機械原理與機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書模切機運動方案擬定及傳動系統(tǒng)設(shè)計-機械原理與機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書一、 機械原理與機械設(shè)計課程設(shè)計的目的和任務(wù)機械原理課程設(shè)計與機械設(shè)計課程設(shè)計是機械類學(xué)生第一次進(jìn)行的機械運動原理設(shè)計（或機械運動的方案設(shè)計）和傳動系統(tǒng)（或傳動裝置）結(jié)構(gòu)設(shè)計，前者是強調(diào)對已學(xué)各種機構(gòu)的分析和綜合，而后者則是強調(diào)傳動零件的設(shè)計計算及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。它們都是培養(yǎng)學(xué)生初步掌握機械設(shè)計方法所不可缺少的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。以往這兩個課程設(shè)計缺乏明確的聯(lián)系，學(xué)生缺乏整機設(shè)計的概念。本課程設(shè)計試圖通過對一臺簡單的機械設(shè)備，由方案設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計（限于時間，只能對傳動系統(tǒng)中的一部分進(jìn)行設(shè)計計算和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計），力求讓學(xué)生對整機設(shè)計有一個系統(tǒng)的和完整的概念。通過這一實踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生接觸和了解工程技術(shù)的實際，并對學(xué)生進(jìn)行較為系統(tǒng)的設(shè)計方法訓(xùn)練，以期通過這一實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生對已學(xué)的基礎(chǔ)知識：如制圖、力學(xué)、機械制造基礎(chǔ)、機械原理、機械設(shè)計等課程的綜合運用能力，并結(jié)合具體實際對學(xué)過的內(nèi)容適當(dāng)予以深化和擴展，在實際運用中培養(yǎng)學(xué)生融匯貫通的能力。讓學(xué)生初步樹立正確的設(shè)計觀點，掌握通用的設(shè)計方法，提高計算、制圖、使用參考資料和運用計算機的能力。在設(shè)計過程中要求學(xué)生積極思考，廣為涉獵，在繼承前人成熟經(jīng)驗的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新。本次課程設(shè)計的任務(wù)是：1）畫出機械的運動簡圖 2圖紙一張2）機械工作循環(huán)圖 4圖紙一

3、張3）主體機構(gòu)運動分析、力分析 計算結(jié)果一份4）傳動系統(tǒng)設(shè)計裝配圖 0或1圖紙一張5）零件工作圖（計算機繪圖） 3圖紙二張6）設(shè)計計算說明書 一份課程設(shè)計結(jié)束后，需進(jìn)行一次答辯，以考核學(xué)生在本次課程設(shè)計中表現(xiàn)出的知識運用能力、制圖能力、計算能力以及綜合分析問題的能力。二、 半自動平壓模切機（以下簡稱模切機）簡介2.1課題說明模切機是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備，該機可對各種規(guī)格的紙板和厚度在6mm以下的瓦楞紙板進(jìn)行壓痕、切線。沿切線去掉邊料后，可折成各種紙盒、紙箱或壓制各種富有立體感的精美凹凸商標(biāo)和印刷品。2.2原始參數(shù)和設(shè)計要求1）紙張尺寸為250mm×250mm

4、，由人工放入輸送線上，雙班制，每小時壓制紙板3000 張；2）模壓行程H=50±0.5mm?；爻痰钠骄俣仁枪ぷ餍谐唐骄俣鹊?.2倍左右。壓力與模壓行程的關(guān)系如圖1所示。模壓產(chǎn)生阻力F=0.8×106 N，模壓回程時不受力；3）模具和滑塊的質(zhì)量約為120Kg；4）在最后加壓的5mm范圍內(nèi)施壓性能良好，即增力性好，且在5mm范圍內(nèi)施壓時間適當(dāng)長些；5）工作臺距離地面約1200mm；6）要求結(jié)構(gòu)簡單緊湊、節(jié)省動力、便于制造，使用壽命為十年。三、 模切機運動方案的確定3.1工藝動作分解紙箱或紙盒的壓痕、切線、壓凹凸，都要用凹模和凸模加壓，為此紙板需定位、夾緊，再送到模壓位置加壓

