




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、第一章 概述第一節(jié) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)一、 課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程是培養(yǎng)學(xué)生具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)初步能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計(jì)則是機(jī)械原理課程重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。其基本目的是:(1) 通過課程設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程的理論和實(shí)踐知識(shí),分析和解決與本課程有關(guān)的實(shí)際問題,并使所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步鞏固、加深;(2) 使學(xué)生得到擬定運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練,并具有初步機(jī)械選型與組合以及確定傳動(dòng)方案的能力,培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力;(3) 使學(xué)生對運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析與設(shè)計(jì)有一較完整的概念;(4) 通過課程設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱有關(guān)資料的能力。二、 課程設(shè)計(jì)的
2、任務(wù)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)一般分為以下幾部分:(1) 根據(jù)機(jī)械的工作要求,進(jìn)行機(jī)構(gòu)的選型和組合;(2) 設(shè)計(jì)該機(jī)械系統(tǒng)的幾種運(yùn)動(dòng)方案,對各種方案進(jìn)行對比和選擇,確定運(yùn)動(dòng)方案;(3) 對選定方案中的機(jī)構(gòu)(凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、其它常用機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析;(4) 擬定、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖;(5) 設(shè)計(jì)飛輪;進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)。第二節(jié) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法一、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力,根據(jù)高等學(xué)校工科本科機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求對課程設(shè)計(jì)的基本要求,其內(nèi)容應(yīng)包括以下三個(gè)方面:(1) 機(jī)械方案的設(shè)計(jì)與選擇;(2) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的分析和設(shè)計(jì);(3
3、) 機(jī)械動(dòng)力的分析與設(shè)計(jì)。為了保證課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,以及一定的綜合性和完整性,課程設(shè)計(jì)選題的原則為:(1) 一般包括三種基本機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的分析和綜合;(2) 應(yīng)具有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)配合關(guān)系,包括運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的分析和設(shè)計(jì);(3) 運(yùn)動(dòng)方案的選擇和比較。二、 課程設(shè)計(jì)的方法 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法一般分為圖解法和解析法。圖解法是運(yùn)用基本理論中的基本關(guān)系式,用作圖求解的方法求出其結(jié)果。這種方法具有幾何概念清晰、直觀的特點(diǎn),可定性用來檢查解析計(jì)算的正確性。解析法是通過建立數(shù)學(xué)模型,編制框圖和計(jì)算機(jī)程序并借助于計(jì)算機(jī)運(yùn)算求出其結(jié)果。這種方法具有計(jì)算精度高、避免大量重復(fù)的人工勞動(dòng),可
4、迅速得到結(jié)果、便于確定機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各位置的未知量的特點(diǎn)。此外,該方法利用計(jì)算機(jī)的繪圖功能,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖,為機(jī)構(gòu)的選型和尺寸綜合提供了重要的資料。圖解法和解析法各有優(yōu)點(diǎn),在課程設(shè)計(jì)過程中主要運(yùn)用圖解法,但鼓勵(lì)有能力的同學(xué)采用解析法進(jìn)行設(shè)計(jì)和畫圖。三、 課程設(shè)計(jì)的教學(xué)進(jìn)度課程設(shè)計(jì)的教學(xué)進(jìn)度為一周,具體內(nèi)容和時(shí)間安排如表1。 表1 教學(xué)進(jìn)度安排序號(hào)內(nèi)容時(shí)間/天1布置題目、方案討論12確定方案0.53平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析0.54平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析15齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)0.56凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)0.57飛輪設(shè)計(jì)18整理設(shè)計(jì)說明書1共計(jì)6第三節(jié) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的總結(jié)和要求一、 編寫設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書
