机缘课程设计Word格式.docx

1、n2lo2o4lo4Alo4BlBC单 位r/minmm方 案 64350905800.3lo4B凸轮机构设计Lo9DLo9o2rortsmax13516061157010齿轮机构设计moZ1dodom12mo1r/mm144021100300643 设计内容31导杆的设计311设计原理及方法根据已知各构件长度及其位置，用选定的比例尺按几何作图法绘制机构位置图，作机构一位置的速度、加速度多边形并分析。312 运动分析A.机构运动简图已知：n2=64，lO2O4=350，lO2A=90，lO4B=580，lBC=0.3lo4B，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作弧高的平分线上。取l=0.005m

2、/mm机构的运动简图如3-1。B.速度分析（以下分析均以位置10作为研究位置）1绘制机构点10位置图曲柄位置图的做法为，取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1和7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3、12等，是由位置1起，顺2方向将曲柄圆周作12等分的位置。1和7的位置根据经验数值为曲柄工作行程角度的5%。如图3-1。2确定构件4的角速度如图3-2所示，在位置10处，由已知得2 =2n2/60=6.702 rad/s，故A点的速度VA大小、方向也已知。又因为构件3上A点与构件2上A点重合，所以VA也是已知的，为求构件4上A点的速度可根据同一构件上的相对速度原理写出相对速度矢量

3、方程式。 V A4 = V A3 + V A4 A3方向： AO4 AO2 AO4大小： ？ 2lAO2 ？ 取速度比例尺 v=0.016（m/s）/mm ，作速度多边形如图3-2：V A3 =2lAO2 =6.702 rad/s90=603.18/s =0.603 m/s 作pb3 AO2，顺时针方向，且pb3= VA3/v =0.603 m/s0.016（m/s）/mm =37.69，再过b3点作b3b4平行与A4O4，再过p点做pb4AO4交b3b4与b4点。量得b3b4=13.04，pb4=33.20mm则V A4 A3 =vb3b4 = 0.016（m/s）/mm13.04=0.20

4、8m/sV A4 =vpb4=0.016（m/s）/mm33.20mm=0.531m/s4=V A4/lA4O4 量取A4O4= 52.80 ，lA4O4=lA4O4=0.005m/mm 52.80=0.264m， 则4=2.011rad/s3确定构件5上C点的速度。为求构件4上C点的速度可根据同一构件上的相对速度原理写出相对速度矢量方程式。 VC = V4B + VC4B方向 导杆 BO4 BC大小 ？ 4lBO4 ？上式矢量方程中，仅 VC 和VC4B的大小未知，故可用图解法求解。取v=0.016（m /s）/mm 在图上任取一点p，作pb代表V4B的矢量p其方向垂直于O4B，指向4转向一

5、致长度为pb=V4B /v =4lBO4/v = 2.011rad/s0.58 /0.016（m /s）/mm =72.912 ， 过p作直线平行于x-x代表VC 的方向线，再过点b作平行于CB的直线与垂直于O4B的直线交于一点，则矢量pc和bc分别代表VC和VC4B其大小。VC =pcv VC4B =bcv速度多边形图如图3-3,量取pc、bc得pc=72.366bc=6.396则 VC = pcv =72.3660.016（m /s）/mm =1.158m/sVC4B = bcv =6.3960.016（m /s）/mm =0.102m/sC.加速度分析1确定构件4的加速度4。取加速度比例

6、尺 a=0.04（m/s2）/mm，它代表图上每一mm所代表的加速度值。由理论力学可知，点A3的绝对加速度与其重合点A4的绝对加速度之间的关系为： a A4 = a A3 + a k A4A3 + a A4A3 或 a t A4 + a n A4 = a n A3 + a k A4A3 + a r A4A3 方向 ： AO4 AAO4 AO2 AO4向左 AO4 大小 ： ？ 4l AO4 2lAO2 24V A4A3 ？由于构件3与4组成移动幅，所以a A4A3= a r A4A3其方向平行于相对移动方向。a k A4A3为科氏加速度，它的大小为a k A4A3 =24 V A4A3sin，

7、其中为相对速度V A4A3和关连加速度2矢量之间的夹角，由于是平面运动，所以=90。ak A4A3 =24 V A4A3，科氏速度ak A4A3的方向是将V A4A3沿4转动方向转90 。在上面的矢量式中a n A4和a r A4A3的大小未知。故可用图解法求解。从任意点连续做矢量a3、 a 3a 4分别代表a n A3和akA4A3，a3 AO2，a3a 4AO4向左，且 a A3 =2lAO2 =（6.702rad/s）20.090m =4.4025m/s2 akA4A3 =24VA4A3 =22.011rad/s0.208m/s=0.839m/s2则 a3 = a A3/a =101.0

8、68a3a4 = a k A4A3 /a =20.99过a 4点作a r A4A3的方向线平行于AO4。然后过点作a n A4的方向线a4平行与AO4，且a4 = a n A4 /a =4l AO4 /a（2.011rad/s）20.2640.04（m/s2）/mm =26.7097再过a4作垂直于AO4与a r A4A3的方向线相交与a4，即得到a r A4A3和at A4。则矢量a4a4便代表at A4。加速度多边行如图3-3所示：量图得a4=77.485mm构件4的角加速度为4 = at A4/l AO4 =aa4 /l AO4= 0.04（m/s2）/mm77.04850.264m =

