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文檔簡介
1、 河北工程大學(xué)機電學(xué)院機械原理課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目: 指導(dǎo)教師: 班級: 姓名: 學(xué)號: 第一節(jié) 機械原理課程設(shè)計的目的和任務(wù) 一、機械原理課程設(shè)計的目的: 機械原理課程設(shè)計是一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于:1、 進一步鞏固和加深所學(xué)知識;2、 培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識獨立分析問題、解決問題的能力;3、 使學(xué)生在機械的運動學(xué)和動力分析方面,初步建立一個完整的概念;4、 進一步提高學(xué)生計算和制圖能力,以及運用電子計算機的運算能力。二、機械原理課程設(shè)計的任務(wù):1、 按給定條件綜合連桿機構(gòu),確定連桿機構(gòu)各構(gòu)件的尺寸,以滿足不同的實際工作的要求;2、 對機構(gòu)進行運動分析;(圖解法及解析法兩種方法)3
2、、 設(shè)計凸輪輪廓曲線,繪制凸輪從動件位移曲線。三、課程設(shè)計采用方法:對于上面所提任務(wù),要用圖解法和解析法兩種方法。圖解法形象,直觀,應(yīng)用圖解法可進一步提高學(xué)生繪圖能力,在某些方面,如凸輪設(shè)計中,圖解法是解析法的出發(fā)點和基礎(chǔ);但圖解法精度低,而解析法則可應(yīng)用計算機進行運算,精度高,速度快。在本次課程設(shè)計中,可將兩種方法所得的結(jié)果加以對照。四、編寫說明書:1、 設(shè)計題目(包括設(shè)計條件和要求);2、 機構(gòu)運動簡圖及設(shè)計方案的確定,原始數(shù)據(jù);3、 機構(gòu)運動學(xué)綜合;4、 列出必要的計算公式,寫出圖解法的向量方程,寫出解析法的數(shù)學(xué)模型,計算流程和計算程序,打印結(jié)果;5、 分析討論。第二節(jié) 設(shè)計示范:用解析
3、法進行機構(gòu)的運動綜合和運動分析設(shè)計題目:牛頭刨床機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖1所示:原始數(shù)據(jù):曲柄轉(zhuǎn)速:nAB =90r/min滑枕行程:H=0.32m行程速比系數(shù):K=1.2機架長度:AC=0.65m連桿DE與導(dǎo)桿CD的長度比DE/CD=0.25圖1 機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖一、導(dǎo)桿機構(gòu)的綜合由機構(gòu)行程速比系K計算極位夾角 º º= 16.3636º由刀架的行程H計算導(dǎo)桿長度,導(dǎo)桿的擺角=圖2 滑枕位置示意CD=CD=1.124m曲柄長度ABAB=AC×sin(/2)= 0.65×sin(/2)0.0925m圓整后取AB=0.092m連桿長度DEDE=0.25CD=
4、0.25×1.1240.281m圓整后取DE=0.28m為了使連桿DE和滑枕之間傳力良好,保證傳動角盡可能最大,保證滑枕的運動軸線位于GF的中點,如圖2所示:yE=1.118m二、導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析:圖3 機構(gòu)運動分析如圖3所示,令A(yù)B為l1,CD為l3,DE為l4,AC為l6,CG為l6(即yE),各桿長AB、CD、DE、AC、CG為已知,已知曲柄轉(zhuǎn)速為1,建立如圖坐標(biāo)系。其中,選定一1,則3,S3,4,SE為未知數(shù),利用兩個封閉圖形ABCA、CDEGC,建立兩個封閉矢量方程求解未知數(shù)。(1)求3,3,3,由封閉圖形ABCA:l6+ l1=S3向x、y軸投影: l1cos1 =S3
5、cos3 -(a) l6 +l1sin1 =S3sin3 - (b) 解得:3=arctan S3=將(a)式(b)式對時間求導(dǎo),得到:VB2B3=-1l1sin(1-3) 3=將(a)式(b)式對時間求二次導(dǎo)數(shù),得到:aB2B3r=32s3-12l1cos(1-3)3=(2)求sE ,v E ,aE由封閉圖形CDEGC可得:l3+ l4= l6/+SE向x、y軸投影:l3cos3 + l4cos4=SE -(c) l4sin4 +l3sin3 = l6/- (d) 由(d)式可得:4= arcsin由(c)式可得:SE =l3cos3 + l4cos4將(c)式(d)式對時間求導(dǎo),得到:4=
6、 vE= 將(c)式(d)式對時間求二次導(dǎo)數(shù),得到: 4=aE=三、計算程序框圖: 開始求出l1,l3,l4,l6,l6,并輸入,輸入1,11=0°360º?調(diào)用子程序,進行:位置分析:s3,3,sE,4,速度分析:VB2B3,VE,3,4加速度分析:aB2B3r,2,3,4輸出結(jié)果結(jié)束1=1+10ºYN第三節(jié) 用解析法設(shè)計凸輪輪廓一、設(shè)計題目試設(shè)計一凸輪機構(gòu)。工作要求當(dāng)凸輪順時針轉(zhuǎn)過180º時,從動件上升50mm;當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過90º時,從動件停歇不動;當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)90º時,從動件返回原處。已知凸輪以等角速度=10rad/s轉(zhuǎn)動,工作
7、要求機構(gòu)既無剛性沖擊又無柔性沖擊。二、設(shè)計思路1、根據(jù)使用場合和工作要求,選擇凸輪機構(gòu)的類型。本例中,要求從動件作往復(fù)移動,因此可選擇一對心滾子移動從動件盤型凸輪機構(gòu)。2、根據(jù)工作要求選擇從動件的運動規(guī)律。為了保證機構(gòu)既無剛性沖動又無柔性沖擊,可選用正弦加速度運動規(guī)律或3-4-5次多項式運動規(guī)律。本例中,從動件推程和回程可選用正弦加速度運動規(guī)律。推程運動角=180º,回程運動角= 90º,停歇角s=90º3、根據(jù)滾子的結(jié)構(gòu)和強度等條件,選擇滾子半徑rr 本例中,滾子半徑rr=8mm。4、根據(jù)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間,初選基園半徑rb 本例中,基圓半徑rb=25mm。5、進行
8、計算機輔助設(shè)計。為保證機構(gòu)有良好的受力狀況,推程許用壓力角=38º,回程許用壓力角=70º,設(shè)計過程中要保證推程=38º,回程=70º,為保證機構(gòu)不產(chǎn)生運動失真和避免凸輪廓線應(yīng)力集中,取凸輪實際廓線的許用曲率半徑a=3mm,設(shè)計過程中要保證凸輪理論廓線外凸部分的曲率半徑a+ rr =3+8=11mm。三、凸輪機構(gòu)解析法設(shè)計凸輪解析法設(shè)計及有關(guān)尺寸計算參見機械原理第七版(西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室編)p162168頁。四、計算程序框圖開始讀入數(shù)據(jù)h,rb,rr,a,s,rb,e=0?選擇推程類型,調(diào)用子程序計算s,v,a,ds/d,d2s/d2?
