機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、目 錄 第一章第一章 概述概述.1 1-11-1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的.1 1-21-2 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù).1 1-31-3 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法.1 第二章第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì).2 2-12-1 基本運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)的基本功能基本運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)的基本功能.2 2-22-2 方案組成方案組成.2 2-32-3 方案評(píng)選準(zhǔn)則方案評(píng)選準(zhǔn)則.3 2-42-4 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例.6 第三章第三章 課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)題目.14 3-13-1 半自動(dòng)平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)半自動(dòng)平壓模

2、切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .14 3-23-2 平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .18 3-33-3 牛頭刨床設(shè)計(jì)牛頭刨床設(shè)計(jì) .23 3-43-4 插床設(shè)計(jì)插床設(shè)計(jì) .27 3-53-5 攪拌機(jī)設(shè)計(jì)攪拌機(jī)設(shè)計(jì) .30 第四章第四章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析.35 4-14-1 平面機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)的組成.35 4-24-2 級(jí)機(jī)構(gòu)上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析級(jí)機(jī)構(gòu)上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析.36 4-34-3 rrrrrr 級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析 .38 4-44-4 rrprrp 級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析 .44 4-54-5 rprrpr 級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析 .49 4-6

3、4-6 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例.54 第五章第五章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)規(guī)范設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)規(guī)范.66 附錄：三種典型機(jī)構(gòu)分析程序附錄：三種典型機(jī)構(gòu)分析程序.68 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).75 第一章 概述 1-11-1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全 面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是機(jī)械原理課程的一 個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培 養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng) 學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念，具有進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方 案分析的能力。 1-21-2 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù)機(jī)

4、械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給題目進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案分析、 運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ) 上對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖 紙，編制計(jì)算程序和編寫計(jì)算說(shuō)明書(shū)等。 1-31-3 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法 運(yùn)用教材中機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容，用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖等，進(jìn) 行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，繪出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；運(yùn)用教材中各有 關(guān)章節(jié)的分析方法(解析法)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。 第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案沒(méi)計(jì)的過(guò)程大致是：首先，設(shè)計(jì)者將給出的運(yùn)動(dòng)要 求(包括輸入、輸出量之間的函數(shù)關(guān)系或工藝動(dòng)作要

5、求等等)及外部 的各種約束條件，分解成各個(gè)基本運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作及其限制條件；然后， 定出能完成這些基本運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作功能的相應(yīng)的機(jī)構(gòu)；再按分解成各 基本運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作時(shí)確定的關(guān)系合成各種方案；必要時(shí)應(yīng)畫出協(xié)調(diào)這 些機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)先后運(yùn)動(dòng)順序的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；對(duì)這些方案進(jìn)行機(jī)構(gòu) 的尺度設(shè)計(jì)(定尺寸)；對(duì)這些方案進(jìn)行性能分析。最后，對(duì)方案進(jìn) 行評(píng)價(jià)，以選擇一種“最佳”的方案。組成方案與對(duì)方案進(jìn)行尺度 設(shè)計(jì)、性能分析，在某種程度是并行進(jìn)行的。 2-12-1 基本運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)的基本功能基本運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)的基本功能 任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程總是由一些最基本的運(yùn)動(dòng)合成的?；具\(yùn)動(dòng) 的形式有：?jiǎn)蜗蜣D(zhuǎn)動(dòng)、單向移動(dòng)、往復(fù)擺動(dòng)、往復(fù)移動(dòng)，間歇運(yùn)

6、動(dòng) 等。 任何復(fù)雜的機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)可以認(rèn)為是由一些基本機(jī)構(gòu)組合而成的。 這些機(jī)構(gòu)有高副機(jī)構(gòu)(齒輪、凸輪等機(jī)構(gòu))、低副機(jī)構(gòu)(如鉸鏈四桿機(jī) 構(gòu))和多自由度機(jī)構(gòu)(如差動(dòng)輪系、鉸鏈五桿機(jī)機(jī)構(gòu)、四桿移動(dòng)副機(jī) 構(gòu)等等)。這些基本機(jī)構(gòu)有如圖 2-1 所示的基本功能。 圖 2-1 2-22-2 方案組成方案組成 完成同一種運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)構(gòu)，可以由不同原理、不同的基本機(jī) 構(gòu)及不同的組合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這就是說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)某一運(yùn)動(dòng)功能，可 以用推、拉力傳動(dòng)原理，摩接力傳動(dòng)原理，液壓力及電磁力傳動(dòng)原 理等等；可以用基本機(jī)構(gòu)或其變異機(jī)構(gòu)來(lái)完成，也可以用若干基本 機(jī)構(gòu)及變異機(jī)構(gòu)組合的機(jī)構(gòu)來(lái)完成。因此，完成同一運(yùn)動(dòng)功能就可 以有許多不

7、同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案。方案設(shè)計(jì)要研究的問(wèn)題是如何合理 地運(yùn)用人們的專業(yè)知識(shí)和分析能力，仔細(xì)分析各種可能的組成方案。 現(xiàn)以一種簡(jiǎn)單的加壓裝置為例，說(shuō)明方案的形成過(guò)程。 設(shè)計(jì)一加壓裝置，它將由手驅(qū)動(dòng)；并將驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為 直移的加壓運(yùn)動(dòng)。為了產(chǎn)生一個(gè)較大的壓力，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(位移或 速度)應(yīng)被大大縮小，根據(jù)空間條件，驅(qū)動(dòng)軸必須水平放置，而從動(dòng) 件必須沿鉛垂方向運(yùn)動(dòng)，加壓裝置在鉛垂方向的允許高度較小。 由此可知，該加壓裝置的機(jī)構(gòu)應(yīng)有下列幾個(gè)基本運(yùn)動(dòng)功能： 一、轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)(水平軸的旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹币七\(yùn)動(dòng))； 二、運(yùn)動(dòng)軸線變向(轉(zhuǎn)動(dòng)軸線水平，直 移沿鉛垂方向)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)形式有轉(zhuǎn)動(dòng)和移 動(dòng)兩種形式，所以軸線變

8、向可以有轉(zhuǎn)動(dòng)狀 態(tài)下軸線變向和移動(dòng)狀態(tài)下變向兩種變向 形式； 三、為了加壓，機(jī)構(gòu)最好有增力作用，所以有運(yùn)動(dòng)縮小的功能。 上述三種基本功能變化排列顧序，可得到如圖 2-2 所示的六種基本 動(dòng)作結(jié)構(gòu)。其中、三種結(jié)構(gòu)是在移動(dòng)狀態(tài)下改變運(yùn)動(dòng)軸線 方向，、三種結(jié)構(gòu)是在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下改變軸線方向；而 、三種結(jié)構(gòu)是在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)中增力；、三種結(jié)構(gòu)是 在移動(dòng)狀態(tài)中增力。 圖 2-2 圖 2-3 列出了實(shí)現(xiàn)上述基本功能的基本機(jī)構(gòu)。圖 2-4 中列出了四 種較為合理的方案，供評(píng)選。 圖 2-3 2-32-3 方案評(píng)選準(zhǔn)則方案評(píng)選準(zhǔn)則 在評(píng)價(jià)方案時(shí)，應(yīng)該包括制造工藝、材料選則、結(jié)構(gòu)繁簡(jiǎn)、經(jīng)濟(jì) 實(shí)用性等方面的優(yōu)劣進(jìn)行比較?，F(xiàn)