9、11.6740rad/s 2其方向为：3确定构件6的加速度。 根据同一构件上相对加速度原理写出相对加速度矢量方程式：aC = a B4 + a C B4或 aC = a n B4 + a t B4 + a n C B4 + a t C B4 方向： 导杆 BO4 OB4 向左 CB BC 大小： 24lO B4 4lO B4 V2 C B4 /l C B ?作加速度多边形，任取一点，作b代表a n B4，从B 指向O4；且b=42lOB4/a=（2.011rad/s）20.58m0.04（m/s2）/mm=58.705mm过b点作bb代表a t B4，方向垂直O B4，且bb=4lOB4/a=

10、11.6740rad/s20.04（m/s2）/mm =169.273mm，连接b，它表示aB4。再过b作bc代表a n C B4，方向是平行与CB并从C指向B，且bc= V2CB4/lCB/a =（0.102m/s）20.1740.04（m/s2）/mm =1.505mm；过c作垂直与CB代表a t CB4的方向线cc。过点作c平行与导杆交cc与c，则c代表aC，则构件6的加速度大小为aC =ca加速度多边形如图3-4：量得:c=172.85mm则： aC =ca=172.85mm80（mm/s2）/mm=6.914m/s2 D其他各位置点均按以上步骤计算，将所求得的数据统计列入下表中。速度

11、表：位置VCVC4BVA4A3V A34大小方向13121166032082.284逆时针单位m/srad/s加速度表：akA4A3ar A4A3a n B4aCa t C B4a nC B440.8400.5442.3481.5413.9770.06018.49m/s2rad/s 2313设计结果及分析根据运动分析可得，机构工作行程速度变化稳定，变化较小；回程加速度变化较大，有良好的急回特性；所以机构符合设计要求。32凸轮的设计321设计原理及方法本设计使用图解法设计凸轮廓线。根据凸轮机构摆动从动件的运动规律，运用反转法设计出凸轮轮廓曲线。322 凸轮廓线设计A. 绘制运动线图。max=15

12、,lO9D=135,lO9O2=160,ro=61,rt=15,=70,s=10,=70;摆杆9作等加速等减速运动；选取=15/77=0.25（/），作从动件运动线图如下：B. 画出凸轮工作轮廓。1在-曲线的推程运动角和回程运动角各分为6等分，按比例关系求出个等分点对应的角位移值：=、。2选取适当的比例尺，定出和的位置以O2为圆心，以rb/为半径作基圆，以O9（A0）为圆心，以lO9D/l为半径，作圆弧交基圆于B0（c0）点，则O9D便是从动件的起始位置。3.以O2为圆心及O2O9为半径画圆，沿（-）方向自O2A0开始依次取推程运动角（70）远休止角（10），回程运动角（70）和近休止角（21

13、0），并将推程和回程运动角各分为位移曲线上相应的等分，得A1，A2，A3A13各点，它们便是逆时针方向反转时，从动件轴心的各个位置。4.分别以A1，A2，A3A13为圆心，以O9D为半径画弧，它们分别与基圆相交于点B1,B2,B13，并作B1A1C1 、 B2A2C2 、得分别等于12，则得到C1、C2、C3、C13。这些点就是在逆时针方向反转中从动件滚子中心的轨迹点。5.将点C0C1C2连成光滑曲线，便是滚子从动件的凸轮的理论轮廓。6.在凸轮的理论轮廓上做一系列半径为rt的圆,然后作出这些滚子圆的内包络线即得到凸轮的工作轮廓。D. 校核凸轮机构压力角。E. 校核轮廓最小曲率半径设计滚子从动件

14、凸轮的工作轮廓时，若滚子半径rt过大。则导致工作轮廓变尖或交叉。在理论轮廓上选择曲率最大的点，以该点为圆心作任意半径的小圆，再以该圆与轮廓的两个交点为圆心，以同样的半径作两个小圆，三小圆相交于四点，分别连接两两相交的交点。这两条连线的交点到第一个小圆的圆心的距离，可近似地分别作为理论轮廓上的曲率中心和曲率半径。作图量得=39.54mm，则=-=39.54mm-15mm=24.54mm=35mm323设计结果及分析凸轮廓线简图如图3-3所示综上设计得，凸轮廓线符合运动规律要求，满足许用压力角，不会发生运动失真现象，符合设计要求。33齿轮的设计331设计原理及方法332 齿轮传动啮合设计333设计

15、结果及分析4 设计小结通过一段时间的设计，让我对机械运动学和动力学有了一个完整的概念，对拟订运动方案得到了很好的锻炼，使我对所学理论知识得到了更深的理解，对独立解决问题的能力得到了很好的提高。同时掌握了运用各种资料、工具，熟练了CAD、Office等软件的使用，深刻体会到了设计过程中国家标准化的重要性、同伴之间的密切合作的重要性等等。同时这之间的种种工作也离不开老师的精心指导，在此表示衷心的感谢！ 参考文献1 申永胜. 机械原理教程（第二版）. 北京: 清华大学出版社,20052 马永林. 机械原理. 北京: 高等教育出版社,20023 -. 机械原理课程设计指导书. 阳泉: 太工阳泉学院,2006附图一附图二附图三前言 11设计项目 211设计题目 212机构简介 22 设计要求 321运动要求 322设计数据 33 设计内容 431导杆的设计 4311设计原理及方法 4312 运动分析 4313设计结果及分析 1032凸轮的设计 11321设计原理及方法 11322 凸轮廓线设计 11323设计结果及分析 1333齿轮的设计 14331设计原理及方法 14332 齿轮传动啮合设计 14333设计结果及分析 144 设计小结 14参考文献 15附图一 16附图二 16附图三 16