【东北林业大学】机械原理课程设计 指导书

1、机 械 原 理 课 程 设 计指 导 书东 北 林 业 大 学11 课程设计的目的机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要教学环节，是理论联系实有一个比较完整的概念，并进一步提高计算和制图能力。2 机构简介、作业内容及工作量1） 机构简介图 1 所示六杆机构是压床中的主体机构，电动机经过联轴器带动减速器，进而将转速降低，然后再带动图 1 所示六杆机构中的曲柄 1 转动，从而使滑块 5克服阻力而运动。在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵机构的凸轮。2）作业内容对压床的连杆机构进行运动分析；设计凸轮机构。要求学生在一周内完成 1 号图纸一张，2 明书。CEDF BA2图 1 连杆机构

2、简图设计题目数据如表 1 所示：12yn度 度分 二、平面连杆机构的运动分析已知：X =0.07m，X =0.2m， y=0.315m，L =0.07m， =0.32m ， L12ABLBCDE， L =0.15m， L ，n=100转/分。要求：做机构运动简图（至少六个位置，其中一个位置用粗实线绘出）用相CDEF对运动图解法求滑块在各个位置的时的速度 V 和加速度 ，作滑块的位移，速F度和加速度线图。并绘制在 1号图纸上。作图步骤：1 作机构运动简图，具体做法：1） 选取长度比例尺 = 0.004m/mmLL（单位用 m）算出相应的图示长度（单位用 mm）如下：AB=17.5mm,X =50

3、 mm,2）做出已知固定点 、D和固定导路 。,BC=80mm ,DE=56.25mm, CD=37.5mm, EF=15 mm, X =y=78.75 mm.123）从含有主动件1 的第一个四杆机构 6-1-6-2-3-6开始，应用拆杆组法，确定B点。1时摇杆 3 与 y轴夹角为 1柄圆周八等分，得八个位置，另外再补充做出当滑块在上极限时的一个位置 4。位置。4）第一个四杆机构 AB C D 的位置确定后 E 的位置也随之确定，对第二个四杆1 1机构 6-3-4-5-6，可将 DE 看作主动件，应用拆杆组法，定出F 点的位置。115）同理，可作出其余各位置的机构运动简图，此时把C 处的运动副

4、拆开，先定出 E 的位置较为方便。然后再定出 Fi点的位置。i2 速度分析由图不难看出，该六杆机构可分为两个四杆机构来研究，即由构件 6-1-2-3-6组成的曲柄摇杆机构和由构件 6-3-4-5-6 1开始，先解 II级杆组 2，3。再解 II级杆组 4，5。这里我们取机构在 2 位置时举例说明其速度分析方法。1）B点速度V =L =0.07*（2 /60）*100=0.73m/sBAB13 P 做 pb (=36.5mm) 代表 V AB 而指向与B一致。故速度比例尺 = V /Pb=0.73/36.5=0.02m/s/mm。即图纸上1mm长度VB代表 0.02m/s 的速度。2） C 点速

5、度应用相对速度原理，由构件 2 上 ，C 两点得：V =CD？B+CBBC？C方向大小AB0.73m/s由于该向量方程式只包含两个未知数，故可用图解法求出Vc和 V 的大小。具CB体做法如下:过 b 点作 V 的方向线bc ,它垂直于 。CB过 p 点作 Vc的方向线pc, 它垂直于 CD。线段 与pc相交于 C 点，则线段及pc即分别代表所求的 Vcb及 Vc3)E点速度可由速度影像法求得。因同一构件3 上 C， E 在同一直线上，故其速度影像 pce也应在同一直线上，且CD:CE=pc:ce，按比例作图。如图所示，则向量pe即代表速度 Ve4）F点速度应用相对速度原理，由构件 4 上 EF

6、两点得v=v+vFEFE方向大小yyEF?同理，因该向量方程式只包含三个未知数，故可用图解法求得，具体做法过 e点作v 的方向线 ，它垂直于 。FE过 P 作v 的方向线pf ，它平行于 。F 和pf 相交于 f 点，则线段pf 即代表v ，其大小为FV v（）=0.02*59=1.18m/sF机构在其余各位置时，F点速度v 大 小和方向，可用上述分析方法用图解法求F得如图所示。3加速度分析亦取机构在 2 位置时举例说明其加速度分析方法。1）B点加速度主动件 AB以等速回转，故 B点仅有法向加速度，其大小为4a = a = L =0.07(2 /60*100) =7.57m/s222nBB其方

7、向从 B点指向 A 点2）C 点加速度应用相对加速度原理，又构件 2 上的两点等a+ a =a =a +a +anctntCBCBC BCBcCD?方向大小CDB ACB?式中a =V / L （ （ L =(0.0237) /0.15=3.65m/s ，方向由 C 指2222nCCV向 Da =V / L =( (bc) L =(0.027) 0.32=0.06 m/s ，方向由 C 指2222nBCBCBVCB向 Ba =a =7.57m/s ,2nBBa C , 选取适当的加速度比例尺a=0.2 m/s /mm即图纸上1mm长度代表0.2m/s 加速22度。在图纸上任选一点 出发作向量

