機(jī)械原理牛頭刨床課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書(shū)

1、一、設(shè)計(jì)題目與原始數(shù)據(jù) -1 -二、牛頭刨床示意圖-2 -三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-2 -四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析-4 -五、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 -9 -六、飛輪設(shè)計(jì)-13 -七、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線-15 -八、齒輪設(shè)計(jì)及繪制嚙合圖 -15 -九、解析法-16 -1 .導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) -16 -2 .機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 -17-3 .凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) -19-4 .齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) -22 -十、本設(shè)計(jì)的思想體會(huì) -22 -參考文獻(xiàn)-22 -附 錄-23 -一、設(shè)計(jì)題目與原始數(shù)據(jù)1.題目：牛頭刨床的綜合設(shè)計(jì)與分析2.原始數(shù)據(jù)：刨頭的行程H=550mm行程速比系數(shù)K=1.6機(jī)架長(zhǎng)LO2o=400mm質(zhì)心與導(dǎo)桿的比值LO3s/

2、L 03=0.5連桿與導(dǎo)桿的比值LBf/L 03=0.3刨頭重心至F點(diǎn)跑離XS6=160mm導(dǎo)桿的質(zhì)量m4=15刨頭的質(zhì)量m6=58導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js4=0.7切割阻力Fc=1300N切割阻力至O2的跑離YP=175mm構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速n2=80許用速度不均勻系數(shù)6=1/40齒輪乙、乙的模數(shù)m12=15小齒輪齒數(shù)Z1=18大齒輪齒數(shù)Z2=46凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角m ma=160凸輪的擺桿長(zhǎng)LO4=140mm凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角"60o凸輪的遠(yuǎn)休止角6 01 = 100凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角6 0'=60 o凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng)Lo2o4=150mm凸輪的基圓半徑ro=55mm凸輪的滾子半徑rr=

3、15mm牛頭刨床示意圖如圖1所示A FeU H0.05H (b)三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、已知：行程速比系數(shù)刨頭的行程機(jī)架長(zhǎng)度K=1.6H=550mmLO2o=400mm連桿與導(dǎo)桿的比LBf/L 03=0.32、各桿尺寸設(shè)計(jì)如下A、求導(dǎo)桿的擺角:巾 max=180° X (K-1) / (K+1) =180° X (1.6-1 ) / (1.6+1) =42°B、求導(dǎo)桿長(zhǎng)：Lo3B=H/2sin (巾 ma/2 ) =550/2sin(42° /2 ) =776mmC、求曲柄長(zhǎng)：Lo2a=Lo2O3>< sin (巾 ma/2 ) =400x si

4、n21 ° =142mmD求連桿長(zhǎng)：Lbf=Lo3bX Lbf/L o3b=776X 0.3=233mmE、求導(dǎo)路中心到Q的距離：Lo3m=Lo3e-L de/2=L O3B1-1-cos(巾 ma/2)/2=750mmF、取比例尺：a L=0.005m/mm在1#圖紙中央畫(huà)機(jī)構(gòu)位置圖，機(jī)構(gòu)位置圖見(jiàn)1#圖紙。大致圖形如下:圖2四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知：曲柄轉(zhuǎn)速：n2=80rpm各構(gòu)件的重心：構(gòu)件6的重心：Xs6=150mm第3點(diǎn)：A、速度分析求VA3V =Va2=Lo2aX 2= Lo2Ax 兀"30=0.142 X80X3.14/30=1.19m/s求VA4VA4 =VA3

5、 +V A4A3大?。?1.19?方向：± OA±O2A/ OA取NV=VA3/Pa3=0.02=,在1#圖紙的左下方畫(huà)速度多邊形 mm求Vb用速度影像求 Vb=64X 0.02=1.28m/s求VfVf =Vb + Vfb大?。??0.98?方向：水平 /導(dǎo)路 ±BF接著畫(huà)速度多邊形，由速度多邊形求得：方向：水平向右方向：M時(shí)針?lè)较颍喝缢俣葓D所示V= pf p v=64X 0.02=1.28m/s求4M=s=V/L 03=41X0.02/ (98X0.005) =1.67 rad/S求VA4A3VA4a3= a3a4X V=37X 0.02=0.74m/sB、加

6、速度分析求aKA4A3aKA4A3=2 g>VA4A3=2X 1.67 乂 0.74=2.47m/s 2求aA3aA3=aA2=Gj22XLc2A=8.372x 142/1000=9.996m/s2方向：如速度圖所示方向：2Q求a%anA4=23X Lc3A=1.672X98X 0.005=1.366m/s 2求aA4na a4 +ta A4 =aA3k+ a A4A3 +ra A4A3大?。?.366?9.9962.472方向：A- QXC3A± CA / C3A/ 2取 a a=aA3/pa 3 =9.996/100=0.10 m-s- mm在1#圖的左下方畫(huà)加速度多邊形，