5、是技術(shù)說明書的一種,是整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算的整理和總結(jié),同時(shí)也是審核設(shè)計(jì)的技術(shù)文件之一。編寫設(shè)計(jì)說明書是科技工作者必須掌握的基本技能之一。因此,機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)成為機(jī)械類學(xué)生第一次在校接受的該方面訓(xùn)練。1設(shè)計(jì)說明書的主要內(nèi)容包括:(1) 目錄(標(biāo)題、頁次);(2) 設(shè)計(jì)題目(包括設(shè)計(jì)條件、要求等);(3) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖或設(shè)計(jì)方案的擬定和比較;(4) 制定機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖;(5) 對選定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力分析與設(shè)計(jì);(6) 完成設(shè)計(jì)所用方法及原理的簡要說明;(7) 列出必要的計(jì)算公式及所調(diào)用的子程序(采用解析法);(8) 寫出自編的主程序、子程序及編制框圖(針對解析法);(9) 對結(jié)果進(jìn)行分析討論;(
6、10) 參考資料(資料編號(hào)、主要作者、書名、版本、出版社、出版者、出版年份)。2設(shè)計(jì)說明書的要求 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書一律按照華北電力大學(xué)課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告的格式和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。二、 圖紙整理圖紙是課程設(shè)計(jì)的又一組成部分,是設(shè)計(jì)的成果之一。對設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量要求:作圖準(zhǔn)確、布圖勻稱、圖面整潔、標(biāo)注齊全。圖紙上的中文用仿宋體、數(shù)字和外文字母用斜體字母書寫,圖紙格式、線條、尺寸標(biāo)注等均應(yīng)符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。三、 成績的評(píng)定機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的成績單獨(dú)記分。其成績的評(píng)定應(yīng)以設(shè)計(jì)說明書、圖紙為根據(jù)并參考設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)由指導(dǎo)教師按五級(jí)記分制(優(yōu)、良、中、及格和不及格)進(jìn)行評(píng)定。第二章 機(jī)械原理
7、課程設(shè)計(jì)實(shí)例第一節(jié) 牛頭刨床機(jī)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)方案主要包括機(jī)構(gòu)的選型和組合、運(yùn)動(dòng)形式的變換與傳遞,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖傳動(dòng)示意圖等的繪制?,F(xiàn)以牛頭刨床的刨刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為例,說明如何進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。一、 主要的運(yùn)動(dòng)要求(1) 為了提高工作效率,在空行程時(shí),刨刀快速退回,即要有急回作用,行程速比系數(shù)在1.4左右。(2) 為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質(zhì)量,在工作行程時(shí),刨刀速度要平穩(wěn),且削階段刨刀近似勻速運(yùn)動(dòng)。(3) 曲柄轉(zhuǎn)速在60r/min,刨刀的行程H在300 mm左右為好,切削阻力約為7000N,其化規(guī)律如圖21所示。圖2-1二、 機(jī)構(gòu)選型1 方案I該方案(如圖22)由兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成。
8、使b>a,構(gòu)件1、2、3、6便構(gòu)成擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),基本參數(shù)為b/a=。構(gòu)件3、4、5、6構(gòu)成搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。方案的特點(diǎn):(1) 是一種平面連桿機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,能承受較大載荷。(2) 具有急回作用,其行程速比系數(shù)k=(180)/ (180),而arcsin(1/)。只要正確選擇,即可滿足行程速比系數(shù)k的要求。(3) 滑塊的行程H=2LCDsin(/2), 已經(jīng)確定,因此只需選擇搖桿CD的長度,即可滿足行程H的要求。(4) 曲柄主動(dòng),構(gòu)件2和3之間的傳動(dòng)角始終為90°。搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中,當(dāng)E點(diǎn)的軌跡位于D點(diǎn)所做圓弧高度的平均線上時(shí),構(gòu)件4與5之間有較大的傳動(dòng)角。當(dāng)a=110 m