8、ba BA 平行且nB由 B指向 ， 大小 b=a V =7.570.2=37.85mm.naB过 b 点作向量 bc ,它代表加速度a ，其方向与 CB 平行且由 C 指向 B ,大小nB=a =0.06/0.2=0.3mm.nBa过 C作向量 CC，它代表加速度a ，其方向应垂直于 ， 大小则为未知。tCB由 点作向量 C，它代表加速度a ，方向与 CD 平行且由 C 指向 ，大小nC c=a =36.5/0.2=18.25mm.nCa过 C点作向量 CC，它代表加速度a ，方向应垂直于 CD，大小则为未知。tCaa 线 段 CC 与 CC 相 交 于 C 点 ， 则 向 量 c 即 为

9、欲 求 的，CC2=aC=0.223=4.6m/sE 点加速度与求 E 点加速度相似，应用加速度影象法求a ，如图所示作直线 ce，且使E5CD:CE=，则向量e即代表a E4）F点加速度应用相对加速度原理，由构件 4 上 、F两点得a=a+a+antFE方向大小yy？EFE?上列向量方程式只包含两个未知数，故可由图解法求得a ，具体作法如下F(0.026)2( (fe)过 e点作向量 ef，它代表加速度aF指向 E=2=0.24mm，方向由nVLEF过 f点作向量 ff它代表加速度a ，大小未知方向垂直 t过 点作向量 ，它代表加速度a ，大小未知，方向平行于导路 Fff 与 f相交与 f

10、点，则向量 即为欲求的a ，a = f=0.212.5=2.5m/s2FFa同理，可求得机构在其余各位置时a 的大小和如图所示。F4作滑块运动线图1）滑块 F点位移对时间的变化曲线根据图纸的大小，取时间比例尺和位移比例尺各为60 t=60/nL=10064=0.0095s/mm s=0.005m/mm， =0.002m/mmS作两个坐标轴，在横轴上取 t),并与曲柄位置相应将其分为八等分作纵坐标以滑块在位置时为起点,量取曲柄在各位置时，滑块上点 F 在其起始位置 F1的相应位移 F F ，F F 。1 21 3F F 1is S将量得的位移经过变换得 =，然后在相应纵坐标上截取各点。Si将所得

11、各点连成一光滑曲线，此即为滑块上 F点位移相对时间的变化曲线。2) 滑快上 F点的速度和加速度对时间的变化曲线根据图纸大小选择适当的比例尺，取m/s =0.05 mmV6m/s2 =0.5同上取 t=0.0095s/mm ，在横坐标上取 L=64mm 并与曲柄位置相应将其分为八等分作纵坐标。在速度多边形和加速度多边形上量取机构在各位置时 F点的速度和加速度， 及 a 各为 pf， a f 得FFFiViFiaiiV =0.020=0F1V =0.0231=62m/sF2V =0.0259=1.18m/sF3V =0.0242=0.84m/sF4V =0.027=0.14m/sF5V =0.02

12、42=0.84m/sF6V =0.0254=1.08m/sF7V =0.0232=0.64m/sF8a =0.240=8.2m/s2F1a =0.243=8.6m/s2F2a =0.212.5=2.5m/s2F3a =0.247=9.4m/s2F4a =0.263=12.6m/s2F5a =0.239=7.8m/s2F6a =0.22=0.4m/s2F7a =0.440=8m/s2F8将所得各位置时的 V 和 a 各除以 和 V各点。将纵坐标上所得各点的速度和加速度各连成一条光滑曲线，此即为滑块上 F7点的速度和加速度对时间的变化曲线。注：由于机构 4与位置 5 非常接近，加速度 a 分析从略

13、。F48D9E10E5E4C10C5C4F10F5E6F4C6C3E3F6F3C7C2E7C8C9C1E2E8F7F2E9E1F8F9F1B5B6B7f10C10C5C4C6C3DC7C2C8C9C1B10B5B4B3B6B2B7B9B8B111三、凸轮机构设计1.已知：偏置直动滚子从动件盘形凸轮中升程 h，偏距 ，基圆半径 r ，滚子半径 r ，30，从动件运动规律：凸轮转ra过 60 从动件保持不动，再转过 时，从动件以余弦加速度运动规律返回原处，其后又转过 230从动件保持不动。凸轮与曲柄共轴以 逆时针回转。12.要求：设计该凸轮的轮廓曲线，绘在2号图纸上；校验最大压力角是否在允许范围内

14、。如果不满足要求，请提出改进措施。3.解题步骤：1） 作 S 位移线图取比例尺 0.001m/mm角位移比例尺 4/mms将横坐标在 060范围内等分 6 份，得分点 1、2、 6， 在 90150的范围内亦等分 6 份得分点 7、813，在 6090与 160320范围内不必等分。根据题意，060与 90150区间按余弦加速度运动规律用图解法作 S 位移曲线，如图 2 所示。122）绘制凸轮廓线取长度比例尺 0.001m/mm；L以 O 为圆心，以 OBr 和 e 为半径作基圆和偏距圆，从动件导路与偏a距圆相交于 K点，其基圆上交点 。便是从动件的起始位置；从 K 方向将偏距圆分成 S 曲线图上横坐标对应的区间和相2应的分点；并与基圆相交于 C C C C123各切线上自 C C C S 图中对应的123纵坐标相等，即作 C B =1S ,C B =2S 得点 B B