機原第一次討論課題目總結(jié)

1、討論課題目總結(jié)1. 通過以下一組題目的討論，明確運動鏈成為機構(gòu)的條件，學會根 據(jù)功能要求構(gòu)思機構(gòu)方案；能對已構(gòu)思出的方案進行分析，找出 存在的問題并加以改進（1）圖1-1所示為一設計人員初擬的簡易沖床的設計方案。設計者的思路 是：動力由齒輪1輸入，帶動齒輪2連續(xù)轉(zhuǎn)動；與齒輪2固結(jié)在一起的凸輪2' 與杠桿3組成的凸輪機構(gòu)將帶動沖頭 4上下往復運動，從而達到?jīng)_壓工件的目 的。試按比例繪制出該設計方案的機構(gòu)運動簡圖， 分析該方案能否實現(xiàn)設計意圖， 并說明理由。若不能，請在該方案的基礎上提出2種以上修改方案，畫出修改后 方案的機構(gòu)運動簡圖。圖1-1簡易沖床答:機構(gòu)運動簡圖如下圖所1.1示圖1.

2、1建議沖床的機構(gòu)運動簡圖圖1中一共有4個構(gòu)件，5個低副，2個咼副，由平面自由度公式 F = 3n - 2?- ?計算得F= 3 X4- 2 X5- 2 = 0因此不能構(gòu)成機構(gòu)。要構(gòu)成機構(gòu)，必須使自由度數(shù)與原動件數(shù)相等，即F=1改進方法也就是增加一個自由度主要從以下兩方面考慮：(1) 增加一個運動構(gòu)件和一個低副；(2) 將一個低副換成高副；以下是幾種增加一個運動構(gòu)件和一個低副的改進方案：一、增加一個構(gòu)件和一個轉(zhuǎn)動副， F = 3 X5 - 2 X6 - 2 = 1。圖1.2增加一個桿件和一個轉(zhuǎn)動副的兩種方案、增加一個構(gòu)件和一個移動副， F = 3 X5 - 2 X6 - 2 = 1。圖1.3增加

3、一個滑塊和一個移動副(2)圖1-2所示為手動沖床一個設計方案的示意圖。設計思路是：動力由搖桿1輸入，通過連桿2使搖桿3往復擺動，搖桿3又推動沖桿5作往復直線運動，以達到?jīng)_壓的目的。試按比例繪制出該設計方案的機構(gòu)運動簡圖，分析該方案能否實現(xiàn)設計意圖，并說明理由。若不能，請在該方案的基礎上提出2種以上 修改方案，畫出修改后方案的機構(gòu)運動簡圖。圖1-2手動沖床答:機構(gòu)的運動簡圖如圖1.4所示:圖1.4手動沖床的機構(gòu)運動簡圖圖1.4中一共有4個構(gòu)件，6個低副，由平面自由度公式F = 3n - 2?- ?計算得F = 3 X4 - 2 X6 = 0因此不能構(gòu)成機構(gòu)。要構(gòu)成機構(gòu)，必須使自由度數(shù)與原動件數(shù)相

4、等，即 改進的思路與上一題一樣，具體方案如圖1.5和圖1.6.一、增加一個構(gòu)件 和一個轉(zhuǎn)動副，F(xiàn)=3 X 5- 2 X7 = 1。F=1。4圖1.5增加一個桿件和一個轉(zhuǎn)動副、增加一個構(gòu)件和一個移動副，F(xiàn)=3 X5- 2 X7= 1圖1.6增加一個滑塊和一個移動副(3) 圖1-3所示為一腳踏式推料機設計方案示意圖。設計思路是：動力由踏板1輸入，通過連桿2使杠桿3擺動，進而使推板4沿導軌直線運動，完成輸送工件或物料的工作。試按比例繪制出該設計方案的機構(gòu)運動簡圖，分析該方案能否實現(xiàn)設計意圖，并說明理由。若不能，請在該方案的基礎上提出2種以上修改 方案，畫出修改后方案的機構(gòu)運動簡圖。圖1-3腳踏式推料