7、由加速度多邊形求得:方向：如圖所示方向：如圖所示2aA4= pa4 x p a=42X 0.10=4.2m/s求aB :用加速度影像求 aB=66x 0.10=6.6m/s 2求aFaFnaB+ a fb +ta fbXBF大小：?6.60.336方向：水平anFB= V2bf/ L bF=(14 >0.02) 2 7(233/1000)=0.336 m/s接著畫(huà)加速度多邊形，由加速度多邊形求得:方向：水平向右2 / _ _ _2aF= pf x ai=67 >0.10=6.7 m/s第10'點(diǎn):A、速度分析求VA3Va3 =Va2=L02Axm= Lc2Ax m/30=0

8、.142 X 80X 3.14/30=1.19m/s求VA4VA4VA3 +VA4A3大?。海?.19方向：! C3A±C2A/ CA取U=VA3/Pa3=0.04 m至，在1#圖紙的左下方畫(huà)速度多邊形 mm求Vb用速度影像求 Vb=94X 0.04=3.76 m/s求VfVf =V B + V FB大?。?3.76?方向：水平/導(dǎo)路 ±BF接著畫(huà)速度多邊形，由速度多邊形求得：M =VB=3.76 m/s求Cl4初=s=VAJL 03=1.19/(0.050 X 5)=4.67求VA4A3V A 4 A 3=0方向水平向左方向：如速度圖所示B、加速度分析求aKA4A3a14

9、A3=2 qVA4A3=0方向：如速度圖所示求aA3aA3=aA2=22 >Lo2a=8.372 M42/1000=9.996m/s 2求anA4anA4= cd23XL。3A=4.672>0.050 X5=0.56求aA4方向：A- Qa ”A4 +大?。?.56方向：A-C3tA4 = a A3 + a?9.9960±C3AVkA4A3 + a如圖rA4A3/ QA取(=aA3/pa 3=0.1/ 2 m/smm在1#圖紙的左下方畫(huà)加速度多邊形2aA4= pa4 x p a=56X 0.1=5.6m/s求aB方向：如圖所示用加速度影像求aB=83x 0.1=8.3m/

10、s:水平向左方向：水平向右方向：順時(shí)針?lè)较颍喝缢俣葓D所示求aFl _ci_n-taF =aB + a fb + a fb大?。海?.30?方向：水平 V F 一B ±BFa FB= V Bf/ L bF=0接著畫(huà)加速度多邊形，由加速度多邊形得：aF=pf 'Xa=10>0.1=1.0m/s 2方向第6點(diǎn)：A、速度分析求VA3Va3 =Va2=L02Ax 廿 Lo2Ax m/30=0.142 X 80M.14/30=1.19m/s求VA4VA4 = VA3 +V A4A3大??？1.19?方向：± OA±02A/ OA取 p 尸VJPa3=0.02 也

11、mm在1#圖紙的左下方畫(huà)速度多邊形求Vb用速度影像求 VB=83.5 X 0.02=1.67m/s求VfVf=Vb +Vfb大?。?？1.67?方向：水平/導(dǎo)路±BFV=pf V=81X0.02=1.62m/s求q初=s=VAjL 03=53>0.02/ (104>0.005) =2.04 rad/S求VA4A3VA4A=a3a4X v=27>0.02=0.54m/sB、加速度分析求a A4A3aKA4A3 =2G>VA4A=2X 2.04 乂 0.54=2.203m/s 2求aA3aA3=aA2=co22XLo2A=8.372x 142/1000=9.996m

12、/s2求anA4anA4=23X Lo3A=2.042x 104X 0.005=2.164m/s方向：如速度圖所示方向：A- Q方向：A- Q求aA4nt, kra A4 + a A4 =aA3+ a A4A3 + a A4A3大?。?.164?9.9962.203?方向：Af Q±C3AV 如圖 /QA取1 a=aA3/pa 3 =0.10/ 2m /smm在1#圖紙的左下方畫(huà)加速度多邊形由加速度多邊形求得：2aA4= pa4 x p a=33x 0.10=3.3m/s求aB用加速度影像求aB=52X 0.1=5.2m/s 2方向：如圖所示求aF,n ,taF = aB +a fb

