重慶大學(xué)機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書重慶大學(xué)國家工科機械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地2010年5月0.緒論 11. 機構(gòu)的選型 91.1主執(zhí)行機構(gòu)的選型 91.2輔助執(zhí)行機構(gòu)的選型 122. 原動機的選用 143. 擬定傳動系統(tǒng)方案 153.1傳動系統(tǒng)的選擇與設(shè)計 153.2有級變速傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖 164. 繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖 195. 機構(gòu)尺度參數(shù)確定 246. 靜力分析和初定各構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù) 257. 主執(zhí)行機構(gòu)的運動分析 268. 主執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析 308.1靜定組 308.2主執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析圖解法 308.3主執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析解析法 339. 飛輪設(shè)計和原動機功率的校核 34附錄：平面連

2、桿機構(gòu)力分析子程序使用說明 3650參考文獻0 緒論機械原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和設(shè)計能力的重要實踐環(huán)節(jié)。但由于機械原 理課程設(shè)計是學(xué)生入學(xué)以來的第一次工程設(shè)計實踐，對于機械設(shè)計知識的了解還不夠系 統(tǒng)和深入，特別是缺乏實踐經(jīng)驗和機械系統(tǒng)方案設(shè)計知識的學(xué)生來說，要獨立地完成機 械原理課程設(shè)計還存在較多的困難。特別是在設(shè)計的開始階段，學(xué)生常會感到無從下 手，或者完全被動地依靠指導(dǎo)教師。本書就是為了使學(xué)生能盡快地進入設(shè)計工作狀態(tài)， 讓學(xué)生能積極主動地進行創(chuàng)新思維，并能獨立完成設(shè)計任務(wù)而編寫的。本指導(dǎo)書按學(xué)生將要進行的設(shè)計過程編寫，適用于所有設(shè)計題目。學(xué)生閱讀本指導(dǎo) 書，并按要求進行課題的設(shè)計，

3、可達(dá)到課程設(shè)計的基本要求。有更高要求的學(xué)生，可在 指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，查閱其它資料，完成更多更復(fù)雜的設(shè)計工作。任務(wù)書中提出的設(shè)計要求和指導(dǎo)教師對學(xué)生的要求有可能是“脫離工程實際的要求 而更接近機械原理課程內(nèi)容訓(xùn)練的要求”。個別學(xué)生可在指導(dǎo)教師認(rèn)可的條件下，展示 其創(chuàng)新思維的才華，創(chuàng)造性地提出并實施其新穎的設(shè)計方案，但對大多數(shù)學(xué)生來說設(shè)計 要求是具有強制性的。其一是內(nèi)容的強制性：方案中強制性規(guī)定了涉及機械原理課程的 主要內(nèi)容。而其中某些內(nèi)容在實際的設(shè)計中可能是沒有的；其二是完成任務(wù)所用方法的 強制性：設(shè)計內(nèi)容及要求中強制規(guī)定了既涉及圖解法的內(nèi)容又涉及編寫程序的任務(wù)，而 圖解法甚至解析法編寫程序在實

4、際工程設(shè)計中都有可能不采用。其三是時間的強制性： 學(xué)生必須在兩周內(nèi)完成設(shè)計，而工程實際的設(shè)計問題則有可能有更長的反復(fù)設(shè)計的時 間。因此學(xué)生的設(shè)計過程中僅涉及機械產(chǎn)品設(shè)計過程的主要部分過程而不是全部過程。0.1 機械原理課程設(shè)計的地位、目標(biāo)和要求機械原理課程屬于高等學(xué)校工科機械工程類本科生必修的“機械設(shè)計系列課程” 之一，是一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計綜合能力方面占有不可替代的 重要地位。它的任務(wù)是使學(xué)生掌握各種基本機構(gòu)及由它們組成的機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)理 論、基本知識、分析和設(shè)計方法，并具有按照任務(wù)要求進行簡單機械系統(tǒng)運動方案設(shè) 計的初步能力。本課程在培養(yǎng)學(xué)生的機構(gòu)分析和設(shè)計能力、機械系

5、統(tǒng)運動方案設(shè)計能 力、機械設(shè)計的數(shù)學(xué)建模及計算機應(yīng)用能力，創(chuàng)造性思維以及初步機械工程實踐等方 面均具有獨到的作用。機械原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和設(shè)計能力的重要實踐環(huán)節(jié)。在機械原理 課程設(shè)計中，通過加強機械系統(tǒng)方案的創(chuàng)新構(gòu)思與設(shè)計，加強機械系統(tǒng)多方案的評價 與優(yōu)選，加強設(shè)計內(nèi)容的綜合性和工程性，加強現(xiàn)代機械設(shè)計基本功的訓(xùn)練與培養(yǎng)， 加強各種現(xiàn)代設(shè)計方法與手段的掌握與應(yīng)用，使學(xué)生具有更高的綜合素質(zhì)，更強的機 械設(shè)計和創(chuàng)新能力，以適應(yīng)時代的要求。通過機械設(shè)計基礎(chǔ)系列課程綜合設(shè)計，學(xué)生應(yīng)達(dá)到如下要求：1 ）更好地掌握和加深理解“機械原理”課程的基本概念、基本理論和基本方法;2）樹立正確的設(shè)計思想

6、，了解完整的機械產(chǎn)品設(shè)計過程，并重點掌握機械產(chǎn)品的 總體方案設(shè)計、運動和動力設(shè)計等重要概念和內(nèi)容；了解國家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政尺S策；3）具有調(diào)查研究、分析比較的能力和機械產(chǎn)品或機械系統(tǒng)總體方案或運動方案創(chuàng) 新設(shè)計的能力；4）進一步提高各種現(xiàn)代設(shè)計方法和手段應(yīng)用的能力；5）進一步提高計算和繪圖能力，具有運用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)范、設(shè)計手冊、設(shè)計 圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；6）具有表達(dá)設(shè)計成果、書寫技術(shù)報告及科學(xué)研究論文的能力。0.2機械產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計機械過程并沒有一個通用的固定的程序，而須按具體情況確定。機械設(shè)計的 一般進程，可分為產(chǎn)品規(guī)劃（概念設(shè)計）、總體方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)施工設(shè)計