9、在作為機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，目的 在于完成評(píng)選方案的初步訓(xùn)練，所以，偏重于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng) 力特性方面的比較。這大致有下述幾個(gè)方面： 一、機(jī)構(gòu)功能的質(zhì)量 機(jī)構(gòu)的功能就是轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)和傳遞力。在作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先 就是分析所設(shè)汁機(jī)構(gòu)的功能，并根據(jù)功能來(lái)設(shè)計(jì)、選擇機(jī)構(gòu)，組成 方案。所以一般來(lái)說(shuō)。所有方案都能基本滿足機(jī)構(gòu)的功能要求。然 而，各種方案在實(shí)現(xiàn)功能的質(zhì)量上還是有差別的。譬如，可以考慮 如下各個(gè)方面：機(jī)構(gòu)所能達(dá)到所要求的行程大?。贿_(dá)到這一行程所 需的機(jī)構(gòu)空間尺寸(最小)；滿足要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；機(jī)構(gòu)的傳力特性 良好(傳動(dòng)角的大小)；生產(chǎn)率的高低；所需原動(dòng)機(jī)的功率大??；有 優(yōu)良的動(dòng)力性能(如慣牲力平

10、衡，動(dòng)載荷、沖擊、振動(dòng)、噪聲小等等)； 長(zhǎng)時(shí)間使用以后出現(xiàn)的變化(磨損、變形等)。 二、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的合理性 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)潔?？梢钥紤]如下各個(gè)方面：使所選機(jī)構(gòu)方案用 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單；構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)盡量少；盡量選用通用件或標(biāo)準(zhǔn) 件和外購(gòu)件等。 減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)可降低制造的難易程度。同時(shí)還減少誤差 環(huán)節(jié)和摩擦損耗。提高機(jī)構(gòu)的剛度，并且連帶地降低機(jī)構(gòu)產(chǎn)生故障 的可能性，提高其工作的可靠性。而增多由專業(yè)廠生產(chǎn)的通用件、 標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件，相當(dāng)于提高了零件的制造質(zhì)量，可以使組配工作 更簡(jiǎn)單、容易。 動(dòng)力源的合理選擇，有利于機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)潔化和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。 三、機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性 運(yùn)動(dòng)副的形式直接影響到機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、耐

11、用度、效率、靈敏度和 加工難易程度。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)副制造簡(jiǎn)單，容易保證運(yùn)動(dòng)副元素 的配合精度，效率較高。若采用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承，則更易達(dá)到高精度、 高效益和高靈敏度的要求。移動(dòng)副的配合精度就較低。滑動(dòng)摩擦的 移動(dòng)副還容易產(chǎn)生楔緊、自鎖或爬行現(xiàn)象。高副易于用少數(shù)構(gòu)件精 確實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡。但一般高副形狀復(fù)雜，相對(duì)其它運(yùn) 動(dòng)副來(lái)說(shuō)制造困難，接觸面小，磨損較快，故宜于低速輕載的場(chǎng)合。 在設(shè)汁與制造的關(guān)系方面。我們應(yīng)從制造是否簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)出發(fā)來(lái) 衡量。如果這個(gè)方案制造比較簡(jiǎn)易，則應(yīng)該優(yōu)先采用，因?yàn)檫@有利 于提高機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。 四、機(jī)構(gòu)的實(shí)用性 所選擇的機(jī)構(gòu)除了滿足功能要求，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠以外，還應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)

12、 工作的安全、可靠性；對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲等公害相應(yīng)的防護(hù) 措施；便于進(jìn)行日常的檢查和維修等。 按照上屬評(píng)判準(zhǔn)則，試以圖 2-4 所示的幾個(gè)方案為例，作如下的 評(píng)述。 就機(jī)構(gòu)的功能質(zhì)量而言，四個(gè)方案均能達(dá)到給定的功能要求。但 是，由于在鉛垂方向上機(jī)構(gòu)尺寸受到限制，所以可進(jìn)一步在這方面 進(jìn)行比較、在達(dá)到同樣大小行程并有良好的傳力特性情況下，方案 b、c 在鉛垂方向的空間尺寸要比 a、d 兩種方案大得多。 由于機(jī)構(gòu)是手動(dòng)驅(qū)動(dòng)，所以沖擊、振動(dòng)、噪聲等問(wèn)題可不必考虛。 方案 a、d 的主動(dòng)件是螺桿，它要轉(zhuǎn)動(dòng)很多圈以后才能使從動(dòng)件壓 緊工件，所以若將轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的手柄做成飛輪狀，使螺桿產(chǎn)生加速轉(zhuǎn) 動(dòng)，利用

13、慣性力矩作最后的加壓，就可以以較小的驅(qū)動(dòng)力，得到較 大的壓緊力。而方案 b、c 則沒(méi)有這種可能。當(dāng)然，若從生產(chǎn)率的 角度來(lái)看，機(jī)構(gòu)加壓和松開(kāi)所需的動(dòng)作時(shí)間，方案 b、c 明顯地要 比 a、d 少。方案 b 中的凸輪機(jī)構(gòu)是高副接觸，較易磨損，故凸輪 廓線上需要有一余留段，使機(jī)構(gòu)加壓時(shí)凸輪有多轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度的余 地，以便磨損后減小的行程能得到補(bǔ)償，但這樣設(shè)計(jì)的凸輪，在自 鎖性能上要稍次一些。方案 c 雖不易磨損，但磨損后要補(bǔ)償行程是 不容易的，必須凋整四桿機(jī)構(gòu)的尺寸才能達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?；方?a 則只要斜面和螺桿長(zhǎng)度留有余地，即可實(shí)行補(bǔ)償。而方案 d，主要 是活塞密封件磨損后漏油，必須更換密封后才能修

14、復(fù)。這四個(gè)方案 中的機(jī)構(gòu)易磨損程度依次為方案 b、c、a、d，而易修復(fù)程度則依 次為 d、a、b、c。 圖 2-4 又如，方案 c 是否可以改成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；這里所以用六桿機(jī) 構(gòu)是因?yàn)橐玫礁蟮脑隽ψ饔?。若壓緊力不大，則可改用曲柄滑 塊機(jī)構(gòu)。方案 a 用了左、右螺旋機(jī)構(gòu)和兩組楔塊機(jī)構(gòu)，若工件的加 工面較窄，則可去掉一組螺旋和楔塊機(jī)構(gòu)，若加壓面較寬，則應(yīng)用 兩組機(jī)構(gòu)。至于運(yùn)動(dòng)副形式，因這里有移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以選用移動(dòng)副。 本例中用人力驅(qū)動(dòng)，所以沒(méi)有動(dòng)力源的選擇向題。 方案 a、d 中螺旋副的加工要比轉(zhuǎn)動(dòng)副復(fù)雜一些。方案 b 中的 凸輪廓線的加工難度比較大。當(dāng)被加壓工件尺寸變化時(shí)，方案 a、d 可用