5、，之后將加壓后的紙板送走。因此，模切機的工藝動作可分解為：控制夾緊裝置張開、夾緊、送料和加壓模切三個動作。3.2運動方案的構(gòu)思3.2.1送料機構(gòu)的選擇為了保證模壓時的相對位置精度，紙板在輸送過程中，必須定位、夾緊。比較簡單而可靠的方法是利用帶有夾緊片的雙列鏈條，如圖2所示。而鏈輪的運動可由間隙運動機構(gòu)（如不完全齒輪機構(gòu)等）控制。兩鏈條之間有固定模塊3（固定模塊的條數(shù)和間距L可根據(jù)整機尺寸確定，與鏈輪中心距有關(guān)，通常L可取5條），其上裝有夾緊片8，當(dāng)推桿7頂住夾緊片時，夾緊片張開，此時在工作臺10上，由人工放入紙板6，當(dāng)推桿7下降時，夾緊片8靠彈力自動夾緊紙板，推桿的動作可用凸輪控制。這樣在間隙

6、機構(gòu)控制下輸送鏈條帶著紙板移動距離L，在模切工位上停止移動，進(jìn)行模切。同時在另一個工位上推桿推開夾緊片，工人再放入紙板，輸送鏈再將切好的紙板送至指定工位，由固定擋塊9迫使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上。完成一個工作循環(huán)。3.2.2模切運動方案的構(gòu)思及篩選工藝動作分解后，接著應(yīng)考慮采用哪幾種機構(gòu)的組合來實現(xiàn)這些動作，即要進(jìn)行機械運動方案的構(gòu)思。構(gòu)思機械的運動方案是項艱辛的創(chuàng)造性勞動。設(shè)計者不但要有渴求創(chuàng)造的愿望，勤于思考的作風(fēng)，深入鉆研的精神、扎實的機械原理知識，還應(yīng)掌握一些創(chuàng)造的技法，如列舉法、黑箱法、篩選法等。下面結(jié)合本題要求介紹如何運用篩選法來構(gòu)思機械運動的方案。首先應(yīng)考慮模切機的加工方法，

7、它在很大程度上將決定整機的總體布置。運用所謂關(guān)聯(lián)樹法，按層次列出可能的幾種加壓方法如圖3所示。圖中排出6種可能的加壓方法。通過分析可知，水平加壓不利于紙板輸送系統(tǒng)的布置。而垂直加壓中，當(dāng)上下模具同時加壓時，上下模不易對準(zhǔn)。經(jīng)過篩選后可有二種方案再作進(jìn)一步的對比分析，如果采用由上向下壓，即下模固定，上模運動，則必然要占用工作臺上面的空間，這會干擾鏈條輸送系統(tǒng)的布置。而傳動系統(tǒng)一般又總是放在工作臺下方。這樣從總體布置而言，顯得不很合理，故宜采用上模固定，由下向上壓，這樣可使加壓機構(gòu)與傳動系統(tǒng)都布置在工作臺下方，能有效地利用空間，且便于工人操作和輸送紙板，在圖2中上模4通過裝配調(diào)整后固定不動，而使下

8、模運動。通過上述方案的篩選，采用由下往上壓的方案，即執(zhí)行構(gòu)件作往復(fù)直線運動。一般原動機都采用水平布置的電動機，因此在傳動系統(tǒng)運動方案構(gòu)思中，必須考慮如何把水平方向的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)減速后變換為垂直方向的往復(fù)直線運動。亦就是說在考慮模切機運動方案構(gòu)思時，需要有運動形式，運動方向和運動速度變換的功能，而滿足這些要求的機構(gòu)組合可以有許多種，例如經(jīng)齒輪減速后的曲柄滑塊機構(gòu)，以及由曲柄滑塊機構(gòu)演變而成一些帶滑塊的六桿機構(gòu)都能滿足上述要求。此外還有經(jīng)減速后的直動推桿盤形凸輪機構(gòu)、螺母作往復(fù)轉(zhuǎn)動的螺旋機構(gòu)，以及齒輪作往復(fù)轉(zhuǎn)動的齒輪齒條機構(gòu)等等，都是可供選擇的方案。然后根據(jù)功能質(zhì)量及經(jīng)濟性列出相關(guān)的分析項目。逐項分