7、 （工藝設(shè)計）和改進設(shè)計五個階段。其工作內(nèi)容和任務(wù)如表1.1所示。表0.1機械產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計階段工作內(nèi)容形成文件產(chǎn) 品 規(guī) 劃 概 念 設(shè) 計選題選擇設(shè)計對象、提出設(shè)計題目（設(shè)想）調(diào) 研 和 預(yù) 測市場調(diào)查：進行需求、購買行為分析，作銷售量預(yù)測及 市場占有率預(yù)測；進行經(jīng)濟、社會環(huán)境分析，作產(chǎn)品社 會效益及產(chǎn)品生命周期預(yù)測；進行政策、法規(guī)分析，作 產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售可能性預(yù)測。技術(shù)調(diào)查：進仃產(chǎn)品設(shè)計、制造的新技術(shù)、新材料的調(diào) 研掌握有關(guān)產(chǎn)品的國內(nèi)外水平和發(fā)展趨勢，作技術(shù)可行 性預(yù)測及產(chǎn)品成本預(yù)測。調(diào)研報告確定對策從經(jīng)濟、技術(shù)、市場各方面論證新產(chǎn)品開發(fā)的必要性和 產(chǎn)品設(shè)計、制造、銷售上各項措施實施的

8、可能性產(chǎn)品開發(fā)可行性論證報告確定設(shè)計任務(wù)明確設(shè)計目標(biāo)及需要達(dá)到的功能目標(biāo)和性能指標(biāo)設(shè)計任務(wù)書設(shè)計階段工作內(nèi)容形成文件總 體 方 案 設(shè) 計目標(biāo)分 析和功 能原理 設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，進行功能目標(biāo)分 析，做出工藝動作的分解，明確各個工藝動作的工作原 理，提出設(shè)計、工藝等方面需要解決的關(guān)鍵問題功能原理解及功能結(jié)構(gòu)方案方 案 設(shè) 計擬定總體方案和基本性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行執(zhí)行系 統(tǒng)、傳動系統(tǒng)的設(shè)計，選擇原動機。對完成各工藝動作 和工作性能的執(zhí)行機構(gòu)的運動方案進行全面創(chuàng)新構(gòu)思， 對各可行方案進行運動規(guī)律設(shè)計、機構(gòu)型式設(shè)計和協(xié)調(diào) 設(shè)計 A f X，宀之 Wt總體方案示意 圖，機械系統(tǒng)

9、運動簡圖，運 動循環(huán)圖，總 體方案設(shè)計計 算說明書萬案 評價 與決尺S朿對各可行方案進行運動分析、動力分析及有關(guān)計算，作 模擬設(shè)計試驗，以進行功能、性能評價和技術(shù)、經(jīng)濟評 價。在可行方案群中選擇最優(yōu)方案，確認(rèn)其總體設(shè)計方 案。結(jié) 構(gòu) 技 術(shù) 設(shè) 計結(jié)構(gòu) 萬案 擬定根據(jù)經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、運輸安裝、管理維修、環(huán)境保護等因素，擬定執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案以及與原動機之間聯(lián)接的方案可靠性造型設(shè)計從人機工程、民族風(fēng)格、用戶心理感受、易操作性以及 美學(xué)觀念出發(fā)，進行產(chǎn)品造型、色彩表面處理的設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇從加工工藝、裝配工藝性、摩擦潤滑、振動噪音、傳 熱、腐蝕等因素出發(fā)，設(shè)計零部件的結(jié)構(gòu)，確定各零

10、件 的相對位置、結(jié)構(gòu)型式及聯(lián)結(jié)方法根據(jù)運動、動力計算，強度和剛度計算，選擇零件材 料、熱處理方法和要求，確定零部件各部分的形狀、尺 寸公差、精度及制造安裝的技術(shù)條件。確定外購的標(biāo)準(zhǔn) 件、元器件規(guī)格和技術(shù)要求設(shè)計圖繪制繪制總裝配圖、各類系統(tǒng)圖（包括執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系 統(tǒng)、控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)）、 部件裝配圖和零件圖。編制設(shè)計計算說明書詳細(xì)設(shè)計圖紙及設(shè)計說明書設(shè)計階段工作內(nèi)容形成文件施工 工 藝 設(shè) 計工藝設(shè)計進行加工工藝、裝配工藝設(shè)計。制定工藝流程及零部件 檢驗標(biāo)準(zhǔn)工藝文件及工裝設(shè)計圖，實驗工裝設(shè)計進行加工、裝配時必需的工具、量具、夾具和模具的設(shè) 計，包括必要的專用加工設(shè)備及裝

11、置的設(shè)計施工設(shè)計制定裝配調(diào)試、試運行及性能測試的步驟及各階段的技 術(shù)指標(biāo)。制疋包裝、運輸、基礎(chǔ)安裝的要求。確疋隨機 器提供的備件、專用工具明細(xì)表產(chǎn)品使用說明書改進設(shè)計階段引人并行設(shè)計觀念，將前面各階段的評價信息反饋到新 一輪的設(shè)計中，進行改進設(shè)計機械總體方案設(shè)計的目的和內(nèi)容進行總體方案設(shè)計的具體目的，就是在通過調(diào)查研究進行機械產(chǎn)品規(guī)劃、確定設(shè) 計任務(wù)、明確設(shè)計的要求和條件的基礎(chǔ)上，尋求問題的解法及原理方案構(gòu)思，進行功能 原理設(shè)計，擬定機械功能結(jié)構(gòu)方案，選擇機構(gòu)類型，得出一組可行的機械系統(tǒng)運動方 案，為下一步進行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計作好原理方案方面的準(zhǔn)備，提出戰(zhàn)略性、指導(dǎo)性的意 見，也為最終進行評價、

12、優(yōu)選決策提供諸如可行性、先進性等等相關(guān)技術(shù)原理方面詳盡 的科學(xué)依據(jù)。機械系統(tǒng)主要由原動機、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成?？傮w方案設(shè)計 的主要內(nèi)容就是圍繞這幾部分的方案設(shè)計。1. 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計主要包括執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計、動作及運動設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計和執(zhí)行系統(tǒng)的方案評價與決策。2. 原動機類型的選擇和傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計其中傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計主要包括傳動類型和傳動路線的選擇，傳動鏈中機構(gòu)順序的安排和各級傳動比的分配。3. 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計4. 其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計主要包括潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)和照明系統(tǒng)等的設(shè)計。一般而言，傳動機構(gòu)是指

13、轉(zhuǎn)速變換機構(gòu)，而執(zhí)行機構(gòu)是指運動形式和運動規(guī)律變 換機構(gòu)。有時，傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的界限并不能明顯的劃分，特另惺在現(xiàn) 代機電一體化系統(tǒng)中變得模糊而更具綜合性。而上述各項設(shè)計內(nèi)容，也必須圍繞機械產(chǎn) 品這個“整機”來進行創(chuàng)新設(shè)計和整體優(yōu)化。機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設(shè)計的主要內(nèi)容1）功能原理設(shè)計任何一部機械的設(shè)計都是為了實現(xiàn)某種預(yù)期的功能要求，包括 工藝要求和使用要求。所謂功能原理設(shè)計，就是根據(jù)機械預(yù)期實現(xiàn)的功能，考慮選擇何 種工作原理（或功能原理）來實現(xiàn)所需的功能要求。實現(xiàn)某種預(yù)期的功能要求，可以采 用多種不同的工作原理。這些功能原理廣義的可分為物理的、化學(xué)的和生物學(xué)的等等（在機械系統(tǒng)中主要