15、改變輸入構(gòu)件轉(zhuǎn)角的辦法來(lái)調(diào)整從動(dòng)件的加壓行程。此 時(shí)機(jī)構(gòu)性能不變；方案 c 則只能用改變工件夾持器的位置來(lái)來(lái)適應(yīng) 機(jī)構(gòu)的加壓行程，增加了結(jié)構(gòu)制造和使用上的困難。 就機(jī)構(gòu)的實(shí)用性而言，使用安全可靠是最主要的。從這一點(diǎn)來(lái)看， 方案 a 的螺旋和楔塊機(jī)構(gòu)都可以使其具有自鎖性能。而且采用面接 觸的兩個(gè)對(duì)稱機(jī)構(gòu)，加壓時(shí)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，螺桿受拉力，受力情況好 （無(wú)壓桿穩(wěn)定問(wèn)題） ；有兩個(gè)自鎖壞節(jié)，所以工作絕對(duì)可靠，而且加 壓性能不受工件尺寸變化的影響。在日常檢修、維護(hù)方面，各方案 均較簡(jiǎn)單，只是采用液壓缸，應(yīng)考慮防漏問(wèn)題。 上述各方案有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后怎樣來(lái)確定采用哪個(gè)方案， 目前流行一種定量式判別辦法，就

16、是將上述各項(xiàng)指標(biāo)按其重要程度 分別規(guī)定“分”值，然后逐項(xiàng)評(píng)分，哪個(gè)方案得到的總分最多，就 認(rèn)為哪個(gè)方案最優(yōu)。對(duì)于簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，我們可抓住關(guān)鍵性的性能指 標(biāo)和突出的優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)來(lái)決定方案的取舍。象上述評(píng)論的例子中， 在鉛垂方向尺寸最小的情況下，再比較增力性能和自鎖可靠性，可 確定方案 a、d 是較好的方案。若考慮到液壓缸的防漏要求比較嚴(yán) 格，制造要求較高，那么可優(yōu)先考慮采取方案 a。 2-42-4 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例 不同的設(shè)計(jì)課題有不同的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法，這里列舉的實(shí)例 僅用來(lái)說(shuō)明機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟和大致過(guò)程。 例一：設(shè)計(jì) 5 噸壓片機(jī)的加壓機(jī)構(gòu) 一、了解題意 設(shè)計(jì)

17、的第步就是要了解題意，即了解機(jī)器的工作對(duì)象、加工方 法和工作參數(shù)（設(shè)計(jì)時(shí)必要的原始數(shù)據(jù)）它們都是設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的依據(jù)。 壓片機(jī)是將陶瓷干粉料壓制成直徑為 34mm、厚度為 5mm 的圓 形片坯。其工藝過(guò)程是： 1、干粉料均勻篩入圓筒形型腔(圖 2-5a)； 2、下沖頭下沉 3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)人型腔時(shí)把粉料撲出(圖 2- 5b)； 3、上、下沖頭同時(shí)加壓(圖 2-5c)并保壓一段時(shí)間； 4、上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯(圖 2-5d)； 5、料篩推出片坯(圖 2-5e)。 其余設(shè)計(jì)參數(shù)是其余設(shè)計(jì)參數(shù)是：沖頭壓力：15 噸(150000n)；生產(chǎn)率：每分鐘 25 片；機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)：10%

18、；驅(qū)動(dòng)電機(jī)： 1.7/2.8kw，940/1410r/min。 二、分解工藝動(dòng)作，擬定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式 根據(jù)工藝過(guò)程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)模具(圓筒形型腔)和三個(gè)執(zhí)行構(gòu) 件(一個(gè)上沖頭、一個(gè)下沖頭和一個(gè)料篩)。三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形 式為： 圖 2-5 1、上沖頭完成往復(fù)(鉛垂上下)直移運(yùn)動(dòng)，下移至終點(diǎn)后有短時(shí) 間的停歇，起保壓作用，因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故 沖頭行程約為 90-100mm。若機(jī)構(gòu)主動(dòng)件一轉(zhuǎn)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)， 則上沖頭位移線圖的形狀大致如圖 2-6a 所示 2、下沖頭下沉 3mm，然后上升 8 mm(加壓)后停歇保壓，繼而 上升 16 mm，將成型片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇

19、，待料篩將片坯推 離沖頭后在下移 21 mm 到待裝料位置。其位移線圖大致如圖 2-6b 所示。 3、料篩在模具型腔上方住復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回，待坯料 成形并被推出型腔后，料篩復(fù)在臺(tái)面上右移約 4550 mm 推卸成形 片坯，其位移線圖大致如圖 2-6c 所示。 圖 2-6 圖 2-7 三、根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 擬定運(yùn)動(dòng)循壞圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、 相位以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。 上沖頭加壓機(jī)構(gòu)主動(dòng)件每轉(zhuǎn)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循壞，所以擬訂運(yùn)動(dòng) 循環(huán)圖時(shí)，以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)(0360)，以各機(jī)構(gòu)執(zhí) 行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上的位移曲線

20、主 要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，而不必準(zhǔn)確表示出運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 例如：料篩退出加料位置(圖 2-7 中線段)后停歇。料篩剛退出， 了沖頭即開(kāi)始下沉 3mm(圖中)。下沖頭下沖完畢，上沖頭可下移 到型腔入口處(圖中)，待上沖頭到達(dá)臺(tái)面下 3mm 處時(shí)，下沖頭開(kāi) 始上升，對(duì)粉料兩面加壓。這時(shí)，上、下沖頭各移 8mm(圖中)， 然后兩沖頭停歇保壓(圖中)，保壓時(shí)間約為 0.4 秒，相當(dāng)于主動(dòng)件 轉(zhuǎn) 60左右。以后，上沖頭先開(kāi)始退出，下沖頭稍后并稍慢地向上 移動(dòng)到和臺(tái)面平齊。頂出成形片坯(圖中)。下沖頭停歇待卸片坯 時(shí)，料篩推進(jìn)到型腔上方推卸片坯(圖中)。下沖頭下移 21mm 的 同時(shí)，料篩振動(dòng)粉料(圖中)而

21、進(jìn)入下一個(gè)循壞。 擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(圖 2-7)時(shí)，還要注意一個(gè)問(wèn)題，即各機(jī)構(gòu)執(zhí)行 構(gòu)件的動(dòng)作起迄位置可視具體情況重疊安排。例如上沖頭還未退到 上頂點(diǎn)，料篩即可開(kāi)始移動(dòng)送進(jìn)；而料篩尚未完全退回，上沖頭已 開(kāi)始下行，只要料篩和上沖頭不發(fā)生碰撞(阻擋)即行。這樣安排， 可增長(zhǎng)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，減小加速度，從而改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力性能。 確定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖后，即可據(jù)此擬訂合適的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，進(jìn)行機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì)。必要時(shí)，再對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，用分析得到的位 移規(guī)律到運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上觀查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)。若有不當(dāng)之處，應(yīng) 將運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖作適當(dāng)修正。 四、確定機(jī)構(gòu)方案 由上述分析可知，壓片機(jī)機(jī)構(gòu)有三個(gè)分支：一為

