東北林業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計報告指導(dǎo)書

.z.機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院一、概述1課程設(shè)計的目的機(jī)械原理課程設(shè)計是"機(jī)械原理"課程的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的一個重要手段。通過此設(shè)計使學(xué)生穩(wěn)固和加深所學(xué)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決與本課程相關(guān)的工程實際問題的能力，使學(xué)生對現(xiàn)有機(jī)械的分析和設(shè)計方法有一個比較完整的概念，并進(jìn)一步提高計算和制圖能力。2機(jī)構(gòu)簡介、作業(yè)內(nèi)容及工作量機(jī)構(gòu)簡介圖1所示六桿機(jī)構(gòu)是壓床中的主體機(jī)構(gòu)，電動機(jī)經(jīng)過聯(lián)軸器帶動減速器，進(jìn)而將轉(zhuǎn)速降低，然后再帶動圖1所示六桿機(jī)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(jī)構(gòu)各運動副用的油泵機(jī)構(gòu)的凸輪。2〕作業(yè)內(nèi)容=1\*GB3①對壓床的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)展運動分析；=2\*GB3②設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)。要求學(xué)生在一周內(nèi)完成1號圖紙一張，2號圖紙一張，并應(yīng)附有相應(yīng)的計算說明書。圖1連桿機(jī)構(gòu)簡圖設(shè)計題目數(shù)據(jù)如表1所示：作業(yè)內(nèi)容連桿機(jī)構(gòu)的運動分析符號*1*2yψ＇ψ″LABLBCLDELCDLEFn單位mmmmmm度度mmmmmmmmmm轉(zhuǎn)/分?jǐn)?shù)據(jù)70200315601207032022515060100二、平面連桿機(jī)構(gòu)的運動分析：*1=0.07m，*2=0.2m，y=0.315m，LAB=0.07m，LBC=0.32m，LDE=0.225m，LCD=0.15m，LEF=0.06m，n=100轉(zhuǎn)/分。要求：做機(jī)構(gòu)運動簡圖〔至少六個位置，其中一個位置用粗實線繪出〕用相對運動圖解法求滑塊在各個位置的時的速度VF和加速度a，作滑塊的位移，速度和加速度線圖。并繪制在1號圖紙上。作圖步驟：作機(jī)構(gòu)運動簡圖，具體做法：選取長度比例尺μL，例如取μL=0.004m/mm，然后由各機(jī)構(gòu)的實際長度〔單位用m〕算出相應(yīng)的圖示長度〔單位用mm〕如下：AB=17.5mm,,BC=80mm,DE=56.25mm,CD=37.5mm,EF=15mm,*1=*2=50mm,,y=78.75mm.2〕做出固定點A、D和固定導(dǎo)路y-y。3〕從含有主動件1的第一個四桿機(jī)構(gòu)6-1-6-2-3-6開場，應(yīng)用拆桿組法，確定B1點。這里補(bǔ)充說明一下說明書中曲柄位置的做法為：取滑塊在下極限位置時〔此時搖桿3與y軸夾角為ψ’〕所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按曲柄轉(zhuǎn)向，將曲柄圓周八等分，得八個位置，另外再補(bǔ)充做出當(dāng)滑塊在上極限時的一個位置4’而學(xué)生設(shè)計計算的初始位置由教師按照**來指定，并以此為初始位置確定其余位置。4〕第一個四桿機(jī)構(gòu)AB1C1D的位置確定后E的位置也隨之確定，對第二個四桿機(jī)構(gòu)6-3-4-5-6，可將DE1看作主動件，應(yīng)用拆桿組法，定出F15〕同理，可作出其余各位置的機(jī)構(gòu)運動簡圖，此時把C處的運動副拆開，先定出Ei的位置較為方便。然后再定出Fi點的位置。2．速度分析由圖不難看出，該六桿機(jī)構(gòu)可分為兩個四桿機(jī)構(gòu)來研究，即由構(gòu)件6-1-2-3-6組成的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和由構(gòu)件6-3-4-5-6組成的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。