　凸輪的滾子半徑 rr=15mm</p><p>　　繪制擺桿的角位移曲線和凸輪輪廓曲線圖形，圖形見2#圖紙。</p><p>　　八、齒輪設(shè)計(jì)及繪制嚙合圖(圖

88、形見2#圖紙)</p><p>　　已知：齒輪1的尺數(shù) Z1=18</p><p>　　齒輪2的尺數(shù) Z2=46</p><p>　　模數(shù) m12=15</p><p>　　壓力角 α=2

89、0°</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><b>　　列表計(jì)算幾何尺寸等</b></p><p><b>　　表五：</b></p>

90、<p><b>　　2、繪制齒廓嚙合圖</b></p><p>　　在2#圖紙上繪制齒廓嚙合圖。取比例尺為：μL=0.001m/mm</p><p>　　齒廓嚙合圖見2#圖紙。</p><p><b>　　九、解析法</b></p><p><b>　　1．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)<

91、/b></p><p>　　已知：（1）行程速比系數(shù)K；</p><p>　?。?）刨頭和行程H；</p><p>　?。?）機(jī)架長LO2O3</p><p>　?。?）連桿與導(dǎo)桿的比LBF/LO3B</p><p>　　求解: (1)求導(dǎo)桿的擺角：ψmax=180°×（K-1）/（K+1）&

92、lt;/p><p>　　(2)求導(dǎo)桿長：LO3B1=H/[2sin（ψmax/2）]</p><p>　　(3)求曲柄長：LO2A=LO2O3×sin（ψmax/2）</p><p>　　(4)求連桿長：LBF=LO3B×LBF/LO3B</p><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

93、）出發(fā)，刨頭導(dǎo)路O3B線常取為通過B1B2 撓度DE的 </p><p>　　中點(diǎn)M.即： LO3M=LO3B-LDE/2 </p><p>　　將上述已知條件和公式編入程序。 </p><p>　?。ㄔ闯绦蚝瓦\(yùn)行結(jié)果見附錄）</p>

94、<p>　　結(jié)果分析：與圖解法比較，誤差在毫米以下，不用修改。</p><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)件的長度。 </p><p>　　求解：①、建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程式

95、 圖4</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</p><p><b>　　方程式為:</b></p><p>　　+ = a </p><p

96、><b>　　b</b></p><p>　　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>&

97、lt;p>　　Ll+L2 sin F2=S sin F4 d</p><p><b>　　兩式相除則得</b></p><p>　　tgF4=(Ll+L2sinF2)／L2cosF2 (

98、1)</p><p>　　在三角形A0203中</p><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

99、 e</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)</p><p><b>　　經(jīng)整理

100、后可分別得到</b></p><p>　　Vr=－L2 W2sin(F2－F4) (3)</p><p>　　W4=［L2 W2 cos(F2-F4)］／S (4) </p><p>　　再將

101、e f二式方別對(duì)時(shí)同求導(dǎo)一次后，同樣將坐標(biāo)XOY繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)F4角(也就是將式中的F2角F4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

102、 (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

103、 (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

104、 (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

105、 (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=X－X0<

106、;/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)，導(dǎo)桿4和連桿5與坐標(biāo)的正向夾角</p><p>　　

107、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</p><p>　?。璍5cosF5 W5

108、W5－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

109、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==(Y－L4*sin F4) ／L5</p><p>　　無論曲

110、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)公式來表示即：</p><p>　　F5=180+F5 (17)</p><p>　　開始計(jì)算是在左極限l的位置。因此F2的初值應(yīng)該是： F2=Fq=195°(

111、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：F2=FZ=345° (FZ為終止角)</p><p>　?、诰帉懗绦?。（源程序和運(yùn)行結(jié)果見附錄）</p><p>　　③結(jié)果分析： </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)果均無誤差。因此驗(yàn)證了圖解

112、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．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的長度LO4C；</p><p>　　(3)從動(dòng)件的最大擺角φmax=18º；</p>&l

113、t;p>　　(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>　　(6)滾子半徑rr；</p><p>　　(7)凸輪與曲柄共軸,順時(shí)針回轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　1.建

114、立數(shù)學(xué)模型</b></p><p>　　選取XOY坐標(biāo)系，B0點(diǎn)為凸輪起始點(diǎn)。開始時(shí)推桿滾子中心處于B0點(diǎn)處，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過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>&