22、實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng) 的主加壓機(jī)構(gòu)；二為實(shí)現(xiàn)下沖頭運(yùn)動(dòng)的輔助加壓機(jī)構(gòu)；三是實(shí)現(xiàn)料 篩運(yùn)動(dòng)的上、下料機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定的相位 關(guān)系安裝以后，應(yīng)能作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整 相位的環(huán)節(jié)(也可能是機(jī)構(gòu))。這里僅對(duì)其中的主加壓機(jī)構(gòu)敘述其設(shè) 計(jì)過(guò)程。 實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有下述幾種基本運(yùn)動(dòng)功能： 1、上沖頭要完成每分鐘 25 次往復(fù)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)的主動(dòng) 構(gòu)件轉(zhuǎn)速應(yīng)為 25r/min，若以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力，則主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有 運(yùn)動(dòng)縮小的功能； 2、因上沖頭是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)交替的功能； 3、原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，上沖頭是直移運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)要 有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能；

23、 4、因有保壓階段，所以機(jī)構(gòu)上沖頭在下移行程末端有較長(zhǎng)的停 歇或近似停歇的功能； 5、因沖頭壓力較大，所以希望機(jī)構(gòu)具有增力的功能，以增大有 效作用力，減小原動(dòng)機(jī)的功率。 圖 2-8 先取上述(1)、(2)、(3)三種必須具備的功能來(lái)組成機(jī)構(gòu)方案若 每一功能僅由一類基本機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 2-8 所示，則有六種動(dòng)作 結(jié)構(gòu)，可組合成 100 多種方案。直觀進(jìn)行判斷，舍棄一些方案。例 如，我們可從中選出如圖 2-9 所示的四種方案作為評(píng)選方案。 由于上沖頭在下移行程的末端還有停歇和增力的附加要求，所以 對(duì)上述方案要再作增改。 要使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(執(zhí)行構(gòu)件)在行程中停歇即運(yùn)動(dòng)速度為零， 大致有下述幾種辦法：

24、 1、如圖 2-9 中方案一、三用轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪推動(dòng)從動(dòng)件，則與從動(dòng)件 行程末端相應(yīng)的凸輪廓線用同心圓弧廓線時(shí)，從動(dòng)件在行程末端停 歇。曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖 2-10a)也有同樣的作用。 圖 2-9 2、使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副或運(yùn)動(dòng)鏈暫時(shí)脫離，這可采用基本機(jī)構(gòu)的變 異機(jī)構(gòu)，如槽輪機(jī)構(gòu)(圖 2-10b)，也可采用換向機(jī)構(gòu)或離合器(圖 210c)。當(dāng)換向輪處于中間位置時(shí)，從動(dòng)件 a、b、螺桿停歇。 圖 2-10 3、在機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合時(shí)，使兩機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件均在速度零位時(shí)串接。 因?yàn)樗俣攘阄桓浇乃俣纫话阋草^小，這就使得串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出 構(gòu)件的速度在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)接近為零如圖 2-9 方案四所示。 4、用其它方式組合機(jī)構(gòu)。

25、如用軌跡點(diǎn)串聯(lián)時(shí)，當(dāng)軌跡點(diǎn)在直線 段或圓弧段上運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件停歇。并聯(lián)組合時(shí)，將兩個(gè)輸入構(gòu)件 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相加，可使輸出構(gòu)件的速度在預(yù)定區(qū)域內(nèi)接近于零。 至于機(jī)構(gòu)增力的要求，它與機(jī)構(gòu)停歇的要求，從功率傳遞的角度 來(lái)看，有著內(nèi)在的聯(lián)系。因?yàn)?，若不?jì)摩擦損耗時(shí)，輸入、輸出功 率應(yīng)相等，即=，所以速度低時(shí)，力大。根據(jù)這個(gè)道理，可m 11 m 使沖頭在下移行程末端 8mm 的范圍內(nèi)向有足夠低的速度，這是增力 措施之一。此外，合適地安排機(jī)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)位置，使得到良好的 傳力條件，即得到較大的有效作用力也是一種“增力”的辦法。 五、評(píng)選機(jī)構(gòu)方案 按照前述的方案評(píng)選原則，充分分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，然后選出 幾個(gè)

26、比較合適的方案。圖 2-9 方案一、三都采用了凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪 機(jī)構(gòu)雖能得到理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但要使從動(dòng)件達(dá)到 90-100mm 的行 程，凸輪的向徑比較大，于是凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間也較大。而且凸 輪與從動(dòng)件是高副接觸，不宜用于低速、大壓力的場(chǎng)合。 圖 2-9 方案二采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長(zhǎng)度僅為滑塊行程的一半， 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小但滑塊在行程末端只作瞬時(shí)停歇，運(yùn)動(dòng) 規(guī)律不理想。如用圖 2-9 方案四，將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 串聯(lián)，剛可得到比較好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律尺寸也不致過(guò)大。又因?yàn)樗?全低副機(jī)構(gòu)，宜用于低速、重載的場(chǎng)合。 其余方案也可達(dá)到所要求的機(jī)構(gòu)功能但均不如前述幾個(gè)方案的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。所以

27、，選用方案四是比較適宜的。 至于下沖頭機(jī)構(gòu)和料篩機(jī)構(gòu)，也可照上述方法選定方案，不再 詳述。前者因位移不大，運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，可考慮用凸輪機(jī)構(gòu)；后者 因要完成振動(dòng)動(dòng)作。所以可用凸輪機(jī)構(gòu)完成小振動(dòng)動(dòng)作，用串聯(lián)的 連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和放大。 六、機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)的方法很多，這里僅介紹一種方法，供參考。 方案四是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu)。 屬構(gòu)件固接式串聯(lián)組合。今將第一個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件(在速度為零的 位置)和第二個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件(在其輸出構(gòu)件速度接近為零時(shí)的位 置)固接起來(lái)，即機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來(lái)，那么，在這個(gè)位置附近(一段較長(zhǎng) 時(shí)間)組合機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件將近似停歇其原理說(shuō)明如下

28、： 假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(圖 2-11a)，圖 2-11b 所 2 s 示該機(jī)構(gòu)正處于滑塊速度接近于零的位置；曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律，如圖 2-11c 實(shí)線所示，而圖 2-11d 所示為該機(jī)構(gòu)搖桿 11 正處于速度為零的位置。若將圖 2-11b、圖 2-11d 所示的兩個(gè)aoa 機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，則串聯(lián)以后構(gòu)件和成為一個(gè)構(gòu)件aoaaoa (圖 2-11e)。因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的有如下關(guān) 1 2 系 102 式中為一常數(shù)，所以若將圖 2-11c 的坐標(biāo)用表示，則相當(dāng) 0 1 2 于曲線平移了一個(gè)距離(如虛線所)。當(dāng)和如圖 2-11a， 0 2 s 11 圖 2-1