14、是考慮物理的工作原理）。還可以更進一步劃分為具體的工作原 理。例如物理學(xué)的還可分為力學(xué)的、電磁學(xué)的、光學(xué)的、熱學(xué)的、材料彈塑性形變的等 等。而力學(xué)的還可更具體的分為摩擦的、推拉的、慣性的、重力的、吸附的、粘著的 等等。例如要求設(shè)計一個齒輪成型設(shè)備，可選擇基于材料彈塑性變形原理的沖壓、 滾扎等；也可選擇基于熔融成型原理的、化學(xué)腐蝕的、電化學(xué)的；還可以采用基于材料 切削原理的仿形法和范成法等等。不同的功能原理，所設(shè)計出的機械其性能、結(jié)構(gòu)、工 作品質(zhì)、適用場合等都會有很大的差異，這必須根據(jù)更具體的工作要求，如強度、精度 壽命以及產(chǎn)量、效率、成本、環(huán)保等諸多因素綜合考慮確定。同時盡可能在滿足要求的 前

15、提下多采用幾個方案。2） 動作及運動設(shè)計在工作原理選定之后要根據(jù)工藝要求進行工藝動作的分解 及執(zhí)行運動的確定。首先要進行工藝動作分解，例如齒輪成型選定了范成切削原理進行 加工，則根據(jù)范成工藝，可分解為切削、分度（范成）、進刀三個工藝動作。一般工藝 動作可直接作為執(zhí)行運動，這就確定了該齒輪加工機床要具有三個獨立的執(zhí)行運動，即 往復(fù)直線運動（切削）、對滾運動（范成）、徑向進刀（直線）運動。執(zhí)行運動確定之 后，就確定了執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目。一般一個執(zhí)行運動對應(yīng)一個執(zhí)行構(gòu)件，有時也可將幾個 執(zhí)行運動合并由一個執(zhí)行構(gòu)件來完成。例如齒輪加工機床，對滾運動需由刀具和工作臺 兩個執(zhí)行構(gòu)件來實現(xiàn)；而切削和進刀則可由一

16、個執(zhí)行構(gòu)件-刀具來完成。很多情況是一個工作原理，可以有多種工藝動作分解。如切削平面，則可按銃削、 刨削、磨削等不同工藝分解成不同的工藝動作及執(zhí)行運動的不同形式和數(shù)量，最后設(shè)計 出的機床結(jié)構(gòu)也是大不相同的。3）執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計 實現(xiàn)同一種運動，可以選用不同型式的機構(gòu)。所謂機構(gòu)型 式設(shè)計，是指究竟選擇何種機構(gòu)來實現(xiàn)上述運動。例如，為了實現(xiàn)刀具的上下往復(fù)運動，既可以采用齒輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)；也可以采用曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪機構(gòu)；還可 以機構(gòu)組合或結(jié)構(gòu)變異創(chuàng)造發(fā)明新的機構(gòu)等。究竟選擇哪種機構(gòu)，還需要考慮機構(gòu)的動 力特性、機械效率、制造成本。4）執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計 一部復(fù)雜的機械，通常由多個執(zhí)行構(gòu)件及執(zhí)行

17、機構(gòu)組合 而成。當(dāng)選定執(zhí)行構(gòu)件及其運動后，還必須使這些執(zhí)行構(gòu)件的運動以一定的次序協(xié)調(diào)動 作，使其統(tǒng)一于一個整體，互相配合，以完成預(yù)期的工作要求。例如齒輪加工機床的范 成運動，必須使工作臺（工件）及刀具按一定的傳動比關(guān)系實現(xiàn)對滾運動。如果各個機 構(gòu)動作不協(xié)調(diào)，就會破壞機械的整個工作過程，達(dá)不到工作要求，甚至?xí)p壞機件和產(chǎn) 品，造成生產(chǎn)和人身事故。所謂執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計，就是根據(jù)工藝過程對各動作的要 求，分析各執(zhí)行構(gòu)件應(yīng)如何協(xié)調(diào)和配合，設(shè)計出協(xié)調(diào)配合圖。這種協(xié)調(diào)配合圖通常稱為 機械的運動循環(huán)圖，作為選擇執(zhí)行機構(gòu)型式和擬定機械運動方案的依據(jù)。它具有指導(dǎo)各 執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試的作用5

18、）機構(gòu)的尺度設(shè)計 機構(gòu)的尺度設(shè)計是對所選擇的各個執(zhí)行機構(gòu)進行運動和動力 設(shè)計，確定各執(zhí)行機構(gòu)（一般為運動形式變換機構(gòu)）的運動學(xué)尺寸，繪制出各執(zhí)行機構(gòu) 的運動簡圖。運動形式變換機構(gòu)的運動學(xué)尺寸設(shè)計，就是確定該機構(gòu)構(gòu)件的長度和運動學(xué)參 數(shù)。如轉(zhuǎn)動副間的相對位置尺寸、移動副的導(dǎo)路位置、高副運動副元素的幾何形狀及尺 寸、螺旋機構(gòu)導(dǎo)程（或螺紋頭數(shù)與螺距）、棘輪齒數(shù)及形狀、槽輪機構(gòu)尺寸及槽數(shù)、不 完全齒輪機構(gòu)的齒輪齒數(shù)及形狀等。6）運動和動力分析 對整個執(zhí)行系統(tǒng)進行運動分析和動力分析，以檢驗是否滿足 運動要求和動力性能方面的要求。7）方案評價與決策 方案評價包括定性評價和定量評價。前者是指對結(jié)構(gòu)的繁 簡、

19、尺寸的大小、加工的難易等進行評價，后者是指將運動和動力分析后所得的執(zhí)行系 統(tǒng)的具體性能與使用要求所規(guī)定的預(yù)期性能進行比較，從而對設(shè)計方案做出評價。如果 評價的結(jié)果認(rèn)為合適，則可繪制出執(zhí)行系統(tǒng)的運動簡圖，即完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè) 計；如果評價的結(jié)果是否定的話，則需要改變設(shè)計策略，對設(shè)計方案進行修改。修改設(shè) 計方案的途徑因?qū)嶋H情況而異：既可以改變運動參數(shù)，重新進行機構(gòu)尺度設(shè)計；也可以 改變機構(gòu)型式，重新選擇新的機構(gòu)；還可以重新進行工藝動作分解，進行執(zhí)行運動設(shè) 計；甚至還可以否定原來所采用的功能原理設(shè)計，重新尋找新的功能原理。需要指出的是，選擇方案與對方案進行尺度設(shè)計和性能分析，有時是不可分的。 因