13、 + a fb大?。?？5.20.36?方向：水平 VF一B ±BFanFB= V2bf/ L bf=(13 >0.02) 2 /(233/1000)=0.29 m/s 2接著畫(huà)加速度多邊形 由加速度多邊形得:方向：水平向左2aF= p f x n a=41 x 0.10=4.1m/s1#圖紙收集同組同學(xué)的位移、速度、加速度的數(shù)據(jù)并匯編在如下表一:并且在1#圖紙左上角繪制刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖見(jiàn)表曲柄位置名稱 結(jié)果12344，56Sf00.040.10.190.260.30. 4Vf00.911.281.661.71.691.62aF18.611.136.71.2-2.2

14、-2.55-4.5曲柄位置名稱 結(jié)果788，91010'11Sf0.4750.5440.550.520.40.2750.21Vf1.1850.480-1-2.88-3.76-3.45aF-7.18-16.7-20.1-27.4-4.8-1.012.8五、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析已知：導(dǎo)桿的質(zhì)量m4=15Kg刨頭的質(zhì)量m6=58Kg（其余質(zhì)量忽略不計(jì)）導(dǎo)桿繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J s4=0.7Kgm切削阻力為常數(shù)大小為F c=1300N1 .確定慣性力、慣性力矩第3點(diǎn)：Pi6=mx aF=58 X8.8=388.6NP4=mx as=15 M.4=51NM4=-Js4X o4=-0.7 >8.1

15、6=5.1714N mLh4 =Mi4/ P4=0.112 m第6點(diǎn)：Rex aF=58 X4.5=232Pi4=-miXas=15 >2.6=39NM4=-Js4X 04 =3.096Nmh =Mi4/F i4=0.08m將計(jì)算結(jié)果匯總在如下表中:表二曲柄位置導(dǎo)桿4刨頭PI4M4Lh4P162點(diǎn)515.1740.112388.69點(diǎn)393.0960.082612 .確定齒輪2的重量查指導(dǎo)書(shū)得齒輪2的重量G=500N3 .確定各運(yùn)動(dòng)副反力第3點(diǎn)：A、取才件5、6為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖上方繪制示力體圖比例尺為：a L=0.005m/mm大致圖形如圖：Fc + G6 + Fi6 + Fr45

16、+ Fr76 =0上式中只有FR45、Fr76的大小未知取力比例尺：n p=Fc/ab =30N/mm在機(jī)構(gòu)位置圖下面畫(huà)力多邊形大致圖形如圖求得：FR45=deX u=57X 30=1710N方向與力多邊形中de的方向一致FR76=eaX u=17X 30=510N方向：垂直導(dǎo)路向上12 M=0:Fc ( Lo2附Y(jié)P)+G X XS6=FR7eh76h76=Fc X (L o2eYp)+G6 X Xs6/R 76 =0.624mB、取構(gòu)件3、4為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖右側(cè)繪制示力體圖比例尺為：n L=0.005m/mm大致圖形如圖其平衡方程為：FR54 + G4 + Fr23 + P'I

17、4 +Fr74 = 02 M3=0 （確定FR23的大?。?F R23h23+Fl4hp+Gh4 = FR5八54量得:h p =0.472m ; h4=0.085m； h 54=0.76mFR23=（FR54h54+F' 14hp+Gh4）/h 23=2680N矢量式中Fr74的大小和方向未知仍取力比例尺P=30N/mm接著畫(huà)力多邊形圖求得：FR74=hg x a P=32X 30=960N方向與力多邊形中hg的方向一致B、取構(gòu)件2為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖右下方繪示力體圖比例尺為：a L=0.005m/mm其平衡方程為：FR32 + Pb + G2 +FR72 = 012 M2=0 （確

18、定Pb的大?。篎R32h32=Pbr bPb=FR32h32/r b=907N式中的R2大小和方向未知仍然取力比例尺N p=30N/mm接著畫(huà)力多邊形圖，求得：F R72=e Xp=97X 30=2910N方向與為多邊形中je的方向一致第6點(diǎn)：A、取才件5、6為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖上方繪制示力體圖比例尺為：a L=0.005m/mmG6 + FI6 + FR45 + FR76 + Fc =0上式中只有R5、R76的大小未知取力比例尺：1 p=Fc/ab =20N/mm 在機(jī)構(gòu)位置圖下面畫(huà)力多邊形圖求得：FR4icd X pP=51X20 =1120N方向與力多邊形中cd的方向一致Fr7f=bd

19、 X u=26X 20 =520N方向：垂直導(dǎo)路向上12 M=0:GXXS6+Fc（Lo2m -Yp）=FR76h76h76=GXXs6+FC （l02m _Yp） /FR76=0.616mB、取構(gòu)件3、4為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖右側(cè)繪制示力體圖比例尺為：n L=0.005m/mm大致圖形如圖其平衡方程為：FR54 + G4 + Fr23 + P' I4 + Fr74 = 0E MO3=0 （確定R3的大小）：-F R5h54+Fl4 hl4 +Gh4=FR23L23量得：hp =0.165m； h4=0.080m； h 54=0.745mFr2打（FR54h54+ P'i4hp+

