機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-牛頭刨床的綜合設(shè)計(jì)與分析

1、全套圖紙加V信 sheji1120或扣 3346389411目 錄一、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)動分析 4五、機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析 9六、飛輪設(shè)計(jì)14七、凸輪設(shè)計(jì)15八、齒輪設(shè)計(jì)16九、解析法171.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)172.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析183.機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析184.凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線設(shè)計(jì)23十、本設(shè)計(jì)的思想體會 24十一、附錄24十二、參考文獻(xiàn)321、 設(shè)計(jì)題目與數(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=600mm行程速比系數(shù) K=1.8機(jī)架長 LO2O3=370mm質(zhì)心與導(dǎo)桿的比值 LO3S4/LO3B=0.5連桿與導(dǎo)桿的比值

2、 LBF/LO3B=0.3刨頭重心至F點(diǎn)距離 XS6=210mm導(dǎo)桿的質(zhì)量 m4=20kg刨頭的質(zhì)量 m6=52kg導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動慣量 JS4=0.9kgm切割阻力 FC=1400N切割阻力至O2的距離 YP=165mm構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速 n2=80rpm許用速度不均勻系數(shù) =1/30齒輪Z1、Z2的模數(shù) m12=16小齒輪齒數(shù) Z1=18大齒輪齒數(shù) Z2=42凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角 max=18º凸輪的擺桿長 LO4C=130mm凸輪的推程運(yùn)動角 0=60º凸輪的遠(yuǎn)休止角 01=10º凸輪的回程運(yùn)動角 0'=60º凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長 Lo2o4=140mm凸輪

3、的基圓半徑 ro=50mm凸輪的滾子半徑 rr=15mm二、牛頭刨床示意圖圖1三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、已知：行程速比系數(shù) K=1.8刨頭的行程 H=600mm機(jī)架長度 LO2O3=370mm連桿與導(dǎo)桿的比 LBF/LO3B=0.32、各桿尺寸設(shè)計(jì)如下A、求導(dǎo)桿的擺角：max =180°×（K-1）/（K+1）=180°×（1.8-1）/（1.8+1）=51.4° B、求導(dǎo)桿長：LO3B1=H/2sin（max/2）=550/2sin（51.4°/2）=691.8mm C、求曲柄長：LO2A =LO2O3×sin（max/2）=4

4、00×sin25.7°=160.5mm D、求連桿長LBF=LO3B×LBF/LO3B=691.8×0.3=160.5mm E、求導(dǎo)路中心到O3的距離LO3M =LO3B-LDE/2=LO3B1-1-cos(max/2)/2=655mm F、取比例尺 L=0.005m/mm 在A1圖紙中央畫機(jī)構(gòu)位置圖，大致圖形如下： 圖2四、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析已知：曲柄轉(zhuǎn)速n2=80rpm各構(gòu)件的重心： 構(gòu)件6的重心：XS6=210mm第1點(diǎn)：A、速度分析求VA3VA3 =VA2=LO2An/30=0.1605×80/30=1.34m/S = + 大?。?？ 1.

5、34 ？方向：O3A O2A O3A取v=VA3/Pa3=0.02 在A1圖的左下方畫速度多邊形大致圖形如A1圖A 7所示。求VB用速度影像求VB=67*0.02=1.34m/s;求VF = + 大?。?？ 1.34 ？方向：水平 導(dǎo)路 BF VF =pf×V=0m/s 求4 4=3=VA4/LO3A=0rad/s 求VA4A3VA4A3 = ×V=1.34m/s B、加速度分析求aKA4A3aKA4A3=24VA4A3=0m/s2 求aA3A3=aA2=22×LO2A=11.2m/s2 方向：AO2 求anA4anA4=23×LO3A=0m/s2 方向