115、lt;p>　　x = a cosδ－Lcos(δ－φ－φ0) b</p><p>　　式中a為凸輪軸心O與擺動(dòng)推桿軸心A之間的距離,L為擺動(dòng)推桿的長度。在⊿OA0B0中</p><p>　　φ0=arc cos (a2＋L2－r20)/2aL

116、 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)，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’)。</p><p>　　由高等數(shù)學(xué)知，理論廓線B點(diǎn)處法線nn得斜率

117、(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－Lcos(δ－φ－φ0)(1-dφ/dδ)

118、 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°

119、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’=x&

120、#177;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。</p><p

121、>　　g式和h式即為凸輪的實(shí)際輪廓線方程式。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的運(yùn)動(dòng)規(guī)律其公式如下：</p><p><b>　　1．推程</b></p><p>　　①推桿在等加速運(yùn)動(dòng)階段的方程式(δ在0至δ0/2之間變化)</p><p&

122、gt;　　Φ=2Φmax(δ/δ0)2</p><p>　　dΦ/dδ=4Φmaxδ/δ02</p><p>　　②推桿在等減速運(yùn)動(dòng)階段的方程式(δ在δ0/2至δ0之間變化)</p><p>　　Φ＝Φmax－2Φmax(δ0－δ)2/δ02</p><p>　　dΦ/dδ=4Φmax(δ0－δ)/δ02</p><p&g

123、t;<b>　　2．回程</b></p><p>　　①推桿在等加速運(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)階段的方程式(δ在δ0’/2至δ0’之間變化)</p>

124、;<p>　　Φ＝Φmax－2Φmax(δ0’－δ)2/δ0’2</p><p>　　dΦ/dδ=4Φmax(δ0’－δ)/δ0’2</p><p>　　編寫理論廓線的極坐標(biāo)(向徑)和理論廓線及實(shí)際廓線的直角坐標(biāo)計(jì)算程序。（理論廓線的極坐標(biāo)(向徑)和理論廓線及實(shí)際廓線的直角坐標(biāo)計(jì)算程序和運(yùn)行結(jié)果見附錄）</p><p><b>　　4.齒輪機(jī)

125、構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　已知:</b></p><p>　　(1) 齒數(shù)Z1,Z2</p><p>　　(2) 模數(shù)m12, 壓力角α=20°</p><p>　　(3) 齒頂高系數(shù)h*a=1,徑向間隙系數(shù)C*=0.25</p><p>　　將已知條件和

126、有關(guān)公式編入程序.</p><p>　　計(jì)算結(jié)果及程序見附錄</p><p>　　十、本設(shè)計(jì)的思想體會(huì)</p><p>　　在經(jīng)過忙碌緊張的學(xué)習(xí)工作之后，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了,回顧這兩周的課程設(shè)計(jì),我感到受益匪淺:</p><p>　　這次設(shè)計(jì)之后,使我進(jìn)一步鞏固了課堂上所學(xué)過得理論知識(shí),并且提高了對(duì)這些理論知識(shí)的運(yùn)用，加深了對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和力

127、分析的理解，同時(shí)在進(jìn)行解析法設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過查閱資料鞏固了對(duì)計(jì)算機(jī)VB程序的簡單使用，提高了自己實(shí)際應(yīng)用能力，肯定了自己的學(xué)習(xí)成果。而且每天做的事情令自己生活很充實(shí)，對(duì)自己學(xué)習(xí)的專業(yè)也增加了一定的認(rèn)識(shí)，提高了自己的動(dòng)手能力，更增加了對(duì)本門課程的興趣?？偠灾?，本次課程設(shè)計(jì)充實(shí)了自己的知識(shí)儲(chǔ)備，提高了自己的能力，收獲頗豐。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&

128、lt;p>　　[1]遼寧工業(yè)大學(xué)、機(jī)械學(xué)教研室 編著、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、2008.3</p><p>　　[2]西北工業(yè)大學(xué)、孫恒，陳作模 主編、機(jī)械原理（第七版）、高等教育出版社、2006.5</p><p>　　[3]蔣加伏，沈岳 主編、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、北京郵電大學(xué)出版社、2003.5</p><p>　　[4]馬銘、任正權(quán) 主編、Visual Ba

129、sic程序設(shè)計(jì)教程、科學(xué)出版社、2011.5</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)程序及運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　Private Sub Command1_Click()</p><p>　　Dim Qmax%, K!, pi!, rad!, H!, L4!, L2!,