9、+s?s=0v=0a=0+ss=0v=0a=0選擇回程類型,調(diào)用子程序計算s,v,a,ds/d,d2s/d2計算壓力角YNYNYN123修正基圓rb=rb+rb修正基圓rb=rb+rb+s?YNNNYY轉(zhuǎn)下頁續(xù)前頁123求x,y求x/,y/計算理論廓線曲率半徑<0?NYa+rr?YN打印s,v,a,x,y,x,y360º?=+5º結(jié)束YN輸入?yún)?shù):h(從動件行程),rb(凸輪基圓半徑),rr(滾子半徑),(推程許用壓力角),(回程許用壓力角),a(凸輪實際廓線的曲率半徑),(凸輪旋轉(zhuǎn)角速度),(推程運動角),(遠休止角),s(回程運動角),rb(基圓修正量),e(機構(gòu)
10、偏心距);輸出參數(shù):s(從動件位移),v(從動件運動速度),a(從動件運動加速度),(機構(gòu)壓力角),(理論廓線曲率半徑),(x,y)(理論輪廓坐標(biāo)),(x,y)(實際輪廓坐標(biāo))第四節(jié) 設(shè)計任務(wù)書 (設(shè)計題目、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求)一、牛頭刨(一)原始數(shù)據(jù)符號單位 方案nABr/min9090909090K1.51.51.61.61.8Hm0.50.430.680.60.7ACm0.430.450.650.50.45DE/CD0.320.350.250.30.3nAB :曲柄轉(zhuǎn)速:行程速比系數(shù),:滑枕長度C:機架長度DE/CD:連桿長度導(dǎo)桿長度(二)設(shè)計步驟及要求、 根據(jù)已知條件,進行機構(gòu)綜合、
11、取適當(dāng)比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖、 用相對運動圖解法,做機構(gòu)運動分析,在圖紙上做出三個位置(兩個極限位置)的速度、加速度的圖解、 用解析法進行機構(gòu)運動分析,寫出數(shù)學(xué)模型,編制運動分析主程序,上機計算,并打印結(jié)果。、 繪制點運動線圖,即繪出、隨變化的曲線、 編寫說明書,并附上打印結(jié)果二、凸輪機構(gòu)設(shè)計(一)偏置直動滾子從動桿盤型凸輪機構(gòu)、采用圖解法設(shè)計:凸輪機構(gòu)以等角速度逆時針方向旋轉(zhuǎn),推桿軸線在凸輪回轉(zhuǎn)中心右側(cè),偏距,從動桿運動規(guī)律及已知數(shù)據(jù)如下:符號方案 h 01020304從動桿運動規(guī)律推程回程70150º10º120º80º簡諧正弦加速度70160
12、186;10º120º70º正弦加速度等加等減50140º20º100º100º等加等減簡諧50160º20º100º80º正弦加速度等加等減60150º15º120º75º簡諧等加等減2、設(shè)計要求:升程過程中,限制最大壓力角max30º,確定凸輪基園半徑r0合理選擇滾子半徑rr選擇適當(dāng)比例尺,用幾何作圖法繪制從動件位移曲線,并畫于圖紙上;用反轉(zhuǎn)法繪制凸輪理論廓線和實際廓線,并標(biāo)注全部尺寸(用A2圖紙)將機構(gòu)簡圖、原始數(shù)據(jù)、尺寸綜合方法
13、寫入說明書3、用解析法設(shè)計凸輪輪廓,原始數(shù)據(jù)不變,要求寫出數(shù)學(xué)模型,編制主程序并打出結(jié)果。備注:1、凸輪輪廓曲率半徑與曲率中心理論輪廓方程,其中其曲率半徑為:;曲率中心位于: (二)擺動從動件桿盤型凸輪機構(gòu)1、采用圖解法設(shè)計:凸輪中心到擺桿中心A的距離為160mm,凸輪以順時針方向等速回轉(zhuǎn),擺桿的運動規(guī)律如表:符號方案 h 01020304r0從動桿運動規(guī)律推程回程25º120º40º110º90º50簡諧等加等減28º140º20º120º80º50等加等減簡諧30º160º10º150º40º50正弦加速度簡諧22º140º30º120º70º50等加等減正弦加速度24º150º15º120º65º40等加等減
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