9、m、b=380 mm、LCD=540 mm、 LDE=135 mm時(shí),可得構(gòu)件4與5之間有較大的傳動(dòng)角min=85.09°,k=1.46,H=312 mm。機(jī)構(gòu)橫、縱向尺寸為446.5 mm和 540 mm。可見,此方案加工簡單,占用面積較小,傳力性能好。(5) 工作行程中,能使刨刀的速度比較慢,而且變化平緩,符合切削要求。 圖22 圖2-32 方案II該方案如圖2-3所示。將方案I中的連桿4與滑塊5的轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐苿?dòng)副,并將連桿4變?yōu)榛瑝K4,即得方案II,故該方案除具備第一方案的特點(diǎn)以外,因構(gòu)件4與5間的傳動(dòng)角也始終為90°,所以受力更好,結(jié)構(gòu)也更緊湊。3、方案III此方案
10、(圖2-4)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)的基本尺寸為a、b、e。方案的特點(diǎn)如下:(1) 是四桿機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)較前方案簡單。(2) 因極位夾角=arccose/(a+b)-arccose/(b-a),故具有急回作用,但急回作用不明顯。增大a和e或減少b,均能使k增大到所需值,但增大e或減少b會(huì)使滑塊速度變化劇烈,最大速度、加速度和動(dòng)載荷增加,且使最小傳動(dòng)角min減小,傳動(dòng)性能變壞。當(dāng)各構(gòu)件的尺寸滿足k=1.46, H=312 mm,工作行程中最小傳動(dòng)角為36.9°,空回行程中最小傳動(dòng)角為28.12°。顯然,此方案傳動(dòng)角不符合要求,同時(shí),橫向尺寸為縱向的2倍,結(jié)構(gòu)欠勻稱。 圖2-4 圖
11、2-54、方案IV該方案如圖2-5,由兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成(b<a)。其中,轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)為b/a=,對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄和連桿長分別為c和L。方案特點(diǎn)如下:(1) 因行程速比系數(shù)k=(180)/ (180),而arcsin(1/)。只要正確選擇,即可滿足行程速比系數(shù)k的要求。若減少,可使k增大,但將使導(dǎo)桿3的角速度變化劇烈,產(chǎn)生沖擊。(2) 滑塊5的行程H=2c,增大L可增大4與5間的傳動(dòng)角,并使滑塊5的速度變化平緩。(3) 因曲柄1和導(dǎo)桿3都做整周運(yùn)動(dòng),所以機(jī)構(gòu)的橫、縱向運(yùn)動(dòng)尺寸較大。另外,構(gòu)建4和5間的最小傳動(dòng)角一般比方案I、II小。在滿足k=1.46, H=312 mm
12、時(shí)的各構(gòu)件尺寸下,機(jī)構(gòu)的傳力性能、工作行程中滑塊5的速度變化情況和機(jī)構(gòu)的橫、縱向尺寸均不工作行程中滑塊5的速度變化情況和機(jī)構(gòu)的橫、縱向尺寸均不如方案I、II好。5、方案V該方案如圖2-6所示,由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成。方案特點(diǎn)為:(1) 加工齒輪齒條比較復(fù)雜,特別是制造精度高的齒條較困難。(2) 齒輪齒條間為高副接觸,易磨損,磨損后傳動(dòng)不平穩(wěn),并將產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。(3) 導(dǎo)桿做變速往返擺動(dòng),特別在空回行程中,導(dǎo)桿角速度有較劇烈的變化,使齒輪機(jī)構(gòu)受到很多的慣性沖擊和振動(dòng)。(4) 需解決扇形齒輪的動(dòng)平衡問題,否則動(dòng)載荷增大。由于齒條在較大的沖擊載荷下工作,齒輪很容易產(chǎn)生折斷,所以此方案不理
13、想。 圖2-6 圖2-76、方案VI該方案如圖2-7所示,由凸輪機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成。方案特點(diǎn)為:(1) 凸輪機(jī)構(gòu)雖可使從動(dòng)件活動(dòng)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但凸輪制造復(fù)雜,表面硬度要求高,因此加工和熱處理的費(fèi)用較大。(2) 凸輪與從動(dòng)動(dòng)件為高副接觸,只能承受較小載荷,表面磨損較快,磨損后凸輪的輪廓形狀將發(fā)生變化。(3) 由于滑塊的急回運(yùn)動(dòng)特性,使凸輪機(jī)構(gòu)受到較大的沖擊。(4) 滑塊的行程H 比較大,調(diào)節(jié)比較困難,這必然使凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角較大。為了減少壓力角,必然增大基圓半徑,從而使凸輪和整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸十分龐大。(5) 需要用力封閉或幾何封閉的方法,保持凸輪和從動(dòng)件始終接觸,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此,該方案不適
14、用于載荷和行程較大的刨床。從以上六個(gè)方案比較中可知,為了實(shí)現(xiàn)給定的刨刀運(yùn)動(dòng)要求,方案II 較好,其次為方案I。三、 牛頭刨床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖2-8 表示牛頭刨床的機(jī)構(gòu)簡圖,其傳動(dòng)部分由電動(dòng)機(jī)經(jīng)V 帶和齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)曲柄7和固定在其上的凸輪12。刨床工作時(shí),由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)7-8-9-10-11帶動(dòng)刨刀18做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí),刨刀進(jìn)行切削,稱為工作行程;刨頭左行時(shí),刨刀不切削,稱為空回行程。刨刀每切削完一次,利用空回行程的時(shí)間,凸輪12通過四桿機(jī)構(gòu)13-14-15與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)(圖中未畫),使工作臺(tái)連同工件做一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng),以便刨刀繼續(xù)切削。因?yàn)榕兕^在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中,受力變化較大,會(huì)影響主軸的勻速運(yùn)