6、：AO3 求aA4 + = + + 大小 0 ？ 11.2 0 ?方向：AO3 O3A 如圖6 O3A取a=aA3/=0.38 在A1圖的左下方畫加速度多邊形，大致圖形如B 7圖所示，則：aA4=pa4×a=30*0.38=11.4m/ s2 ；求aB 用加速度影像求aB=61×0.38=23.18m/s2 方向如A1圖 所示 ；求aF = + + 大?。?？ 23.18 4.14 ?方向：水平 FB BF接著畫加速度多邊形。由加速度多邊形得：aF=×a=51*0.38=19.38m/s2 方向：水平向右 。 第4點(diǎn)：A、速度分析求VA3VA3 =VA2=LO2A

7、n/30=0.1605×80/30=1.34m/s 求VA4 = + 大?。?？ 1.34 ？方向：O3A O2A O3A取V=VA3/Pa3=0.02 在A1圖的左下方畫速度多邊形求VB用速度影像求VB=165×0.02=1.73m/s求VF = + 大?。?？ 1.77 ？方向： 水平 導(dǎo)路 BF接著畫速度多邊形。由速度多邊形求得：VF=V=2.1m/s 方向水平向右；求44=3=VA4/LO3A=2.53rad/S 求VA4A3VA4A3= ×V=0.42m/s 方向如速度圖A1 左下A 4所示 B、加速度分析求aKA4A3aKA4A3=24VA4A3=1.

8、8m/s2 求aA3aA3=aA2=22×LO2A=11.2m/s2 方向：AO2 求anA4anA4=23×LO3A=3.28m/s2 方向：AO3 求aA4 + = + + 大?。?.28 ？ 11.2 1.8 ?方向：AO3 O3A O3A O3A取a=aA3/pa3=0.1 在A1圖的左下方畫加速度多邊形。 大致圖形如A左下B 4aA4=pa4×a=11.2m/s2 求aB方向如A1圖C 4所示用加速度影像求aB=pb×a=54*0.1=5.4m/s2 = + + 大?。?？ 5.4 0 ?方向：水平 FB BF接著畫加速度多邊形。由加速度多邊形

9、求得：aF=pf×a=22*0.1=2.2m/s2 水平向右。 第6點(diǎn)：A、速度分析求VA3VA3 =VA2=LO2An/30=0.1605×80/30=1.34m/S 求VA4 = + 大小 ? 1.34 0方向：O3A O2A O3A取V=VA3/Pa3=0.02 在A1圖的左下方畫速度多邊形，大致圖形如A 12圖 所示。求VB用速度影像求VB=85*0.02=1.7m/s。求VF= + 大小： ? 1.7 ?方向：水平 導(dǎo)路 BFVF=V=82*0.02=1.64m/s 方向水平向左 ； 求44=3=VA4/LO3A=62*0.02/105*0.005=2.36rad

10、/S 方向：逆時針；求VA4A3VA4A3=×V=0.54m/s 方向如速度A1圖11所示。 B、加速度分析求aKA4A3aKA4A3 =24VA4A3=2*2.36*28*0.02=2.64m/s2求aA3aA3=aA2=22×LO2A=11.25m/s2 方向：AO2求anA4anA4 =23×LO3A=2.92m/s2 方向：AO3求aA4 + = + + 大小：2.92 ？ 11.2 2.64 ?方向：AO3 O3A 如圖 O3A取a=aA3/pa3 =0.15 在A1圖的左下方畫加速度多邊形 大致圖形如該B 12圖 所示aA4= ×a=24*0

11、.15=3.6m/s2 求aB用加速度影像求aB=32*0.15=4.8m/s2 方向如A1圖11所示求aF = + + 大?。?？ 4.8 0.5 ?方向：水平 FB BF接著畫加速度多邊形。由加速度多邊形得：aF= ×a =22*0.15=3.3m/s2 方向：水平向右 在A1圖紙左上角繪制刨頭的運(yùn)動線圖。大致圖形如A1圖左上所示。收集同組同學(xué)的位移、速度、加速度得數(shù)據(jù)并混編在下表中：曲柄位置1234456SF00.030.110.210.2980.320. 43VF00.981.471.7251.771.761.56aF19.3810.45.9252.0-0.5-1.05-3.