20、為在實際工作中，大體尺寸還沒有確定，就不可能對方案做出確切評價，確定選擇哪 種方案。所以，這些工作在某種程度上是并行的。0.3 機械原理課程綜合設(shè)計步驟和內(nèi)容 根據(jù)機械原理課程設(shè)計的的特點和要求，學(xué)生要按照下述步驟完成下述內(nèi)容。表0.2機械設(shè)計基礎(chǔ)系列課程綜合設(shè)計步驟和內(nèi)容設(shè)計步驟應(yīng)完成的內(nèi)容應(yīng)完成的成果草稿應(yīng)完成的成果、 正式文件1.機構(gòu)的選型主執(zhí)行機構(gòu)、輔助 主執(zhí)行機構(gòu)（進刀機 構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)、送 料機構(gòu)等）的選型各種機構(gòu)比較、評 價、選擇的依據(jù)； 最后選出的1個最 終方案傳動系統(tǒng)圖1張2.原動機的選用選出原動機類型、 型號計算過程、依據(jù)、 結(jié)果3.擬定傳動系統(tǒng)方案 及傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計 計算

21、設(shè)計出傳動系統(tǒng)方 案及設(shè)計出傳動系 統(tǒng)參數(shù)計算過程、依據(jù)、結(jié)果4.繪制系統(tǒng)工作循環(huán) 圖設(shè)計出2個最終方 案的工作循環(huán)圖各角度的設(shè)計過 程、依據(jù)、結(jié)果工作循環(huán)圖1張5.各機構(gòu)的參數(shù)確定設(shè)計出主執(zhí)行機構(gòu) 和輔助執(zhí)行機構(gòu)的 運動學(xué)尺寸設(shè)計或和綜合的過 程、依據(jù)、結(jié)果主執(zhí)行機構(gòu)的機 構(gòu)運動簡圖（1號 圖的部分內(nèi)容）6.靜力分析和初定各 構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù)主執(zhí)行機構(gòu)的解析 法靜力分析各構(gòu)件的質(zhì)量參數(shù)靜力分析的程序 清單和打印結(jié)果7.主執(zhí)行機構(gòu)的運動 分析主執(zhí)行機構(gòu)的解析 法運動分析和一個 位置的圖解法運動 分析。1）程序清單、打 印結(jié)果；2）速度 圖和加速度圖（1 號圖的部分內(nèi)容）8.機構(gòu)的動態(tài)靜力分 析主

22、執(zhí)行機構(gòu)的解析 法動態(tài)靜力分析； 一個位置的圖解法 動態(tài)靜力分析或靜 力分析1）程序清單，打 印結(jié)果；2）桿組力圖和機 構(gòu)力矢量（1號圖 的部分內(nèi)容）11.編與設(shè)計計算說明 書設(shè)計計算說明書0.4機械原理課程設(shè)計的評分方法和評分標(biāo)準(zhǔn)學(xué)生的“機械原理課程設(shè)計”成績分為二部分：第一部分為平時成績，第二部分為 設(shè)計成果成績。第一部分平時成績占總成績的 40%。首先，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的出勤率和“調(diào)研 確定整體方案”、“編程上機”、“畫圖”、“整理設(shè)計說明書”、“交流與討論”等 主要實踐環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)給出成績；第二部分設(shè)計成果成績，我們按照“方案設(shè)計”占 20%，“設(shè)計圖紙”占 40%，“設(shè)計說明書”占

23、40%的比例評定成績。學(xué)生如在某一方 面，特別是在設(shè)計方案上如有所創(chuàng)新、有所突破者可得高分。1 機構(gòu)的選型機構(gòu)選型的任務(wù)是選擇主執(zhí)行機構(gòu)、輔助主執(zhí)行機構(gòu)（進刀機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)、送料機構(gòu)等 ）的類型。要求學(xué)生： 1）在選型、討論過程中應(yīng)記錄下各種機構(gòu)比較、評價、選 擇的依據(jù)； 2）最后選出的 2 個最終方案 （這兩個方案也是后續(xù)步驟的實施方案 ）。1.1 主執(zhí)行機構(gòu)的選型 牛頭刨床的刨刀機構(gòu)、專用精壓機的沖壓機構(gòu)和平臺印刷機的版臺運動執(zhí)行機構(gòu)等 均為主執(zhí)行機構(gòu)。它們均是實現(xiàn)往復(fù)移動輸出的機構(gòu)。機構(gòu)選型的大致步驟為： 第一步：按預(yù)期運動轉(zhuǎn)換類型列出所有備選機構(gòu)； 第二步：按機構(gòu)的優(yōu)缺點和應(yīng)用場合篩選

24、備選機構(gòu)； 第三步：按工作特點篩選備選機構(gòu)；第四步：按預(yù)期運動規(guī)律篩選備選機構(gòu)；第五步 : 對不理想的機構(gòu)進行變異組合擴展得到新機構(gòu)；第六步 : 選出多個理想的機構(gòu)。需指出的是： 1）工程實際問題要復(fù)雜的多，設(shè)計者的設(shè)計能力也高低變化,所以上述步驟是引導(dǎo)學(xué)生思考的步驟 ,并不權(quán)威； 2） “理想的機構(gòu)”是定性分析的理想的機構(gòu),最終的理想的機構(gòu)還需對系統(tǒng)進行運動、動力、強度結(jié)構(gòu)等定量分析才能評價出來，因此 工程設(shè)計是反反復(fù)復(fù)的過程 ,而課程設(shè)計做不到這一點。1.1.1 按預(yù)期運動轉(zhuǎn)換形式列出所有備選機構(gòu) 預(yù)期運動轉(zhuǎn)換類型：在課程設(shè)計的題目中，主執(zhí)行機構(gòu)是實現(xiàn)往復(fù)移動輸出的機 構(gòu)，當(dāng)原動機為電動機

25、時，主執(zhí)行機構(gòu)是“將轉(zhuǎn)動形式轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動形式”機構(gòu)。學(xué)生在機械設(shè)計中學(xué)過“帶傳動” 、“鏈傳動” 、“齒輪傳動”，它們可組 合出所需的傳動系統(tǒng)，不能對運動形式進行轉(zhuǎn)換。學(xué)生在機械原理中學(xué)過的“連桿機構(gòu)”、“凸輪機構(gòu)”和“其它常用機構(gòu)” （又稱間歇運動機構(gòu) ）可對運動形式進行轉(zhuǎn)換，而“輪系”則不行?！皩⑥D(zhuǎn)動形式轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動形式”的機構(gòu)只剩下“連桿機構(gòu)”和“凸輪機構(gòu)”， 當(dāng)然，也可以采用組合機構(gòu)，例如齒輪連桿組合機構(gòu)兩種、凸輪連桿組合機構(gòu)等 等。1.1.2 按機構(gòu)的優(yōu)缺點和應(yīng)用場合篩選備選機構(gòu) “連桿機構(gòu)”、“凸輪機構(gòu)”、“組合機構(gòu)”各有哪些優(yōu)缺點？各用在哪些應(yīng)用場 合？在進行機構(gòu)型式設(shè)計時，

