課程設(shè)計(jì)--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 ……………………………………………………………………2</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)………………………………………………………………………………15</p><p>　　七、凸輪設(shè)計(jì)………………………

3、………………………………………………………16</p><p>　　八、齒輪設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………18</p><p>　　九、解析法 …………………………………………………………………………………20</p><p>　　1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………20</p>

4、<p>　　2.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析……………………………………………………………………………20</p><p>　　3.凸輪設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………22</p><p>　　十、課程設(shè)計(jì)總結(jié) ………………………………………………………………………25</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………

5、………………………………………26</p><p>　　附錄 …………………………………………………………………………………………27</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=650mm</p>&

7、lt;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>　　導(dǎo)桿的質(zhì)量 m4=16kg</p&g

8、t;<p>　　刨頭的質(zhì)量 m6=68kg</p><p>　　導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JS4=1.6kgm</p><p>　　切割阻力 FC=1600N</p><p>　　切割阻力至O2的距離 YP=160mm</p&g

9、t;<p>　　構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速 n2=80rpm</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=12mm</p><p>　　小齒輪齒數(shù) Z1=18</p>&l

10、t;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 δ0=70º</p>

11、<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>　　凸輪的基圓半徑 ro=50mm&

12、lt;/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)</b></p><p>　

13、　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 LBF/LO3B=0.25</p><

14、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）=16.36° <

15、;/p><p><b>　　B、求導(dǎo)桿長(zhǎng)：</b></p><p>　　LO3B1=H/[2sin（ψmax/2）]=320/[2sin（16.4°/2）]=1142.86mm </p><p><b>　　C、求曲柄長(zhǎng)：</b></p>&l

16、t;p>　　LO2A =LO2O3×sin（ψmax/2）=650×sin8.2°=92.48mm </p><p><b>　　D、求連桿長(zhǎng)</b></p><p>　　LBF=LO3B×LBF/LO3B=1121.8×0

17、.25=285.72mm </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}=1137.15mm </p><p><b>　

18、　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，大致圖形如圖2：</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　四、機(jī)構(gòu)的

19、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>　　VA3 =VA2=LO2A(πn/

20、30)^2 =92.48×80π/30=0.77m/s </p><p><b>　　求VA4</b></p><p>　　= + </p><p>　　大小： ？ 0.77 ？</p><p>　　方向：⊥O3A

21、 ⊥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</b></p

22、><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 0 ？</p><p>　　方向： 水平 ⊥O3A ⊥BF</p><p>　　接著畫速度多邊形見A1圖的左下方 </p><p><b>　　由速度多邊形求得：</b>

23、;</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/LO3A=0 rad/S

24、 </p><p><b>　　求VA4A3</b></p><p>　　VA4A3= ×μV=0.78m/s </p><p>　　方向如速度圖所示

25、 </p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　　①求aKA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=0m/s2

26、 </p><p><b>　?、谇骯A3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×LO2A=6.50m/s2 方向：A→O2 </p><p><b>　　③求

27、anA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=6.50m/s2 方向：A→O3 </p><p><b>　?、芮骯A4</b></p><p>　　+ = + + </p&g

28、t;<p>　　大小：6.50 ？ 6.50 0 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A √ ⊥O3A ∥O3A</p><p>　　取μa=aA3/pa3=0.1 </p><p>　　在

29、A1圖的左下方畫加速度多邊形 </p><p>　　aA4=pa4×μa=2.6m/s2 </p><p><b>　?、萸骯f</b></p><p><b>　　方向如加速度圖所示</b></p><p>　　用加

30、速度影像求aB=11.52m/s2 </p><p>　　= + + </p><p>　　大?。?？ 11.3 0 ?</p><p>　　方向：水平 √ F→B

31、 ⊥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=11.50m/s2 水平向右</p><p>　　第4點(diǎn)：A、速度分析</p><p><b>　　求VA3</b></p><

32、p>　　VA3 =VA2=LO2Aπn/30=0.0927×80π/30=0.77m/s </p><p><b>　　求VA4</b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 0.77 ？</p>

33、<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=128×0.01=1.25m/s</p><p><

34、;b>　　求VF</b></p><p>　　= + </p><p>　　大小： ？ 1.28 ？</p><p>　　方向： 水平 ⊥O3A ⊥BF</p><p><b>　　接著畫速度多邊形</b></p><

35、;p><b>　　由速度多邊形求得：</b></p><p>　　VF=pfμV=117×0.01=1.15m/s </p><p><b>　　方向水平向右</b></p><p><b>　　求ω4</b>&