12、6曲柄位置788910101112SF0.5170.620.60.5850.420.2950.220.045VF1.060.80-0.26-1.5-4.37-1.96-1.56aF-7.2-13.0-22.8-16.8-25.2-4.6-30.037.0五、機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析已知：導(dǎo)桿的質(zhì)量： m4=20Kg； 刨頭的質(zhì)量： m6=52Kg； (其余質(zhì)量忽略不計(jì)) 導(dǎo)桿繞重心的轉(zhuǎn)動慣量： JS4=0.9gm 切削阻力為常數(shù)大小為：；FC=1400N1.確定慣性力、慣性力矩第4點(diǎn)：P16=-m6×aF=-52×(-22*0.1)=114.4NP14=-m4×as=-

13、20×54*0.1/2=-54NM14=-2.5Nmh =M14/F14=-2.5/-45=0.005m第6點(diǎn)：P16=-m6×aF=-52×22*0.15=-171.6N P14=-m4×aS=-20×32/2*0.15=-48N M14=-JS4×c =-3.5Nmh =M14/F14=-3.5/-48=0.073m將計(jì)算結(jié)果匯總在如下表中：曲柄位置導(dǎo)桿4刨頭P14M14Lh4P164點(diǎn)-54-2.50.005114.46點(diǎn)-48-3.50.073-171.62.確定齒輪2的重量查指導(dǎo)書得齒輪2的重量G2=500N 3.確定各運(yùn)動

14、副反力 第4點(diǎn):A、取構(gòu)件5、6為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖上方繪制示力體圖，如C 7圖：比例尺為：L=0.005m/mm + + + + =0上式中只有FR45、FR76的大小未知。取力比例尺：P=Fc/=15N/mm； 在機(jī)構(gòu)位置圖右下方面畫力多邊形，大致圖形如A1圖F 7。如圖求得：FR45=×P=101*15= 1515N方向與力多邊形中的方向一致 ；FR76=×P=21*15=315N； 方向垂直導(dǎo)路向上。因?yàn)椋篗F=0；FC（LO2M-YP）+G6×XS6=FR76h76h76=Fc×(LO2M-YP)+G6×XS6/R76 =0.84m

15、B、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：L=0.005m/mm，大致圖形如A1圖D7所示。其平衡方程為： + + + + = 0 MO3=0 (確定FR23的大小)：FR23h23+F14hp+G4h4=FR54h54量得：hI4 =38.5*0.005=0.1925m ；h4=6*0.005=0.03m； h54=135.5*0.005=0.6775m；FR23=(FR54h54+F'14hP+G4h4)/h23=1991.70N 矢量式中FR74的大小和方向未知，仍取力比例尺P=15N/mm。 接著畫力多邊形圖求得：FR74=he×P=33.9&#

16、215;20=678N ； 方向與力多邊形中he的方向一致。C、取構(gòu)件2為示力體在機(jī)構(gòu)位置圖右方繪示力體圖，比例尺為:L=0.005m/mm 大致圖形如A1圖E 7 其平衡方程為： + + + = 0MO2=0 （確定Pb的大小）：FR32h32=Pbrb量得:h32=0.005*30=0.15m 算得:rb =0.3158m Pb=FR32h32/rb=984.42N 式中的R72大小和方向未知仍然取力比例尺P=15N/mm 接著畫力多邊形圖，求得： FR72=lm×P=160×15=2400N 方向與為多邊形中ij的方向一致 第6點(diǎn):A、取構(gòu)件5、6為示力體 在機(jī)構(gòu)位置