15、轉(zhuǎn),故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng),以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī)容量。 圖2-8 圖2-9四、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)1、 六桿機(jī)構(gòu)的尺寸綜合(1) 確定曲柄和導(dǎo)桿的尺寸根據(jù)行程速比系數(shù)k求出極位夾角,然后根據(jù)已知的Lo2o3用作圖法(或解析法)確定曲柄和導(dǎo)桿的尺寸(精確到0.1 mm),如圖2-9。(2) 確定滑枕導(dǎo)路的位置可根據(jù)傳力的最有力條件來確定,如圖2-9。一般將導(dǎo)路位置置于EF的中點(diǎn)處。2、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析(1) 畫機(jī)構(gòu)位置圖 根據(jù)前面求得的六桿機(jī)構(gòu)各桿尺寸選取比例尺L(m/mm),在1號(hào)圖紙上畫出機(jī)構(gòu)位置圖,每個(gè)同學(xué)按所分配的兩個(gè)曲柄位置畫出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)對應(yīng)位置。其中一個(gè)位置用粗實(shí)
16、線畫出,另一個(gè)位置用細(xì)實(shí)線畫出。機(jī)構(gòu)處于上極限位時(shí),曲柄O2A位置為起始位置,如圖2-3。(2) 用相對運(yùn)動(dòng)圖解法求出所分配的兩個(gè)位置的速度和加速度首先列出速度、加速度矢量方程,在矢量方程中表明已知量和待求量,適當(dāng)選取速度比例尺v(m.s-1/mm)和加速度比例尺a(m.s-2/mm),在機(jī)構(gòu)位置圖旁畫出速度、加速度多邊形,從而求出各運(yùn)動(dòng)副處的速度、加速度和各構(gòu)件的角速度和角加速度。(3) 作導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖 將曲柄回轉(zhuǎn)一周分成12等分,求出滑枕在各位置處的位移sc、速度vc和加速度 ac。以曲柄的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo),分別以sc、vc和 ac為縱坐標(biāo)作出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)線圖(該步需匯集其他同學(xué)在其余位置處
17、的運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果,完成曲柄回轉(zhuǎn)一周時(shí)滑枕在各位置處的運(yùn)動(dòng)線圖)。3、 六桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析用圖解法作六桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析的求解內(nèi)容和步驟為:(1) 將六桿機(jī)構(gòu)分解為兩個(gè)II級(jí)桿組和一個(gè)原動(dòng)件。取一定的比例尺繪出桿組和原動(dòng)件圖,將其畫在機(jī)構(gòu)位置所在的1號(hào)圖紙上,桿組合原動(dòng)件的位置和機(jī)構(gòu)位置應(yīng)一致。(2) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析求得的數(shù)據(jù),計(jì)算各桿件上所作用的慣性力和慣性力矩,加在桿組中相應(yīng)的構(gòu)件上。對于同時(shí)存在慣性力和慣性力矩的構(gòu)件,將慣性力和慣性力矩合成,用一合慣性力來表示。(3) 在桿組上加上所有外力,并將桿組兩個(gè)外接運(yùn)動(dòng)副的作用力分解成兩個(gè)分力,其中一個(gè)沿桿的方向,另一個(gè)力則垂直桿的方向。根據(jù)桿組
18、靜定條件列出力的平衡矢量方程式。選擇適當(dāng)比例尺F(N/mm)畫出力矢量多邊形,求出各運(yùn)動(dòng)副中約束反力的大小和方向,對于移動(dòng)副,還要求出力的作用點(diǎn)。(4) 確定加在原動(dòng)件上的平衡力矩Mb。4、 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)要求確定各輪齒數(shù)及主要參數(shù)(需用后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)中知識(shí),這里可先作為已知條件給出),再確定齒輪傳動(dòng)的類型,而后選擇變位系數(shù)x1、x2。(2)計(jì)算該對齒輪的各部分尺寸(長度尺寸精確到小數(shù)點(diǎn)后1位,齒厚方面的尺寸精確到小數(shù)點(diǎn)后三位),并驗(yàn)算重合度(a>1.2)和齒頂厚(sa>0.25 m)。(3)繪制齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)嚙合圖。選擇長度比例尺,用2號(hào)圖紙繪出齒輪嚙合圖。為了清晰