29、1c 所示，則沿圖中箭頭所示走向，從得，由得。 1 1 2 s 而從、得到曲線上的一點(diǎn)，依此可得出一條曲線。 1 s s 1 s 1 從圖 2-11a、圖 2-11c 的局部放大圖圖 2-11f 中可知，在由 1 bc0a 的區(qū)域內(nèi)(轉(zhuǎn)角約 70)，滑塊的位移 約在接近零的一s 個(gè)很小的范圍（約 0.37mm）內(nèi)運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn) 為這時(shí)滑塊是停歇的。 圖 2-11 由此看來(lái)，若使曲線上 為零的附近的一段曲線變化比較平 2 ss 緩，曲線在的最小值附近的曲線也比較平緩的話，滑塊近 11 1 似停歇所占的角就比較大；又為了使構(gòu)件受力小些，同時(shí)也 1 ba 使機(jī)構(gòu)能得到比較合理的布置

30、?？蓪⑶鷵u桿機(jī)構(gòu)整個(gè)繞 sa obao 逆時(shí)針向轉(zhuǎn)一個(gè)角度。如圖 2-11g 所示，這并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn) a o 0 動(dòng)性能，反而改善了構(gòu)件的受力條件。ba 根據(jù)上述分析，該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計(jì)： 1、確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖 2-12a)， 愈小，在處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的 。但 愈rl /0s 大。從到 90100mm 的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角 也愈大；又因?yàn)?s 曲柄是與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿串接的。而搖桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于 180，且希望取小一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè)合適的曲柄長(zhǎng)度和 值滿足滑塊 90100mm 的行程，而曲柄轉(zhuǎn)角則在 60左右， 同時(shí)在的范圍內(nèi)滑塊位移

31、不大于 0.4mm 或更小(可近似 182178 2 看作滑塊停歇)如圖 2-13 所示。 圖 2-12 2、確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸。在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng) 角。所以，當(dāng)搖桿在aoa 位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿與的夾角應(yīng)接近 90。此時(shí)，b a aoa 應(yīng)選在的延長(zhǎng)線上，則受力最小。故在此線上選一適當(dāng) b ob a b a 位置作。具體選定的位置時(shí)可再考慮急回特性的要求，或 b o b o 搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸 的大致關(guān)系是：行程速比變化系數(shù) 或愈大，在位置時(shí)的位移變k 1 a 化較大(圖 2-12b)，所以距離點(diǎn)遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和 b o

32、a 急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定以后，可定出與兩個(gè) b oaoa 位移（或、三個(gè)位置） 。按上述命題沒(méi)計(jì)出曲柄搖桿 43, 機(jī)構(gòu)的尺度。角為兩機(jī)構(gòu)串聯(lián)的相位角。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 2-13 所示。 0 其后，再對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，可得到機(jī)構(gòu)正確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 最后再回到運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上，檢查它與其它執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)有是否 干涉的情況出現(xiàn)。必要時(shí)可修正運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 圖 2-13 第三章 課程設(shè)計(jì)題目 3-13-1 半自動(dòng)平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)半自動(dòng)平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu)。半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、 包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備，該機(jī)可對(duì)各種規(guī)格 的白紙

33、板、厚度在 4mm 以下的瓦愣紙板，以及各種高級(jí)精細(xì)的印刷 品進(jìn)行壓痕、切線。壓凹凸。經(jīng)過(guò)壓痕、切線的紙扳，用手工或機(jī) 械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱， 或制成凹凸的商標(biāo)。 壓制紙板的工藝過(guò)程分為“走紙”和“模切”兩部分。如圖 3-1 所示，4 為工作臺(tái)面，工作臺(tái)上方的 1 為雙列鏈傳動(dòng)，2 為主動(dòng)鏈輪， 3 為走紙模塊(共五個(gè))其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝 有若干個(gè)夾緊片。主動(dòng)鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，使雙列鏈條作同步的 間歇運(yùn)動(dòng)。每次停歇時(shí)，鏈上的一個(gè)走紙模塊剛好運(yùn)動(dòng)到主動(dòng)鏈輪 下方的位置上。這時(shí)，工作臺(tái)面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件 7 作 往復(fù)移動(dòng)，推動(dòng)

34、橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開(kāi)，操作者可將紙 板 8 喂入，待夾緊后，主動(dòng)鏈輪又開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，將紙板送到具有上模 5(裝調(diào)以后是固定不動(dòng)的)和下模 6 的位置。鏈輪再次停歇。這時(shí)， 在工作臺(tái)面下部的的主傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件滑塊 6 和下模為一 體向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紙板的壓痕、切線，稱為模壓或壓切。壓切完成 以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的模塊走到某一位置時(shí)，受另一 機(jī)構(gòu)（圖上未表示）作用，使夾緊片張開(kāi)，紙板落到收紙臺(tái)上，完 成一個(gè)工作循環(huán)。與此同時(shí)，后一個(gè)橫塊進(jìn)人第二個(gè)工作循環(huán)。將 已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。 本題要求按照壓制紙板的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)下列幾個(gè)機(jī)構(gòu)：使下壓模 運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

35、，起減速作用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；控制橫塊上夾緊裝置 （夾緊紙板）的控制機(jī)構(gòu)。 圖 3-1 圖 3-2 二、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求 1、每小時(shí)壓制紙板 3000 張。 2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min，滑塊推動(dòng)下模向上 運(yùn)動(dòng)時(shí)所受生產(chǎn)阻力如圖 3-2 所示，圖中 pc=2106n，回程時(shí)不受力， 回程的平均速度為工作行程平均速度的 1.3 倍，下模移動(dòng)的行程長(zhǎng) 度 h=500.5mm。下模和滑塊的質(zhì)量約 120kg。 3、工作臺(tái)離地面的距離約 1200mm。 4、所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能要良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，節(jié)省動(dòng)力，壽命 長(zhǎng)，便于制造。 三、設(shè)計(jì)方案及討論 根據(jù)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的工作原理，把機(jī)器

36、完成加工要求的動(dòng)作 分解成若干種基本運(yùn)動(dòng)。進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，最主要的是要 弄清設(shè)計(jì)要求和條件，掌握現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基本性能，應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或 有創(chuàng)造性地構(gòu)思新的機(jī)構(gòu)，以保證機(jī)器有完善的功能和盡可低的成 本。不同的機(jī)構(gòu)類型及其組合將構(gòu)成多種運(yùn)動(dòng)方案。對(duì)本題進(jìn)行機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題： 1、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)時(shí)，要同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足運(yùn) 動(dòng)條件和動(dòng)力條件。例如，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，有凸輪機(jī)構(gòu)、 連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。由于壓制紙板時(shí)受力較大，宜采用承載能 力高的平面連桿機(jī)構(gòu)，而連桿機(jī)構(gòu)中常用的有四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu)。 再?gòu)臋C(jī)構(gòu)具有急回特性的要求出發(fā)，在定性分析的基礎(chǔ)上，選取節(jié) 省動(dòng)力