17、圖上方繪制示力體圖, 如A1圖 C 12所示： 比例尺為：L=0.005m/mm + + + =0上式中只有R45、R76的大小未知取力比例尺：P=FI6/=25N/mm在機(jī)構(gòu)位置圖下面畫力多邊形圖，大致圖形如A1圖 F 12 求得：FR45=×P=49×25 =1225N 方向與力多邊形中的方向一致 FR76=ea×P=19×25 =475N 方向：垂直導(dǎo)路向上 MF=0：G6×XS6=FR76h76h76=G6×XS6/FR76=0.60m B、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：L=0.005m/mm，大

18、致圖形如A1 圖D12其平衡方程為： + + + + = 0MO3=0 (確定FR23的大小)：FR54h54+FI4hI4+G4h4=FR23L23量得：hI4 =52x0.005=0.26； h4=12*0.005=0.06m； h54=135*0.005=0.68m FR23=(FR54h54+ P14hP+G4h4)/LO3A=1593.04N 矢量式中FR74的大小和方向未知，仍取力比例尺P=25N/mm；接著畫力多邊形圖,求得:FR74=fg×P=8*25=200N 方向與力多邊形中fg的方向一致C、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:L=0.005m

19、/mm大致圖形如A1圖E12：其平衡方程為： + + + = 0MO2=0 （確定Pb的大小）：FR32h32=Pbrb量得:h32=30*0.005=0.15m 算得:rb =63*0.005=0.315m Pb=FR32h32/rb=758.59N 仍然取力比例尺P=25N/mm 接著畫力多邊形圖,求得：FR72=lm×P=62×25=1550N方向與為多邊形中l(wèi)m的方向一致。 4、將各運(yùn)動副反力匯總?cè)缦拢?位置反力指定的兩個位置第4點(diǎn)第6點(diǎn)FR7224001550.00FR74678200.00FR76315475.00FR4515151225.00FR231991.

20、701593.04 FR321991.701593.045、計(jì)算平衡力偶矩并匯總?cè)缦拢呵恢?23456Mb0227.3320.1314.1271.7226.3曲柄位置789101112Mb132.6-16.868.75388.3-147.2-478.1 6、繪制平衡力偶矩曲線Mb-2該曲線在A1圖的右上角 縱坐標(biāo)比例尺：Mb=10Nm/mm 橫坐標(biāo)比例尺：2=2度/毫米 見A1圖 I六、飛輪設(shè)計(jì)已知：許用速度不均勻系數(shù) =1/40 平衡力矩曲線 Mb-2 驅(qū)動力矩為常數(shù) 曲柄的轉(zhuǎn)數(shù) n2=80rpm 飛輪裝在齒輪Z1的O1軸上1、作等效阻力矩曲線Mr-r由于飛輪準(zhǔn)備裝在Z1的O1軸上，因此

21、|Mr|=|Mb/i12|可由Mb-2曲線直接畫出Mr-1曲線（見A1圖I）。為了使圖形一樣，其比例尺選為：Mr=Mb/i12=4.3Nm/mm 。2、求功曲線Wr-1取極距H=40mm； 圖解積分Mr-1得Wr-1曲線。縱坐標(biāo)比例尺為：W =M××H×/180°=3.91×5.1×40×/180°=14.0J/mm 3、求功曲線Wd-1根據(jù)一個穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)中能量變化為零，以及Md=常數(shù)的條件，可作出Wd-1曲線。比例尺仍為：W=14.0J/mm。4、求驅(qū)動力矩曲線Md-1仍取極距H=40mm 圖解微分Wd-1得M

22、d-1曲線?？v坐標(biāo)比例尺為：M=3.91Nm/mm 得驅(qū)動力矩：Md =h×M=10×3.91=39.1Nm 5、確定最大盈虧功為：W=32×14.0=522J 6、求飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF=900W/2n2=(900×522)/(3.142 ×802)=22.3Kgm 7、確定飛輪尺寸b=4gJF/D3H，材料用灰鑄鐵=7×104N/m3，取飛輪直徑D=0.5m， 取輪緣的高寬比為H/b=1.5； b2=4gJF/D3H=(4×9.8×22.3)/(3.14×1.5×0.53×7