9、析比較，對已經(jīng)羅列出的若干方案進(jìn)行篩選，確定一個或二個方案，最后通過運動分析、力分析，確定其中的一個并對其中的尺寸作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或優(yōu)化，使功能質(zhì)量更優(yōu)。圖4為諸多方案中較好的一種。模切機的功能質(zhì)量主要是指增力性能、加壓時間長短、傳動角大小、工作平穩(wěn)性、磨損與變形等。經(jīng)濟性主要是指效率、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、加工裝配難度等。根據(jù)上述方法，要求學(xué)生至少列出5個方案，并通過列表逐項分析其高低、好壞、難易等。選出一個較好的方案，根據(jù)要求確定主體機構(gòu)的尺寸，對該主體機構(gòu)進(jìn)行運動分析和力分析，根據(jù)計算結(jié)果適當(dāng)調(diào)整其尺寸，使其更合理。3.3機構(gòu)運動參數(shù)的確定機械運動的原始參數(shù)是進(jìn)行機構(gòu)設(shè)計與傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計研究必須具備的數(shù)

10、據(jù)。3.3.1原動件運動參數(shù)這里所指的原動件是指主執(zhí)行構(gòu)件所在該級機構(gòu)的原動件。如本題主執(zhí)行構(gòu)件是作往復(fù)直線運動的下壓模，完成該運動的機構(gòu)通常是四桿機構(gòu)或六桿機構(gòu)中的滑塊或其它構(gòu)件。如圖5和圖4中的AB桿即是原動件，其運動參數(shù)為轉(zhuǎn)速為n。一般可根據(jù)任務(wù)書規(guī)定的產(chǎn)量計算出每個工件的加工時間，如本題要求曲柄轉(zhuǎn)一圈，下模往復(fù)一次，壓出一塊紙板，其所需時間為T秒，則曲柄的轉(zhuǎn)速為n=60/T rpm3.3.2主執(zhí)行構(gòu)件運動參數(shù)主執(zhí)行構(gòu)件是機構(gòu)實現(xiàn)主要工藝動作的運動輸出構(gòu)件，其運動參數(shù)與運動形式有關(guān)。如本題的主執(zhí)行構(gòu)件是作往復(fù)運動，其運動參數(shù)主要是：行程H、行程速比系數(shù)K、每分鐘往復(fù)次數(shù)、施壓時的位移S和

11、速度v等。3.3.3原動機的運動參數(shù)原動機的運動參數(shù)通常有轉(zhuǎn)動和往復(fù)移動兩種形式。一般機械中普遍使用Y系列三相異步交流感應(yīng)電動機作為原動機，常用的轉(zhuǎn)速有3000、1500、750、300rpm四種。轉(zhuǎn)速愈低，電動機重量愈重，價格愈高。但整體的總傳動比則會小一些，反之總傳動比會增加。所以合理地選擇原動機的轉(zhuǎn)速是整機設(shè)計時不容忽視的一個環(huán)節(jié)。結(jié)合本課題的情況建議選用同步轉(zhuǎn)速為1500rpm的交流電動機。3.4機械傳動系統(tǒng)的擬定3.4.1主運動鏈和輔助運動鏈機械傳動系統(tǒng)是解決原動機與各工作機構(gòu)之間的運動聯(lián)系及運動速度，運動方向的變換，使其滿足預(yù)期的工作要求。由原動機到主工作機構(gòu)原動件之間的運動聯(lián)系，

