1、機 械 原 理 課 程 設(shè) 計指 導(dǎo) 書東 北 林 業(yè) 大 學(xué)11 課程設(shè)計的目的機械原理課程設(shè)計是機械原理課程的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實有一個比較完整的概念，并進一步提高計算和制圖能力。2 機構(gòu)簡介、作業(yè)內(nèi)容及工作量1） 機構(gòu)簡介圖 1 所示六桿機構(gòu)是壓床中的主體機構(gòu)，電動機經(jīng)過聯(lián)軸器帶動減速器，進而將轉(zhuǎn)速降低，然后再帶動圖 1 所示六桿機構(gòu)中的曲柄 1 轉(zhuǎn)動，從而使滑塊 5克服阻力而運動。在曲柄軸的另一端裝有供潤滑連桿機構(gòu)各運動副用的油泵機構(gòu)的凸輪。2）作業(yè)內(nèi)容對壓床的連桿機構(gòu)進行運動分析；設(shè)計凸輪機構(gòu)。要求學(xué)生在一周內(nèi)完成 1 號圖紙一張，2 明書。CEDF BA2圖 1 連桿機構(gòu)

2、簡圖設(shè)計題目數(shù)據(jù)如表 1 所示：12yn度 度分 二、平面連桿機構(gòu)的運動分析已知：X =0.07m，X =0.2m， y=0.315m，L =0.07m， =0.32m ， L12ABLBCDE， L =0.15m， L ，n=100轉(zhuǎn)/分。要求：做機構(gòu)運動簡圖（至少六個位置，其中一個位置用粗實線繪出）用相CDEF對運動圖解法求滑塊在各個位置的時的速度 V 和加速度 ，作滑塊的位移，速F度和加速度線圖。并繪制在 1號圖紙上。作圖步驟：1 作機構(gòu)運動簡圖，具體做法：1） 選取長度比例尺 = 0.004m/mmLL（單位用 m）算出相應(yīng)的圖示長度（單位用 mm）如下：AB=17.5mm,X =50

3、 mm,2）做出已知固定點 、D和固定導(dǎo)路 。,BC=80mm ,DE=56.25mm, CD=37.5mm, EF=15 mm, X =y=78.75 mm.123）從含有主動件1 的第一個四桿機構(gòu) 6-1-6-2-3-6開始，應(yīng)用拆桿組法，確定B點。1時搖桿 3 與 y軸夾角為 1柄圓周八等分，得八個位置，另外再補充做出當(dāng)滑塊在上極限時的一個位置 4。位置。4）第一個四桿機構(gòu) AB C D 的位置確定后 E 的位置也隨之確定，對第二個四桿1 1機構(gòu) 6-3-4-5-6，可將 DE 看作主動件，應(yīng)用拆桿組法，定出F 點的位置。115）同理，可作出其余各位置的機構(gòu)運動簡圖，此時把C 處的運動副

4、拆開，先定出 E 的位置較為方便。然后再定出 Fi點的位置。i2 速度分析由圖不難看出，該六桿機構(gòu)可分為兩個四桿機構(gòu)來研究，即由構(gòu)件 6-1-2-3-6組成的曲柄搖桿機構(gòu)和由構(gòu)件 6-3-4-5-6 1開始，先解 II級桿組 2，3。再解 II級桿組 4，5。這里我們?nèi)C構(gòu)在 2 位置時舉例說明其速度分析方法。1）B點速度V =L =0.07*（2 /60）*100=0.73m/sBAB13 P 做 pb (=36.5mm) 代表 V AB 而指向與B一致。故速度比例尺 = V /Pb=0.73/36.5=0.02m/s/mm。即圖紙上1mm長度VB代表 0.02m/s 的速度。2） C 點速