20、Gh4）/L O3/=1569N矢量式中Fr74的大小和方向未知仍取力比例尺P=20N/mm接著畫(huà)力多邊形圖，求得：FR74=Cg X np=31X20=620N方向與力多邊形中Cg的方向一致B、取構(gòu)件2為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖右下方繪示力體圖比例尺為：n L=0.005m/mm其平衡方程為：Fr32 + Pb + G2 + Fr72 = 012 M2=0 （確定Pb的大?。篎R32h32=Pbr b量得：h 32=0.135m, :r b =0.445mPb=FR32h32/r b=476N仍然取力比例尺以P=20N/mm接著畫(huà)力多邊形圖求得：Fr7Ahi X r=76X 20=1520N方向

21、與力多邊形中hi的方向一致4、將各運(yùn)動(dòng)副反力匯總?cè)缦卤砣砣憾　?位置 反力指定的兩個(gè)位置第3點(diǎn)第6點(diǎn)Fr7229101520Fr74960620Fr76510500F R4517101020Fr3426801420FR23268014205、計(jì)算平衡力偶矩并匯總?cè)缦卤硭谋硭模呵恢?23456M0232.6319.2324284.8223.8曲柄位置789101112M135.7-47.2175.8595.7-381.7-378.26、繪制平衡力偶矩曲線Mb- 6 2該曲線在1#圖紙的右上角縱坐標(biāo)比例尺：n M=10Nm/mm橫坐標(biāo)比例尺：n "=3度/毫米平衡力偶矩曲線M-

22、6 2見(jiàn)1#圖紙。六、飛輪設(shè)計(jì)已知：許用速度不均勻系數(shù) 6=1/30平衡力矩曲線Mb- 6 2驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)n2=80rpm飛輪裝在齒輪乙的O軸上1、作等效阻力矩曲線Ml- 6 1由于飛輪準(zhǔn)備裝在 乙的O軸上，因此|Mr| = |Mb/i12|可由M-6 2曲線直接畫(huà)出 M6i曲線(見(jiàn)1#圖)。為了使圖形一樣，其比例尺選為：(iMr=N M/i i2=10/2.5=4Nm/mmi 12=次 Z 1=46/18=2.52、求功曲線W- 6 1取極距H=30mm圖解積分Mi-，得川-，曲線?？v坐標(biāo)比例尺為：nw=n mrX 仙 nXHX 兀/180 ° =4X7.5X30X兀/

23、180° =15.7J/mm3、求功曲線W 6 1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M=常數(shù)的條件可作出Wi- 61曲線。比例尺仍為：w=15.7J/mm4、求驅(qū)動(dòng)力矩曲線 M1- 6 1仍取極距H=30mm圖解微分W 6 1得Mu- 6 1曲線?？v坐標(biāo)比例尺為：n Mr=4Nm/mm得驅(qū)動(dòng)力矩：M1=hx Mr=11X4=11.6Nm5、確定最大盈虧功將功曲線變成動(dòng)能曲線。量取：WT=30 mm最大盈虧功為：W=30 X 15.7=471J6、求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量n1= n2X i 12=80X2.5=200 rpmJf=900W/ 兀2n； 6 =900 乂 471 乂 30/

24、(兀 2X 2002)=32.2 Kgm7、確定飛輪尺寸b=4gJF/兀D3HT材料用灰鑄鐵T=7X104N/m取飛輪直徑D=0.5m取輪緣的高寬比為H/b=1.5b2=4gJF/1.5 7tD =4X9.8 X32.2/ (3.14 X 1.5 X0.5 3X 7X 104)b=175mmH=1.5b=262.5mm飛輪大致圖形如下圖所示:七、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線已知：推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速上升和等加速等減速下降，凸輪與曲柄共軸，順時(shí)回轉(zhuǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角小ma=16°凸輪的擺桿長(zhǎng)LO4=140mm凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角6 0=60°凸輪的遠(yuǎn)休止角"=10

25、6;凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角6 o'=60 0凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長(zhǎng)Lo2o4=150mm凸輪的基圓半徑ro=55mm凸輪的滾子半徑rr=15mm繪制擺桿的角位移曲線和凸輪輪廓曲線圖形，圖形見(jiàn)2#圖紙八、齒輪設(shè)計(jì)及繪制嚙合圖齒輪1的尺數(shù)Z1=18齒輪2的尺數(shù)Z2=46模數(shù)m12=15壓力角a =20齒頂高系數(shù)h*a = 10已知:徑向間隙系數(shù)C*=0.251、列表計(jì)算幾何尺寸等表五：名稱符號(hào)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果小齒輪分度圓直徑didi=mz270大四牝分度圓直徑d2d2=mz690小齒輪齒頂圓直徑daldai=di+2ha300大齒輪齒頂圓直徑da2da2=d2+2ha720小齒輪齒根圓直徑dfidfi