37、的機(jī)構(gòu)。當(dāng)受力不大而運(yùn)動(dòng)規(guī)律又比較復(fù)雜時(shí)，可采用凸輪 機(jī)構(gòu)。例如本題中推動(dòng)夾緊裝置使夾緊片張開(kāi)的控制機(jī)構(gòu)，由于夾 緊片張開(kāi)后要停留片刻，讓紙板送入后才能夾緊，因而推桿移動(dòng)到 最高位置時(shí)，有較長(zhǎng)時(shí)間停歇的運(yùn)動(dòng)要求，故采用凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì) 上易于實(shí)現(xiàn)此要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 2、為滿足機(jī)器工藝要求，各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作在規(guī)定的位置 和時(shí)間上必須協(xié)調(diào)，如下壓模在工作行程時(shí)，紙板必須夾緊；在下 壓模回程時(shí)，紙板必須送到模壓位置。因此，為使各執(zhí)行構(gòu)件能按 工藝要求協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)繪出機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循壞圖。 3、根據(jù)機(jī)器要求每小時(shí)完成的加工件數(shù)，可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)主 動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)

38、速不同，可先 確定總傳動(dòng)比，再根據(jù)總傳動(dòng)比選定不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及組合方式。 例如，帶傳動(dòng)和定軸輪系串聯(lián)或采用行星輪系等；有自鎖要求而功 率又不大時(shí)，可采用蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)。對(duì)定軸輪系要合理分配各對(duì)齒 輪的傳動(dòng)比，這個(gè)問(wèn)題將在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中解決 4、在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，僅在某一區(qū)間承受生產(chǎn)阻力較大的機(jī)器， 將引起等效構(gòu)件所受的等效阻力矩有明顯的周期性變化，若電動(dòng)機(jī) 所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩近似地認(rèn)為是常數(shù)，則將引起角速度的周期性波 動(dòng)。為使主動(dòng)件的角速度較為均勻，應(yīng)考慮安裝飛輪。可適當(dāng)選擇 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，使大帶輪具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而起飛輪的作用， 通常應(yīng)計(jì)算大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是否滿足要求。如不滿足，則需另外 安

39、裝飛輪。 實(shí)現(xiàn)本題要求的機(jī)構(gòu)方案有多種。現(xiàn)介紹幾例： 1、實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：具有急回或增力特性的往復(fù) 直移機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(或?qū)U機(jī)構(gòu))與搖桿滑塊 機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的六桿機(jī)構(gòu)等(圖 3-3、3-4、3-5)。 2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：連續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)的減速機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)與兩級(jí)齒輪傳 動(dòng)串聯(lián)、帶傳動(dòng)與行星輪系串聯(lián)和行星輪系(需安裝飛輪)等。 圖 3-3 3、控制夾緊裝置的機(jī)構(gòu)：具有一端停歇的住復(fù)直移運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有 凸輪機(jī)構(gòu)、具有圓弧槽的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。 圖 3-4 圖 3-5 圖 3-3 所示方案的主要優(yōu)點(diǎn)是滑塊 5 承受很大載荷時(shí)，連桿 2 卻 受力較小，曲柄 1 所需的驅(qū)動(dòng)力矩小，因此該機(jī)構(gòu)常

40、稱為增力機(jī)構(gòu)， 它具有節(jié)省動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。此外，圖 3-4、3-5 所示為另外兩種六桿機(jī) 構(gòu)，供分析比較。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。 四、設(shè)計(jì)步驟 1、構(gòu)思、選擇機(jī)構(gòu)方案 機(jī)構(gòu)方案的構(gòu)思和選擇討論，已如上述，做出運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。下面 以圖 3-3 所示方案為例介紹設(shè)計(jì)步驟。 2、計(jì)算總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比和確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 本題總傳動(dòng)比： 曲電總 nni293000/601450 3、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 按選的平面連桿機(jī)構(gòu)，由己知參數(shù)按解析法、圖解法或兩種方法 兼用，以計(jì)算機(jī)構(gòu)尺寸、由于本題是具有短暫高峰載荷的機(jī)器，應(yīng) 驗(yàn)算其最小傳動(dòng)角，并盡可能保證壓模工作時(shí)，有較大的傳動(dòng)角， 以提高機(jī)器的效率。 a)

41、b) 圖 3-6 如機(jī)構(gòu)在圖 3-6 所示的位置上，搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的受力圖可用圖解 法求得(圖 3-6b)。由于該瞬時(shí)構(gòu)件垂直，所以力多邊形中bcde tgpr c 2 12 由此可知，很大而較小，特別是壓力角愈小；也愈小， c p 12 r 12 r 有利于節(jié)省動(dòng)力。根據(jù)上述觀點(diǎn)安排機(jī)構(gòu)位置以后，可先進(jìn)行搖桿 滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。這可采用解析法來(lái)得到較為合適的尺寸參數(shù)。 如圖 3-6a 得 443343 sinsinllllhs 若取時(shí)，則 43 ll 34 333 sin22llhs 當(dāng)搖桿在最右端極限位置時(shí)，取，由得 303 0s 303 cos12 hl 適當(dāng)考慮安裝尺寸，選擇不同的可得

42、到不同的 ，當(dāng)搖桿長(zhǎng) 30 3 l 度 和往復(fù)擺動(dòng)角巳知后，可用圖解法設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 3 l 4、運(yùn)動(dòng)分析和力分析 在完成平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力 分析（僅考慮滑塊和下模的慣性力） ，包括用解析法建立數(shù)學(xué)模型， 繪制程序框圖，用計(jì)算機(jī)打印源程序與計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果 繪制運(yùn)動(dòng)線圖（位移、速度、加速度線圖）和平衡力矩線圖。 5、選擇控制夾緊裝置的機(jī)構(gòu)方案。 6、繪制所設(shè)計(jì)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 7、編寫說(shuō)明書(shū)。說(shuō)明書(shū)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)題目、機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和選 擇、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，力分析及其結(jié)果。 五、應(yīng)完成的工作量 學(xué)生應(yīng)完成 1、包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)的

43、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案選擇 (至少 3 個(gè))，運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 2、繪制 3 個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn) 圖。 3、對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，完成主程序的編寫，其中包括主 程序流程圖；繪制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖； 4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 1、 ，2、 ，3、畫在 1 張 1 號(hào)圖上。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案應(yīng)組織學(xué)生討 論。若不具備計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)條件，可全部改用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì) 算。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，讓學(xué)生編寫主程序，并調(diào)用子程序(見(jiàn) 本指導(dǎo)書(shū)第 4 章)。 完成上述任務(wù)需 1.5 周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為 810 小時(shí)。 若課程設(shè)計(jì)時(shí)間為 2 周，可以考慮再完成凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)或動(dòng)態(tài)靜 力分析、飛輪設(shè)計(jì)內(nèi)容