36、lt;/p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=1.03 rad/S</p><p>　　方向；順時(shí)針 </p><p><b>　　求VA4A3</b></p><p>　　VA4A3= ×μV=15×0.01=0.07m/s

37、 </p><p>　　方向如速度圖所示 </p><p><b>　　B、加速度分析</b></p><p><b>　?、偾骯KA4A3</b></p&

38、gt;<p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=0.14m/s2 </p><p><b>　　②求aA3</b></p><p>　　aA3=aA2=ω22×

39、;LO2A=6.50m/s2 方向：A→O2 </p><p><b>　　③求anA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=0.79m/s2 方向：A→O3

40、 </p><p><b>　?、芮骯A4</b></p><p>　　+ = + + </p><p>　　大?。?.79 ？ 6.50 0.14 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A A→O2 ⊥O3A ∥O3A<

41、;/p><p>　　取μa=aA3/pa3=0.05 </p><p>　　在A1圖的左下方畫加速度多邊形 </p><p>　　aA4=pa4×μa=1.00m/s2 方向如圖 </p><p>

42、<b>　?、萸骯B</b></p><p>　　用加速度影像求aB=1.54m/s2 </p><p>　　= + + </p><p>　　大?。?？ 1.54 0.00114

43、 ?</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=0.87m/s2 水平向右

44、</p><p>　　第9點(diǎn)：A、速度分析</p><p><b>　　求VA3</b></p><p>　　VA3 =VA2=LO2Aπn/30=0.0927×80π/30=0.77m/S </p><p>　　= + </p>

45、;<p>　　大小： ？ 0.77 ？</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>　　大致圖形如A1圖所示</p><p><b>　　求VB&l

46、t;/b></p><p>　　用速度影像求VB=1.15m/s;</p><p><b>　　求VF</b></p><p>　　= + </p><p>　　大?。?？ 1.15 ？</p><p>　　方向：水平

47、 ⊥O3A ⊥BF </p><p>　　VF =pf μV=1.05m/s </p><p><b>　　求ω4 </b></p><p>　　ω4=ω3=VA4/LO3A=1.00rad/s </p>&

48、lt;p>　　方向；逆時(shí)針 </p><p><b>　　求VA4A3</b></p><p>　　VA4A3 = a3a4×μV=0.50m/s </p><p><b>　　B、加速度

49、分析</b></p><p><b>　?、偾骯KA4A3</b></p><p>　　aKA4A3=2ω4VA4A3=1.00m/s2 </p><p><b>　?、谇骯A3</b></p><p>

50、　　aA3=aA2=ω22×LO2A=6.50m/s2 方向：A→O2 </p><p><b>　?、矍骯nA4</b></p><p>　　anA4=ω23×LO3A=0.58m/s2 方向：A→O3 </p><p>&l

51、t;b>　　④求aA4</b></p><p>　　+ = + + </p><p>　　大小 0.58 ？ 6.50 1.00 ?</p><p>　　方向：A→O3 ⊥O3A A→O2 ⊥O3A ∥O3A</p><p>

52、　　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=4.8m/ s2 </p><p><b>　?、萸骯B </b></p><p>　　用加速度影像求aB=104.3×0.1=9.54m/s2 方向如加速度圖所示 </p><

53、p><b>　?、耷骯F </b></p><p>　　= + + </p><p>　　大?。?？ 9.54 0.05 ?</p><p>　　方向：水平 √ F→B ⊥BF</p><p><b>　　接著畫加速度多邊

54、形</b></p><p><b>　　由加速度多邊形得：</b></p><p>　　aF=p′f′×μa=9.30m/s2 方向：水平向左 </p>

55、<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>　　收集同組同學(xué)的位移、速度、加速度的數(shù)據(jù)并匯編在表1：</p><p>　　表1 位移、速度、加速度數(shù)據(jù)匯總</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>　

57、　1.確定慣性力、慣性力矩</p><p><b>　　第4點(diǎn)：</b></p><p>　　p16=-m6×aF=-68×0.80=-54.4N</p><p>　　p14=-m4×as=-16×0.77=-12.4N</p><p>　　M14=-Js4×α4=-16

58、×0.74=-1.19Nm</p><p>　　h =M14/F14=--1.19/-12.4=0.097m</p><p><b>　　第9點(diǎn)：</b></p><p>　　p16=-m6×aF=-68×9.3=-632.4N </p><p>　　p14=-m4×aS=-16&