19、起見,所選比例尺應(yīng)使圖上齒高達(dá)到3050 mm。繪出在節(jié)點(diǎn)處嚙合的一對齒輪,對于齒根圓小于基圓的齒輪,其非漸開線部分齒廓用徑向線畫出,徑向線與齒根用半徑為0.2m(模數(shù))的圓弧連接。要求每個(gè)齒輪畫出三個(gè)完整的輪齒,其中一對齒輪在節(jié)點(diǎn)處嚙合。在圖中標(biāo)出理論嚙合線、實(shí)際嚙合線、齒廓實(shí)際工作段、嚙合角及齒輪的齒頂圓、分度圓、節(jié)圓、齒根圓、基圓和中心距。5、 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(1) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)和工作要求選擇從動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,然后再根據(jù)從動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和許用壓力角,確定凸輪機(jī)構(gòu)的基圓半徑r0、凸輪回轉(zhuǎn)中心與擺動(dòng)推桿擺動(dòng)中心之間的距離a及擺動(dòng)推桿在初始位置時(shí)的擺角0。(2) 根據(jù)從動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,繪制凸
20、輪輪廓曲線。在圖中用點(diǎn)劃線畫出凸輪理論輪廓曲線,用粗實(shí)線畫出其實(shí)際輪廓曲線和從動(dòng)推桿,并在圖上標(biāo)出凸輪的轉(zhuǎn)向、凸輪的升程運(yùn)動(dòng)角0和回程運(yùn)動(dòng)角0以及從動(dòng)桿在最遠(yuǎn)位置停留時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過的角度01、基圓半徑r0、中心距a、擺動(dòng)推桿尺寸和起始擺角0。6、 對刨床進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析(1) 分析刨床工作過程中的速度波動(dòng)情況;(2) 進(jìn)行飛輪設(shè)計(jì)。圖解法求飛輪設(shè)計(jì)步驟為: (a) 求等效阻力矩。取曲柄為等效構(gòu)件,不考慮各構(gòu)件的重力,根據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析中求出的數(shù)據(jù),采用Mrw1=Frvc關(guān)系式求出曲柄在不同位置時(shí)的Mr值,然后選取適當(dāng)?shù)牧乇壤進(jìn)(N.m/mm)和角度比例尺(rad/mm),畫出等效阻力矩Mr=M
21、r()線圖。 (b) 求等效驅(qū)動(dòng)力矩Md并繪制Md()線圖。根據(jù)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)等效驅(qū)動(dòng)力矩作的功等于等效阻力矩作的功以及Md=常數(shù),得: 繪出Md()線圖。(c) 求最大盈虧功。計(jì)算出Md()和Mr()所圍出的諸塊面積并將面積換算成所表示的功。該功即相應(yīng)區(qū)間的盈功或虧功,在數(shù)值上等于機(jī)器動(dòng)能增減量。做能量指示圖,求最大盈虧功。(d) 計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF 第三章 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目及要求第一節(jié) 插床機(jī)構(gòu)一、 機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、 機(jī)構(gòu)簡介 插床是一種用于工件內(nèi)表面切削加工的機(jī)床。插床主要由齒輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成,如圖3-1(a)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過齒輪Z1、Z2等減速裝置(齒輪Z1、
22、Z2之前的減速裝置圖中未表示出)帶動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6,使裝有刀具的滑塊5沿導(dǎo)路y-y完成切削運(yùn)動(dòng)和快速退回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),是由固聯(lián)于軸O2上的凸輪推動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)桿O4D和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)來完成的。為了縮短空回行程時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。圖3-1(b)為阻力線圖。(a) (b)圖3-12、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表3-1。 表3-1 插床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)n1KLBC/Lo3BLo2o3abcHZ1Z2m單位r/min mm(°)mm數(shù)據(jù)602115050501251001340208內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)
23、的設(shè)計(jì)符號(hào)maxmaxLo4DLo2o40t從動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速上升遠(yuǎn)靜止等加速等減速下降近靜止單位 (°) mm相應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角50°20°60°230°數(shù)據(jù)15451251608010設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定符號(hào)G3G5Js3dQ單位NNkg.m2mmN數(shù)據(jù)1603200.1412010001/25二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求及步驟1、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析(1)已知:行程速比系數(shù)K,滑塊5的沖程H,中心距Lo2o3,比值LBC/Lo3B,各構(gòu)件重心S的位置,曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速n1。(見表3-1)(2)要求: (a)根據(jù)表中