26、 =di-2h f232大四輪四根圓直徑df2df2=d2-2hf652.5小齒輪基圓直徑dbidb產(chǎn)diCOS a253.72大齒輪基圓直徑db2db2=d2cos a648.39分度圓齒距PP = Tm50.3基圓齒距PbPb=pcos a47.12分度圓齒厚ss=p/223.56分度圓齒槽寬ee=p/223.56徑向間隙cc=c*m3.75標(biāo)準(zhǔn)中心距aa=m(zi+Z2)/2480實(shí)際中心距aa=a'480傳動(dòng)比ii=z 2/z 12.56重合度£=BiB2/Pb1.512、繪制齒廓嚙合圖在2#圖紙上繪制齒廓嚙合圖。取比例尺為：1 L=0.001m/mm齒廓嚙合圖見(jiàn)2#

27、圖紙。九、解析法1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：(1)行程速比系數(shù)K;(2)刨頭和行程H;(3)機(jī)架長(zhǎng)LO2O3(4)連桿與導(dǎo)桿的比Lbf/L O3B求解：(1)求導(dǎo)桿的擺角：巾ma=180° X (K-1) / (K+1)(2)求導(dǎo)桿長(zhǎng)：Lo3B=H/2sin(巾 ma/2 )(3)求曲柄長(zhǎng)：Lo2A=Lo2O3X sin (巾 ma，2 )(4)求連桿長(zhǎng)：LbF=Lo3bX Lbf/L O3B(5)求導(dǎo)路中心到Q的垂直距離Lo3M頭導(dǎo)路QB線常取為通過(guò)B1B2撓度DE的中點(diǎn) M.即：L O3M=Lo3B- LDE/2 將上述已知條件和公式編入程序。(源程序和運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)附錄) 結(jié)果分析：與圖

28、解法比較，誤差在毫米以下，不用修改。2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 已知：(1)曲柄轉(zhuǎn)速n 2;(2)各構(gòu)件的長(zhǎng)度。求解：、建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程式 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 量方程式為： LI-Ll + L2 =S r*+1Y X = L4 L5其中令：Ll=LO2O3 Y=L03M S=L03A 將a式分別投影在x和y軸上得L2cosF2=S cos F4Ll+L2 sin F2=S sin F4從受力情況(有較大的傳動(dòng)角)出發(fā)，刨圖四兩式相除則得tgF4=(Ll+L2sinF2) /L2cosF2(2)在三角形A0203中S2=LlLl+L2L2 2L1

29、L2cos(90+F2)將cd兩式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)一次得L2W2sinF2=- SW4sinF4+VrcosF4eL2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4f將坐標(biāo)XO餃。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Vr= L2 W2sin(F2 F4)(3)W4=L2 W2 cos(F2-F4) /S(4)再將e f二式方別對(duì)時(shí)同求導(dǎo)一次后，同樣將坐標(biāo)XO餃0點(diǎn)轉(zhuǎn)F4角(也就是將式中的F2角F4角分別成去F4),經(jīng)整理后可分別得到ar=SW4W4 L2W2W2cos(F2 F4)(5)ak=2 Vr W4(6)e4=- 2 Vr W 4+ L2W2W2s

30、in(F2 F4) (7)將b式分別投|影在x和y軸上得X: L4 cos F4 十 L5 cos F5(8)Y: L4 sin F4 十 L5 sin F5(9)由(9)式可直接得sin F5= (Y L4sinF4 ) /L5(10)對(duì)(9)式求導(dǎo)，一次可得L4W4cosF4=L5W5cosF5于是由g式可得W5=(- L4W4cosF4)/ L5cosF5(11)對(duì)g式求導(dǎo)一次經(jīng)整理可得e5= ( L4e4cosF4+L4W4 W4sinF4+L5W5W5sinF5)L5cosF5 (12)(8)式中的X是坐標(biāo)值，要想得到F點(diǎn)的位移XF應(yīng)該是XF=X- X0XF=L4 cos F4+L5

31、 cos F5一 (L4 cos F40+L5 cos F50)(13)式中F40 F50是導(dǎo)桿4處在左極限位置l時(shí)，導(dǎo)桿4和連桿5與坐標(biāo)的正向夾角 對(duì)(13)式求導(dǎo)一次可得：VF= L4W4sinF4 L5 W5sinF5(14)對(duì)(14)式求導(dǎo)一次可得：aF= L4cosF4W4W4 L4sinF4e4L5cosF5 W5W5 L5sinF5e5(15)角度的分析關(guān)于F4和F5兩個(gè)角度的分析當(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)