59、#215;4.75=-76N </p><p>　　M14=-JS4×α4 =-1.6×8.35=-13.36Nm</p><p>　　h =M14/F14=-13.36/76=0.18m </p><p>　　將計(jì)算結(jié)果匯總在如下表中：</p><p><b>　　表2結(jié)果匯總</b></p&

60、gt;<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>　　3.確定各運(yùn)動(dòng)副反力</p><p><b>　　第4點(diǎn):</b></p><p>　　A、

61、取構(gòu)件5、6為示力體 如圖3</p><p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm： </p><p>　　+ + + + =0</p><p>　　上式中只有FR45、FR76的大小未知 圖3</p><

62、;p>　　取力比例尺：μP=Fc/ab=10N/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=de×μP=1660N </p><p>　　方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>　　FR76=ea×μP

63、=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</p><p>　　h76=[Fc×(LO2M-YP)+G6×XS6]/R76 =0.41m

64、 </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 </p><p><b>　　大致圖形如圖4</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　其平衡方程為： +

65、 + + + = 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=(FR54h54+F&#

66、39;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=10N/mm </p><p>　　接著畫力多邊形圖求得:</p><p>　　FR74=hd) ×μP=32×25=800N </p>&

67、lt;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><b>　　大致圖形如圖5 </b></p><p>　　圖5

68、 </p><p><b>　　其平衡方程為：</b></p><p>　　+ + + = 0</p><p>　　∑MO2=0 （確定Pb的大小）：</p><p>　　FR32h32=Pbrb</p><p>　　量得:h32=0.095m

69、 </p><p>　　算得:rb =0.325m </p><p>　　Pb=FR32h32/rb=725N </p><p>　　式中的R72大小

70、和方向未知</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=ij×μP=106×25=2660N </p><p>　　方向與為多邊形中ij的方向一致 </p><

71、;p><b>　　第9點(diǎn):</b></p><p>　　A、取構(gòu)件5、6為示力體 </p><p>　　取力比例尺μP=20N/mm</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖上方繪制示力體圖, 如3圖所示： </p><p>　　比例尺為：μL=0.005m/mm

72、 </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=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 求得：</p><p>　　FR45=cd) ×

73、;μP=79×10 =790N </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&g

74、t;　　G6×XS6=FR76h76</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 大致圖形如圖4</p><p><b>　　其平衡方程為：</b>

75、;</p><p>　　+ + + + = 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 </p&

76、gt;<p>　　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=20N/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

77、方向一致</p><p>　　B、取構(gòu)件2為示力體</p><p>　　在機(jī)構(gòu)位置圖右下方繪示力體圖 比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p><b>　　大致圖形如圖5：</b></p><p><b>　　其平衡方程為：</b></p><p>　　+

78、 + + = 0</p><p>　　∑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

79、 </p><p>　　Pb=FR32h32/rb=249N </p><p>　　仍然取力比例尺μP=20N/mm </p><p>　　接著畫力多邊形圖,求得：</p><p>　　FR72=hi) ×μP=139&

80、#215;10=1390N </p><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><b>　　表3結(jié)果匯總</b></p><p>　　5、計(jì)算平衡力偶矩并匯總?cè)缦拢?lt;/p><p><b>　　表4結(jié)果匯總&l

81、t;/b></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=5Nm/mm </p><p>　　橫坐標(biāo)比例尺：μδ2=2度/毫米 大致如圖6</p><p><b>　　圖6</b></p

82、><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>　　驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)</b></p><p>　　曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)

83、 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/i12|可由Mb-δ2曲線直接畫出Mr-δ1曲線（見A1圖I）。</p><p&g

84、t;　　為了使圖形一樣，其比例尺選為：μMr=μMb/i12=1.5Nm/mm </p><p>　　2、求功曲線Wr-δ1</p><p>　　取極距H=30mm </p><p>　　圖解積分Mr-δ1得Wr-δ1曲線。</p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺為：μW =μM×μδ

85、5;H×π/180°=2×6.2×40×π/180°=5.4J/mm </p><p>　　3、求功曲線Wd-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W

86、d-δ1曲線。比例尺仍為：μW=5.4J/mm</p><p>　　4、求驅(qū)動(dòng)力矩曲線Md-δ1仍取極距H=30mm </p><p>　　圖解微分Wd-δ1得Md-δ1曲線。</p><p>　　縱坐標(biāo)比例尺為：μM=1.5Nm/mm </p><p>　　得驅(qū)動(dòng)力矩：Md =h×μM=9