26、必須回答這個問題。單自由度連桿機構(gòu)有四桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)、八桿機構(gòu)；實現(xiàn)“將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動”的四桿機構(gòu)只有曲柄滑塊機構(gòu)。六桿n級機構(gòu)是由原動件、機架和兩個n級組組成。組合方式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種，你只能選擇哪種方式？理論上，只要后接n級組是RRPn級組，都能實現(xiàn)“將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動”功能。請學(xué)生以列表形式和以機構(gòu)示意圖形式組合出所有“能將 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動“的六桿n級機構(gòu)。對于二自由度機構(gòu)，例如五桿機構(gòu)、七桿機構(gòu)(包括組合機構(gòu))等，可以采用運動 封閉的方法，將其封閉為單自由度機構(gòu)。川級機構(gòu)(當(dāng)然是六桿機構(gòu))也能實現(xiàn)“將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動”功能，在機構(gòu)選型中可討論川級機構(gòu)，但強烈建議最終

27、方案別選擇川級機構(gòu)。(不過，若選擇川級機構(gòu)為最終方案，并成功完成設(shè)計計算，很可能備受推崇。)經(jīng)過這一步，你的備選機構(gòu)有多少？請列出。按工作特點篩選備選機構(gòu)設(shè)計任務(wù)書中的“設(shè)計要求與技術(shù)條件”，對設(shè)計對象提出了行程、急回特性、受 力等方面的要求，在進行機構(gòu)型式設(shè)計時，應(yīng)給予充分考慮。學(xué)生還需歸納總結(jié)出其它特點。工作特點對機構(gòu)的要求：(1) 工作行程大：要求機構(gòu)是行程擴大機構(gòu)；(2) 工作阻力較大：要求機構(gòu)在具有較大的力增益的區(qū)間工作；(3) 正向運動的大部分時間有工作阻力：要求機構(gòu)具有急回特性；(4) 正向運動的極短時間有工作阻力：要求機構(gòu)在具有較大的力增益的區(qū)間工作。圖1.1給出了兩種行程擴大

28、機構(gòu)，學(xué)生還可以尋找出或組合出其它幾種行程擴大機 構(gòu)。C圖1.1行程擴大機構(gòu)當(dāng)不計摩擦及慣性力時，機構(gòu)的輸入角速度-1力矩Mi與輸出角速度-.0力矩Mo滿足關(guān)系Mii= Mo,o,所以力Mo /Mi=i / .0, Mo/ Mi為力增益。當(dāng)-i不變(由工作頻率決定)而，9很小時，機構(gòu)的增益很大。由此可看出機構(gòu)在極限位置附近的-.0很小。結(jié)論 是：極限位置附近是機構(gòu)的具有較大力增益的區(qū)間。曲柄壓機就是在曲柄滑塊機構(gòu)曲柄 與連桿拉伸共線位置附近工作的。圖1.2力增益的六桿n級機構(gòu)具有急回特性且具有“將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動”功能的四桿機構(gòu)是偏心式曲柄滑塊機構(gòu)，學(xué)生應(yīng)該能組合出具有急回特性的且具有“將轉(zhuǎn)

29、動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動”功能的六 桿機構(gòu)。 請一一列出。經(jīng)過這一步，你的備選機構(gòu)還有多少？請列出。按預(yù)期運動規(guī)律篩選備選機構(gòu)沖床工作時要求實現(xiàn)較復(fù)雜的預(yù)期運動規(guī)律（見設(shè)計任務(wù)書之三），請相關(guān)學(xué)生列 出其它能夠?qū)崿F(xiàn)較復(fù)雜運動規(guī)律的機構(gòu)。牛頭刨床要求切削時刨刀近似等速，學(xué)生應(yīng)該 知道控制住行程速比系數(shù)就能滿足這一要求。經(jīng)過這一步，你的備選機構(gòu)還有多少？請一一列出。對機構(gòu)進行變異、組合和擴展你的備選機構(gòu)都可能在某些方面有優(yōu)點，而另一些方面有缺點。你能通過變異、組 合和擴展等一系列手段改進機構(gòu)嗎？這一步不要求學(xué)生必修做，但可以試一試，尤其是 做沖壓床設(shè)計的學(xué)生。其他學(xué)生如何做，由指導(dǎo)教師決定。確定最終方案經(jīng)

30、過以上步驟，你已經(jīng)得到了一系列備選方案，你需要在其中選出兩個方案加以 實施。請你通過列表比較的方式，比較各備選方案的優(yōu)缺點，指出你的選擇依據(jù)。表中 要列哪些項目，由學(xué)生自己確定或征求指導(dǎo)教師的意見。1.2輔助執(zhí)行機構(gòu)的選型輔助執(zhí)行機構(gòu)是指控制工件運動的機構(gòu)（如工作臺進給機構(gòu)、送料機構(gòu)）和調(diào)節(jié) 機構(gòu)（如行程調(diào)節(jié)機構(gòu)位和置調(diào)節(jié)機構(gòu)）?？刂乒ぜ\動的輔助執(zhí)行機構(gòu)的選型課程設(shè)計中控制工件運動的輔助執(zhí)行機構(gòu)的選型應(yīng)考慮以下幾點:這就要求輔助執(zhí)行機構(gòu)與主執(zhí)行機構(gòu)的運（1）與主執(zhí)行機構(gòu)有相同的工作周期。動嚴(yán)格協(xié)調(diào)，這也意味著輔助執(zhí)行機構(gòu)與主執(zhí)行機構(gòu)盡量用同一個原動件。（2） 輔助執(zhí)行機構(gòu)是“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成

31、間歇運動”機構(gòu)。間歇運動機構(gòu)是機 械原理中“其它常用機構(gòu)”章節(jié)的內(nèi)容。有哪些“間歇運動機構(gòu)”？各自的功能是將什么的運動形式轉(zhuǎn)換成間歇運動的？間歇運動的形式？各有哪些優(yōu)缺點？是平面機構(gòu)還是空間機構(gòu)？如果某一“間歇運動機構(gòu)”是“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇運動”機構(gòu),可直接使用嗎？如果某一“間歇運動機構(gòu)”如果某一“間歇運動機構(gòu)”是“將往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成間歇運動”機構(gòu)，又怎么辦？ 是平面機構(gòu)，輸出構(gòu)件的運動平面與要求的不一致，怎么辦?回答出上述問題后，你可組合出許許多多控制工件運動的輔助執(zhí)行機構(gòu)，從中選出你所需的機構(gòu)。圖1.3所示為沖床的三種送料機構(gòu)。9b）棘輪機構(gòu)圖1.3沖床的送料機構(gòu)c）推勾式送料機構(gòu)調(diào)節(jié)機