5、機答：機構(gòu)的運動簡圖如圖1.7所示:圖1.7手動沖床的機構(gòu)運動簡圖圖1.7中一共有4個構(gòu)件，5個轉(zhuǎn)動副，1個移動副，由平面自由度公式 F = 3n - 2?- ?計算得F = 3 X4 - 2 X6 = 0F=1。因此不能構(gòu)成機構(gòu)。要構(gòu)成機構(gòu)，必須使自由度數(shù)與原動件數(shù)相等，即 改進方案如圖1.8所示：.一、增加一個構(gòu)件和一個移動副，F(xiàn) = 3 X5 - 2 X7 = 1。圖1.8增加一個滑塊和一個移動副2. 通過以下一組題目的討論，掌握急回特性的真諦，擴展課堂所學 知識，并學會根據(jù)急回特性的要求，構(gòu)思多種方案(1) 在圖2-1所示的連桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為：？?=160mm?=260mm

6、 ?=200mm ?=80mm 7?=65mm ?=120mm；并已知構(gòu)件 AB為 原動機，沿順時針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定： 四桿機構(gòu)ABCD勺類型； 該四 桿機構(gòu)的最小傳動角：滑塊F的行程速比系數(shù)K;滑塊F的行程Ho圖2-1平面四連桿機構(gòu)答：(1) 在四桿機構(gòu) ABCD, ?=80mm?=?=260mm?+ ?=340< ?+ ?= 160+200=360滿足桿長之和條件，且最短桿 AD為機架，故ABCD為雙 曲柄機構(gòu)；由傳動角的定義，對ABCD四桿機構(gòu)來說，傳動角丫為/ BCD或其補角。在厶BCD中，當B位于AD共線時，BD取得最大最小值，此時傳動角丫取得極值， 見圖2.1和2.2.當

7、B在A左側(cè)時，圖2.1傳動角最大BC2 +cd 2 bd 2BD=160+80=240mm 由余弦公式，cos / BCD= “= 0.48 ,貝U /2?BC?BDBCD=61.31 ;當B在A右側(cè)時，圖2.2傳動角最小BC2 +CD 2 bd 2BD=160-80=80mm 由余弦公式，cos / BCD= 2?bc?bd= 0.97 ,則 /BCD=13.23 ;比較可知，傳動角丫 min=13.23 ° ；(3) 分析可知，極限位置為E處于DE這條線上且E分別位于D的左右兩邊的時候，如圖2.3所示：圖2.3右極限位置E位于D左側(cè)時，計算方法如下：連接 AC由勾股定理：AD2

8、+ DC2 = AC2，得rAD出 AC=215.41mmcos / DAC= -= 0.37,則/DAC=68.20 ;在厶 CAB中，由余AC弦定理，cos / BAC =0.064，則/ BAC=86.34 ;于是/ BAD=86.34ac2+ab 2-bc 22?AC?AB-68.20 ° =18.14 ° ;圖2.4左極限位置E位于D右側(cè)時，計算方法如下：連接 AC由勾股定理：AD2 + DC2 = AC2，得ad出 AC=215.41mmcos / DAC= -= 0.37，則/DAC=68.20 ;在厶 CAB中，由余AC弦定理，cos / BAC =ac2+

9、ab 2-bc 22?AC?AB=0.064，則/ BAC=86.34 ;于是/ BAD=86.34+68.20 ° =154.54 ° ;于是由K的定義可以算出360 ° - (154.54 ° -18.14 ) ° _ (154.54 ° -18.14 ° )=1.64(4) 分析很容易知道，行程 H=(EF+ED - (EF-E- =2*l -E=130mm(2) 圖2-2所示六桿機構(gòu)中，各構(gòu)件的尺寸為lAB =60mm lBC =110mm lCD =80mm, lAD =100mm lDE =40mm lEF =1

10、20mm 滑塊 F 為輸出構(gòu)件。試確定： 滑塊F往返行程的平均速度是否相同？其行程速比系數(shù)K為多少？ 滑塊F的行程H； 機構(gòu)的最小傳動角min。圖2-2答：1)因為?< ?< ?< ? ?+ ?< ?+ ?且 AD固疋，所以四連桿ABCD為一曲柄滑塊機構(gòu)。當滑塊 F處于左右極限位置時，機構(gòu)如圖 2.5所 示。由圖中可以看出，B角不為 0,所以機構(gòu)具有急回特性。圖2.5機構(gòu)左右極限位置GAD1 (l BCCOS -|ab)2lAD2 lCD2(l BC Iab) Iad52.41OC2AD1 (|BCCOSIab)22 2lAD2 lCD2(IbcIab) Iad17.0

