2§1-1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的 2§1-2機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù) 2§1-3機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法 2第二章機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 3§2-1基本運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)的基本功能 4§2-3方案評(píng)選準(zhǔn)則 6§2-4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例 第三章課程設(shè)計(jì)題目 §3-1半自動(dòng)平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) §3-2平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) §3-3牛頭刨床設(shè)計(jì) §3-4插床設(shè)計(jì) §3-5攪拌機(jī)設(shè)計(jì) 第四章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 §4-1平面機(jī)構(gòu)的組成 §4-2I級(jí)機(jī)構(gòu)上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析 §4-6應(yīng)用舉例 第五章設(shè)計(jì)計(jì)算說明書規(guī)范 附錄：三種典型機(jī)構(gòu)分析程序 2第一章概述§1-1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是機(jī)械原理課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)本課程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念，具有進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案分析的§1-2機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給題目進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案分析、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此基礎(chǔ)上對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙，編制計(jì)算程序和編寫計(jì)算說明書等。§1-3機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法運(yùn)用教材中機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容，用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖等，進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，繪出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；運(yùn)用教材中各有關(guān)章節(jié)的分析方法(解析法),進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。3第二章機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案沒計(jì)的過程大致是：首先，設(shè)計(jì)者將給出的運(yùn)動(dòng)要求(包括輸入、輸出量之間的函數(shù)關(guān)系或工藝動(dòng)作要求等等)及外部的各種約束條件，分解成各個(gè)基本運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作及其限制條件；然后，定出能完成這些基本運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作功能的相應(yīng)的機(jī)構(gòu)；再按分解成各基本運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作時(shí)確定的關(guān)系合成各種方案；必要時(shí)應(yīng)畫出協(xié)調(diào)這些機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)先后運(yùn)動(dòng)順序的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；對(duì)這些方案進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)(定尺寸);對(duì)這些方案進(jìn)行性能分析。最后，對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，以選擇一種“最佳”的方案。組成方案與對(duì)方案進(jìn)行尺度設(shè)計(jì)、性能分析，在某種程度是并行進(jìn)行的?！?-1基本運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)的基本功能任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程總是由一些最基本的運(yùn)動(dòng)合成的?；具\(yùn)動(dòng)的形式有：單向轉(zhuǎn)動(dòng)、單向移動(dòng)、往復(fù)擺動(dòng)、往復(fù)移動(dòng)，間歇運(yùn)動(dòng)等。任何復(fù)雜的機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)可以認(rèn)為是由一些基本機(jī)構(gòu)組合而成的。這些機(jī)構(gòu)有高副機(jī)構(gòu)(齒輪、凸輪等機(jī)構(gòu))、低副機(jī)構(gòu)(如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu))和多自由度機(jī)構(gòu)(如差動(dòng)輪系、鉸鏈五桿機(jī)機(jī)構(gòu)、四桿移動(dòng)副機(jī)構(gòu)等等)。這些基本機(jī)構(gòu)有如圖2-1所示的基本功能。4運(yùn)動(dòng)放大(縮小)運(yùn)動(dòng)形式變預(yù)交私義慶線變向運(yùn)動(dòng)合成(分解)o運(yùn)動(dòng)隱離o(連接)完成同一種運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)構(gòu)，可以由不同原理、不同的基本機(jī)構(gòu)及不同的組合方式來實(shí)現(xiàn).這就是說，要實(shí)現(xiàn)某一運(yùn)動(dòng)功能，可以用推、拉力傳動(dòng)原理，摩接力傳動(dòng)原理，液壓力及電磁力傳動(dòng)原理等等；可以用基本機(jī)構(gòu)或其變異機(jī)構(gòu)來完成，也可以用若干基本機(jī)構(gòu)及變異機(jī)構(gòu)組合的機(jī)構(gòu)來完成。因此，完成同一運(yùn)動(dòng)功能就可以有許多不同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案。方案設(shè)計(jì)要研究的問題是如何合理地運(yùn)用人們的專業(yè)知識(shí)和分析能力，仔細(xì)分析各種可能的組成方案。現(xiàn)以一種簡單的加壓裝置為例，說明方案的形成過程。設(shè)計(jì)一加壓裝置，它將由手驅(qū)動(dòng)；并將驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直移的加壓運(yùn)動(dòng)。為了產(chǎn)生一個(gè)較大的壓力，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(位移或速度)應(yīng)被大大縮小，根據(jù)空間條件，驅(qū)動(dòng)軸必須水平放置，而從動(dòng)5件必須沿鉛垂方向運(yùn)動(dòng)，加壓裝置在鉛垂方向的允許高度較小。由此可知，該加壓裝置的機(jī)構(gòu)應(yīng)有下列幾個(gè)基本運(yùn)動(dòng)功能：一、轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)(水平軸的旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹币七\(yùn)動(dòng));二、運(yùn)動(dòng)軸線變向(轉(zhuǎn)動(dòng)軸線水平，直移沿鉛垂方向),因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)形式有轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)兩種形式，所以軸線變向可以有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下軸線變向和移動(dòng)狀態(tài)下變向兩種變向形式；三、為了加壓，機(jī)構(gòu)最好有增力作用，所以有運(yùn)動(dòng)縮小的功能。上述三種基本功能變化排列顧序，可得到如圖2-2所示的六種基本動(dòng)作結(jié)構(gòu)。其中I、Ⅱ、Ⅲ三種結(jié)構(gòu)是在移動(dòng)狀態(tài)下改變運(yùn)動(dòng)軸線方向，IV、V、VI三種結(jié)構(gòu)是在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下改變軸線方向；而Ⅲ、IV、V三種結(jié)構(gòu)是在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)中增力；I、Ⅱ、VI三種結(jié)構(gòu)是在移動(dòng)狀態(tài)中增圖2-3列出了實(shí)現(xiàn)上述基本功能的基本機(jī)構(gòu)。圖2-4中列出了四種較為合理的方案，供評(píng)選。6構(gòu)動(dòng)原理原擦傳動(dòng)波體傳動(dòng)店本mg基本動(dòng)暗凸輪凱構(gòu)連桿概構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)撓性體機(jī)構(gòu)流體機(jī)構(gòu)○○圖2-3在評(píng)價(jià)方案時(shí)，應(yīng)該包括制造工藝、材料選則、結(jié)構(gòu)繁簡、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等方面的優(yōu)劣進(jìn)行比較。現(xiàn)在作為機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，目的在于完成評(píng)選方案的初步訓(xùn)練，所以，偏重于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性方面的比較。這大致有下述幾個(gè)方面：一、機(jī)構(gòu)功能的質(zhì)量機(jī)構(gòu)的功能就是轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)和傳遞力。在作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先就是分析所設(shè)汁機(jī)構(gòu)的功能，并根據(jù)功能來設(shè)計(jì)、選擇機(jī)構(gòu)，組成方案。所以一般來說。所有方案都能基本滿足機(jī)構(gòu)的功能要求。然而，各種方案在實(shí)現(xiàn)功能的質(zhì)量上還是有差別的。譬如，可以考慮如下各7個(gè)方面：機(jī)構(gòu)所能達(dá)到所要求的行程大??；達(dá)到這一行程所需的機(jī)構(gòu)空間尺寸(最小);滿足要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；機(jī)構(gòu)的傳力特性良好(傳動(dòng)角的大小);生產(chǎn)率的高低；所需原動(dòng)機(jī)的功率大小；有優(yōu)良的動(dòng)力性能(如慣牲力平衡，動(dòng)載荷、沖擊、振動(dòng)、噪聲小等等);長時(shí)間使用以后出現(xiàn)的變化(磨損、變形等)。二、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的合理性機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)要簡潔?？梢钥紤]如下各個(gè)方面：使所選機(jī)構(gòu)方案用結(jié)構(gòu)盡量簡單；構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)盡量少；盡量選用通用件或標(biāo)準(zhǔn)件和外購件等。減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)可降低制造的難易程度。同時(shí)還減少誤差環(huán)節(jié)和摩擦損耗。提高機(jī)構(gòu)的剛度，并且連帶地降低機(jī)構(gòu)產(chǎn)生故障的可能性，提高其工作的可靠性。而增多由專業(yè)廠生產(chǎn)的通用件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件，相當(dāng)于提高了零件的制造質(zhì)量，可以使組配工作更簡單、容易。動(dòng)力源的合理選擇，有利于機(jī)構(gòu)的簡潔化和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)副的形式直接影響到機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、耐用度、效率、靈敏度和加工難易程度。一般來說，轉(zhuǎn)動(dòng)副制造簡單，容易保證運(yùn)動(dòng)副元素的配合精度，效率較高。若采用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承，則更易達(dá)到高精度、高8效益和高靈敏度的要求。移動(dòng)副的配合精度就較低?；瑒?dòng)摩擦的移動(dòng)副還容易產(chǎn)生楔緊、自鎖或爬行現(xiàn)象。高副易于用少數(shù)構(gòu)件精確實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡。但一般高副形狀復(fù)雜，相對(duì)其它運(yùn)動(dòng)副來說制造困難，接觸面小，磨損較快，故宜于低速輕載的場合。在設(shè)汁與制造的關(guān)系方面。我們應(yīng)從制造是否簡單的觀點(diǎn)出發(fā)來衡量。如果這個(gè)方案制造比較簡易，則應(yīng)該優(yōu)先采用，因?yàn)檫@有利于提高機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。四、機(jī)構(gòu)的實(shí)用性所選擇的機(jī)構(gòu)除了滿足功能要求，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠以外，還應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)工作的安全、可靠性；對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲等公害相應(yīng)的防護(hù)措施；便于進(jìn)行日常的檢查和維修等。