23、5;104)b=0.146m=146mm H=1.5b=1.5×146=219mm 圖3七、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線已知：推桿的運(yùn)動規(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，順時凸輪機(jī)構(gòu)的最大擺角 max=18°；凸輪的擺桿長 LO4C=130mm；凸輪的推程運(yùn)動角 0=60°；凸輪的遠(yuǎn)休止角 01=10°；凸輪的回程運(yùn)動角 0'=60°；凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架長 Lo2o4=140mm；凸輪的基圓半徑 ro=50mm；凸輪的滾子半徑 rr=15mm；擺桿的角位移曲線以及凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)已繪制在A2圖紙上。八、齒輪設(shè)計(jì)及繪制嚙合圖已知

24、：齒輪1的尺數(shù)Z1=18；齒輪2的尺數(shù)Z2=42；模數(shù)m12=16；壓力角=20°；齒頂高系數(shù)h*a=1；徑向間隙系數(shù)C*=0.25。1、 列表計(jì)算齒輪尺寸如下：名稱符號計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果小齒輪分度圓直徑d1d1=mz1288大齒輪分度圓直徑d2d2=mz2672小齒輪齒頂圓直徑da1da1=d1+2ha320大齒輪齒頂圓直徑da2da2=d2+2ha704小齒輪齒根圓直徑df1df1=d1-2hf248大齒輪齒根圓直徑df2df2=d2-2hf632小齒輪基圓直徑db1db1=d1cos270.63大齒輪基圓直徑db2db2=d2cos631.48分度圓齒距PP=m50.26基圓齒距

25、pbpb=pcos47.23分度圓齒厚ss=p/225.13分度圓齒槽寬ee=p/225.13徑向間隙cc=c*m4標(biāo)準(zhǔn)中心距aa=m(z1+z2)/2480實(shí)際中心距aa=a480傳動比ii=z2/z12.33重合度=B1B2/Pb1.33九、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LO2O3；(4)連桿與導(dǎo)桿的比LBF/LO3B。求解：(1)求導(dǎo)桿的擺角：max=180°×（K-1）/（K+1）；(2)求導(dǎo)桿長：LO3B1=H/2sin（max/2）；(3)求曲柄長：LO2A=LO2O3×sin（max/2）；(4)求連

26、桿長：LBF=LO3B×LBF/LO3B； (5)求導(dǎo)路中心到O3的垂直距離LO3M：從受力情況（有較大的傳動角）出發(fā)，刨頭導(dǎo)路O3B線常取為通過B1B2 撓度DE的中點(diǎn)M。即： LO3M=LO3B-LDE/2將上述已知條件和公式編入程序（見附錄）。與圖解法比較，誤差在毫米以下，不用修改。2機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析已知： (1)曲柄轉(zhuǎn)速2； (2)各構(gòu)件的長度。求解：、建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方程式如圖所示：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： 圖22+ = a b其中令：Ll=LO2O3；Y=L03M；S=L03A；將a式分別投影在x和y軸上得：L2

27、cosF2=S cos F4 cLl+L2 sin F2=S sin F4 d兩式相除則得：tgF4=(Ll+L2sinF2)L2cosF2 (1)在三角形A0203中，S2=LlLl+L2L22L1L2cos(90+F2) (2)將c d兩式對時間求導(dǎo)一次得：L2W2sinF2=SW4sinF4+VrcosF4 eL2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4 f將坐標(biāo)XOY繞O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(F2F4) (3)W4=L2 W2 cos(F2-F4)S (4) 再將e、 f二式方別對時間求導(dǎo)一次后

28、，同樣將坐標(biāo)XOY繞O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=SW4W4L2W2W2cos(F2F4) (5)ak=2 Vr W4 (6)e4=2 Vr W 4+ L2W2W2sin(F2一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=（YL4sinF4）L5 （10）對(9)式求導(dǎo)，一次可得：L4W4cosF4=L5W5cosF5 于是由g式可得：W5=(L4W4cosF4)L5cosF5 （11）對g式求導(dǎo)一次經(jīng)整理可