24、給定的條件設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu); (b)作機(jī)構(gòu)2個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形, (c)繪出滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。 以上內(nèi)容和與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上。 (d)整理設(shè)計(jì)說明書。(3)設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法 (a)連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):按已知條件確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的各未知參數(shù),其中滑塊5的導(dǎo)路y-y的位置可根據(jù)連桿4傳力給滑塊5的最有利條件來確定,即傳動(dòng)角接近90°或壓力角接近0°這一原則確定。 (b)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖:選取長度比例尺L(m/mm)(推薦比例L=1.5mm/mm),作出所分配的兩個(gè)位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖,其中一個(gè)用粗實(shí)線繪出。繪圖時(shí),以滑塊5在上極限時(shí)所對應(yīng)的曲柄位置位置作為曲柄的
25、起始位置1,沿曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)點(diǎn)的軌跡圓等分為12份得1,2,3,.,12。另外再補(bǔ)充作出滑塊5在下極限時(shí)及開始切削和終止切削時(shí)所對應(yīng)的三個(gè)位置9,1和8。如圖3-2。 (c)定出與12個(gè)分點(diǎn)相對應(yīng)的C點(diǎn)位置。將C點(diǎn)到上極限位置的距離作為滑塊的位移Sc。選取位移比例尺s(m/mm)和時(shí)間比例尺t(s/mm),繪制滑塊的位移線圖Sc-t。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖上量取滑塊位移,建議取s=L。(d)選取速度比例尺v(m.s-1/mm)和加速度比例尺a(m.s-2/mm),(推薦比例尺為v=0.005 m.s-1/mm ,a=0.05 m.s-2/mm)用相對運(yùn)動(dòng)圖解法繪制機(jī)構(gòu)的兩個(gè)給定位置的速度
26、多邊形和加速度多邊形,并將結(jié)果連同本組同學(xué)的結(jié)果一起列入表3-2中,構(gòu)成完整數(shù)組后,繪制Vc-t線圖及ac-t線圖。 (e)整理設(shè)計(jì)說明書,其中包括:導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程及計(jì)算結(jié)果;以一個(gè)位置為例,說明相對運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)速度和加速度的過程,并將機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的各運(yùn)動(dòng)參數(shù)填入表3-2中。圖3-2表3-2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各位置速度和加速度位置 項(xiàng)目1VA2VA3A2VA3VCBVCVS33(大小/方向aA2aA3A2KaA3naA3TaCBnaCaS3(大小/方向Sc11234567889101112單位s-1 m.s-1s-1m.s-2s-2mm2、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析(1) 已知:各構(gòu)件的重
27、量G及其對重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js(曲柄1、滑塊2、連桿4的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量略去不計(jì)),阻力線圖(圖3-1(b),以及已在運(yùn)動(dòng)分析中得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度。(2) 要求:(a) 按分配的第一個(gè)位置,用力多邊形法求各運(yùn)動(dòng)副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。(b) 作圖部分亦畫在運(yùn)動(dòng)分析的1號(hào)圖紙上。(c) 整理說明書。(3) 設(shè)計(jì)步驟和方法(a) 選擇力比例尺F(N/mm)(b) 將六桿機(jī)構(gòu)分解為兩個(gè)II級(jí)桿組和一個(gè)原動(dòng)件。取一定的比例尺繪出桿組和原動(dòng)件圖,將其畫在機(jī)構(gòu)位置所在的1號(hào)圖紙上,桿組和原動(dòng)件的位置與機(jī)構(gòu)位置應(yīng)一致。(c) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析求得的數(shù)據(jù),計(jì)算各桿件上所作用的慣性力和慣性力矩,
28、加在桿組中相應(yīng)的構(gòu)件上。對于同時(shí)存在慣性力和慣性力矩的構(gòu)件,將慣性力和慣性力矩合成,用一合慣性力來表示。(d) 在桿組上加上所有外力,并將桿組兩個(gè)外接運(yùn)動(dòng)副的作用力分解成兩個(gè)分力,其中一個(gè)沿桿的方向,另一個(gè)力則垂直桿的方向。根據(jù)桿組靜定條件列出力的平衡矢量方程式。根據(jù)選擇的力比例尺畫出力矢量多邊形,求出各運(yùn)動(dòng)副中約束反力的大小和方向。繪制力多邊形時(shí),對于無法作圖表示的微小力可以忽略不計(jì)。反力R65除了計(jì)其大小外,還應(yīng)確定其作用線到C點(diǎn)的距離e。 (e) 確定加在原動(dòng)件上的平衡力矩Mb。(f) 整理設(shè)計(jì)說明書,包括:已知條件和要求;比例尺的選擇;Pi、Mi的計(jì)算過程;說明動(dòng)態(tài)靜力分析過程,寫出所