解題時由原動件1開場，先解=2\*ROMANII級桿組2，3。再解=2\*ROMANII級桿組4，5。這里我們?nèi)C(jī)構(gòu)在2位置時舉例說明其速度分析方法。1〕B點速度VB=LABω1=0.07*〔2π/60〕*100=0.73m/s如圖，取任一點P做(=36.5mm)代表VB大小，其方向垂直于AB而指向與ω一致。故速度比例尺μV=VB/Pb=0.73/36.5=0.02m/s/mm。即圖紙上1mm長度代表0.02m/s的速度。C點速度應(yīng)用相對速度原理，由構(gòu)件2上B，C兩點得：VC=VB+VCB 方向⊥CD⊥AB⊥BC大??？0.73m/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VCB的大小。具體做法如下:=1\*GB3①過b點作VCB的方向線,它垂直于BC。=2\*GB3②過p點作Vc的方向線,它垂直于CD。=3\*GB3③線段與相交于C點，則線段及即分別代表所求的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，D，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。如下列圖，則向量即代表速度Ve4〕F點速度應(yīng)用相對速度原理，由構(gòu)件4上EF兩點得=+方向∥yy√⊥EF大小"√"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=1\*GB3①過e點作的方向線，它垂直于EF。=2\*GB3②過P作的方向線，它平行于yy。=3\*GB3③和相交于f點，則線段即代表，其大小為VF=μv〔pf〕=0.02*59=1.18m機(jī)構(gòu)在其余各位置時，F(xiàn)點速度大小和方向，可用上述分析方法用圖解法求得如下列圖。3．加速度分析亦取機(jī)構(gòu)在2位置時舉例說明其加速度分析方法。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==ω2=0.07(2π/60*100)2=7.57m/s2其方向從B點指向A點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+==++方向C→D⊥CDB→AC→B⊥CB大小√"√√"式中=2/=〔〔pc〕〕2/=(0.02×37)2/0.15=3.65m/s2，方向由C指向D=2/=((bc))2∕=(0.02×7)2∕0.32=0.06m/s2，方向由C指向B==7.57m/s2,由于該向量方程式只包含兩個未知數(shù)，故可用圖解法求得,具體做法如下：=1\*GB3①選取適當(dāng)?shù)募铀俣缺壤擀蘟=0.2m/s2/mm即圖紙上1mm長度代表0.2m/s2加速度。=2\*GB3②在圖紙上任選一點π出發(fā)作向量πb，它代表加速度，其方向與BA平行且由B指向A，大小πb=∕a=7.57∕0.2=37.85mm.=3\*GB3③過b點作向量bc,它代表加速度，其方向與CB平行且由C指向B,大小bc’=∕=0.06/0.2=0.3mm.=4\*GB3④過C′作向量C′C，它代表加速度，其方向應(yīng)垂直于CB， 大小則為未知。=5\*GB3⑤由π點作向量πC′′，它代表加速度，方向與CD平行且由C指向D，大小πc′′=∕=36.5/0.2=18.25mm.=6\*GB3⑥過C′′點作向量C′′C，它代表加速度，方向應(yīng)垂直于CD，大小則為未知。=7\*GB3⑦線段C′C與C′′C相交于C點，則向量即為欲求的，=μa×πC=0.2×23=4.6m/=8\*GB3⑧E點加速度與求E點加速度相似，應(yīng)用加速度影象法求，如下列圖作直線πce，且使CD:CE=πc:ce，則向量即代表．4〕F點加速度應(yīng)用相對加速度原理，由構(gòu)件4上E、F兩點得=++方向∥yy√F→E⊥FE大小？√√"上列向量方程式只包含兩個未知數(shù)，故可由圖解法求得，具體作法如下=1\*GB3①過e點作向量ef′，它代表加速度===0.24mm，方向由F指向E．=2\*GB3②過f′點作向量f′f它代表加速度，大小未知．方向垂直FE．=3\*GB3③過π點作向量πf，它代表加速度，大小未知，方向平行于導(dǎo)路yy．=4\*GB3④f′f與πf相交與f點，則向量即為欲求的，=μπf=0.2×12.5=2.5m/同理，可求得機(jī)構(gòu)在其余各位置時的大小和如下列圖。4．