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文檔簡(jiǎn)介
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(jiàn)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> ?、偾骯KA4A3</b></p><p> aKA4A3=2ω4VA4A3=0m/s2
26、 </p><p><b> ?、谇骯A3</b></p><p> aA3=aA2=ω22×LO2A=6.50m/s2 方向:A→O2 </p><p><b> ?、矍?/p>
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?。?? 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> ?、谇骯A3</b></p><p> aA3=aA2=ω22×
39、;LO2A=6.50m/s2 方向:A→O2 </p><p><b> ?、矍骯nA4</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?。?? 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> 大小: ? 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> ①求aKA4A3</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> ?、芮骯A4</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?。?lt;/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(jiàn)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> ?。?)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(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<
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(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
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(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>
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(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> 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>
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(jiàn)附錄</p><p><b> 十、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p> 時(shí)間過(guò)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(guò)這次設(shè)計(jì),不但使我進(jìn)一步鞏固了課堂上所學(xué)過(guò)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(guò)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…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
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