12、稱主運動鏈，而由主運動鏈中某一構(gòu)件引出的運動鏈，通常稱為輔助運動鏈。為了保證主運動鏈和輔助運動鏈協(xié)調(diào)配合運動，通常主工作機構(gòu)的原動件和輔助運動鏈的原動件都集中在同一根軸。本課題中使下壓模作往復(fù)直線運動的該級機構(gòu)為主工作機構(gòu)。為了使輔助運動鏈的執(zhí)行構(gòu)件與主運動鏈的執(zhí)行機構(gòu)有序地協(xié)調(diào)動作，它們的原動件即曲柄16、凸輪14、不完全齒輪12安置在同一根軸III上，如圖6所示。3.4.2運動鏈中各機構(gòu)的排列通?？偸前涯Σ羵鲃?，帶傳動布置在高速級，而一些變換運動形式的機構(gòu)如凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)以及間隙運動機構(gòu)安排在運動鏈的末端，靠近執(zhí)行構(gòu)件，而齒輪機構(gòu)一般用來改變運動的速度，鏈傳動因“多邊形效應(yīng)”易引起沖擊

13、，宜安排在低速級。3.4.3傳動比的確定當(dāng)已知主工作機構(gòu)的原動件轉(zhuǎn)速nc和原動件的額定轉(zhuǎn)速nn后，則主運動鏈的傳動比為i=nn/nc。若主運動鏈各傳動機構(gòu)是串聯(lián)組合，則ic= i1, i2, i3,各級傳動比的分配，一般應(yīng)考慮下述原則：每級傳動比應(yīng)在該類傳動機構(gòu)推薦的常用范圍內(nèi)選取。各級齒輪傳動的傳動比，一般按遞增的次序排列，即從高速級到低速級，傳動比遂級放大。這可使機構(gòu)較為緊湊，系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量減小，系統(tǒng)傳動精度較高，具體計算方法可參考有關(guān)專業(yè)書。對齒輪傳動，根據(jù)各級傳動比確定的齒數(shù)，其相嚙合的兩齒輪的齒數(shù)最好互成質(zhì)數(shù)，總傳動比的誤差應(yīng)不大于±5。事實上，傳動系統(tǒng)的擬定和傳動比的

14、分配往往是交叉進(jìn)行，通過幾次反復(fù)斟酌后才能確定。四、 機構(gòu)的工作循環(huán)圖各執(zhí)行機構(gòu)的動作有順序要求的機械系統(tǒng)，在一個工作周期中，各執(zhí)行構(gòu)件的運動要相互協(xié)調(diào)配合，才能共同完成生產(chǎn)任務(wù)。表示機械在一個工作循環(huán)中，各執(zhí)行構(gòu)件運動相互配合關(guān)系的圖形稱工作循環(huán)圖（或稱運動循環(huán)圖）。設(shè)計工作循環(huán)圖時，應(yīng)先選擇主工作機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件作為定標(biāo)件，以其起點作為基準(zhǔn)，用它的轉(zhuǎn)角(或時間)作為橫坐標(biāo)。各執(zhí)行構(gòu)件為縱坐標(biāo)用于表出各執(zhí)行機構(gòu)運動的先后次序及相位。工作循環(huán)圖通常有直線式、圓擊式、直角坐標(biāo)式三種。學(xué)生可參考教材選擇一種。在設(shè)計本課題的工作循環(huán)圖時要注意以下幾點：根據(jù)題設(shè)，下壓模向上移動最后5是下壓模的施壓區(qū)間，

15、對應(yīng)原動件的轉(zhuǎn)角為1，2。（2-1）愈大，施壓效果越好，這是模切機運動設(shè)計應(yīng)追求的主要目標(biāo)。而2和1的數(shù)值則由運動分析后確定。為了保證紙板處于靜止?fàn)顟B(tài)下模切，應(yīng)使輸送鏈比1角提前10°停止，并滯后2角10°開始轉(zhuǎn)動。在夾緊工位上，應(yīng)確保輸送鏈輪停止轉(zhuǎn)動后，推桿7（參閱圖2）才升至最高位，頂動夾緊片松開，輸送鏈輪2重新轉(zhuǎn)動前，推桿7應(yīng)迅速下降，使夾緊片夾緊紙板。在此期間，要保證有足夠的時間將紙板送入夾緊片。五、 主體機構(gòu)運動設(shè)計、運動分析和力分析5.1主體機構(gòu)的運動設(shè)計（或尺寸綜合）機構(gòu)的運動設(shè)計就是根據(jù)機械設(shè)計任務(wù)書的要求，對選定的一種總體設(shè)計方案進(jìn)行運動設(shè)計，以滿足根據(jù)該