32、構(gòu)的選型（1）行程調(diào)節(jié)：行程調(diào)節(jié)機構(gòu)是完成“執(zhí)行構(gòu)件行程能在一定范圍內(nèi)人工無級調(diào) 整”這一功能的機構(gòu)。理論上，“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成往復(fù)運動”的四桿機構(gòu)都可以“通 過適當(dāng)調(diào)節(jié)桿長來改變輸出構(gòu)件的行程”。用螺旋機構(gòu)就可改變桿長。有些構(gòu)件桿長的變化對輸出運動范圍的影響極其顯著，比如曲柄。圖1.4給出了一種通過螺旋機構(gòu)調(diào)節(jié)曲柄長度的方法，圖中螺桿 1與曲柄2組成轉(zhuǎn)動副，螺母 3與螺桿1組成螺旋副，螺母3與曲柄2組成移動副，轉(zhuǎn)動螺桿 1即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動副 A和B之間的距離。(2)位置調(diào)節(jié)：用螺旋機構(gòu)調(diào)節(jié)即可兩個構(gòu)件的相對位置。請相關(guān)學(xué)生選出或構(gòu)造出至少一種行程調(diào)節(jié)位機構(gòu)和至少一種置調(diào)節(jié)機構(gòu)。B1A32圖1.4

33、用螺旋機構(gòu)調(diào)節(jié)曲柄的長度2原動機的選用圖2.1給出了各種原動機的類型。課程設(shè)計中的原動機是交流異步電動機。請學(xué)生根據(jù)輸出功率、效率計算確定電動機的型號。在確定電動機額定轉(zhuǎn)速時要顧及到傳動系統(tǒng)的設(shè)計中的總傳動比及分配問題。連續(xù)回轉(zhuǎn)原 動 件 運 動 形往復(fù)擺動內(nèi)燃機r液壓馬達(dá) 一氣動馬達(dá).電動機r液壓馬達(dá)L 氣動馬達(dá) 汽油機* 柴油機、燃?xì)廨啓C-交流異步電動機直流電動機交流變頻變速電動機伺服電動機步進電動機力矩電動機油缸氣缸直線電機圖2.1 各種原動機的類型3擬定傳動系統(tǒng)方案3.1傳動系統(tǒng)的選擇與設(shè)計傳動系統(tǒng)的作用通常是實現(xiàn)減速、增速和變速，有時也用作實現(xiàn)運動形式的轉(zhuǎn)換， 并且在傳遞運動的同時，

34、將原動機的輸出功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。通常要把原動機的輸出運動傳給執(zhí)行機構(gòu)，僅選用一種傳動裝置或機構(gòu)的情況較少 見，大多數(shù)情況是選擇若干種傳動裝置或機構(gòu)合理地加以組合布置，構(gòu)成一個傳動系 統(tǒng)，才能實現(xiàn)預(yù)期的工作要求。在進行傳動裝置和機構(gòu)的選擇與設(shè)計時應(yīng)注意以下問 題：(1) 設(shè)原動機的轉(zhuǎn)速為 nd,執(zhí)行機構(gòu)原動件的設(shè)計轉(zhuǎn)速為nr，則傳動裝置系統(tǒng)的總傳動比nr如果傳動裝置系統(tǒng)由n個傳動裝置或機構(gòu)串聯(lián)組成，其每個傳動裝置或機構(gòu)的傳 動比分別為ii, i2,in,則i =ii.i2.i3.in每種傳動裝置或機構(gòu)的傳動比的取值可參閱表3.1。若i大于推薦值時，通常應(yīng)該用兩級或兩級以上的傳動裝置或機構(gòu)

35、串聯(lián)組合來進行傳動。表3.1常用傳動機構(gòu)的合理取值范圍傳動機構(gòu)種類平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度m/s52553015251512015351540減速比581571048 80610取大功率kw2000750 1200150250500005503750(2) 當(dāng)系統(tǒng)為減速傳動時，宜使 i1 i24.2) =3.81 1.44) 分配速比由上邊計算知，變速組的最大傳動比為3.81 -1.4,設(shè)取第一變速組、第二變速組的最大傳動比均為 1.4 .4=1.96，則第一變速組的三個傳動比分別為：1.96、1.4和1；第二變速組的二個傳動比為1.96和0.714。5) V帶傳動帶輪基準(zhǔn)園直徑之比和

36、各對齒輪齒數(shù)比的確定(1) V帶傳動帶輪基準(zhǔn)園直徑之比經(jīng)類比初選電機功率P=3.5 kw，其余略。(2) 第一變速組的三對齒輪副首先確定最大傳動比時的齒數(shù)比。設(shè)小齒輪齒數(shù)Z1=20 ,則大齒輪齒數(shù)Z2=1.94 0=39Z uZ1+Z2=20+39=59第二對齒輪副中小齒輪齒數(shù)按下式計算Z1= Z i (1+i) =59/(1+1.4)=24.58，取 Z1 為 25,則大齒輪齒數(shù) Z2=59-25=34 ;第三對齒輪副的傳動比為1,故Z1= Z2=59/2=29.5，實取為Z1= Z2=29。(3) 第二變速組的二對齒輪副同(2)，先確定最大傳動比時的齒數(shù)比。設(shè)小齒輪齒數(shù)Z3=23，則大齒輪

37、齒數(shù)乙=1.94 3=45，貝U ZMZ3+Z4=23+45=68 ;第二對齒輪副中小齒輪齒數(shù)按下式計算Z1= Z? (1+i) =68/(1+0.714)=39.67，取 Z3為 40,則大齒輪齒數(shù) Z4=68-40=28。(4) 最后一級定傳動比齒輪副參考同類刨床，小齒輪齒數(shù)Z5=25，則大齒輪齒數(shù) Z6=i私5=4 X25=100。1) 計算刨刀實際的每分鐘往復(fù)次數(shù)(略)畫出牛頭刨床主運動鏈的轉(zhuǎn)速圖(略)。4繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖設(shè)計機械時，用以表示機械在一個工作循環(huán)過程中，各執(zhí)行構(gòu)件之間運動配合關(guān)系 的圖形叫做系統(tǒng)工作循環(huán)圖。繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖的過程就是系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計過程。當(dāng)機器或機械系統(tǒng)總