29、有計(jì)算式和矢量平衡方程式。3、 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 已知:從動(dòng)桿最大擺角max,需用壓力角max,從動(dòng)桿長度Lo4D,基圓半徑0,滾子半徑t,凸輪與從動(dòng)桿回轉(zhuǎn)中心距離Lo2o4,從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律與相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角(見表3-1),凸輪與曲柄共軸。(2) 要求:(a) 按給定條件在2號(hào)圖紙上繪制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖及凸輪的實(shí)際廓線。(b) 從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪每轉(zhuǎn)5°對應(yīng)從動(dòng)桿擺動(dòng)角度均以表格形式在圖上表示出來。(c) 整理設(shè)計(jì)說明書。(3) 設(shè)計(jì)步驟和方法(a) 選取從動(dòng)桿擺角比例尺及凸輪轉(zhuǎn)角比例尺,繪制從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)線圖-曲線;(b) 用反轉(zhuǎn)法求出凸輪理論輪廓;(c) 按給定的滾子半徑t繪制實(shí)際廓
30、線。(d) 檢驗(yàn)實(shí)際壓力角是否超過許用值。(e) 整理設(shè)計(jì)說明書,包括:已知條件和設(shè)計(jì)要求;運(yùn)動(dòng)線圖比例尺的選擇。4、 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)已知:齒輪Z1 、Z2,模數(shù)m,分度圓壓力角,正常齒制,工作情況為開式傳動(dòng),齒輪Z2與曲柄共軸。數(shù)據(jù)見表3-1(2)要求: (a)選擇變位系數(shù)(b) 計(jì)算該對齒輪傳動(dòng)的各部分尺寸,(c) 以3號(hào)圖紙繪制齒輪嚙合圖,整理設(shè)計(jì)說明書。(3)設(shè)計(jì)步驟和方法(a)選擇變位系數(shù);(b)計(jì)算該對齒輪的各部分尺寸(長度尺寸精確到小數(shù)點(diǎn)后1位,齒厚方面的尺寸精確到小數(shù)點(diǎn)后三位),并驗(yàn)算重合度(a>1.2)和齒頂厚(sa>0.25 m)。(c)繪制齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)嚙合
31、圖。選擇長度比例尺,用3號(hào)圖紙繪出齒輪嚙合圖。為了清晰起見,所選比例尺應(yīng)使圖上齒高達(dá)到3050 mm。繪出在節(jié)點(diǎn)處嚙合的一對齒輪,對于齒根圓小于基圓的齒輪,其非漸開線部分齒廓用徑向線畫出,徑向線與齒根用半徑為0.2m(模數(shù))的圓弧連接。要求每個(gè)齒輪畫出三個(gè)完整的輪齒,其中一對齒輪在節(jié)點(diǎn)處嚙合。(d)在圖中標(biāo)出理論嚙合線、實(shí)際嚙合線、齒廓實(shí)際工作段、嚙合角及齒輪的齒頂圓、分度圓、節(jié)圓、齒根圓、基圓和中心距。(e)整理設(shè)計(jì)說明書,包括:已知條件和設(shè)計(jì)要求,變位系數(shù)的選擇,齒輪的各部分尺寸(列表示出),驗(yàn)算重合度(a>1.2)和齒頂厚(sa>0.25 m)是否在允許范圍內(nèi)。第二節(jié) 牛頭刨
32、床刨刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一、 機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(1) 機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種常用于進(jìn)行平面切削加工的機(jī)床,如圖3-3(a)所示。其傳動(dòng)部分由電動(dòng)機(jī)經(jīng)V 帶和齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)曲柄2和固定在其上的凸輪8。刨床工作時(shí),由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭6右行時(shí),刨刀進(jìn)行切削,稱為工作行程;刨頭左行時(shí),刨刀不切削,稱為空回行程,此時(shí)要求速度較高,以節(jié)省時(shí)間提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次,利用空回行程的時(shí)間,凸輪8通過四桿機(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)連同工件做一次進(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
33、大切削阻力(在切削前后有一段約0.05H的空刀距離),如圖3-3(b),而在空回行程時(shí),則沒有切削阻力。因此,刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中,受力變化較大,會(huì)影響主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn),故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng),以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī)容量(a)圖3-3(2) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表3-3表3-3 牛頭刨床刨刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析符號(hào)n2Lo2o4Lo2ALo4BLBCLo4S4xs6ys6單位r/min mm方案603801105400.25 Lo4B0.5 Lo4B24050內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)G4G6PyPJs4mi12Lo1o2單位Nmmkg.m2