16、機械的用途、功能和工藝條件而提出的運動規(guī)律、機構(gòu)的位置或某點軌跡的要求。機械運動的設(shè)計內(nèi)容包括機構(gòu)主要特性尺寸的確定，機構(gòu)運動參數(shù)的分析，傳動比確定與分配等。由于時間關(guān)系，本次課程設(shè)計僅要求對對主體機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和運動分析。模切機的主工作機構(gòu)是一個原動件轉(zhuǎn)速nc已知的六桿機構(gòu)（如圖4所示）。它可視為兩個四桿機構(gòu)組成，即由曲柄搖桿機構(gòu)ABCD和搖桿滑塊機構(gòu)DCE組成。設(shè)計時為簡單對稱，取CD與CE桿長相等，其長度可根據(jù)工作臺平面高度適當(dāng)選取。這樣，搖桿最大擺角可以由滑塊行程E1E2=H=50±0.5mm及CD及CE桿長由幾何關(guān)系求得。至于曲柄搖桿機構(gòu)的尺寸綜合，則可以根據(jù)速比系數(shù)K=11

17、.2、搖桿CD長及曲柄AB長應(yīng)用圖解法及解析法求連桿BC及機架AD的長度。圖解法可參看機械原理教材。解析法說明如下：綜合具有急回作用的機構(gòu)時，除給定行程速比系數(shù)K以外，一般還需要給定曲柄長AB=a、搖桿長CD=c及搖桿處于極限的夾角、而后求其余兩桿BC=b、AD=d的長。參見圖7。其求解方法步驟如下：極位夾角 =180°連桿長b 因為而 所以 機架長d 因為由幾何關(guān)系得由AC1D得 即 所以 d=則求b，d可編程序用計算機計算。主體機構(gòu)運動設(shè)計亦可用圖解法，設(shè)計時由學(xué)生自己選擇。最后，還應(yīng)根據(jù) 及 取兩者中的小者作為傳動角，并校驗是否有成立。5.2主體機構(gòu)運動分析機構(gòu)運動分析是目的是

18、對于給定型式和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的機構(gòu)，按原動件的位置、速度和加速度，求解機構(gòu)中其余構(gòu)件上某些特定點的位置、速度、加速度。因為許多機械的工作質(zhì)量與它的運動特性密切相關(guān)，而且運動分析又是動力分析，動載荷計算的基礎(chǔ)，所以是機械設(shè)計中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。對初步構(gòu)思的方案進(jìn)行分析，以檢驗其是否能實現(xiàn)預(yù)期的運動變換的要求，為進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計提供依據(jù)。這種綜合-分析-再綜合的過程為現(xiàn)代設(shè)計方法的基礎(chǔ)?？梢娺\動分析不但必要而且要有簡便、高效、準(zhǔn)確的分析方法。機構(gòu)運動分析的方法很多，主要有圖解法和分析法兩種。圖解法直觀形象，物理概念清晰但精度不高且很繁瑣。解析法把機構(gòu)問題從數(shù)學(xué)上進(jìn)行深化分析，并結(jié)合計算機輔助計算。它

19、具有速度快、精度高、便于理論分析的優(yōu)點。隨著計算機的普及，解析法應(yīng)用越來越廣泛。本次課程設(shè)計中對于主體機構(gòu)運動分析要求用解析法并用計算機輔助計算。用解析法作連桿機構(gòu)的運動分析的任務(wù)是建立和求解機構(gòu)中某構(gòu)件或構(gòu)件上某點的位移、速度和加速度方程。其中關(guān)鍵問題是求解位移方程（位移方程為非線性方程）。而速度方程和加速度方程只是把位移方程對時間求一次導(dǎo)數(shù)和二次導(dǎo)數(shù)就可以得到。由于所采用建模的數(shù)學(xué)工具不同，解析法的種類也隨之不同。一般大體分為幾何約束法和封閉向量多邊形法，其中封閉向量多邊形法一般又有復(fù)數(shù)法、矩陣法、坐標(biāo)投影法和基本桿組法等幾種。本次主要講解坐標(biāo)投影法。5.2.1鉸鏈四桿機構(gòu)的運動分析在圖8