作滑塊運動線圖1〕滑塊F點位移對時間的變化曲線=1\*GB3①根據(jù)圖紙的大小，取時間比例尺和位移比例尺各為μt=60/nL==0.0095s/mmμs＇=0.005m/mm，μS=0.002m/mm=2\*GB3②作兩個坐標(biāo)軸，在橫軸上取L=64mm(=T/μt),并與曲柄位置相應(yīng)將其分為八等分作縱坐標(biāo)．=3\*GB3③以滑塊在位置Ｉ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F1F2，F(xiàn)1F3……。=4\*GB3④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。=5\*GB3⑤將所得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=1\*GB3①根據(jù)圖紙大小選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，取μV＇=0.05μa＇=0.5同上取μt=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)。=2\*GB3②在速度多邊形和加速度多邊形上量取機(jī)構(gòu)在各位置時F點的速度和加速度，μF及aF各為μFi=μV·pfi，ai=μa·πfi得V=0.02×0=0V=0.02×31=62m/sV=0.02×59=1.18m/sV=0.02×42=0.84m/sV=0.02×7=0.14m/sV=0.02×42=0.84m/sV=0.02×54=1.08m/sV=0.02×32=0.64m/sa=0.2×40=8.2m/sa=0.2×43=8.6m/sa=0.2×12.5=2.5m/sa=0.2×47=9.4m/sa=0.2×63=12.6m/sa=0.2×39=7.8m/sa=0.2×2=0.4m/sa=0.4×40=8m/s=3\*GB3③將所得各位置時的V和a各除以μV＇和μa＇，然后在相應(yīng)的縱坐標(biāo)上截取各點。=4\*GB3④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F點的速度和加速度對時間的變化曲線。注：由于機(jī)構(gòu)4＇與位置5非常接近，加速度a分析從略。三、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計1.：偏置直動滾子從動件盤形凸輪中升程h＝28mm，偏距e＝12mm，基圓半徑r＝30mm，滾子半徑r＝10mm，[α]＝30°，從動件運動規(guī)律：凸輪轉(zhuǎn)過60°時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律上升，其后轉(zhuǎn)過30°從動件保持不動，再轉(zhuǎn)過60°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)。2.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)。如果不滿足要求，請?zhí)岢龈倪M(jìn)措施。3.解題步驟：1〕作S－ψ位移線圖=1\*GB3①取比例尺μ＝0.001m/mm角位移比例尺＝4°/mm=2\*GB3②將橫坐標(biāo)在0°－60°范圍內(nèi)等分6份，得分點1、2、…6，在90°－150°的范圍內(nèi)亦等分6份得分點7、8…13，在60°－90°與160°－320°范圍內(nèi)不必等分。=3\*GB3③根據(jù)題意，0°－60°與90°－150°區(qū)間按余弦加速度運動規(guī)律用圖解法作S－ψ位移曲線，如圖2所示。圖2運動線圖2〕繪制凸輪廓線=1\*GB3①取長度比例尺μ＝0.001m/mm；=2\*GB3②以O(shè)為圓心，以O(shè)B＝r和OK＝e為半徑作基圓和偏距圓，從動件導(dǎo)路與偏距圓相交于K點，其基圓上交點B。便是從動件的起始位置；=3\*GB3③從K點開場沿－方向?qū)⑵鄨A分成S－ψ曲線圖上橫坐標(biāo)對應(yīng)的區(qū)間和相應(yīng)的分點；=4\*GB3④過這些分點作偏距圓的切線〔它們便是反轉(zhuǎn)后從動件在各對應(yīng)位置時的導(dǎo)路〕，并與基圓相交于CCC…C=5\*GB3⑤各切線上自CCC…等點出發(fā)向基圓以外截取線段，使與S－ψ圖中對應(yīng)的縱坐標(biāo)相等，即作CB=1S,CB=2S……得點BB…….;=6\*GB3⑥將點BB…….等練成光滑曲線，即得所求凸輪的理論廓