5、度應(yīng)用相對速度原理，由構(gòu)件 2 上 ，C 兩點得：V =CD？B+CBBC？C方向大小AB0.73m/s由于該向量方程式只包含兩個未知數(shù)，故可用圖解法求出Vc和 V 的大小。具CB體做法如下:過 b 點作 V 的方向線bc ,它垂直于 。CB過 p 點作 Vc的方向線pc, 它垂直于 CD。線段 與pc相交于 C 點，則線段及pc即分別代表所求的 Vcb及 Vc3)E點速度可由速度影像法求得。因同一構(gòu)件3 上 C， E 在同一直線上，故其速度影像 pce也應(yīng)在同一直線上，且CD:CE=pc:ce，按比例作圖。如圖所示，則向量pe即代表速度 Ve4）F點速度應(yīng)用相對速度原理，由構(gòu)件 4 上 EF

6、兩點得v=v+vFEFE方向大小yyEF?同理，因該向量方程式只包含三個未知數(shù)，故可用圖解法求得，具體做法過 e點作v 的方向線 ，它垂直于 。FE過 P 作v 的方向線pf ，它平行于 。F 和pf 相交于 f 點，則線段pf 即代表v ，其大小為FV v（）=0.02*59=1.18m/sF機構(gòu)在其余各位置時，F(xiàn)點速度v 大 小和方向，可用上述分析方法用圖解法求F得如圖所示。3加速度分析亦取機構(gòu)在 2 位置時舉例說明其加速度分析方法。1）B點加速度主動件 AB以等速回轉(zhuǎn)，故 B點僅有法向加速度，其大小為4a = a = L =0.07(2 /60*100) =7.57m/s222nBB其方

7、向從 B點指向 A 點2）C 點加速度應(yīng)用相對加速度原理，又構(gòu)件 2 上的兩點等a+ a =a =a +a +anctntCBCBC BCBcCD?方向大小CDB ACB?式中a =V / L （ （ L =(0.0237) /0.15=3.65m/s ，方向由 C 指2222nCCV向 Da =V / L =( (bc) L =(0.027) 0.32=0.06 m/s ，方向由 C 指2222nBCBCBVCB向 Ba =a =7.57m/s ,2nBBa C , 選取適當(dāng)?shù)募铀俣缺壤遖=0.2 m/s /mm即圖紙上1mm長度代表0.2m/s 加速22度。在圖紙上任選一點 出發(fā)作向量

8、ba BA 平行且nB由 B指向 ， 大小 b=a V =7.570.2=37.85mm.naB過 b 點作向量 bc ,它代表加速度a ，其方向與 CB 平行且由 C 指向 B ,大小nB=a =0.06/0.2=0.3mm.nBa過 C作向量 CC，它代表加速度a ，其方向應(yīng)垂直于 ， 大小則為未知。tCB由 點作向量 C，它代表加速度a ，方向與 CD 平行且由 C 指向 ，大小nC c=a =36.5/0.2=18.25mm.nCa過 C點作向量 CC，它代表加速度a ，方向應(yīng)垂直于 CD，大小則為未知。tCaa 線 段 CC 與 CC 相 交 于 C 點 ， 則 向 量 c 即 為

9、欲 求 的，CC2=aC=0.223=4.6m/sE 點加速度與求 E 點加速度相似，應(yīng)用加速度影象法求a ，如圖所示作直線 ce，且使E5CD:CE=，則向量e即代表a E4）F點加速度應(yīng)用相對加速度原理，由構(gòu)件 4 上 、F兩點得a=a+a+antFE方向大小yy？EFE?上列向量方程式只包含兩個未知數(shù)，故可由圖解法求得a ，具體作法如下F(0.026)2( (fe)過 e點作向量 ef，它代表加速度aF指向 E=2=0.24mm，方向由nVLEF過 f點作向量 ff它代表加速度a ，大小未知方向垂直 t過 點作向量 ，它代表加速度a ，大小未知，方向平行于導(dǎo)路 Fff 與 f相交與 f