20、所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知各桿長l1，l2，l3，l4以及原動件AB的轉(zhuǎn)角1和等角速度1=。要求確定連桿2和搖桿3的轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度。運動分析的主要任務(wù)就是確定其余構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度的計算式。位置分析為簡便起見，選取原動件固定鉸鏈A為坐標(biāo)原點，X軸與機架相連，從固定鉸鏈點向外標(biāo)出機架、連架桿和連桿的向量。各轉(zhuǎn)角規(guī)定自X軸逆時針度量為正，反之為負(fù)。由此確定了各桿向量的指向后，機構(gòu)就組成了一個封閉向量多邊形?？蓪懗龇忾]向量多邊形的向量方程式。 (1)矢量分別向X軸和Y軸投影得： (2) (3)其中未知數(shù)為2，3，消去2求3，兩邊平方并求和有： 令：得： (4)令，則有，即 （其中

21、M=+1或M=-1）則得： (5)根據(jù)裝配條件，確定M的符號“+”或“-”。同理，消去3，可求解2，其中令：得： (9)速度分析對式兩邊求導(dǎo)，其中 (10)解方程組得 (11)加速度分析對(10)式再一次求導(dǎo) (12)解方程組得： (13)用C語言進(jìn)行四連桿機構(gòu)運動分析的示例程序如下：/*This Is a Kinematic Analysis for the six-bar Linkage*/#include<stdio.h>#include<math.h>#define N 36#define PI 3.14159265main() int i,m; double

22、a,b,c,d,e,f,g; double n,speed1,zita0,acce1,zita; double zita1N,zita2N,zita3N; double speed2N,speed3N,acce2N,acce3N; double l1,l2,l3,l4; double zita4N,zita5N,s4N,acce4N,v4N,o4N; l1=76;l2=211;l3=525;l4=526.204;n=3000/60;zita0=0;g=0; speed1=PI*n/30;zita0=zita0*PI/180;m=1;zita=2*PI-atan2(l3,l2-l1);for (

23、i=0 ; i<N ; i+) zita1i=zita0+2*i*PI/N; a=2*l1*l3*sin(zita1i)-2*l3*l4*sin(zita);b=2*l1*l3*cos(zita1i)-2*l3*l4*cos(zita); c=l2*l2-l1*l1-l3*l3-l4*l4+2*l1*l4*cos(zita1i-zita); zita3i=2*atan2(-a+m*sqrt(a*a+b*b-c*c),c-b); f=l1*l1+l2*l2+l4*l4-l3*l3-2*l1*l4*cos(zita1i-zita); d=2*l1*l2*sin(zita1i)-2*l2*l4

24、*sin(zita);e=2*l1*l2*cos(zita1i)-2*l2*l4*cos(zita); zita2i=2*atan2(-d+m*sqrt(d*d+e*e-f*f),f-e); speed2i=-(speed1*l1*sin(zita1i-zita3i)/(l2*sin(zita2i-zita3i); speed3i=(speed1*l1*sin(zita1i-zita2i)/(l3*sin(zita3i-zita2i); acce2i=(-speed1*speed1*l1*cos(zita1i-zita3i)-speed2i*speed2i*l2*cos(zita2i-zita

25、3i)+speed3i*speed3i*l3)/(l2*sin(zita2i-zita3i); acce3i=(speed1*speed1*l1*cos(zita1i-zita2i)-speed3i*speed3i*l3*cos(zita3i-zita2i)+speed2i*speed2i*l2)/(l3*sin(zita3i-zita2i); zita4i=zita3i-PI/2; s4i=l3*cos(zita4i)+m*sqrt(l3*l3-(l3*sin(zita4i)-g)*(l3*sin(zita4i)-g); zita5i=atan2(g-l3*sin(zita4i),s4i-l