87、×1.5=13.5Nm </p><p>　　5、確定最大盈虧功為：[W]=40×5.4= 216J</p><p>　　6、求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF=900[W]/π2n2[δ]=(900×216×25)/(3.142 ×2662)=6.93Kgm &

88、lt;/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>　　b2=4gJF/πD3Hγ=(4&

89、#215;9.8×6.93)/(3.14×1.5×0.53×7×104)</p><p>　　b=0.080m=80mm </p><p>　　H=1.5b=1.5×80=120mm </p><p&

90、gt;<b>　　圖7</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><p>　　凸輪的擺桿長(zhǎng) LO4C=120mm</p&g

91、t;<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°</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng) Lo2o4=1

92、36mm</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)繪制在A2圖紙上.大致如圖8</p><p><b>　　圖8 </b><

93、;/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><b>　　壓力角α=20°</b></p>

94、<p>　　齒頂高系數(shù)h*a=1繪制齒輪嚙合圖</p><p>　　徑向間隙系數(shù)C*=0.25</p><p><b>　　列表計(jì)算集合尺寸</b></p><p>　　表5齒輪結(jié)構(gòu)的幾何尺寸</p><p>　　繪制齒輪嚙合圖 如圖9</p><p>　　圖9

95、 </p><p><b>　　九、解析法</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>　?。?）刨頭和行程H；</p><p>　?。?）機(jī)架長(zhǎng)LO2O3</p><

96、p>　　（4）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）</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

97、>　　(4)求連桿長(zhǎng)：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）出發(fā)，刨頭導(dǎo)路O3B線常取為通過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 見附錄<

98、/p><p>　　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(zhǎng)度。</p><p>　　求解：①、建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程式</p><p>　　

99、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>　　方程式為: 圖10</p><p>　　+ = a </p><

100、;p><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>

101、<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

102、 (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+Vrco

103、sF4 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)，經(jīng)整理后可分別得到</p><

104、;p>　　Vr=－L2 W2sin(F2－F4) (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&l

105、t;/p><p>　　坐標(biāo)XOY繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)F4角(也就是將式中的F2角F4</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

106、 (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

107、 cos F5 (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

108、>　　sin F5=（Y－L4sinF4）／L5 （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

109、>　　W5=(－L4W4cosF4)／L5cosF5 （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>　

110、　(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</p><p>　　XF=L4 cos F4+L5 cos F5</p><p>　　一(L4 cos F40+L5 cos F50) （13）</p><p>　

111、　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)

112、一次可得</p><p>　　aF=－L4cosF4W4W4－L4sinF4e4</p><p>　?。璍5cosF5 W5W5－L5sinF5e5 (15)</p><p><b>　　角度的分析</b></p><p>　　關(guān)于F4和

113、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))

114、 （16）</p><p>　　式中g(shù)=sin F5==(Y－L4*sin F4) ／L5</p><p>　　無論曲柄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)公式來表示即：</p><p>　　F5=180+F5

115、 （17）</p><p>　　開始計(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=34

116、5° (FZ為終止角)</p><p>　　編寫程序及運(yùn)行結(jié)果見附錄：</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>

117、;　　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(zhǎng)度LO4C</p><p>　　(3)從動(dòng)件的最大擺角φmax=16º</p><p>　　(4)從動(dòng)件與凸輪的中心距LO2O4</p><p>　　(5)凸輪理論輪廓

118、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>　　圖11</b></p><p><b>　　1.建立數(shù)學(xué)模型</b></p><p>　　選取XOY

119、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><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

120、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)，只要沿理論廓線在該

121、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－Lcos(δ－φ－φ

122、0)(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°之間；分子分

123、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±r

124、rcosθ 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的運(yùn)動(dòng)規(guī)律其公式如

125、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)階段的方程式(δ在δ0/

126、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><b>　　2．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>　

127、　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><p>　　Φ＝Φmax－2Φmax(δ0’－δ)2/δ0’2</p><p>　　dΦ/dδ=4Φmax(δ0’－δ)/δ0’2</p><p

128、>　　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>　　十、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　時(shí)間過的真快，一轉(zhuǎn)眼緊張、繁忙而又愉快的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，回顧這倆周的課程設(shè)計(jì)，我感到受益匪淺：</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，不但使我進(jìn)一步鞏固了課堂上所學(xué)過得理論

129、知識(shí)，而且提高了我對(duì)這些知識(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)的能力。比如我們學(xué)過的連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、受力分析以及飛輪設(shè)計(jì)等…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………