34、mmmm方案2007007000801.162.5150內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符號(hào)maxmaxLo9DLo2o90t從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速上升遠(yuǎn)休止等加速等減速下降近靜止單位 (°) mm(°)方案15401251608010相應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角751075200二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求及步驟1、 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析(1) 已知:曲柄的每分鐘轉(zhuǎn)速n2,各構(gòu)件尺寸,重心位置,刨頭移動(dòng)導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高度的平均線上。(如圖3-4) 圖3-4(2) 要求:(a) 根據(jù)給定的已知條件設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);(b) 作機(jī)構(gòu)2個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形,(c) 作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面
35、動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在1號(hào)圖紙上。整理設(shè)計(jì)說明書。(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟和方法 (a)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖:選取長度比例尺L(m/mm),作出所分配的兩個(gè)位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖,其中一個(gè)用粗實(shí)線繪出。繪圖時(shí),曲柄位置圖的作法為:取1和8為行程起點(diǎn)(滑塊的左極限位)和終點(diǎn)(滑塊的右極限位)所對應(yīng)的曲柄位置,其余2、3、12由位置1起順2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置; 切削開始和終止所對應(yīng)的曲柄位置為1和7,共有15個(gè)位置。 (b)作速度和加速度多邊形:選取速度比例尺v(m.s-1/mm)和加速度比例尺a(m.s-2/mm),用相對運(yùn)動(dòng)圖解法繪制機(jī)構(gòu)的兩個(gè)給定位置的速度多邊形和加速度多邊形,其中導(dǎo)桿4的重心加
36、速度用影像原理在圖上標(biāo)出,將所得結(jié)果填入表3-4中。(c)作滑塊6的運(yùn)動(dòng)線圖:按曲柄各位置定出與之相對應(yīng)的C點(diǎn)位置。將C點(diǎn)的工作行程起點(diǎn)為起始位置,量出其相應(yīng)位移。選取位移比例尺s(m/mm)和時(shí)間比例尺t(s/mm),繪制滑塊的位移線圖Sc-t。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖上量取滑塊位移,建議取s=L。(d)匯集同組同學(xué)用相對運(yùn)動(dòng)圖解法所求得的各位置的滑塊速度Vc和加速度ac列入表3-4中,構(gòu)成完整數(shù)組后,繪制Vc-t線圖及ac-t線圖。(e)整理設(shè)計(jì)說明書,其中包括:導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程及計(jì)算結(jié)果;以一個(gè)位置為例,說明相對運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)速度和加速度的過程。 表3-4 滑塊各位置的速度和加速度位
37、置角度vB(m.s-1)aB(m.s-2)vA3A4(m.s-1)aA3A4k(m.s-2)vC(m.s-1)aC(m.s-2)vs4(m.s-1)aS4(m.s-2)4(s-1)4(s-2)大小方向5rad.s-15s-2大小方向1012.122、 對導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析(1) 已知:各構(gòu)件的重量G(曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計(jì)),導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js4與切削力P的變化規(guī)律。(2) 要求:按所分配的一個(gè)位置,用力多邊形求各運(yùn)動(dòng)副反力及應(yīng)加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分畫在運(yùn)動(dòng)分析圖樣上,整理設(shè)計(jì)說明書。(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟和方法:(a) 在機(jī)構(gòu)圖上作出切削力曲線;(b) 按指定的位置,計(jì)算導(dǎo)桿和刨頭的慣性力和慣性力矩,并將導(dǎo)桿4的慣性力PI4和慣性力矩MI4合為一個(gè)力,求出該力至重心的距離Lh.(c) 將機(jī)構(gòu)分解為桿組,畫桿組的示力體圖,
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年標(biāo)準(zhǔn)房屋租賃合同范本下載
- 2025年到達(dá)法定退休年齡勞動(dòng)合同會(huì)自動(dòng)終止嗎
- 2025對合同解除中抗辯權(quán)的理解
- 新三板股權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議
- 有限公司股東協(xié)議
- 2025年度店面租賃合同
- 電視片做片頭片尾廣告合同
- 2025企業(yè)并購合同范本
- 小額貸款借款合同
- 足療店裝潢承包協(xié)議書范本
- 預(yù)防交叉感染課件
- 上下班交通安全培訓(xùn)課件
- 企業(yè)家精神的性別差異基于創(chuàng)業(yè)動(dòng)機(jī)視角的研究
- 華為公司跨部門合作
- 2024年中國旅游集團(tuán)招聘筆試參考題庫含答案解析
- 高考地理一輪復(fù)習(xí)課件哭泣的咸海主題探究中亞
- “擁抱大自然”班會(huì)課件
- (完整word版)勞動(dòng)合同書(電子版)
- 乳腺癌患者PICC導(dǎo)管相關(guān)性血栓發(fā)生率及相關(guān)因素研究
- RoHS 申明格式-個(gè)人用
- 明線改暗線施工方案范本
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論