38、體方案確定以后，在進行運動設(shè)計之前，還必須考慮各執(zhí)行機 構(gòu)的工藝動作、運動時間或運動速度間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。傳動系統(tǒng)中各執(zhí)行機構(gòu)關(guān)系通 常有以下3種情況：（1）在某些傳動系統(tǒng)中，各執(zhí)行構(gòu)件的運動是彼此獨立的，不存在各執(zhí)行構(gòu)件在動 作上的嚴(yán)格協(xié)調(diào)配合問題。在這種情況下，為了簡化傳動鏈，通?？煞謩e為每種運動設(shè) 計一個獨立的傳動鏈，由單獨的原動機驅(qū)動。例如圖4.1所示的外圓磨床，砂輪和工件的四個運動彼此獨立。應(yīng)為每個運動單獨設(shè)計各自的運動鏈。砂輪砂輪架圖4.1外圓磨床砂輪砂輪架（2）各執(zhí)行構(gòu)件間必須保證嚴(yán)格的速度協(xié)調(diào)配合。如按范成法加工齒輪時，刀具和 工件的范成運動必須保持其一恒定的傳動比。又如在車床

39、上車制螺紋時，主軸的轉(zhuǎn)速和 刀架的走刀速度也必須保持恒定的速比關(guān)系。在這種情況下，通常采用集中分流驅(qū)動， 用傳動鏈來調(diào)整和保證執(zhí)行構(gòu)件間的速比關(guān)系。（3）要求各執(zhí)行構(gòu)件的動作須協(xié)調(diào)配合。即要求各執(zhí)行構(gòu)件在運動時間的先后上和 運動位置的安排上必須準(zhǔn)確而協(xié)調(diào)的相互配合。課程設(shè)計的題目都屬于這種情況。課程設(shè)計題目中繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖的任務(wù)是完成主執(zhí)行機構(gòu)與控制工件運動的輔 助執(zhí)行機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計。一般情況下，主執(zhí)行機構(gòu)在完成正行程中的工作形成時， 即可考慮讓控制工件運動的輔助執(zhí)行機構(gòu)的輸出構(gòu)件（作間歇運動）開始動作。但是， 什么時間開始動作，在多長時間內(nèi)完成動作是由“干涉條件”決定的。以牛頭頭刨床

40、為例。牛頭刨床在主執(zhí)行機構(gòu)的一個運動循環(huán)（曲柄轉(zhuǎn)角=0 360 ）內(nèi)，滑塊（刀具）作切削運動（正行程，正行程的曲柄轉(zhuǎn)角與行程速比系 數(shù)相關(guān)）和退刀運動（回程）。牛頭刨床的刨刀鉸接在滑塊上。假設(shè)在開始退刀時工件作進給運動，當(dāng)退刀過程中刀具與已經(jīng)作了給進運動的工件發(fā)生位置干涉時，刀具會繞 其軸線轉(zhuǎn)動而避免干涉。因此牛頭刨床理論上可以在回程的起始點開始作進給運動。圖4.2所示沖床的兩個執(zhí)行構(gòu)件中，要求：1）送料構(gòu)件將原料送入?？咨戏胶?，沖頭才可進入模孔進行沖壓；2）當(dāng)沖頭上移一段距離后，才能進行下次送料動作。c）上模正行程a）等待送料b）送料完成等待沖壓d）上模完成回程等待送料e）送料完成等待沖壓圖

41、4.2沖床的工作循環(huán)可以看出，在不知道主執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)情況時，協(xié)調(diào)設(shè)計就無從下手。而主執(zhí) 行機構(gòu)的運動循環(huán)情況是在第6步“機構(gòu)的參數(shù)確定”中確定的。因此“協(xié)調(diào)設(shè)計”與“機構(gòu)的參數(shù)確定”是并行、交叉設(shè)計。各執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系用工作循環(huán)圖表示。在編制運動循環(huán)圖時，要從機械 中選擇一個構(gòu)件作為定標(biāo)構(gòu)件，用它的運動位置（轉(zhuǎn)角、位移或運動時間）作為確定各 執(zhí)行構(gòu)件動作先后次序的基準(zhǔn)。課程設(shè)計時建議選主執(zhí)行機構(gòu)的曲柄為定標(biāo)構(gòu)件，用曲 柄轉(zhuǎn)角作為確定各執(zhí)行構(gòu)件動作先后次序的基準(zhǔn)，在圖中標(biāo)出各機構(gòu)的各種動作的起始 角和終止角。工作循環(huán)圖通常有 3種形式：1）圓環(huán)式運動循環(huán)圖；2）直線式運動循環(huán)圖；3

42、）直 角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖。如圖4.3所示為表示牛頭刨床中，執(zhí)行構(gòu)件刨頭和工作臺間運動配合關(guān)系的圓環(huán)式 運動循環(huán)圖。此循環(huán)圖繪制的步驟大致如下：1）選擇定標(biāo)構(gòu)件。由于兩執(zhí)行構(gòu)件的工作循環(huán)的周期是相同的，即在導(dǎo)桿機構(gòu)的 曲柄（圖4.1（b）旋轉(zhuǎn)360的時間內(nèi)完成一個工作循環(huán)。并且導(dǎo)桿機構(gòu)的曲柄1既是切削運動執(zhí)行機構(gòu)的原動件又是工作臺進給組合部分的運動源頭，故選擇曲柄1作定標(biāo)構(gòu)件，顯然是恰當(dāng)?shù)?。a）牛頭刨床圓環(huán)式運動循環(huán)圖b）牛頭刨床主執(zhí)行機構(gòu)圖4.3牛頭刨床圓環(huán)式運動循環(huán)圖的制定2）作一圓環(huán)表示曲柄1在一個工作循環(huán)中的轉(zhuǎn)角，根據(jù)導(dǎo)桿機構(gòu)的行程速比系數(shù) K，求出其極位夾角 二 從而可將圓環(huán)分為兩倍分

43、：圓環(huán)的上半部分的圓心角為180 乙對應(yīng)刨刀工作時曲柄 1的轉(zhuǎn)角；下半部分表示刨刀空回行程時曲柄1的轉(zhuǎn)角。3）在前述圓環(huán)之外再畫一圓環(huán)，表示進給運動組合部分中，曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄 在一個工作循環(huán)中的轉(zhuǎn)角。以內(nèi)環(huán)中所表示的刨頭運動規(guī)律為基準(zhǔn)，并在外環(huán)中合理地 安排好工作臺停動時間所對應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角位置，那么，由此二圓環(huán)所組成的循環(huán)圖可 形象、準(zhǔn)確地表示出設(shè)計者對二執(zhí)行構(gòu)件間運動協(xié)調(diào)配合的要求。依據(jù)上述運動循環(huán)圖就能比較容易地設(shè)計出兩曲柄在兩連接齒輪上的相對位置，以 及為保證工作臺能正確運動的曲柄搖桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等的運動簡圖參數(shù)。 所以，傳動系統(tǒng)的運動循環(huán)圖是對系統(tǒng)進行進一步的運動設(shè)計