按照上屬評(píng)判準(zhǔn)則，試以圖2-4所示的幾個(gè)方案為例，作如下的就機(jī)構(gòu)的功能質(zhì)量而言，四個(gè)方案均能達(dá)到給定的功能要求。但是，由于在鉛垂方向上機(jī)構(gòu)尺寸受到限制，所以可進(jìn)一步在這方面進(jìn)行比較、在達(dá)到同樣大小行程并有良好的傳力特性情況下，方案B、C在鉛垂方向的空間尺寸要比A、D兩種方案大得多。由于機(jī)構(gòu)是手動(dòng)驅(qū)動(dòng)，所以沖擊、振動(dòng)、噪聲等問題可不必考虛。方案A、D的主動(dòng)件是螺桿，它要轉(zhuǎn)動(dòng)很多圈以后才能使從動(dòng)件壓緊9工件，所以若將轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的手柄做成飛輪狀，使螺桿產(chǎn)生加速轉(zhuǎn)動(dòng)，利用慣性力矩作最后的加壓，就可以以較小的驅(qū)動(dòng)力，得到較大的壓緊力。而方案B、C則沒有這種可能。當(dāng)然，若從生產(chǎn)率的角度來看，機(jī)構(gòu)加壓和松開所需的動(dòng)作時(shí)間，方案B、C明顯地要比A、D少。方案B中的凸輪機(jī)構(gòu)是高副接觸，較易磨損，故凸輪廓線上需要有一余留段，使機(jī)構(gòu)加壓時(shí)凸輪有多轉(zhuǎn)過一個(gè)角度的余地，以便磨損后減小的行程能得到補(bǔ)償，但這樣設(shè)計(jì)的凸輪，在自鎖性能上要稍次一些。方案C雖不易磨損，但磨損后要補(bǔ)償行程是不容易的，必須凋整四桿機(jī)構(gòu)的尺寸才能達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?；方案A則只要斜面和螺桿長度留有余地，即可實(shí)行補(bǔ)償。而方案D,主要是活塞密封件磨損后漏油，必須更換密封后才能修復(fù)。這四個(gè)方案中的機(jī)構(gòu)易磨損程度依次為方案B、C、A、D,而易修復(fù)程度則依次為D、A、B、C。方案BC圖2-4又如，方案C是否可以改成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；這里所以用六桿機(jī)構(gòu)是因?yàn)橐玫礁蟮脑隽ψ饔?。若壓緊力不大，則可改用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。方案A用了左、右螺旋機(jī)構(gòu)和兩組楔塊機(jī)構(gòu)，若工件的加工面較窄，則可去掉一組螺旋和楔塊機(jī)構(gòu)，若加壓面較寬，則應(yīng)用兩組機(jī)構(gòu)。至于運(yùn)動(dòng)副形式，因這里有移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以選用移動(dòng)副。本例中用人力驅(qū)動(dòng)，所以沒有動(dòng)力源的選擇向題。方案A、D中螺旋副的加工要比轉(zhuǎn)動(dòng)副復(fù)雜一些。方案B中的凸輪廓線的加工難度比較大。當(dāng)被加壓工件尺寸變化時(shí)，方案A、D可用改變輸入構(gòu)件轉(zhuǎn)角的辦法來調(diào)整從動(dòng)件的加壓行程。此時(shí)機(jī)構(gòu)性能不變；方案C則只能用改變工件夾持器的位置來來適應(yīng)機(jī)構(gòu)的加壓行程，增加了結(jié)構(gòu)制造和使用上的困難。就機(jī)構(gòu)的實(shí)用性而言，使用安全可靠是最主要的。從這一點(diǎn)來看，方案A的螺旋和楔塊機(jī)構(gòu)都可以使其具有自鎖性能。而且采用面接觸的兩個(gè)對(duì)稱機(jī)構(gòu)，加壓時(shí)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，螺桿受拉力，受力情況好(無壓桿穩(wěn)定問題);有兩個(gè)自鎖壞節(jié)，所以工作絕對(duì)可靠，而且加壓性能不受工件尺寸變化的影響。在日常檢修、維護(hù)方面，各方案均較簡單，只是采用液壓缸，應(yīng)考慮防漏問題。上述各方案有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后怎樣來確定采用哪個(gè)方案，目前流行一種定量式判別辦法，就是將上述各項(xiàng)指標(biāo)按其重要程度分別規(guī)定“分”值，然后逐項(xiàng)評(píng)分，哪個(gè)方案得到的總分最多，就認(rèn)為哪個(gè)方案最優(yōu)。對(duì)于簡單的機(jī)構(gòu)，我們可抓住關(guān)鍵性的性能指標(biāo)和突出的優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)來決定方案的取舍。象上述評(píng)論的例子中，在鉛垂方向尺寸最小的情況下，再比較增力性能和自鎖可靠性，可確定方案A、D是較好的方案。若考慮到液壓缸的防漏要求比較嚴(yán)格，制造要求較高，那么可優(yōu)先考慮采取方案A。§2-4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例不同的設(shè)計(jì)課題有不同的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法，這里列舉的實(shí)例僅用來說明機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟和大致過程。例一：設(shè)計(jì)5噸壓片機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步就是要了解題意，即了解機(jī)器的工作對(duì)象、加工方法和工作參數(shù)(設(shè)計(jì)時(shí)必要的原始數(shù)據(jù))它們都是設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的依據(jù)。壓片機(jī)是將陶瓷干粉料壓制成直徑為34mm、厚度為5mm的圓形片坯。其工藝過程是：1、干粉料均勻篩入圓筒形型腔(圖2-5a);2、下沖頭下沉3mm,預(yù)防上沖頭進(jìn)人型腔時(shí)把粉料撲出(圖2-5b);3、上、下沖頭同時(shí)加壓(圖2-5c)并保壓一段時(shí)間；4、上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯(圖2-5d);其余設(shè)計(jì)參數(shù)是：沖頭壓力：15噸(150000N);生產(chǎn)率：每分鐘二、分解工藝動(dòng)作，擬定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式根據(jù)工藝過程，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)模具(圓筒形型腔)和三個(gè)執(zhí)行構(gòu)圖2-51、上沖頭完成往復(fù)(鉛垂上下)直移運(yùn)動(dòng)，下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程約為90-100mm。若機(jī)構(gòu)主動(dòng)件一轉(zhuǎn)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，則上沖頭位移線圖的形狀大致如圖2-6a所示2、下沖頭下沉3mm,然后上升8mm(加壓)后停歇保壓，繼而上升16mm,將成型片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后在下移21mm到待裝料位置。其位移線圖大致如圖2-6b所示。3、料篩在模具型腔上方住復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料篩復(fù)在臺(tái)面上右移約45～50mm推卸成形片坯，其位移線圖大致如圖2-6c所示。b)圖圖2-7三、根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖擬定運(yùn)動(dòng)循壞圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位.以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。上沖頭加壓機(jī)構(gòu)主動(dòng)件每轉(zhuǎn)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循壞，所以擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)(0～360°),以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，而不必準(zhǔn)確表示出運(yùn)動(dòng)規(guī)律。例如：料篩退出加料位置(圖2-7中線段①)后停歇。料篩剛退出，了沖頭即開始下沉3mm(圖中②)。下沖頭下沖完畢，上沖頭可下移到型腔入口處(圖中③),待上沖頭到達(dá)臺(tái)面下3mm處時(shí)，下沖頭開始上升，對(duì)粉料兩面加壓。這時(shí)，上、下沖頭各移8mm(圖中④),然后兩沖頭停歇保壓(圖中⑤),保壓時(shí)間約為0.4秒，相當(dāng)于主動(dòng)件轉(zhuǎn)60°左右。以后，上沖頭先開始退出，下沖頭稍后并稍慢地向上移動(dòng)到和臺(tái)面平齊。頂出成形片坯(圖中⑥)。下沖頭停歇待卸片坯時(shí)，料篩推進(jìn)到型腔上方推卸片坯(圖中⑦)。下沖頭下移21mm的同時(shí)，料篩振動(dòng)粉料(圖中⑧)而進(jìn)入下一個(gè)循壞。擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(圖2-7)時(shí)，還要注意一個(gè)問題，即各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作起迄位置可視具體情況重疊安排。例如上沖頭還未退到上頂點(diǎn)，料篩即可開始移動(dòng)送進(jìn)；而料篩尚未完全退回，上沖頭已開始下行，只要料篩和上沖頭不發(fā)生碰撞(阻擋)即行。這樣安排，可增長執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，減小加速度，從而改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能。確定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖后，即可據(jù)此擬訂合適的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。必要時(shí)，再對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，用分析得到的位移規(guī)律到運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上觀查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否協(xié)調(diào)。若有不當(dāng)之處，應(yīng)將運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖作適當(dāng)修正。由上述分析可知，壓片機(jī)機(jī)構(gòu)有三個(gè)分支：一為實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)構(gòu)；二為實(shí)現(xiàn)下沖頭運(yùn)動(dòng)的輔助加壓機(jī)構(gòu)；三是實(shí)現(xiàn)料篩運(yùn)動(dòng)的上、下料機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定的相位關(guān)系安裝以后，應(yīng)能作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)(也可能是機(jī)構(gòu))。這里僅對(duì)其中的主加壓機(jī)構(gòu)敘述其設(shè)計(jì)過程。實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有下述幾種基本運(yùn)動(dòng)功能：1、上沖頭要完成每分鐘25次往復(fù)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)的主動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)速應(yīng)為25r/min,若以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力，則主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有運(yùn)動(dòng)縮小的功能；2、因上沖頭是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)交替的功能；3、原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，上沖頭是直移運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能；4、因有保壓階段，所以機(jī)構(gòu)上沖頭在下移行程末端有較長的停歇或近似停歇的功能；5、因沖頭壓力較大，所以希望機(jī)構(gòu)具有增力的功能，以增大有效作用力，減小原動(dòng)機(jī)的功率。機(jī)構(gòu)功能齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪桃構(gòu)淡體壓力機(jī)構(gòu)圖2-8先取上述(1)、(2)、(3)三種必須具備的功能來組成機(jī)構(gòu)方案.若每一功能僅由一類基本機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖2-8所示，則有六種動(dòng)作結(jié)構(gòu)，可組合成100多種方案。直觀進(jìn)行判斷，舍棄一些方案。例如，我們可從中選出如圖2-9所示的四種方案作為評(píng)選方案。由于上沖頭在下移行程的末端還有停歇和增力的附加要求，所以對(duì)上述方案要再作增改。要使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(執(zhí)行構(gòu)件)在行程中停歇.即運(yùn)動(dòng)速度為零，大致有下述幾種辦法：1、如圖2-9中方案一、三用轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪推動(dòng)從動(dòng)件，則與從動(dòng)件行程末端相應(yīng)的凸輪廓線用同心圓弧廓線時(shí)，從動(dòng)件在行程末端停歇。曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖2-10a)也有同樣的作用。圖2-92、使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副或運(yùn)動(dòng)鏈暫時(shí)脫離，這可采用基本機(jī)構(gòu)的變異機(jī)構(gòu)，如槽輪機(jī)構(gòu)(圖2-10b),也可采用換向機(jī)構(gòu)或離合器(圖2—2高a)方案五圖2-103、在機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合時(shí)，使兩機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件均在速度零位時(shí)串接。