29、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=XX0XF=L4 cos F4+L5 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，導(dǎo)桿4和連桿5與坐標(biāo)的正向夾角。對（13）式求導(dǎo)一次可得：VF=L4W4sinF4L5 W5sinF5 （14）對（14）式求導(dǎo)一次可得：aF=L4cosF4W4W4L4sinF4e4L5cosF5 W5W5L5sinF5e5 （15）關(guān)于F4和F5兩個角度的分析當(dāng)曲柄2運(yùn)動到

30、第一象限和第四象限時，導(dǎo)桿4在第一象限。此時得出的F4就是方位角。當(dāng)曲柄2運(yùn)動到第二象限和第三象限時導(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)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(gsqr(1g*g) （16）式中：g=sin F5=(YL4*sin F4) L5無論曲柄2運(yùn)動到第幾象限。連桿5都是在第二第三象限，由于在第二象限時F5是負(fù)值，在第三象限時F5是正值，因此在轉(zhuǎn)換方位角時可以用一個公式來表示。即：F5=180+F5 （17）開始計(jì)算是在左極限l的位置。因此F2的初值應(yīng)該是： F2=Fq=1

31、95°(Fq為起始角)，運(yùn)行到8時導(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)。編寫程序及運(yùn)行結(jié)果見附錄。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機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析已知：(1)各構(gòu)件的質(zhì)量； (2)導(dǎo)桿繞自身t心曲轉(zhuǎn)動慣量為J。； (3)切削阻力F的變化規(guī)律； (4)齒輪2的重量G=500 N。求解： 一、建立直角坐標(biāo)系(與運(yùn)動分析時的坐標(biāo)相一致如圖23所示) 二、求出刨頭6和導(dǎo)桿4質(zhì)心點(diǎn)的加速度和導(dǎo)桿4的角加速度。 三

32、、確定刨頭6和導(dǎo)桿4的慣性力和導(dǎo)桿4的慣性力矩。 四、遠(yuǎn)離原動件拆基本桿組建立機(jī)構(gòu)的力方程式根據(jù)已知條件求出各運(yùn)動副反力及加在原動件上的平衡力和平衡力矩。 1取構(gòu)件56為示力體可得到方程式： (在回程和工作行程的兩端0.05H處FC=0) 向X軸投影 R45×cos(f45)+P16FC=0 向Y軸投影R45×sin（f45）+R76G6=0向F點(diǎn)取距R76×h76=FC·(L02mY p)+G6*Xs62取構(gòu)件34為示力體可得到方程式： 向O3點(diǎn)取矩求R23R23LO3+P14hP+G4h4=R54h543取構(gòu)件2為示力體可得到方程式： 源程序及運(yùn)行結(jié)

33、果見附錄結(jié)果分析： 上述結(jié)果與圖解法比較，除某個運(yùn)動副反力略有點(diǎn)誤差外其余各結(jié)果均無誤差。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。力的誤差盡管很小但也進(jìn)行了查找修正.4凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線設(shè)計(jì)已知(1)從動件8的運(yùn)動規(guī)律及0、01、；(2)從動件8的長度LO4C；(3)從動件的最大擺角max=16º；(4)從動件與凸輪的中心距LO2O4；(5)凸輪理論輪廓的基圓半徑r0；(6)滾子半徑rr；(7)凸輪與曲柄共軸,順時針回轉(zhuǎn)。1.建立數(shù)學(xué)模型選取XOY坐標(biāo)系，B0點(diǎn)為凸輪起始點(diǎn)。開始時推桿滾子中心處于B0點(diǎn)處，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角度時，推桿相應(yīng)地產(chǎn)生位移角。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,此時滾子中心應(yīng)處