32、中只有反正切，由(10)式是不能直接求出F5.因 此要將其再轉(zhuǎn)換成反正切的形式 F5=atn( g/sqr(1 g*g) (16)式中 g=sin F5=(Y L4*sin F4)/L5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：F5=180+F5(17)開(kāi)始計(jì)算是在左極限l的位置。因此F2的初值應(yīng)該是：F2=Fq=195° (Fq為起始角)運(yùn)行到8'時(shí)導(dǎo)桿處在右極限終止位置，因此 F2的數(shù)值應(yīng)該是：F2=FZ=345 (FZ 為終止角)編寫程序。(源程序和運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)附錄)

33、結(jié)果分析：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。3.凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線設(shè)計(jì)已知(1)從動(dòng)件8的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及6。、6 01、6(2)從動(dòng)件8的長(zhǎng)度Lo4c；(3)從動(dòng)件的最大擺角小ma=18O；(4)從動(dòng)件與凸輪的中心距LO2O4(5)凸輪理論輪廓的基圓半徑r。；(6)滾子半徑r r;(7)凸輪與曲柄共軸，順時(shí)針回轉(zhuǎn)。冬五1.建立數(shù)學(xué)模型選取XOY標(biāo)系，Bo點(diǎn)為凸輪起始點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)推桿滾子中心處于B0點(diǎn)處，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)6角度時(shí)，推桿相應(yīng)地產(chǎn)生位移角小。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，此時(shí)滾子中心應(yīng)處于B點(diǎn)，其

34、直 角坐標(biāo)為：y = a sin 6 Lsin( 6 一小一小 o)ax = a cos 6 Lcos( 6 一小一小 o)b式中a為凸輪軸心。與擺動(dòng)推桿軸心A之間的距離，L為擺動(dòng)推桿的長(zhǎng)度。在，OABo 中小 o=arc cos (a 2+ L2 r2o)/2aLca式和b式即為凸輪理論輪廓線的方程式。凸輪的實(shí)際廓線與理論廓線的距離處處相等，為其理論廓線的等距曲線，且等于滾子半徑rr,故當(dāng)已知理論廓線上任意一點(diǎn) B(x, y)時(shí)，只要沿理論廓線在該點(diǎn)的法線方向取 距離為r r,即得實(shí)際廓線上得相應(yīng)點(diǎn)B'(X ',Y ') o由高等數(shù)學(xué)知，理論廓線B點(diǎn)處法線nn得斜率(

35、與切線斜率互為負(fù)倒數(shù))，應(yīng)為：tg 8 = dx/dy = (dx/d 6 )/(dy/d 6 )式中dx/d 6、dy/d 6可根據(jù)a式和b式求得:dy/d 6 = a cos 6 Lcos( 6 小一小 o)(1-d 小 /d 6)dx/d 6 = a sin 6 + Lcos( 6 小一小 o)(1-d 小 /d 6 )代入d式可求出0 。此處應(yīng)注意：8角在0°至360°之間變化，當(dāng)式中分子分母均大于 0時(shí)，8角在0° 至90°之間；分子分母均小于 0時(shí)，8角在180°至270°之間；如果dy/d 6 <0, dx/d 6

36、 >0 貝U 8 角在 90° 至 180° 之間；又如 dy/d 6 >0, dx/d 6 <0,貝U 9 角在 270° 至 360° 之間。當(dāng)求出8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:x'=x±rrcos8gy'=y±rrcos8h式中“一”號(hào)為內(nèi)等距曲線，“ 十 ”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。在 e式和f式中的小即為給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中 的擺角推桿的角位移，d/dS為小對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角6的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)給定的等加速等減速上升 和等加速等

37、減速返回的運(yùn)動(dòng)規(guī)律其公式如下：（6在0至6 0/2之間變化）1 .推程推桿在等加速運(yùn)動(dòng)階段的方程式2=2 ma>( 6 / 6 0)2d/d 6 =4 max5/50推桿在等減速運(yùn)動(dòng)階段的方程式= max 2 max(0 6) /02d /d 6 =4 ma(»0 6 )/ »02.回程推桿在等加速運(yùn)動(dòng)階段的方程式2=2 ma>( 6 / 6 °)2 d/d 6 =4 max6/60推桿在等減速運(yùn)動(dòng)階段的方程式= max一 2 max( 60' 一 6) / 占。'd /d 6=4ma)( 6。'一 6)/ 占。'2（6