因?yàn)樗俣攘阄桓浇乃俣纫话阋草^小，這就使得串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件的速度在較長一段時(shí)間內(nèi)接近為零.如圖2-9方案四所示。4、用其它方式組合機(jī)構(gòu)。如用軌跡點(diǎn)串聯(lián)時(shí)，當(dāng)軌跡點(diǎn)在直線段或圓弧段上運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件停歇。并聯(lián)組合時(shí)，將兩個(gè)輸入構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相加，可使輸出構(gòu)件的速度在預(yù)定區(qū)域內(nèi)接近于零。至于機(jī)構(gòu)增力的要求，它與機(jī)構(gòu)停歇的要求，從功率傳遞的角度來看，有著內(nèi)在的聯(lián)系。因?yàn)?，若不?jì)摩擦損耗時(shí)，輸入、輸出功率應(yīng)相等，即Mo=M,o?,所以速度低時(shí)，力大。根據(jù)這個(gè)道理，可使沖頭在下移行程末端8mm的范圍內(nèi)向有足夠低的速度，這是增力措施之一。此外，合適地安排機(jī)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)位置，使得到良好的傳力條件，即得到較大的有效作用力.也是一種“增力”的辦法。按照前述的方案評(píng)選原則，充分分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，然后選出幾個(gè)比較合適的方案。圖2-9方案一、三都采用了凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)雖能得到理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但要使從動(dòng)件達(dá)到90-100mm的行程，凸輪的向徑比較大，于是凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間也較大。而且凸輪與從動(dòng)件是高副接觸，不宜用于低速、大壓力的場合。圖2-9方案二采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長度僅為滑塊行程的一半，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小.但滑塊在行程末端只作瞬時(shí)停歇，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不理想。如用圖2-9方案四，將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)，剛可得到比較好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.尺寸也不致過大。又因?yàn)樗侨透睓C(jī)構(gòu)，宜用于低速、重載的場合。其余方案也可達(dá)到所要求的機(jī)構(gòu)功能.但均不如前述幾個(gè)方案的結(jié)構(gòu)簡潔。所以，選用方案四是比較適宜的。至于下沖頭機(jī)構(gòu)和料篩機(jī)構(gòu)，也可照上述方法選定方案，不再詳述。前者因位移不大，運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，可考慮用凸輪機(jī)構(gòu)；后者因要完成振動(dòng)動(dòng)作。所以可用凸輪機(jī)構(gòu)完成小振動(dòng)動(dòng)作，用串聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和放大。六、機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)的方法很多，這里僅介紹一種方法，供參考。方案四是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu)。屬構(gòu)件固接式串聯(lián)組合。今將第一個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件(在速度為零的位置)和第二個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件(在其輸出構(gòu)件速度接近為零時(shí)的位置)固接起來，即機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來，那么,在這個(gè)位置附近(一段較長時(shí)間)組合機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件將近似停歇.其原理說明如下：假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律s-φ,(圖2-11a),圖2-11b所示該機(jī)構(gòu)正處于滑塊速度接近于零的位置；曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律ψ?-9?,如圖2-11c實(shí)線所示，而圖2-11d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿O,A'正處于速度為零的位置。若將圖2-11b、圖2-1ld所示的兩個(gè)機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，則串聯(lián)以后構(gòu)件O,A和O,A'成為一個(gè)構(gòu)件(圖2-lle)。因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的φ,和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的φ,有如下關(guān)系于曲線平移了一個(gè)距離φ。(如虛線所)。當(dāng)s-φ,和y?-φ?如圖2-1la,圖2-11c所示，則沿圖中箭頭所示走向，從w,得y”,由。,得s’。而從ψ、s'得到y(tǒng)?-s曲線上的一點(diǎn)，依此可得出一條y,-s曲線。從圖2-11a、圖2-11c的局部放大圖圖2-11f中可知，在w,由b-c-0-a的區(qū)域內(nèi)(轉(zhuǎn)角約70°),滑塊的位移s約在接近零的一個(gè)很小的范圍(約0.37mm)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn)為這時(shí)滑塊是停歇的。b)B」6反而改善了構(gòu)件A'B'的受力條件。根據(jù)上述分析，該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計(jì)：1、確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖2-12a),λ=l/r愈小，在s=0處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的λ。但a愈大。從s=0到90～100mm的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角o也愈大；又因?yàn)榍桥c曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿串接的。而搖桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180°,且希望取小一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè)合適的曲柄長度和a值.滿足滑塊90—100mm的行程，而曲柄轉(zhuǎn)角則在60°左右，同時(shí)滑塊停歇)如圖2-13所示。a)圖2-122、確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸。在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng)角。所以，當(dāng)搖桿在O?A位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿AB'與O,A的夾角應(yīng)接近90°。此時(shí)，置作o。。具體選定o。的位置時(shí).可再考慮急回特性的要求，或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速比變化系數(shù)k或o愈大，在位置A時(shí)的位移變化較大(圖2-12b),所以o。距離A點(diǎn)遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定o。以后，可定出與O,A兩個(gè)位移g(或I、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)位置)。按上述命題沒計(jì)出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺度。角φ。為兩機(jī)構(gòu)串聯(lián)的相位角。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖2-13所示。其后，再對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，可得到機(jī)構(gòu)正確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。最后.再回到運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上，檢查它與其它執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)有是否干涉的情況出現(xiàn)。必要時(shí)可修正運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。圖2-13第三章課程設(shè)計(jì)題目§3-1半自動(dòng)平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu)。半自動(dòng)平壓模切機(jī)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(jī)可對(duì)各種規(guī)格的白紙板、厚度在4mm以下的瓦愣紙板，以及各種高級(jí)精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線。壓凹凸。經(jīng)過壓痕、切線的紙扳，用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸的商標(biāo)。壓制紙板的工藝過程分為“走紙”和“模切”兩部分。如圖3-1所示，4為工作臺(tái)面，工作臺(tái)上方的1為雙列鏈傳動(dòng)，2為主動(dòng)鏈輪，3為走紙模塊(共五個(gè))其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干個(gè)夾緊片。主動(dòng)鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，使雙列鏈條作同步的間歇運(yùn)動(dòng)。每次停歇時(shí)，鏈上的一個(gè)走紙模塊剛好運(yùn)動(dòng)到主動(dòng)鏈輪下方的位置上。這時(shí)，工作臺(tái)面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件7作往復(fù)移動(dòng)，推動(dòng)橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入，待夾緊后，主動(dòng)鏈輪又開始轉(zhuǎn)動(dòng)，將紙板送到具有上模5(裝調(diào)以后是固定不動(dòng)的)和下模6的位置。鏈輪再次停歇。這時(shí)，在工作臺(tái)面下部的的主傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件—滑塊6和下模為一體向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紙板的壓痕、切線，稱為模壓或壓切。壓切完成以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的模塊走到某一位置時(shí)，受另一機(jī)構(gòu)(圖上未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺(tái)上，完成一個(gè)工作循環(huán)。與此同時(shí)，后一個(gè)橫塊進(jìn)人第二個(gè)工作循環(huán)。將已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。本題要求按照壓制紙板的工藝過程設(shè)計(jì)下列幾個(gè)機(jī)構(gòu)：使下壓模運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，起減速作用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；控制橫塊上夾緊裝置(夾緊紙板)的控制機(jī)構(gòu)。圖3-21、每小時(shí)壓制紙板3000張。2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min,滑塊推動(dòng)下模向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受生產(chǎn)阻力如圖3-2所示，圖中pe=2×10°N,回程時(shí)不受力，回程的平均速度為工作行程平均速度的1.3倍，下模移動(dòng)的行程長度H=50±0.5mm。下模和滑塊的質(zhì)量約120kg。3、工作臺(tái)離地面的距離約1200mm。4、所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動(dòng)力，壽命長，便于制造。根據(jù)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的工作原理，把機(jī)器完成加工要求的動(dòng)作分解成若干種基本運(yùn)動(dòng)。進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，最主要的是要弄清設(shè)計(jì)要求和條件，掌握現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的基本性能，應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或有創(chuàng)造性地構(gòu)思新的機(jī)構(gòu)，以保證機(jī)器有完善的功能和盡可低的成本。不同的機(jī)構(gòu)類型及其組合將構(gòu)成多種運(yùn)動(dòng)方案。對(duì)本題進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)時(shí)應(yīng)考慮以下問題：1、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)時(shí)，要同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)條件和動(dòng)力條件。例如，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，有凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。由于壓制紙板時(shí)受力較大，宜采用承載能力高的平面連桿機(jī)構(gòu)，而連桿機(jī)構(gòu)中常用的有四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu)。