44、、控制系統(tǒng)設(shè)計、以及設(shè) 備的安裝、調(diào)試等工作的重要依據(jù)。沖頭退回送料器停1 1 ?曲柄轉(zhuǎn)角090180270360圖4.4沖床執(zhí)行構(gòu)件的直線式工作循環(huán)圖圖4.4所示為沖床兩執(zhí)行構(gòu)件的直線式運動循環(huán)圖。所謂直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖，其繪制原理基本上與上述兩種循環(huán)相同，只是在直線 式循環(huán)圖中引入一縱坐標(biāo)來表示執(zhí)行構(gòu)件的位移或速度甚至加速度的大小。這樣的循環(huán) 圖，不僅能表示出執(zhí)行構(gòu)件間運動的先后秩序，而且能表示出各執(zhí)行構(gòu)件在各種行程中 的運動規(guī)律以及各執(zhí)行構(gòu)件間在運動上的配合關(guān)系。所以，這是一種比較復(fù)雜也比較完 善的運動循環(huán)圖。關(guān)于直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖用下例說明制定過程?！纠?.1】機械原理教材圖 3-

45、9所示的工作循環(huán)圖的制定過程。圖4.5電阻壓帽自動機凸輪機構(gòu)。該壓帽機的生產(chǎn)率Q=30件/ min。 機械的工作循環(huán)時間機械的工作循環(huán)時間是指作循環(huán)運動的機械完成一個工作循環(huán)所需要的時間，通常 用T表示。機械的工作循環(huán)時間往往與各執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)時間一致。因為執(zhí)行構(gòu) 件的運動節(jié)奏就是整臺機器的工作節(jié)奏。執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)一般由若干個動作組成， 因此，執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)時間T可以表示為T 執(zhí)=T=t 什t2+tn工藝過程圖4.5電阻自動壓帽機機械工作循環(huán)圖的設(shè)計步驟設(shè)計機械工作循環(huán)圖時，由于機械系統(tǒng)的功能是已知的，理論生產(chǎn)率已確定，即機 械系統(tǒng)工作循環(huán)時間 T已基本確定，各執(zhí)行構(gòu)件的運動方式也

46、初步擬定。機械工作循環(huán) 圖可按以下步驟進行設(shè)計。A. 確定機械工作循環(huán)時間TT=1 / Q式中，Q為生產(chǎn)率。對于圖4.5所示電阻自動壓帽機T= 1/Q=(160)/30=2sB. 確定各執(zhí)行構(gòu)件的簡化運動簡圖圖4.5中有三個執(zhí)行構(gòu)件，它們分別是送料桿(圖中未畫出)、夾緊桿和壓帽桿。 可以通過調(diào)查研究、試驗、類比等方法確定各執(zhí)行構(gòu)件的動作順序、時間和相應(yīng)的分配 軸轉(zhuǎn)角。C. 協(xié)調(diào)各執(zhí)行構(gòu)件的動作順序以送料桿的運動為基礎(chǔ)，協(xié)調(diào)其他兩個執(zhí)行構(gòu)件的運動。由送料與夾緊的關(guān)系知， 只有當(dāng)送料桿將工件送到位后，夾緊桿才能去夾緊，但夾緊桿從靜止運動至夾緊位置有 一段行程，為了節(jié)省時間，可以在送料桿尚未送到位時

47、，夾緊桿就開始運動，只要保證 送料桿送到位后夾緊桿才運動至夾緊位置和兩執(zhí)行構(gòu)件不發(fā)生空間碰撞即可。由于機構(gòu) 運動的誤差，應(yīng)在送料桿送到位后一小段時間，夾緊桿才運動至夾緊位置。按此原則， 將夾緊桿運動至夾緊位置的時間滯后于送料桿送到位的時間，可根據(jù)滯后時間確定相應(yīng) 的分配軸轉(zhuǎn)角。同理，將壓帽桿開始慢壓的時間滯后于夾緊桿運動至夾緊位置的時間， 也可確定相應(yīng)的滯后分配軸轉(zhuǎn)角。D .繪制機械工作循環(huán)圖按上述協(xié)調(diào)后各執(zhí)行構(gòu)件的運動順序，可初步繪制機械工作循環(huán)如圖4.6所示。序號凸輪名稱凸輪輪廓圖從動件位移曲線圖電阻體 上料凸輪90oJ50o00-E/-2400送電阻體等待夾緊回程r電阻體 夾緊凸輪45羽

48、叫2002850夾緊壓回程送、壓帽 凸輪翎350342弋520送帽壓帽0o90o180o270o3600圖4.6電阻自動壓帽機工作循環(huán)圖5機構(gòu)尺度參數(shù)確定正向運動的大部分時間有工作阻力的機構(gòu)，要求具有急回特性?，F(xiàn)以牛頭刨床的主 執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計為例，按行程速比系數(shù)綜合運動學(xué)尺寸的過程。設(shè)計任務(wù)書中的設(shè)計條件與要求中規(guī)定刨刀取最常用行程400mm450mm時其行程速比系數(shù)以控制為1.42.0，這是尺度綜合的依據(jù)。設(shè)計條件給出了在一定范圍變化K值和H值。這個K與H對應(yīng)關(guān)系并非必須嚴(yán)格遵守不得有誤差，它只是說明具有這 種關(guān)系的機構(gòu)在理論上及實踐中都曾有良好的性能。因此建議牛頭刨床按K=1.5、H=450

49、 mm進行尺度綜合。圖5.1牛頭刨床主執(zhí)行機構(gòu)尺度綜合若牛頭刨床采用圖 5.1的主執(zhí)行機構(gòu)，一些設(shè)計給定參數(shù)需由學(xué)生自己確定。機架 AC長度：牛頭刨床可取值 Lac =400500mm。該值的大小影響曲柄的長度進而影響曲柄 銷B處的轉(zhuǎn)動副約束反力和移動副約束反力。其最佳值至少是在多種取值中比較而得 到的。DE桿長度：建議牛頭刨床取 Lde / Lcd=0.20.3。該值將影響機器的總體尺寸， 尤其將影響機器的工作空間尺寸，不能過大，但太小又會顯著增大后續(xù)桿組的壓力角。 其它尺寸由行程速比系數(shù)或壓力角確定。尺度綜合過程如下：由K=1.5求得極位夾角 ；由導(dǎo)桿機構(gòu)特性知道，導(dǎo)桿擺角等于極位夾角，即max=；由行程H和可求出導(dǎo)桿長；由Lac（例如為500mm）和 可求出曲柄長 Lab ；由Lde / Lcd=0.20.3可求出連桿長 Lde；為使RRP桿組的壓力角較小，滑塊 5的導(dǎo)路與D D