10、點，則向量 即為欲求的a ，a = f=0.212.5=2.5m/s2FFa同理，可求得機構(gòu)在其余各位置時a 的大小和如圖所示。F4作滑塊運動線圖1）滑塊 F點位移對時間的變化曲線根據(jù)圖紙的大小，取時間比例尺和位移比例尺各為60 t=60/nL=10064=0.0095s/mm s=0.005m/mm， =0.002m/mmS作兩個坐標(biāo)軸，在橫軸上取 t),并與曲柄位置相應(yīng)將其分為八等分作縱坐標(biāo)以滑塊在位置時為起點,量取曲柄在各位置時，滑塊上點 F 在其起始位置 F1的相應(yīng)位移 F F ，F(xiàn) F 。1 21 3F F 1is S將量得的位移經(jīng)過變換得 =，然后在相應(yīng)縱坐標(biāo)上截取各點。Si將所得

11、各點連成一光滑曲線，此即為滑塊上 F點位移相對時間的變化曲線。2) 滑快上 F點的速度和加速度對時間的變化曲線根據(jù)圖紙大小選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸/s =0.05 mmV6m/s2 =0.5同上取 t=0.0095s/mm ，在橫坐標(biāo)上取 L=64mm 并與曲柄位置相應(yīng)將其分為八等分作縱坐標(biāo)。在速度多邊形和加速度多邊形上量取機構(gòu)在各位置時 F點的速度和加速度， 及 a 各為 pf， a f 得FFFiViFiaiiV =0.020=0F1V =0.0231=62m/sF2V =0.0259=1.18m/sF3V =0.0242=0.84m/sF4V =0.027=0.14m/sF5V =0.02

12、42=0.84m/sF6V =0.0254=1.08m/sF7V =0.0232=0.64m/sF8a =0.240=8.2m/s2F1a =0.243=8.6m/s2F2a =0.212.5=2.5m/s2F3a =0.247=9.4m/s2F4a =0.263=12.6m/s2F5a =0.239=7.8m/s2F6a =0.22=0.4m/s2F7a =0.440=8m/s2F8將所得各位置時的 V 和 a 各除以 和 V各點。將縱坐標(biāo)上所得各點的速度和加速度各連成一條光滑曲線，此即為滑塊上 F7點的速度和加速度對時間的變化曲線。注：由于機構(gòu) 4與位置 5 非常接近，加速度 a 分析從略

13、。F48D9E10E5E4C10C5C4F10F5E6F4C6C3E3F6F3C7C2E7C8C9C1E2E8F7F2E9E1F8F9F1B5B6B7f10C10C5C4C6C3DC7C2C8C9C1B10B5B4B3B6B2B7B9B8B111三、凸輪機構(gòu)設(shè)計1.已知：偏置直動滾子從動件盤形凸輪中升程 h，偏距 ，基圓半徑 r ，滾子半徑 r ，30，從動件運動規(guī)律：凸輪轉(zhuǎn)ra過 60 從動件保持不動，再轉(zhuǎn)過 時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律返回原處，其后又轉(zhuǎn)過 230從動件保持不動。凸輪與曲柄共軸以 逆時針回轉(zhuǎn)。12.要求：設(shè)計該凸輪的輪廓曲線，繪在2號圖紙上；校驗最大壓力角是否在允許范圍內(nèi)

14、。如果不滿足要求，請?zhí)岢龈倪M措施。3.解題步驟：1） 作 S 位移線圖取比例尺 0.001m/mm角位移比例尺 4/mms將橫坐標(biāo)在 060范圍內(nèi)等分 6 份，得分點 1、2、 6， 在 90150的范圍內(nèi)亦等分 6 份得分點 7、813，在 6090與 160320范圍內(nèi)不必等分。根據(jù)題意，060與 90150區(qū)間按余弦加速度運動規(guī)律用圖解法作 S 位移曲線，如圖 2 所示。122）繪制凸輪廓線取長度比例尺 0.001m/mm；L以 O 為圓心，以 OBr 和 e 為半徑作基圓和偏距圓，從動件導(dǎo)路與偏a距圓相交于 K點，其基圓上交點 。便是從動件的起始位置；從 K 方向?qū)⑵鄨A分成 S 曲線圖上橫坐標(biāo)對應(yīng)的區(qū)間和相2應(yīng)的分點；并與基圓相交于 C C C C123各切線上自 C C C S 圖中對應(yīng)的123縱坐標(biāo)相等，即作 C B =1S ,C B =2S 得點 B B