再從機(jī)構(gòu)具有急回特性的要求出發(fā)，在定性分析的基礎(chǔ)上，選取節(jié)省動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。當(dāng)受力不大而運(yùn)動(dòng)規(guī)律又比較復(fù)雜時(shí)，可采用凸輪機(jī)構(gòu)。例如本題中推動(dòng)夾緊裝置使夾緊片張開的控制機(jī)構(gòu)，由于夾緊片張開后要停留片刻，讓紙板送入后才能夾緊，因而推桿移動(dòng)到最高位置時(shí)，有較長時(shí)間停歇的運(yùn)動(dòng)要求，故采用凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上易于實(shí)現(xiàn)此要求，且結(jié)構(gòu)簡單。2、為滿足機(jī)器工藝要求，各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作在規(guī)定的位置和時(shí)間上必須協(xié)調(diào)，如下壓模在工作行程時(shí)，紙板必須夾緊；在下壓?；爻虝r(shí)，紙板必須送到模壓位置。因此，為使各執(zhí)行構(gòu)件能按工藝要求協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)繪出機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循壞圖。3、根據(jù)機(jī)器要求每小時(shí)完成的加工件數(shù)，可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)速不同，可先確定總傳動(dòng)比，再根據(jù)總傳動(dòng)比選定不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及組合方式。例如，帶傳動(dòng)和定軸輪系串聯(lián)或采用行星輪系等；有自鎖要求而功率又不大時(shí)，可采用蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)。對(duì)定軸輪系要合理分配各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比，這個(gè)問題將在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中解決.4、在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，僅在某一區(qū)間承受生產(chǎn)阻力較大的機(jī)器，將引起等效構(gòu)件所受的等效阻力矩有明顯的周期性變化，若電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩近似地認(rèn)為是常數(shù)，則將引起角速度的周期性波動(dòng)。為使主動(dòng)件的角速度較為均勻，應(yīng)考慮安裝飛輪。可適當(dāng)選擇帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，使大帶輪具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而起飛輪的作用，通常應(yīng)計(jì)算大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是否滿足要求。如不滿足，則需另外安裝飛輪。實(shí)現(xiàn)本題要求的機(jī)構(gòu)方案有多種。現(xiàn)介紹幾例：1、實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：具有急回或增力特性的往復(fù)直移機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(或?qū)U機(jī)構(gòu))與搖桿滑塊機(jī)2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：連續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)的減速機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)與兩級(jí)齒輪傳動(dòng)串聯(lián)、帶傳動(dòng)與行星輪系串聯(lián)和行星輪系(需安裝飛輪)等。圖3-33、控制夾緊裝置的機(jī)構(gòu)：具有一端停歇的住復(fù)直移運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有凸輪機(jī)構(gòu)、具有圓弧槽的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。圖圖3-5圖3-3所示方案的主要優(yōu)點(diǎn)是滑塊5承受很大載荷時(shí)，連桿2卻受力較小，曲柄1所需的驅(qū)動(dòng)力矩小，因此該機(jī)構(gòu)常稱為增力機(jī)構(gòu)，它具有節(jié)省動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。此外，圖3-4、3-5所示為另外兩種六桿機(jī)構(gòu)，供分析比較。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。四、設(shè)計(jì)步驟1、構(gòu)思、選擇機(jī)構(gòu)方案機(jī)構(gòu)方案的構(gòu)思和選擇討論，已如上述，做出運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。下面以圖3-3所示方案為例介紹設(shè)計(jì)步驟。2、計(jì)算總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比和確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案按選的平面連桿機(jī)構(gòu)，由己知參數(shù)按解析法、圖解法或兩種方法兼用，以計(jì)算機(jī)構(gòu)尺寸、由于本題是具有短暫高峰載荷的機(jī)器，應(yīng)驗(yàn)算其最小傳動(dòng)角，并盡可能保證壓模工作時(shí)，有較大的傳動(dòng)角，以提高機(jī)器的效率。如機(jī)構(gòu)在圖3-6所示的位置上，搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的受力圖可用圖解s=H-[(1?+l?)-(l?sinq?+l?sin當(dāng)搖桿在最右端極限位置時(shí)，取φ,=φ,由s=0得4、運(yùn)動(dòng)分析和力分析在完成平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析(僅考慮滑塊和下模的慣性力),包括用解析法建立數(shù)學(xué)模型，繪制程序框圖，用計(jì)算機(jī)打印源程序與計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制運(yùn)動(dòng)線圖(位移、速度、加速度線圖)和平衡力矩線圖。5、選擇控制夾緊裝置的機(jī)構(gòu)方案。6、繪制所設(shè)計(jì)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。7、編寫說明書。說明書內(nèi)容包括設(shè)計(jì)題目、機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和選擇、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，力分析及其結(jié)果。五、應(yīng)完成的工作量學(xué)生應(yīng)完成1、包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案選擇(至少3個(gè)),運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2、繪制3個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡3、對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，完成主程序的編寫，其中包括主程序流程圖；繪制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖；4、設(shè)計(jì)說明書一份。1、,2、,3、畫在1張1號(hào)圖上。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案應(yīng)組織學(xué)生討論。若不具備計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)條件，可全部改用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，讓學(xué)生編寫主程序，并調(diào)用子程序(見本指導(dǎo)書第4章)。完成上述任務(wù)需1.5周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為8～10小時(shí)。若課程設(shè)計(jì)時(shí)間為2周，可以考慮再完成凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)或動(dòng)態(tài)靜力分析、飛輪設(shè)計(jì)內(nèi)容?！?-2平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理是復(fù)印原理，即將鉛版上凸出的痕跡借助于油墨壓印到紙張上。平臺(tái)印刷機(jī)一般由輸紙、著墨(即將油墨均勻涂抹在嵌于版臺(tái)上的鉛版上)、壓印、收紙等四部分組成。傳動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)[傳期機(jī)圖3-8如圖3-7蘭第三區(qū)儀第二區(qū)段第所示，平臺(tái)印刷機(jī)的壓印動(dòng)作是在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛板的版臺(tái)之間進(jìn)行的。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)均由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置i后分成兩路。一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I帶動(dòng)版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，另一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅱ帶動(dòng)滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)板臺(tái)與滾筒接觸時(shí)，在紙張上壓印出字跡或圖形。版臺(tái)工作行程中有三個(gè)區(qū)段(如圖3-9所示)。在第一區(qū)段時(shí)，送紙、著墨機(jī)構(gòu)(未畫出)相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段，滾筒和版臺(tái)完成壓印動(dòng)作；在第三區(qū)段中，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。本題目所要設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就是指版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I及滾筒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅱ。二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1、要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺(tái)印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)；滾筒作連續(xù)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；2、為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺(tái)之間無相對(duì)滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)移動(dòng)速度相等；3、為保證整個(gè)印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺(tái)在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一定的范圍內(nèi)(應(yīng)盡可能小);4、不同類型的平臺(tái)印刷機(jī)所要求實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)率(即每小時(shí)印刷張數(shù))、板臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程長度及其它設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示：(張/小時(shí))版臺(tái)行程長度壓印區(qū)段長度功率電機(jī)轉(zhuǎn)速高速5、要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，版臺(tái)應(yīng)作往復(fù)移動(dòng)，行程較大，且盡可能使工作行程中有一段勻速運(yùn)動(dòng)(壓印區(qū)段),并有急回特性；滾筒作間歇(滾停式)或連續(xù)(有勻速段)轉(zhuǎn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)要求不一定都能得到滿足。但一定要保證版臺(tái)和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動(dòng)關(guān)系，即滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度相等，這可在運(yùn)動(dòng)鏈中加入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運(yùn)動(dòng)達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。1、版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案1.1六桿機(jī)構(gòu)。圖3-9所示六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易；作住復(fù)移動(dòng)的構(gòu)件5(即版臺(tái))的速度是變化的，有急回圖3-101.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。圖3-10所示機(jī)構(gòu)由偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺(tái)固連在一起。此組合機(jī)構(gòu)最重要的特點(diǎn)是版臺(tái)行程比鉸鏈中心點(diǎn)c的行程大一些。此外，由于齒輪中心c(相當(dāng)于滑塊的鉸鏈中心)的軌跡對(duì)于點(diǎn)A偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)。 