11、8°C1ADC2AD 35.33°所以1801801.4882）圖2.5中的兩個位置即為滑塊的左右極限位置E1DF1ADC11 Iad2|CD2(Ibc2 IadIcdE2DF 2ADC 2c°s.21 lAD.2|CD(|BC2 Iad|CDlEF2. 2| DF1. 2|DE12 IDF1|DE1c°slEF21 2|df 21 2|de22|DF2|DE2c°sEiDFiE2DF 2竺 141.38°竺 29.68°帶入數(shù)據(jù)可解得:Idf|df153.11mm86.12mm所以|df|df2 66.99mm3)a)H整

12、個機構(gòu)有兩個傳動角，即滑塊部分的傳動角 ？?和曲柄搖桿ABCD的傳動角 ?考慮滑塊部分的傳動角? （Z EFD的余角），當DE達到豎直方向時取得最小 值。F min 90° sin 1 匹 70.53°Iefb)考慮四連桿ABC部f分的傳動角？辦圖2.6是?取極限位置時的示意圖:容易算出傳動角最小為:1 Ibc2c COS -2 2|CD (|AD|AB)°16.212 lcd Ibc綜上，整個機構(gòu)的最小傳動角為:minc min 16.21(3) 某生產(chǎn)線的動力源為勻速轉(zhuǎn)動的電動機，執(zhí)行構(gòu)件為往復移動的滑塊。 生產(chǎn)工藝要求滑塊的運動需具有急回運動特性。試在圖2-

13、3機構(gòu)運動簡圖的基礎 上，根據(jù)設計要求完成機構(gòu)系統(tǒng)簡圖的設計工作，要求給出2種以上(含2種)答：設計方法與上兩題的思路一樣，下面給出幾種符合要求的簡單方式。一、曲柄搖桿機構(gòu)圖2.7曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)圖2.7雙曲柄機構(gòu)3. 通過以下題目的討論掌握連桿機構(gòu)的設計方法，學會靈活運用設計原理(1)已知鉸鏈四桿機構(gòu)如圖 3-1所示，各桿長度為 a= 36mm b= 70mm c= 60mm d = 70mm現(xiàn)欲用它驅(qū)動桿件e,使e能從垂直位置向左作30角擺動， 桿e的擺動中心與鉸鏈中心 D的距離XD&70mm YD& 60mm試設計此鉸鏈四 桿機構(gòu)，并校核其最小傳動角 min，計算其

14、行程速比系數(shù) K。(比例：=1mm/mm)答：本題的思路是先確定曲柄搖桿機構(gòu) ABCD中搖桿的運動范圍，即確定搖桿 CD 的兩個極限位置。再將CD當作原動件，桿E作為執(zhí)行件，用剛化反轉(zhuǎn)法求出中 間連接件的形狀和長度。結(jié)果如圖 3.1所示：圖3.1設計的鉸鏈四桿機構(gòu)(2)圖3-2所示為曲柄搖桿機構(gòu)ABCD設計者欲通過搖桿CD驅(qū)動連桿EF, 實現(xiàn)滑塊的往復移動。已知： lAB 30mm, lBC 55mm, lCD 40mm, lAD 50mm, Ide 30mm。要求滑塊的行程H 51mm，且Ief 60mm，滑塊的導路與AD平行。 試求： 采用圖解法確定導路和鉸鏈F的位置； 計算滑塊F的行程速比系數(shù)Ko答：(1)由于30+55<40+50且作為機架的AD既不是最長桿，也不是最短桿， 因此該裝置為曲柄搖桿機構(gòu)，則可以知道 F的兩個極限位置就是CD桿左右運動 的兩個極限位置，也就是AB和 BC共線的位置，按照上述想法，不難可以做出以下圖形(圖3.2 ):圖3.2導路和鉸鏈位置的確定其中白色代表A