38、在6 0/2至6 0之間變化）（6在0至6 072之間變化）（6在6 0'/2至6 0'之間變化）編寫理論廓線的極坐標(biāo)（向徑）和理論廓線及實(shí)際廓線的直角坐標(biāo)計(jì)算程序。（理論 廓線的極坐標(biāo)（向徑）和理論廓線及實(shí)際廓線的直角坐標(biāo)計(jì)算程序和運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)附錄）4.齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：(1)齒數(shù) Z1,Z2(2)模數(shù)m2,壓力角a =20°(3)齒頂高系數(shù)h*a=1,徑向間隙系數(shù)C=0.25將已知條件和有關(guān)公式編入程序.計(jì)算結(jié)果及程序見(jiàn)附錄十、本設(shè)計(jì)的思想體會(huì)在經(jīng)過(guò)忙碌緊張的學(xué)習(xí)工作之后，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回顧這兩周的課程設(shè)計(jì) 我感到受益匪淺：這次設(shè)計(jì)之后，使我進(jìn)一步鞏固了課

39、堂上所學(xué)過(guò)得理論知識(shí)，并且提高了對(duì)這些理論 知識(shí)的運(yùn)用，加深了對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和力分析的理解，同時(shí)在進(jìn)行解析法設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過(guò) 查閱資料鞏固了對(duì)計(jì)算機(jī) VB程序的簡(jiǎn)單使用，提高了自己實(shí)際應(yīng)用能力，肯定了自己的 學(xué)習(xí)成果。而且每天做的事情令自己生活很充實(shí)，對(duì)自己學(xué)習(xí)的專業(yè)也增加了一定的認(rèn) 識(shí)，提高了自己的動(dòng)手能力，更增加了對(duì)本門課程的興趣?？偠灾?，本次課程設(shè)計(jì)充 實(shí)了自己的知識(shí)儲(chǔ)備，提高了自己的能力，收獲頗豐。參考文獻(xiàn)1遼寧工業(yè)大學(xué)、機(jī)械學(xué)教研室編著、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)、2008.32西北工業(yè)大學(xué)、孫恒，陳作模 主編、機(jī)械原理(第七版)、高等教育出版社、2006.53蔣加伏，沈岳 主編、計(jì)算機(jī)文

40、化基礎(chǔ)、北京郵電大學(xué)出版社、2003.54馬銘、任正權(quán) 主編、Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程、科學(xué)出版社、 2011.5I .導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)程序及運(yùn)行結(jié)果Private Sub Command1_Click()Dim Qmax%, K!, pi!, rad!, H!, L4!, L2!, L1!, bfo3b!, Y!pi = 3.1415926:K = 1.6:H = 550II = 400bfo3b = 0.3Qmax = 180 * (K - 1) / (K + 1)Label1.Caption ="導(dǎo)桿擺角："& Qmaxrad = (pi / 180

41、) * QmaxL4 = H / (2 * Sin(rad / 2)Label2.Caption =" 導(dǎo)桿 Lo3b1=" & L4L2 = L1 * Sin(rad / 2)Label3.Caption =" 曲柄長(zhǎng) Lo2a=" & L2L5 = L4 * bfo3bLabel4.Caption =" 連桿 Lbf=" & L5Y = L4 - L4 * (1 - Cos(rad / 2) / 2Label5.Caption =" 導(dǎo)路中心線XX至U 03點(diǎn)的垂直距離Lo3m=" &a

42、mp; YEnd Sub運(yùn)行結(jié)果：2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析源程序及運(yùn)行結(jié)果：Private Sub Form_Click()Dim Qmax!, K!, pi!, p!, H!, L4!, L2!, L1!, bfo3b!, Y!, Fq!, Fz!, F4!, F40!, F50!, L!Dim F2!, g!, L5!, ak!, w4!, xf!, vf!, af!, e4!, fs!, n!,a3!, i%, w2!, s!, ar!,F5!, w5!, e5!, at!, an!pi = 3.1415926: K = 1.6: H = 0.55: L1 = 0.4: bfo3b = 0.3:

43、 p = pi / 180Qmax = 180 * (K - 1) / (K + 1) * pL4 = H / (2 * Sin(Qmax / 2)L2 = L1 * Sin(Qmax / 2)L5 = L4 * bfo3bY = L4 - L4 * (1 - Cos(Qmax / 2) / 2Fq = 180 + Qmax / 2 / pFz = 360 - Qmax / 2 / pF40 = Atn(L1 + L2 * Sin(195 * p) / L2 / Cos(195 * p)F40 = 180 * p + F40F50 = 177 *pPrint Spc(0.5); "n