1.3雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合圖3-11所示組合機(jī)構(gòu)的下齒條也是可移動(dòng)的齒條。故可由下齒條輸入另一運(yùn)動(dòng)，以得到所需的合成運(yùn)動(dòng)；當(dāng)不考慮下齒條的移動(dòng)時(shí)，上齒條(即版臺(tái))運(yùn)動(dòng)的行程也是轉(zhuǎn)動(dòng)副中心點(diǎn)c的行程的2倍。這里用兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)的行程要求，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)在壓印區(qū)中近似勻速的要求和回程時(shí)的急回特性要求。圖1.4齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。圖3-12所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)的上、下齒條均為可移動(dòng)的齒條.且都與版臺(tái)固接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu)(圖中未示出)撥動(dòng)齒輪沿其軸向滑動(dòng)時(shí)，可使齒輪時(shí)而和上齒條嚙合.時(shí)而和下齒條嚙合，從而實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。若齒輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則版臺(tái)作勻速往復(fù)移動(dòng)。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個(gè)印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大(如2×2m2),對(duì)印痕濃淡均勻性要求較高時(shí)采用。2、滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案圖3-142.1齒輪齒條機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu))。圖3-13所示的滾筒是由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，因而可保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度在壓印區(qū)段完全等的要求.此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于保證速度同步的要求。但當(dāng)版臺(tái)空回時(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而應(yīng)設(shè)置滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的脫離裝置(如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)動(dòng)裝置)及滾筒的定位裝置(如圖3-14)。由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣性力矩校大，不宜用于高速。2.2齒輪機(jī)構(gòu)。圖3-15所示的滾筒是由電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)的。因而其運(yùn)動(dòng)速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺(tái)由非勻速機(jī)構(gòu)(如前述版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案1、2、3帶動(dòng)時(shí)，很難滿足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案4(圖3-12)配合使用。2.3雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖3-16所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化平緩，這樣既可保證印刷質(zhì)量，又可減小滾筒直徑。因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以其動(dòng)態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式性能簡好。值得指出的是：(1)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案I、Ⅱ中應(yīng)加設(shè)滾筒與版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)脫離機(jī)構(gòu)及滾筒定位機(jī)構(gòu)；(2)在按主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案IV設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度在壓印區(qū)段完全一致，一般應(yīng)加設(shè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。如圖3-17所示凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。圖3-171、設(shè)計(jì)和選擇方案平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求，并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。此外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面1.2刷紙張幅面大小(幅面大，版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的勻速要求較高);1.4傳力特性。2、確定設(shè)計(jì)路線以平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案IV為例，來說明設(shè)計(jì)路線。首先根據(jù)生產(chǎn)率及壓印區(qū)的速度變化較小的要求，設(shè)計(jì)滾筒的雙曲柄機(jī)構(gòu)；然后，根據(jù)版臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程并考慮有急回特性的要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；再根據(jù)滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度在壓印區(qū)盡可能接近的原則，設(shè)計(jì)串聯(lián)在曲柄滑決機(jī)構(gòu)前的雙曲柄機(jī)構(gòu)；最后，對(duì)已設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析并根據(jù)壓印區(qū)接近勻速的要求，確定該區(qū)間位置，再求出在該區(qū)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)滾筒表面上的點(diǎn)轉(zhuǎn)過的弧長及版臺(tái)上與之相接觸的一點(diǎn)的位移之間的差值，從而可得出凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(圖3-17的下齒條)的位移曲線，并據(jù)此設(shè)計(jì)出該凸輪輪廓曲線。由于此方案比較復(fù)雜，建議只要學(xué)生設(shè)計(jì)版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(即包括版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu))3、設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)根據(jù)版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程，求得滑塊鉸接點(diǎn)的行程；選定連桿長L與曲柄長R之比λ=L/R(一般可在2.8-4之間選取)、偏距e與曲柄長度R之比δ=e/R(一般在0.3～0.4之間);據(jù)此，可求出R、L、e。4、設(shè)計(jì)版臺(tái)的雙曲柄機(jī)構(gòu)根據(jù)已知的滾筒速度曲線(由教師給出，或給出滾筒雙曲柄機(jī)構(gòu)尺寸.由學(xué)生作運(yùn)動(dòng)分析得到)。初定壓印區(qū)段后，即可著手設(shè)計(jì)版臺(tái)的雙曲柄機(jī)構(gòu)。4.1首先根據(jù)壓印區(qū)段的滾筒表面點(diǎn)線速度與版臺(tái)移動(dòng)速度相等的要求或純滾動(dòng)的要求，確定版臺(tái)的雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩連架桿若干對(duì)應(yīng)位置關(guān)系(用插值法或圖解法以取3-4對(duì)位置；用優(yōu)化方法則以取六至十個(gè)對(duì)應(yīng)位置為宜);4.2用圖解法、插值法或函數(shù)平方逼近法或其它優(yōu)化方法設(shè)計(jì)出該機(jī)構(gòu)。5、用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1在假設(shè)版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)未安裝運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu)，且下齒條固定不動(dòng)的情況下，對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。求出版臺(tái)及滾筒表面點(diǎn)的位移曲線及速度曲線；5.2根據(jù)上述曲線，調(diào)整壓印區(qū)。壓印區(qū)的始點(diǎn)一般應(yīng)為同速點(diǎn)(即版臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度與滾筒表面點(diǎn)的速度相同的位置);壓印區(qū)段的速度變化相對(duì)較小且兩條速度曲線相當(dāng)接近；5.3將壓印區(qū)分成幾段，得到n+1個(gè)分點(diǎn)，并依次求出滾筒表面點(diǎn)轉(zhuǎn)過的弧長與版臺(tái)位移之間的各個(gè)差值△s(i=1,2,…,n),畫出以曲柄(或凸輪)轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)的曲線，即為凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件在壓印區(qū)的位5.4確定凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件位移曲線中的過渡曲線段，并用圖解法求出凸輪的理論輪廓；5.5檢驗(yàn)壓力角和最小曲率半徑，確定滾子半徑，求出凸輪實(shí)際廓線。6、整理設(shè)計(jì)說明書建議對(duì)版臺(tái)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。為此，要求學(xué)生在熟悉各子程序功能、標(biāo)識(shí)符的意義及調(diào)用方法的情況下，編制并調(diào)試主程序，然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出結(jié)果；凸輪輪廓可用圖解法，亦可用解析法求出。1、3種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案選擇，運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2、繪制3種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，其中1種方案的運(yùn)動(dòng)線圖；3、對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，完成主程序的編寫，其中包括主程序流程圖；繪制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖；4、設(shè)計(jì)說明書1份。1、,2、繪于1張1號(hào)圖紙上。完成上述任務(wù)需1.5周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為8～10小時(shí)。若課程設(shè)計(jì)時(shí)間為2周，可以考慮再作凸輪位移曲線及凸輪廓線圖，3號(hào)圖紙1張。一、設(shè)計(jì)題目11圖3-18牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖3-18a。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量。刨頭左行時(shí)，刨刀切削，稱空回行程。此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)(圖中未畫),使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力(在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，見圖3-18b),而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn).故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，見表3-1和表3-2方案導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析G?P2123表3-2飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)術(shù)δJo?Jo’Jo’XD]]S21’1’n0001510204053257510750063.52025131640540.25)2570107000642036151950532207510650063.520三、方案設(shè)計(jì)及討論牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件有急回特性；機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的動(dòng)力特性。要滿足這些要求，用單一的四桿機(jī)構(gòu)是難以實(shí)現(xiàn)的。下面介紹幾種僅供參考，更多的方案有待讀者自行構(gòu)1、如圖3-19所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的6桿機(jī)構(gòu)。采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動(dòng)角y始終為90°,且適當(dāng)確定構(gòu)件尺寸，可以保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當(dāng)確定刨圖3-192、如圖3-20所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。