26、3*cos(zita4i); o4i=-(l3*speed3i*cos(zita4i)/(l3*cos(zita5i); v4i=(l3*speed3i*sin(zita5i-zita4i)/(cos(zita5i); acce4i=(l3*(acce3i*sin(zita5i-zita4i)-speed3i*speed3i*cos(zita5i-zita4i)-l3*o4i*o4i)/(cos(zita5i); if(fabs(s4i-1045)<1) printf("zita=%fn",zita1i*180/PI); printf(" No. zita

27、s v acce n"); for (i=0 ; i<N ; i+) zita1i=zita1i*180/PI; printf("%3d %10.2f %10.2f %10.2f %10.2f n",i,zita1i,s4i,v4i,acce4i); 5.2.2曲柄滑塊機構(gòu)封閉矢量多邊形向X，Y軸投影解方程組，消去2分別求得2，s3： (14)對（14）式求導(dǎo)一次得： (15)解得： (16)對（15）式再求導(dǎo)一次 (17) (18)5.2.3導(dǎo)桿機構(gòu)閉矢量多邊形： 對X，Y軸投影 (19)解方程組得： (20)對(19)式分別求導(dǎo)一次和兩次可求得速度和加速

28、度 (21) (22)5.3主體機構(gòu)的動力分析及飛輪設(shè)計對一般機械而言，在機械的運動設(shè)計（綜合）和運動分析基礎(chǔ)上要進(jìn)行機械的動力分析和設(shè)計。其內(nèi)容包括動力分析、功能關(guān)系、真實運動求解、速度調(diào)節(jié)和機械平衡等。由于時間關(guān)系，本次課程設(shè)計僅討論電動機功率計算、速度波動調(diào)節(jié)和飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算問題。5.3.1飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算由前可知，平壓模切機設(shè)計時必須考慮速度波動調(diào)節(jié)問題。因為，平壓模切機負(fù)荷的特點是短期的高峰載荷和較長期的空載互相交替。如果按照工作行程所需的功率來選用電動機，要求的功率會很大。而用大功率的電動機，又只是在很短工作行程時間內(nèi)滿負(fù)荷，大部分時間負(fù)荷很小，這樣就會造成浪費，且速度波動很大，

29、造成不良的效果。為解決此矛盾，須考慮安裝飛輪，使主軸的角速度較為均勻，同時使沖壓模在不受負(fù)載時通過傳動機構(gòu)吸收多余的能量，而沖壓模在工作行程時，釋放能量，從而大大減少電動機所需的功率。飛輪的轉(zhuǎn)動慣量可利用以下近似公式計算式中-最大盈虧功-安裝飛輪之軸的平均角速度（一般裝在主軸上）n-安裝飛輪之軸的轉(zhuǎn)速-機械運動轉(zhuǎn)時許用不均勻系數(shù)（按沖壓機械查表）最大盈虧功的值一般可用圖解法近似求解：已知模切機沖壓模載荷圖。若以曲軸為等效構(gòu)件，不考慮摩擦耗損，一個周期內(nèi)的等效阻力矩則為已知其中-為等效阻力矩，-與沖壓模的始末位置對應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角，F(xiàn)-加壓力的值，s-加壓行程。又因運轉(zhuǎn)速度作周期性波動的機器，穩(wěn)定運

30、動時一個周期內(nèi)等效驅(qū)動力矩所做的功等于等效阻抗力矩所作的功，對電動機作原動機的機械，其驅(qū)動力矩可視為常數(shù)，即因此可得等效驅(qū)動力矩。則進(jìn)而可繪圖求得最大盈虧功及為圖上面積所代表的功的大小。5.3.2電動機的選擇電動機是機械常用動力源之一，其運動參數(shù)和動力參數(shù)是選用電動機的主要依據(jù)。結(jié)合機械原理課程設(shè)計的特點，只要求正確地選用電動機功率和合理的額定轉(zhuǎn)速。電動機的型式繁多，但應(yīng)用最多的還是Y系列的三相交流異步電動機。此系列電動機產(chǎn)品在“機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書”附錄中已有提供。在選擇電機時應(yīng)注意：如上所述，模切機屬工作行程很短，工作阻力大，而空行程長的機械。電動機的功率可以按此類機械常用的公式來計算。