34、于B點(diǎn)，其直角坐標(biāo)為：y = a sinLsin(0) ax = a cosLcos(0) b式中a為凸輪軸心O與擺動推桿軸心A之間的距離,L為擺動推桿的長度。在OA0B0中0=arc cos (a2L2r20)/2aL ca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，只要沿理論廓線在該點(diǎn)的法線方向取距離為rr，即得實(shí)際廓線上得相應(yīng)點(diǎn)B(X,Y)。由高等數(shù)學(xué)知，理論廓線B點(diǎn)處法線nn得斜率(與切線斜率互為負(fù)倒數(shù))，應(yīng)為：tgdx/dy(dx/d)/(dy/d) d式中dx/d、

35、dy/d可根據(jù)a式和b式求得：dy/da cosLcos(0)(1-d/d) edx/da sinLcos(0)(1-d/d) f代入d式可求出。此處應(yīng)注意：角在0°至360°之間變化，當(dāng)式中分子分母均大于0時，角在0°至90°之間；分子分母均小于0時，角在180°至270°之間；如果dy/d<0，dx/d>0則角在90°至180°之間；又如dy/d>0，dx/d<0，則角在270°至360°之間。當(dāng)求出角后，實(shí)際廓線上對應(yīng)B(x,y)的坐標(biāo)可由下式求出：x=x±

36、;rrcos gy=y±rrcos h式中“”號為內(nèi)等距曲線，“”號為外等距曲線。g式和h式即為凸輪的實(shí)際輪廓線方程式。在e式和f式中的即為給定的運(yùn)動規(guī)律中的擺角推桿的角位移，d/d為對凸輪轉(zhuǎn)角的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)給定的等加速等減速上升和等加速等減速返回的運(yùn)動規(guī)律其公式如下：1推程推桿在等加速運(yùn)動階段的方程式(在0至0/2之間變化)=2max(/0)2d/d=4max/02推桿在等減速運(yùn)動階段的方程式(在0/2至0之間變化)max2max(0)2/02d/d=4max(0)/022推程推桿在等加速運(yùn)動階段的方程式(在0至0/2之間變化)=2max(/0)2d/d=4max/02推桿在等減速運(yùn)

37、動階段的方程式(在0/2至0之間變化)max2max(0)2/02d/d=4max(0)/02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)果見附錄。十、設(shè)計(jì)體會附錄1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 = 3.1415926K = InputBox("請輸入行程速比系數(shù)K")H = InputBox("請輸入行程H")L1 = InputBox("請輸入機(jī)架長

38、L1")bfo3b = InputBox("請輸入連桿與導(dǎo)桿之比LBF/Lo3B")Qmax = 180 * (K - 1) / (K + 1)Label1.Caption = "導(dǎo)桿擺角：" & Qmaxrad = (pi / 180) * QmaxL4 = H / (2 * Sin(rad / 2)Label2.Caption = "導(dǎo)桿Lo3b1=" & L4L2 = L1 * in(rad / 2)Label3.Caption = "曲柄長Lo2a=" & L2L5 = L

39、4 * bfo3bLabel4.Caption = "連桿Lbf=" & L5Y = L4 - L4 * (1 - Cos(rad / 2) / 2Label5.Caption = "導(dǎo)路中心線XX到O3點(diǎn)的垂直距離Lo3m=" & YEnd SubPrivate Sub Form_Load()End Sub運(yùn)行結(jié)果：導(dǎo)桿擺角：51°導(dǎo)桿LO3b1=0.6968462曲柄長：Lo2A=0.15928連桿Lbf=0.2090導(dǎo)路中心線xx到O3點(diǎn)的垂直距離LO3m=0.66292機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析源程序及運(yùn)行結(jié)果Private Sub

40、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: p = pi / 180K = InputBox("請輸入行程速比系數(shù)K")H = InputBox("請輸入行程H")L1 =

41、InputBox("請輸入機(jī)架長L1")bfo3b = InputBox("請輸入連桿與導(dǎo)桿之比LBF/Lo3B")Qmax = 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); "