適當(dāng)選擇凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)出凸輪廓線，可以實(shí)現(xiàn)刨頭的工作行程速度較低，而返回行程速度較高的急回特性；在刨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，避免加減速度的突變發(fā)生(采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)力作用，只須克服慣性力及運(yùn)動(dòng)副摩擦阻力。凸輪機(jī)3、如圖3-21所示，牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和扇形齒輪、齒條機(jī)構(gòu)。齒條固結(jié)于刨頭的下方。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)如1中所述，扇形齒輪、齒條機(jī)構(gòu)具有精確的傳動(dòng)比，能夠承受較大的載荷。扇形齒輪的加工，要求保證一定的精度，工藝上的難度大一些；且扇形齒輪、齒條的中心距要求較高。圖圖3-21構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可以滿足牛頭刨床的刨削工件時(shí)，刨刀的速度較低，而刨刀返回時(shí)其速度較高的急回特性要求；在刨削過程中，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件搖桿3的壓力角α是變化其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。圖1、設(shè)計(jì)和選擇方案牛頭刨床的主傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求，并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。此外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面1.1曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)速n?;1.2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性；1.3根據(jù)所受切削力的大小，機(jī)構(gòu)的傳力特性；2、確定設(shè)計(jì)路線以牛頭刨床的主傳動(dòng)方案I為例，來說明設(shè)計(jì)路線。首先，根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及曲柄的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算；根據(jù)刨頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并考慮由急回特性的要求，進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)牛頭刨床的工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。根據(jù)原始數(shù)據(jù)中所給的凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。3、設(shè)計(jì)牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.1根據(jù)曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n,、各構(gòu)件尺寸及重心位置，設(shè)計(jì)出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上(見圖4-2)。5、設(shè)計(jì)牛頭刨床的凸輪機(jī)構(gòu)5.1用解析法算出凸輪理輪廓線坐標(biāo)，繪制凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖或用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.2檢驗(yàn)壓力角和最小曲率半徑，確定滾子直徑，求出凸輪實(shí)際6、設(shè)計(jì)牛頭刨床的齒輪機(jī)構(gòu)6.1由原始數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。、曲柄的轉(zhuǎn)速n?、小帶輪直徑d?、,皮帶輪直徑d。,以及齒輪的齒數(shù)z?、zg、z,計(jì)算齒輪2的齒數(shù)6.2由原始數(shù)據(jù)表中模數(shù)m?、m。,,齒輪分度圓壓力角α;齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)，進(jìn)行齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。建議對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)用計(jì)算機(jī)迸行輔助設(shè)計(jì)。根據(jù)本指導(dǎo)書提供的子程序，要求學(xué)生在熟悉各子程序功能、標(biāo)識(shí)符的意義及調(diào)用方法的情況下，編制并調(diào)試主程序，然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。動(dòng)態(tài)靜力分析，飛輪設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際情況作為選作內(nèi)容；凸輪輪廓可用圖解法，亦可用解析法求出。1、3種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案選擇，運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2、三種運(yùn)動(dòng)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，所選定的運(yùn)動(dòng)方案的位移、3、打印學(xué)生自己編寫的運(yùn)動(dòng)分析主程序、主程序流程圖，計(jì)算4、設(shè)計(jì)說明書一份。1、,2、繪于1張1號(hào)圖紙上。完成上述任務(wù)需1.5周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為8～10小時(shí)。若課程設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí)為2周，可以考慮再作凸輪位移曲線及凸輪廓線圖，3號(hào)圖紙1張；或動(dòng)態(tài)靜力分析和飛輪設(shè)計(jì)的內(nèi)容，3號(hào)圖紙1張(平衡力矩圖)及相應(yīng)的程序和計(jì)算內(nèi)容。一、設(shè)計(jì)題目圖3-24插床主要由齒輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成，如圖3-23所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置(圖中只畫出齒輪z?,z?),使曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5-6,使裝有刀具的滑塊沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng)。為了縮短空程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸o,上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)桿O?D和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)來完成的。二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，見表3-3表3-3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量KHdbCmAG?(Q000N2N)18注：從動(dòng)桿的加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速、等減速運(yùn)動(dòng)。插床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件是曲柄；從動(dòng)件為滑塊5,行程中有急回特性；機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的動(dòng)力特性。下面介紹幾種僅供參考。1、如圖3-23所示，插床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的6桿機(jī)構(gòu)。采用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動(dòng)角y始終為90°,且適當(dāng)?shù)卮_定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。恰當(dāng)確定刨頭的導(dǎo)路位置，可以使壓力角α盡量小。圖3-25圖3-272、如圖3-26所示，插床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。滑塊2與導(dǎo)桿3之間的傳動(dòng)角γ始終為90°;可以實(shí)現(xiàn)插刀的工作行程速度較低，而返回行程速度較高的急回特性；采用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)插刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用6桿機(jī)構(gòu)，沒有高副，因此可以承受較大的載荷。與擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)相比，在其他條件相同的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)占據(jù)較大的空間。3、如圖3-27所示，插床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用雙曲柄機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。主動(dòng)構(gòu)件1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件3作變速運(yùn)動(dòng)；雙曲柄機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件3的壓力角α是一個(gè)隨雙曲柄機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化的值；可以實(shí)現(xiàn)插刀的工作行程速度較低，而返回行程速度較高的急回特性。主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用6桿機(jī)構(gòu)，沒有高副，因此可以承受較大的載荷。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。1、設(shè)計(jì)和選擇方案插床的主傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求，并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。此外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問1.1曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)速n?;1.2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性；1.3根據(jù)所受切削力的大小，機(jī)構(gòu)的傳力特性；2、確定設(shè)計(jì)路線以插床的主傳動(dòng)方案I為例，來說明設(shè)計(jì)路線。首先，根據(jù)曲柄的轉(zhuǎn)速n,,進(jìn)行齒輪傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算；根據(jù)插刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并考慮急回特性的要求，進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由凸輪機(jī)構(gòu)和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)原始數(shù)據(jù)中所給的凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行凸輪機(jī)3、設(shè)計(jì)插床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.1根據(jù)曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n、行程速比系數(shù)k及刨刀的行程H,根據(jù)表3-3所給的各構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。且刨頭導(dǎo)路y-y位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上(見圖3-19)。3.2在完成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，由各構(gòu)件尺寸及重心位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析(僅考慮滑塊5和搖桿3的慣性力),包括用解析法建立數(shù)學(xué)模型，繪制程序框圖，打印學(xué)生自己編寫的主程序與計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制運(yùn)動(dòng)線圖(位移、速度、加速度線圖)和平衡力矩線圖。4、飛輪設(shè)計(jì)根據(jù)表3-3中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)s,具有定傳動(dòng)比的各構(gòu)件的重量Q,、Q,及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jg,,曲柄的轉(zhuǎn)速n,及某些齒輪的參數(shù)z、z?,飛輪安裝在曲柄軸上由動(dòng)態(tài)靜力分析所得的平衡力矩M,,驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，將飛輪安裝在曲柄軸上，進(jìn)行飛輪計(jì)算。5、設(shè)計(jì)插床的凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的擺桿推程和回程均為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角φ、遠(yuǎn)休止角φ、回程運(yùn)動(dòng)角φ',擺桿長度o,最大擺角，許用壓力角[a];凸輪與曲柄共軸。5.1用解析法算出凸輪理論廓線坐標(biāo)，繪制凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖或用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.2檢驗(yàn)壓力角和最小曲率半徑，確定滾子直徑，求出凸輪實(shí)際廓線。