31、即 (KW)其中K-安全系數(shù)，一般取1.15-1.6（我們?nèi)?.2）。-工作機械在一個周期內(nèi)消耗的總能量（它等于總阻抗功）。六、 繪制模切機的運動簡圖根據(jù)上述分析，可畫出模切機的運動簡圖。在圖中必須標(biāo)出主要運動參數(shù)，如齒輪、鏈輪的齒數(shù)、主體機構(gòu)各構(gòu)件的主要尺寸、凸輪推桿至下壓模中心的距離。七、 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是指電動機軸與工作機構(gòu)的原動件之間的減速系統(tǒng)，即主運動鏈，方案可參考圖12、圖13。限于時間，主運動鏈中的分配軸，即主工作機構(gòu)中原動件所在軸中略去凸輪和不完全齒輪。在設(shè)計時應(yīng)留出相應(yīng)的安裝空間。減速系統(tǒng)的一般設(shè)計步驟如下：1） 根據(jù)傳動比的分配及電動機功率計算各軸的運動參

32、數(shù)和動力參數(shù)。2） 帶傳動設(shè)計計算。3） 齒輪強度計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計。4） 選擇滾動軸承，畫出軸線展開草圖。5） 中間軸疲勞強度計算。高速及低速軸根據(jù)dmin用類比法確定各段直徑及長度。6） 傳動裝置附件設(shè)計。7） 畫裝配圖及主要零件的零件圖。以上步驟在具體設(shè)計時，可能要穿插進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程實際上是邊計算，邊設(shè)計，邊修改，逐步完善的過程。具體過程可參考機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書。具體設(shè)計要求：1） 按機械零件設(shè)計規(guī)程進(jìn)行各零件的設(shè)計計算。2） 繪制減速器裝配圖：以必要的投影表明減速器的結(jié)構(gòu)型式及各零件的裝配關(guān)系。注明必要的外形尺寸及裝配尺寸和配合尺寸。圖中應(yīng)附有零件的明細(xì)表（包括件號、數(shù)量、材料

33、、備注等）及標(biāo)題欄。備注項內(nèi)說明標(biāo)準(zhǔn)的來源。裝配圖繪在1號圖紙上（576*814mm）。3） 繪制部分主要零件工作圖：以必要的視圖及剖視圖表明零件的結(jié)構(gòu)型式，注明尺寸、公差、表面光潔度，列出材料、熱處理方法、硬度及其他技術(shù)條件。另外工作圖也應(yīng)附有標(biāo)題欄。每人必須完成齒輪工作圖一張、高速軸工作圖一張。有條件的再畫箱體工作圖上下各一張。八、 編寫設(shè)計計算說明書設(shè)計計算說明書是方案設(shè)計和圖紙設(shè)計的理論依據(jù)，是設(shè)計過程的整理和小結(jié)，同時也是審核設(shè)計是否合理的重要技術(shù)文件。設(shè)計計算說明書應(yīng)包括下列內(nèi)容：1） 目錄2） 設(shè)計任務(wù)書3） 工藝動作分解說明4） 方案分析比較5） 設(shè)備運動簡圖和工作循環(huán)簡圖說明6） 主體工作機構(gòu)的運動分析7） 主體工作機構(gòu)的力分析及電機型號的確定8） 傳動系統(tǒng)中各軸的運動及動力參數(shù)9） 傳動零件的設(shè)計計算10) 軸的設(shè)計計算11) 滾動軸承的選擇及校核計算12) 附件及潤滑、密封13) 小結(jié)（如本設(shè)計的優(yōu)缺點、心