44、。 3-23-2 平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理是復(fù)印原理，即將鉛版上凸出的痕跡借助 于油墨壓印到紙張上。平臺(tái)印刷機(jī)一般由輸紙、著墨（即將油墨均 勻涂抹在嵌于版臺(tái)上的鉛版上） 、壓印、收紙等四部分組成。 圖 3-7 圖 3-8 如圖 3-7 所示，平臺(tái)印刷機(jī)的壓印動(dòng)作是在卷有紙張的滾筒與嵌 有鉛板的版臺(tái)之間進(jìn)行的。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)均由同一電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速裝置 后分成兩路。一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)i 帶動(dòng)版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，另一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒作回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。當(dāng)板臺(tái)與滾筒接觸時(shí)，在紙張上壓印出字跡或

45、圖形。 版臺(tái)工作行程中有三個(gè)區(qū)段(如圖 3-9 所示)。在第一區(qū)段時(shí)，送 紙、著墨機(jī)構(gòu)(未畫出)相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段，滾 筒和版臺(tái)完成壓印動(dòng)作；在第三區(qū)段中，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。 本題目所要設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就是指版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及滾筒的 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1、要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺(tái)印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺(tái)作 往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)；滾筒作連續(xù)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)； 2、為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過(guò)程中，滾筒與版臺(tái)之間無(wú) 相對(duì)滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)移動(dòng)速度相 等； 3、為保證整個(gè)印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺(tái)在壓印區(qū) 內(nèi)的速度變化限制在一定的范圍內(nèi)(應(yīng)

46、盡可能小)； 4、不同類型的平臺(tái)印刷機(jī)所要求實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)率(即每小時(shí)印刷 張數(shù))、板臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度及其它設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示： 參數(shù) 類型 生產(chǎn)率 (張/小時(shí)) 版臺(tái)行程 長(zhǎng)度 (mm) 壓印區(qū)段 長(zhǎng)度 (mm) 滾筒直 徑 (mm) 電機(jī) 功率 (kw) 電機(jī)轉(zhuǎn) 速 (rpm) 低速 型 1920-20007304402321.5940 高速 型 4000-45007954153603.01450 5、要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 三、設(shè)計(jì)方案及討論 根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，版臺(tái)應(yīng)作往復(fù)移動(dòng)，行程較大，且盡可能使 工作行程中有一段勻速運(yùn)動(dòng)(壓印區(qū)段)，并有急回特性；滾筒作間 歇(滾

47、停式)或連續(xù)(有勻速段)轉(zhuǎn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)要求不一定都能得到滿 足。但一定要保證版臺(tái)和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動(dòng)關(guān)系，即滾筒 表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度相等，這可在運(yùn)動(dòng)鏈中加入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī) 構(gòu)，使兩者運(yùn)動(dòng)達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。 1、版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 1.1 六桿機(jī)構(gòu)。圖 3-9 所示六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工制造 比較容易；作住復(fù)移動(dòng)的構(gòu)件 5（即版臺(tái)）的速度是變化的，有急 回特性。有擴(kuò)大行程的作用；但由于構(gòu)件數(shù)較多，故機(jī)構(gòu)剛性差， 不宜用于高速；此外，此機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算比較復(fù)雜。 圖 3-9 圖 3-10 1.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。圖 3-10 所示機(jī)構(gòu)由偏 置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

48、與齒輪齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定 齒條，上齒條與版臺(tái)固連在一起。此組合機(jī)構(gòu)最重要的特點(diǎn)是版臺(tái) 行程比鉸鏈中心點(diǎn)的行程大一些。此外，由于齒輪中心(相當(dāng)于cc 滑塊的鉸鏈中心)的軌跡對(duì)于點(diǎn)偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有急a 回運(yùn)動(dòng)。 1.3 雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 圖 3-11 所示組合機(jī)構(gòu)的下齒條也是可移動(dòng)的齒條。故可由下齒條輸入 另一運(yùn)動(dòng)，以得到所需的合成運(yùn)動(dòng)；當(dāng)不考慮下齒條的移動(dòng)時(shí)，上 齒條(即版臺(tái))運(yùn)動(dòng)的行程也是轉(zhuǎn)動(dòng)副中心點(diǎn)的行程的 2 倍。這里用c 兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)的行程要 求，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)在壓印區(qū)中近似勻速

49、的要求和回程時(shí) 的急回特性要求。 圖 3-11 圖 3-12 1.4 齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。圖 3-12 所示齒輪齒條 機(jī)構(gòu)的上、下齒條均為可移動(dòng)的齒條且都與版臺(tái)固接在一起。當(dāng) 采用凸輪機(jī)構(gòu)(圖中未示出)撥動(dòng)齒輪沿其軸向滑動(dòng)時(shí)，可使齒輪時(shí) 而和上齒條嚙合時(shí)而和下齒條嚙合，從而實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。 若齒輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則版臺(tái)作勻速往復(fù)移動(dòng)。這將有利于提高印刷 質(zhì)量，使整個(gè)印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較 復(fù)雜，故只在印刷幅面較大（如） ，對(duì)印痕濃淡均勻性要求較 2 22m 高時(shí)采用。 2、滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 圖 3-13 圖 3-14 2.1 齒輪齒條機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動(dòng)機(jī)

50、構(gòu))。圖 3-13 所示的滾筒 是由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，因而可保證滾筒表面 點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度在壓印區(qū)段完全等的要求 此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于保證速度同步的要求。但當(dāng)版 臺(tái)空回時(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而應(yīng)設(shè)置滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的脫離裝 置(如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)動(dòng)裝置)及滾筒的定位裝 置(如圖 3-14)。由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣性力矩校大，不宜用于高速。 2.2 齒輪機(jī)構(gòu)。圖 3-15 所示的滾筒是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)及齒輪 減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)的。因而其運(yùn)動(dòng)速度是常量。當(dāng)與其 配合的版臺(tái)由非勻速機(jī)構(gòu)(如前述版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 1、2、3 帶動(dòng)時(shí)， 很難滿足速度同

51、步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺(tái)傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)方案 4(圖 3-12)配合使用。 圖 3-15 圖 3-16 2.3 雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖 3-16 所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成 的滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)， 可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化平緩，這樣既可保證印刷質(zhì)量，又 可減小滾筒直徑。因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以其動(dòng)態(tài)性 能比轉(zhuǎn)停式性能簡(jiǎn)好。 值得指出的是：(1)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案、中應(yīng)加設(shè)滾筒 與版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)脫離機(jī)構(gòu)及滾筒定位機(jī)構(gòu)；(2)在按主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 iv 設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度在壓印 區(qū)段完全一致，一般應(yīng)加設(shè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)