44、" Spc(5); "F4" Spc(5); "ak" Spc(6); "w4" Spc(8); "sf"Spc(5); "vf"Print Spc(8); "af" Spc(5); "e4" Spc(8); "a3" Spc(8); "fs"For n = 1 To 13 Step 0.5Select Case nCase 4.5F2 = 90 * pF4 = 90 * pCase 10.5F2 = 27

45、0 * pF4 = 90 * pCase 8.5F2 = Fz * pF4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / (L2 * Cos(F2)Case Else i = 30 * (n - 1)F2 = Fq - iIf F2 < 0 ThenF2 = (360 + F2) * pIf F2 / p < 270 And F2 / p > 90 ThenF4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2): F4 = 180 * p + F4ElseF4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2)End

46、 IfElself F2 < 270 And F2 > 90 ThenF2 = F2 * p: F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2): F4 = 180 * p + F4ElseF2 = F2 * p: F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2)End IfEnd Selectw2 = -2 * pi * 80 / 60s = Sqr(L2 A 2 + L1 A 2 + 2 * L1 * L2 * Sin(F2)w4 = L2 * w2 * Cos(F2 - F4) / sv = -L2 * w2

47、 * Sin(F2 - F4): ak = 2 * v * w4ar = s * w4 a 2 - L2 * w2 a 2 * Cos(F2 - F4)e4 = -(ak + L2 * w2 a 2 * Sin(F2 - F4) / sL = L4 / L5g = Y / L5 - L * Sin(F4)F5 = Atn(-g / Sqr(1 - g * g)F5 = 180 * p + F5w5 = -L * w4 * Cos(F4) / Cos(F5)e5 = w5 a 2 * Sin(F5) / Cos(F5) - e4 * L * Cos(F4) / Cos(F5)e5 = e5 +

48、w4 人 2 * L * Sin(F4) / Cos(F5)xf = L5 * Cos(F5) + L4 * Cos(F4) - (L5 * Cos(F50) + L4 * Cos(F40)vf = -L5 * w5 * Sin(F5) - L4 * w4 * Sin(F4)af = -L4 * (Cos(F4) * w4 A 2 + Sin(F4) * e4)af = af - L5 * (Cos(F5) * w5 a 2 + Sin(F5) * e5)at = e4 * 0.5 * L4an = w4 * w4 * 0.5 * L4a3 = Sqr(at * at + an * an)fs

49、 = Atn(at / an)fs = pi + F4 - fsIf fs > 360 * p Then fs = fs - 360 * pF4 = F4 / p: fs = fs / pPrint Spc(0.5); Format(n, "0.0");Spc(3); Format(F4, "0.0");Spc(3); Format(ak,"0.000"); Spc(3); Format(w4, "0.000"); Spc(3); Format(xf, "0.000"); Spc;Form

50、at(vf, "0.000");Spc(3); Format(af, "0.000"); Spc(3); Format(e4, "0.000");Spc(3); Format(a3, "0.000"); Spc(3); Format(fs, "0.000")Next nEnd Sub說(shuō)明：程序中的as由于與程序中語(yǔ)句沖突，所以用a3代替運(yùn)行結(jié)果s機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 .0叵漢nF4ak中4sfvfaf它4fs1.0110.30.0000.0000.0000.00018 503-26 51710.3212

51、0 769L5 110. 1-1 648-0.7160.0080.50314.01T'19.4707,55218.5872,0108.3-2,601-1.2340.0300.99010,915-13.9785.45212. 1032,5105.8-2.921-1.6040.063L1918,407-9.8843.960 L1723. 0102. 6-2. 733-1 3630.1041.4136. 125-6 SOD 2.960345 SIT3.599. 12. 169-2 0360. 1511.5763.9T4-4. 3952. 34332s. 813k.O 95.4-1.349-2

52、.1420.2011.6681.986-2.4112.009303.1244,590.00,000-2.1930.275L701-0.4050.0001.865270,000|5 0 BT.6 0.616-2.1830.3071.6341.0471.892255.196p 583.71 555-2.1230.3591.620-2.7192.3422.066231.48011060.02,326-2 0030.40G1.514'4.Ill4.9042.456209.2975 S 76,62.814-k6110.453L3S1-5.7677.4413.153190,388HO 73.62,

53、897-1.5300.4931. 147-8 02510.7264 257175.897It 571.22.441-1.1300.5240.849-11.26315.1085.379166 015h.O 69.61,329-0.S700.5440.430-IS. 77620.9716. 133160.SET3.569.20,0000.0000.5500.000-20.09826 ,61710 .321159.2319 070.5-2.727L2190.533-0.917-27.51836.75014 262162.816h 573.8-4.6132.4660.490-1 349-31 47341.99616 454 ITS. 01310.0T9.3-4.61B3.7270. 417-2.013-28.5113S,05114.981190.41910,590.00.0004.603