6、設(shè)計(jì)插床的齒輪機(jī)構(gòu)由原始數(shù)據(jù)表中模數(shù)m?、mo,齒輪分度圓壓力角α;齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)，進(jìn)行齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。建議對(duì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)用計(jì)算機(jī)迸行輔助設(shè)計(jì)。根據(jù)本指導(dǎo)書提供的子程序，要求學(xué)生在熟悉各子程序功能、標(biāo)識(shí)符的意義及調(diào)用方法的情況下，編制并調(diào)試主程序，然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。動(dòng)態(tài)靜力分析，飛輪設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際情況作為選作內(nèi)容；凸輪輪廓可用圖解法，亦可用解析法求出。1、三種主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案選擇，制定相應(yīng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；2、繪制三種運(yùn)動(dòng)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，圖解所選定的運(yùn)動(dòng)方案的位移、速度、加速度線圖；完成動(dòng)態(tài)靜力分析和飛輪設(shè)計(jì)。3、圖解設(shè)計(jì)出凸輪凸輪線圖(3號(hào)圖紙1張);4、設(shè)計(jì)一種進(jìn)給機(jī)構(gòu)，繪制運(yùn)動(dòng)簡圖；5、打印學(xué)生自己編寫的運(yùn)動(dòng)分析主程序、主程序流程圖及計(jì)算6、設(shè)計(jì)說明書一份(4000字以上)。注1:任務(wù)1與任務(wù)2的工作繪于一張1號(hào)圖紙上。注2:完成上述任務(wù)需2周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為8～10小時(shí)。攪拌機(jī)常應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)中對(duì)拌料進(jìn)行攪拌工作。如圖3-28a所示，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過帶傳動(dòng)減速、齒輪減速，(電動(dòng)機(jī)與帶傳動(dòng)圖中未畫)帶動(dòng)曲柄2順時(shí)針回轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過蝸輪蝸桿帶動(dòng)容器繞垂直軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)連桿3運(yùn)動(dòng)時(shí)，固聯(lián)在其上的拌勺E即沿圖中虛線所示而將容器中的拌料均勻攪動(dòng)。工作時(shí)，假定拌料對(duì)拌勺的壓力與深度成正比，即產(chǎn)生的阻力按直線變化，如圖3-28b所示。1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，見表3-4。2.1要求構(gòu)思機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)拌勺對(duì)拌料的均勻攪動(dòng)；2.2位達(dá)到較好的效果，要求拌勺的運(yùn)動(dòng)軌跡在容器底部有一段近2.3容器能夠緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。2.4要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。表3-4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定yG?δNN1234位于中只位于中點(diǎn)位三.設(shè)計(jì)方案及討論根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，拌勺的速度比較均勻，且在容器底部的軌跡有一段為近似直線。由此出發(fā)構(gòu)思方案。一般情況下，電動(dòng)機(jī)應(yīng)該水平放置。攪拌機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案與容器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案的不同組合，可以得到攪拌機(jī)不同的總體1、圖3-28所示，攪拌機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為帶傳動(dòng)、一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)減速，圓柱齒輪與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄同軸；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿上某一點(diǎn)為拌勺位置；結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易。容器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的蝸桿相聯(lián)，通過蝸輪蝸桿減速以后帶動(dòng)容器轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-282、如圖3-29攪拌機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為，電動(dòng)機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與齒輪1相聯(lián)，經(jīng)兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速；低速級(jí)大齒輪與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄同軸，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿上某一點(diǎn)為拌勺位置。容器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的蝸桿相聯(lián)，通過蝸輪蝸桿減速以后帶動(dòng)容器轉(zhuǎn)動(dòng)。3、如圖3-30所示，攪拌機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為，電動(dòng)機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與齒輪1相聯(lián)，經(jīng)兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速；低速級(jí)大齒輪與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄同軸，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿上某一點(diǎn)為拌勺位置。容器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過一對(duì)圓錐齒輪和一對(duì)圓柱齒輪減速以后，帶動(dòng)容器轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-29圖3-304、如圖3-31所示，攪拌機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器用蝸輪蝸桿動(dòng)機(jī)構(gòu)減速，蝸桿與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄同軸，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿上某一點(diǎn)為拌勺位置。容器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過一對(duì)圓柱齒輪和一對(duì)圓錐齒輪減速以后，帶動(dòng)容器轉(zhuǎn)動(dòng)。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。四、設(shè)計(jì)步驟1、設(shè)計(jì)和選擇方案攪拌機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求，并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。此外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺度時(shí)，應(yīng)考慮參考連桿曲線圖譜或采取其它1.2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；2、確定設(shè)計(jì)路線以攪拌機(jī)設(shè)計(jì)方案I為例，來說明設(shè)計(jì)路線。級(jí)數(shù)，各齒輪的齒數(shù)(直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比i≤5,斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比i≤8)。然后，由攪拌機(jī)拌勺的運(yùn)動(dòng)軌跡要求并考慮有急回特性的要求，設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(可以考慮使用連桿曲線圖譜，確定拌攪拌機(jī)容器轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速可取為3-5r/min(必要時(shí)，查有關(guān)資料),確定蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比及蝸桿頭數(shù)z?、蝸輪齒數(shù)i?。3、設(shè)計(jì)攪拌機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3.1根據(jù)曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n,、表4-19所給的各構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。根據(jù)圖4-25b,畫出拌勺所受載荷與拌勺深度的(g-h)關(guān)系圖；3.2在完成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析；由各構(gòu)件的重量G?、G?,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、Js?進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析(僅考慮連桿3和搖桿4的慣性力),拌勺E所受阻力的方向與E點(diǎn)的速度方向相反(由攪拌容器的自傳引起的分速度忽略不計(jì)),求出加于曲柄上的平衡力矩。包括用解析法建立數(shù)學(xué)模型，繪制程序框圖，用計(jì)算機(jī)打印源程序與計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制運(yùn)動(dòng)線圖(位移、速度、加速根據(jù)表4-19中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)8,具有定傳動(dòng)比的各構(gòu)件的重量o,、o?及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js?、Js?,曲柄的轉(zhuǎn)速n?及某些齒輪的參數(shù)z?、z?;由動(dòng)態(tài)靜力分析所得的平衡力矩M。,驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，將飛輪安裝在曲柄軸上，進(jìn)行飛輪計(jì)算。5、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)攪拌機(jī)容器轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)由2.,蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為970r/min,計(jì)算蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及蝸輪蝸桿的參數(shù)。6、設(shè)計(jì)攪拌機(jī)的齒輪機(jī)構(gòu)取小帶輪d?=100,直徑大帶輪直徑d?=300mm,齒輪模數(shù)m=4mm,齒輪分度圓壓力角α=20°;齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)，進(jìn)行齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。建議對(duì)攪拌機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。為此，要求學(xué)生在熟悉各子程序功能、標(biāo)識(shí)符的意義及調(diào)用方法的情況下，編制并調(diào)試主程序，然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出結(jié)果。1、攪拌機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)、容器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的3種運(yùn)動(dòng)方案選擇，運(yùn)動(dòng)2、攪拌機(jī)的3種運(yùn)動(dòng)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，所選定的運(yùn)動(dòng)方案的位移、速度、加速度線圖；3、打印學(xué)生自己編寫的運(yùn)動(dòng)分析主程序、主程序流程圖及計(jì)算4、設(shè)計(jì)說明書1份。1、,2、繪于1張1號(hào)圖紙上。完成上述任務(wù)需1.5周，其中上機(jī)機(jī)時(shí)約為8～10小時(shí)。若課程設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí)為2周，可以將動(dòng)態(tài)靜力分析和飛輪設(shè)計(jì)的內(nèi)容加進(jìn)去，3號(hào)圖紙1張(平衡力矩圖)及相應(yīng)的程序和計(jì)算內(nèi)容。第四章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析§4-1平面機(jī)構(gòu)的組成用解析法對(duì)平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，首先是建立機(jī)構(gòu)的位置方程式，然后就位置方程對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得速度方程和加速度方程。