52、償機(jī)構(gòu)。如圖 3-17 所示凸輪補(bǔ)償 機(jī)構(gòu)。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。 圖 3-17 四、設(shè)計(jì)步驟 1、設(shè)計(jì)和選擇方案 平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒(méi)計(jì)要 求，并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。此外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方 面的問(wèn)題： 1.1 要求的生產(chǎn)率； 1.2 刷紙張幅面大小(幅面大，版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的勻速要求較高)； 1.3 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性； 1.4 傳力特性。 2、確定設(shè)計(jì)路線 以平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為例，來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)路線。 首先根據(jù)生產(chǎn)率及壓印區(qū)的速度變化較小的要求，設(shè)計(jì)滾筒的雙 曲柄機(jī)構(gòu)；然后，根據(jù)版臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程并考慮有急回特性的要 求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)版臺(tái)運(yùn)

53、動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；再根據(jù)滾筒表面點(diǎn)的線速 度與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度在壓印區(qū)盡可能接近的原則，設(shè)計(jì)串聯(lián)在曲柄滑 決機(jī)構(gòu)前的雙曲柄機(jī)構(gòu)；最后，對(duì)已設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析并 根據(jù)壓印區(qū)接近勻速的要求，確定該區(qū)間位置，再求出在該區(qū)間內(nèi) 運(yùn)動(dòng)時(shí)滾筒表面上的點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)及版臺(tái)上與之相接觸的一點(diǎn)的位 移之間的差值，從而可得出凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(圖 3-17 的下齒條)的位 移曲線，并據(jù)此設(shè)計(jì)出該凸輪輪廓曲線。 由于此方案比較復(fù)雜，建議只要學(xué)生設(shè)計(jì)版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(即包 括版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?凸輪機(jī)構(gòu)) 3、設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 根據(jù)版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程，求得滑塊鉸接點(diǎn)的行程；選定連桿長(zhǎng)

54、與曲柄長(zhǎng)之比(一般可在 2.8-4 之間選取)、偏距 與曲柄lrrl/e 長(zhǎng)度之比(般在 0304 之間)；據(jù)此，可求出、rre/r 、 。le 4、設(shè)計(jì)版臺(tái)的雙曲柄機(jī)構(gòu) 根據(jù)已知的滾筒速度曲線(由教師給出，或給出滾筒雙曲柄機(jī)構(gòu) 尺寸由學(xué)生作運(yùn)動(dòng)分析得到)。初定壓印區(qū)段后，即可著手設(shè)計(jì)版 臺(tái)的雙曲柄機(jī)構(gòu)。 4.1 首先根據(jù)壓印區(qū)段的滾筒表面點(diǎn)線速度與版臺(tái)移動(dòng)速度相等 的要求或純滾動(dòng)的要 求，確定版臺(tái)的雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩連架桿若干對(duì)應(yīng)位置關(guān)系(用插值法 或圖解法以取 3-4 對(duì)位置；用優(yōu)化方法則以取六至十個(gè)對(duì)應(yīng)位置為 宜)； 4.2 用圖解法、插值法或函數(shù)平方逼近法或其它優(yōu)化方法設(shè)計(jì)出 該機(jī)構(gòu)。 5

55、、用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 在假設(shè)版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)未安裝運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu)，且下 齒條固定不動(dòng)的情況下，對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。求出版臺(tái)及 滾筒表面點(diǎn)的位移曲線及速度曲線； 5.2 根據(jù)上述曲線，調(diào)整壓印區(qū)。壓印區(qū)的始點(diǎn)一般應(yīng)為同速點(diǎn) (即版臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度與滾筒表面點(diǎn)的速度相同的位置)；壓印區(qū)段的速 度變化相對(duì)較小且兩條速度曲線相當(dāng)接近； 5.3 將壓印區(qū)分成幾段，得到個(gè)分點(diǎn)，并依次求出滾筒表面1n 點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)與版臺(tái)位移之間的各個(gè)差值，畫出以 )(i s), 2 , 1(ni 曲柄(或凸輪)轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)的曲線，即為凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件在壓印區(qū) 的位移曲線； 5.4 確定凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件位移曲

56、線中的過(guò)渡曲線段，并用圖解法 求出凸輪的理論輪廓； 5.5 檢驗(yàn)壓力角和最小曲率半徑，確定滾子半徑，求出凸輪實(shí)際 廓線。 6、整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 五、建議完成工作量 建議對(duì)版臺(tái)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。為此，要求學(xué) 生在熟悉各子程序功能、標(biāo)識(shí)符的意義及調(diào)用方法的情況下，編制 并調(diào)試主程序，然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出結(jié)果；凸輪輪廓 可用圖解法，亦可用解析法求出。 學(xué)生應(yīng)完成： 1、3 種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案選擇，運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 2、繪制 3 種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，其中 1 種方案的運(yùn)動(dòng)線圖； 3、對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，完成主程序的編寫，其中包括主 程序流程圖；繪制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖； 4

57、、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 份。 1、 ，2、繪于 1 張 1 號(hào)圖紙上。 完成上述任務(wù)需 1.5 周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為 810 小時(shí)。 若課程設(shè)計(jì)時(shí)間為 2 周，可以考慮再作凸輪位移曲線及凸輪廓線 圖，3 號(hào)圖紙 1 張。 3-33-3 牛頭刨床設(shè)計(jì)牛頭刨床設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目 (a) (b) 圖 3-18 牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖 318a。電動(dòng) 機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄 2 和固結(jié)在其上的凸輪 8。刨床工 作時(shí)，刨頭 6 和刨刀 7 作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削， 稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提 高切削質(zhì)量。刨頭左行時(shí)，刨刀切削，稱空回行程。

58、此時(shí)要求速度 較高，以提高生產(chǎn)率。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間， 凸輪 8 通過(guò)四桿機(jī)構(gòu) 1-9-10-11 與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)(圖中未畫)，使 工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作 行程中，受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段約的空h05 . 0 刀距離，見(jiàn)圖 3-18 )，而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在b 整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn) 轉(zhuǎn)故需安裝飛輪來(lái)減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少 電動(dòng)機(jī)容量。 二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表 3-1 和表 3-2 表 3-1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分 析 n2lo2o4lo

59、2alo4blbclo4s4xs6ys6g4g6 p ypjs4 方 案 r/minmmnmm kg.m 2 160380 110 540 0.25 lo4b 0.5lo4 b 240 50 200 700 7000 801.1 264350 90 580 0.3 lo4b 0.5lo4 b 200 50 220 800 9000 801.2 372430 110 810 0.36 lo4b 0.5lo4 b 180 40 220 620 8000 100 1.2 表 3-2 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) noz1zo z1 jo2jo1jojoma x lo9 d s dod

60、om1 2 mo 1 方 案 r/mi n kg.m2 o mm o mm o 1 0.1 5 1440 1 0 2 0 4 0 0. 5 0. 3 0.2 0. 2 15 12 5 40 7 5 1 0 7 5 10 0 30 0 6 3.5 2 0 2 0.1 5 1440 1 3 1 6 4 0 0. 5 0. 4 0.2 5 0. 2 15 13 5 38 7 0 1 0 7 0 10 0 30 0 642 0 3 0.1 6 1440 1 5 1 9 5 0 0. 5 0. 3 0.2 0. 2 15 13 0 42 7 5 1 0 6 5 10 0 30 0 6 3.5 2 0 三