含有高副的平面機(jī)構(gòu)，可以按一定條件用低副替代高副而化成平面低副機(jī)構(gòu)。對(duì)于平面低副機(jī)構(gòu)，由于機(jī)構(gòu)的組成形式不同，其運(yùn)動(dòng)分析的方法也不同。為了解題方便，我們按機(jī)械原理的傳統(tǒng)方式，把一般平面機(jī)構(gòu)看成由I級(jí)機(jī)構(gòu)和若干個(gè)自由度為0的基本桿組(阿蘇爾組)所組成，而后把I級(jí)機(jī)構(gòu)和各種基本組的運(yùn)動(dòng)分析分別編寫成獨(dú)立的子程序。在對(duì)一個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，僅需調(diào)用相應(yīng)的子程序即可。本章主要編寫I級(jí)機(jī)構(gòu)和表4-1中常見的Ⅱ級(jí)基本組的運(yùn)動(dòng)分析子程序，并詳細(xì)介紹這些子程序的應(yīng)用。表4-1幾種常見的Ⅱ級(jí)基本組CBCBCBCB如對(duì)圖4-1a所示的六桿機(jī)構(gòu)，可以看成如圖4-1b所示的I級(jí)機(jī)構(gòu)、4-1c所示的RRRⅡ級(jí)組和圖4-1d所示的RRPⅡ級(jí)組所組成。在對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，只要編寫一個(gè)主程序，分別調(diào)用I級(jí)機(jī)構(gòu)、RRRⅡ級(jí)組和RRPⅡ級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析子程序，即可求出該機(jī)構(gòu)中任何一個(gè)構(gòu)件上各點(diǎn)的速度和加速度。十十圖4-1機(jī)構(gòu)分解成基本桿組示意圖§4-2I級(jí)機(jī)構(gòu)上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析如圖4-2所示，當(dāng)構(gòu)件AB上的點(diǎn)AYA為固定回轉(zhuǎn)副時(shí)，則為I級(jí)機(jī)構(gòu)。A點(diǎn)在坐標(biāo)系oxy中的坐標(biāo)值為x、y?。若已知構(gòu)件AB的長度為1、與軸正向夾角為φ,、角速度為o,=φ,、角加速度為e,=y,求構(gòu)件上B點(diǎn)的速度和加速度BBB’圖4-2一、數(shù)學(xué)模型其投影方程式為將式(4.2-2)式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得B點(diǎn)的速度方程式將式(4.2-3)對(duì)時(shí)間再求一次導(dǎo)數(shù)，得B點(diǎn)的加速度方程式式中x?=d2x?/dt2,j?=d2y?/at2,*=d2x?/at2,je=d2ya/a2,若A點(diǎn)為固定回轉(zhuǎn)副，也就是說構(gòu)件AB與機(jī)架組成I級(jí)機(jī)構(gòu)時(shí)，由于x、y?為常數(shù)，因而x、j、x、j,均為0;否則，若A點(diǎn)不固定時(shí)，要求出B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，必須先給出A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。二、子程序及其說明1、子程序的功用本子程序用于計(jì)算連架桿上或連桿上任意一點(diǎn)的位置、速度和加速度。入輸入?yún)?shù)：A點(diǎn)的坐標(biāo)值x、y?,速度分量x、j,和加速度分量x?、j?,AB桿的桿長1,及其與x軸的夾角φ,角速度o,(=φ,)和角入2、子程序中變量與公式中的符號(hào)對(duì)照lx9φ9/*I級(jí)機(jī)構(gòu)上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析*/初始夾角*/*輸出變量：無，各變量均以全局變量輸出*/voidMcrank(inti,intj,inta,intb,doubleF9) /*B點(diǎn)的x,y軸上坐/*B點(diǎn)在x,y方向上速/*B點(diǎn)在x,y方向上加§4-3RRRⅡ級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析由兩個(gè)構(gòu)件和三個(gè)回轉(zhuǎn)副所組成的Ⅱ級(jí)基本組如圖4-3所示。二構(gòu)件ja,X?、j?,k?、jo,&?、j?)時(shí)，求內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。一、數(shù)學(xué)模型1、位置分析圖4-3內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的矢量方程為在x、y軸上的投影方程分別為整理后可得將式(4.3-3)兩端平方相加后，經(jīng)化簡整理后有A?cosφ,為了保證機(jī)構(gòu)的裝配，各桿長度必須同時(shí)滿足利用三角函形公式可化為;整理可得進(jìn)一步可知如圖4-4a所示的兩種情況，即當(dāng)機(jī)構(gòu)尺寸相同時(shí)，可能有實(shí)線所示圖4-4就可以根據(jù)RRRⅡ級(jí)組的初始位置，利用用初始模式參數(shù)M值來M=-1。φ,=arctan[(ye-yo)/(x2、速度分析為了求出內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的速度，可將式(4.3-2)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得3、加速度分析將式(4.3-14)再對(duì)時(shí)間求一次導(dǎo)，可求得加速度方程式整理后可得計(jì)算B點(diǎn)與D點(diǎn)之間長度lp判斷l(xiāng)gp是否滿足桿長關(guān)系?Y計(jì)算桿i和桿j與x軸正向夾角，并判斷所在象限計(jì)算兩桿的角速度，角加速度以及C點(diǎn)的位置、速度、加速度N外該子程序需要調(diào)用角度計(jì)算子程序Angle。2)B點(diǎn)參數(shù)x?,y?,&?,j?,x?,j;3)D點(diǎn)參數(shù)xo,yo,&o,jo,&?,jo。1)角度參數(shù)φ,φ,,φ,φ,,9,92)C點(diǎn)參數(shù)xe,ye,&c,jc,8,jc。意義B點(diǎn)在x,y軸上的坐標(biāo)值C點(diǎn)在x,y軸上的坐標(biāo)值D點(diǎn)在x,y軸上的坐標(biāo)值構(gòu)件i,j的桿長xg’V?B點(diǎn)速度在x,y軸上的分量C點(diǎn)速度在x,y軸上的分量D點(diǎn)速度在x,y軸上的分量B點(diǎn)加速度在x,y軸上的分量C點(diǎn)加速度在x,y軸上的分量D點(diǎn)加速度在x,y軸上的分量構(gòu)件i,j與x軸的夾角構(gòu)件i,j的角速度構(gòu)件i,j的角加速度3、程序源代碼/*程序功能：計(jì)算RRR桿組上各點(diǎn)的位置、速度和加速度*//*b,c,d為三個(gè)運(yùn)動(dòng)副的編號(hào)*/intMrrr(inti,intj,intb,intc,intd,intm)間變量*/件*/返回0,計(jì)算失敗*//*考慮初始裝x軸夾角*/W[i]=(C[i]*(V[d]-V[b])+S[j]*W[j]=(C[i]*(V[d]-V[b])+S[i]*方向速度分量*/A[c]=A[b]-E[i]*S[i]-C[i]*W[i向加速度分量*/了/*計(jì)算桿長投影4、子程序Angle/*求反正切角，并可根據(jù)輸入?yún)?shù)Xin和Yin判斷角所在象限*/注：程序中的PI為預(yù)先定義的圓周率。§4-4RRPⅡ級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析由兩個(gè)構(gòu)件與兩個(gè)回轉(zhuǎn)副、一個(gè)移動(dòng)副所組成的RRPⅡ級(jí)組如圖4-5所示，其桿長分別為1,和1,構(gòu)件1的角位置為φ,桿i,垂直于滑塊導(dǎo)路，而滑塊導(dǎo)路與x軸正向夾角為φ,,滑塊D點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)R的位移量用s表示。當(dāng)已知外運(yùn)動(dòng)副B和參考點(diǎn)R的位置及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)后，求出內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。一、數(shù)學(xué)模型1、位置分析內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的矢量方程為在x,y軸上的投影方程為圖4-5整理后可得將上式兩端分別平方后相加，經(jīng)整理得C?=(xg-xg)3+(ya-y?)30,則s有兩個(gè)共軛復(fù)根，表明此PPRⅡ級(jí)組在機(jī)構(gòu)中不能裝配。所以在計(jì)算s值之前，應(yīng)檢驗(yàn)B;-4C?的值。圖4-6可得圖4-6中的實(shí)線所示的機(jī)構(gòu)；若按式中的“-”號(hào)計(jì)算s值，則可得到如圖4-6中虛線所示機(jī)構(gòu)位置。因此，可將式(4.4-6)改寫為計(jì)算時(shí)，若機(jī)構(gòu)的初始位置中的B、C、D三點(diǎn)為順時(shí)針排列，取初始模式參數(shù)M=+1;若B、C、D為逆時(shí)針排列，則取M=-1。對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊導(dǎo)路與x軸間的夾角φ,為固定值，若為其它機(jī)構(gòu)(如轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)),在計(jì)算C點(diǎn)位置前應(yīng)給φ,賦值。即2、速度分析整理后可得所以若將式(4.4-2)前半部分對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可以求得內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的速度3、加速度分析x-!sinφ-φ;l,cosQ?=&g+ScosQ,-20S,二，j+9l,cosQ?-02l,sinq?=jg+Ssinφ,+20,scosQ,+9,scosφ,,二，解此二式可求得將式(4.4-15)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得內(nèi)運(yùn)動(dòng)副C點(diǎn)的加速度jc=j?+9l,cosφ,-φ2l,sinφ;二、程序及其說明1、子程序的功能用于計(jì)算RRPⅡ級(jí)組的位置、速度和加速度。2)B點(diǎn)參數(shù)xg,y,xg,j?,xa,ja;3)其它參數(shù)xg,yg,9,,φ,,9;。輸出參數(shù)：2、程序符號(hào)說明：程序中所使用的符號(hào)與RRRⅡ級(jí)組子程序中所使用的符號(hào)相同。3、程序源代碼/*計(jì)算RRP桿組上各點(diǎn)的位置、速度和加速度*//*b,c,r為鉸鏈點(diǎn)或參考點(diǎn)編號(hào)*//*m為初始模式參數(shù)*/intMrrp(inti,intj,intb,intc,intr,intm)中間變量*/CO=pow((X[r]-X[b]),2)+pow((敗，返回0*/W[i]=(-Q1*sin(F[i])+Q/*計(jì)算C點(diǎn)A1=(-Q4*C[i]-Q5*S[i]A[c]=A[b]-E[i]*S[i]-C[i]*pow(§4-5RPRⅡ級(jí)組的運(yùn)動(dòng)分析圖4-7中所示RPRⅡ級(jí)組是由兩個(gè)構(gòu)件與兩個(gè)外回轉(zhuǎn)副和一個(gè)內(nèi)移動(dòng)副組成的。當(dāng)兩個(gè)外回轉(zhuǎn)副分別與機(jī)器或其它構(gòu)件相聯(lián)，其位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)為已知，各構(gòu)件長度1、l,和1,也為已知時(shí)，要求出內(nèi)移動(dòng)副的位移及其運(yùn)動(dòng)圖4-7內(nèi)移動(dòng)副中C點(diǎn)的矢量方程為,上式,上式在x,y軸上的投影方程為整理后可得從上式消去未知量s得即有考慮到三角函數(shù)公式?可改寫為為了保證機(jī)構(gòu)能正確裝配，必須使,程序中應(yīng)有此判斷語句。當(dāng)利用初始模式參數(shù)M時(shí)，上式又可寫為若將B、C、D改為順時(shí)針排列，即同時(shí)把1,和1二矢量反向，這時(shí)M=+1。具體情況可見例三圖4-17及其說明。內(nèi)移動(dòng)副中C點(diǎn)的位移s,可由圖4-7求出導(dǎo)桿上C點(diǎn)的位置導(dǎo)桿上E點(diǎn)的位置2、速度分析整理后可得將位置分析中式代入上式可得解上式可得將式(4.5-10)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，即可求得導(dǎo)桿上C點(diǎn)的速度或3、加速度分析解此方程可得式中G?=x-Xo+φ;(xg-xp)+2φ,ssinφ,,G?=ja-ja+φ2(ya-y,)-2φ,sco將式(4.5-19)對(duì)時(shí)間再求一次導(dǎo)得E點(diǎn)的加速度方程二、流程圖設(shè)計(jì)該子程序的流程圖設(shè)計(jì)與RRRⅡ級(jí)組基本相同，不再贅述。三、子程序及其說明1、子程序的功能本子程序用于計(jì)算RPRⅡ級(jí)組的位置、速度與加速度。輸入?yún)?shù)：2)B點(diǎn)參數(shù)x,y,Xg,jg,x,jg;3)D點(diǎn)參數(shù)x。,yo,x?,jo,&?,jo。輸出參數(shù)：1)j桿角度參數(shù)φ,ó,,9,;2)E點(diǎn)參數(shù)xg,ye,λg,jg,&g,jg。2、符號(hào)說明：程序中所使用的符號(hào)與RRRⅡ級(jí)組子程序中所使用的符號(hào)相同。/*計(jì)算RPR桿組上各點(diǎn)的位置、速度和加速度*//*m為初始模式參數(shù)*intMrpr(inti,intj,intk,intb,intc,intd,inte,intm,doubleRes[3])doubleA0,B0,C0,X1,Y1,F1,Ar,Ak;-Y[d])*sin(F[i]);W[j]=((U[b]-U[d])*cos(F[ij])-(V[b]-v1=((V[b]-V[d])*(X[b]-X[d])+(U[b]-UA[e]=A[d]-E[j]*(S[j]-C[k])-W[j]*W[上面已經(jīng)給出了I級(jí)機(jī)構(gòu)和三種Ⅱ級(jí)基本組的運(yùn)動(dòng)分析子程序。本節(jié)通過幾個(gè)例題，說明如何應(yīng)用這些子程序?qū)C(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，即說明子程序的調(diào)用方法及如何編寫主程序。如圖4-8所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件1,的轉(zhuǎn)速為n?=100rpm,試求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中構(gòu)件2和3的角位置、角速度和角加速度。解：該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可以看成由I級(jí)機(jī)構(gòu)和一個(gè)RRRⅡ級(jí)基本組所組成的，即可將該機(jī)構(gòu)分解為圖4-9所示的兩部分。1、建立坐標(biāo)系并確定各點(diǎn)編號(hào)如圖4-8所示，建立A-xy坐標(biāo)