东北林业大学机械原理课程设计报告指导书

.z.机械原理课程设计指导书东北林业大学机电工程学院一、概述1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，是理论联系实际的一个重要手段。通过此设计使学生稳固和加深所学理论知识，培养学生独立解决与本课程相关的工程实际问题的能力，使学生对现有机械的分析和设计方法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=1\*GB3①对压床的连杆机构进展运动分析；=2\*GB3②设计凸轮机构。要求学生在一周内完成1号图纸一张，2号图纸一张，并应附有相应的计算说明书。图1连杆机构简图设计题目数据如表1所示：作业内容连杆机构的运动分析符号*1*2yψ＇ψ″LABLBCLDELCDLEFn单位mmmmmm度度mmmmmmmmmm转/分数据70200315601207032022515060100二、平面连杆机构的运动分析：*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〕用相对运动图解法求滑块在各个位置的时的速度VF和加速度a，作滑块的位移，速度和加速度线图。并绘制在1号图纸上。作图步骤：作机构运动简图，具体做法：选取长度比例尺µL，例如取µL=0.004m/mm，然后由各机构的实际长度〔单位用m〕算出相应的图示长度〔单位用mm〕如下：AB=17.5mm,,BC=80mm,DE=56.25mm,CD=37.5mm,EF=15mm,*1=*2=50mm,,y=78.75mm.2〕做出固定点A、D和固定导路y-y。3〕从含有主动件1的第一个四杆机构6-1-6-2-3-6开场，应用拆杆组法，确定B1点。这里补充说明一下说明书中曲柄位置的做法为：取滑块在下极限位置时〔此时摇杆3与y轴夹角为ψ’〕所对应的曲柄位置为起始位置1，按曲柄转向，将曲柄圆周八等分，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’而学生设计计算的初始位置由教师按照**来指定，并以此为初始位置确定其余位置。4〕第一个四杆机构AB1C1D的位置确定后E的位置也随之确定，对第二个四杆机构6-3-4-5-6，可将DE1看作主动件，应用拆杆组法，定出F15〕同理，可作出其余各位置的机构运动简图，此时把C处的运动副拆开，先定出Ei的位置较为方便。然后再定出Fi点的位置。2．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组成的摇杆滑块机构。解题时由原动件1开场，先解=2\*ROMANII级杆组2，3。再解=2\*ROMANII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VB=LABω1=0.07*〔2π/60〕*100=0.73m/s如图，取任一点P做(=36.5mm)代表VB大小，其方向垂直于AB而指向与ω一致。故速度比例尺µV=VB/Pb=0.73/36.5=0.02m/s/mm。即图纸上1mm长度代表0.02m/s的速度。C点速度应用相对速度原理，由构件2上B，C两点得：VC=VB+VCB 方向⊥CD⊥AB⊥BC大小？0.73m/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VCB的大小。具体做法如下:=1\*GB3①过b点作VCB的方向线,它垂直于BC。=2\*GB3②过p点作Vc的方向线,它垂直于CD。=3\*GB3③线段与相交于C点，则线段及即分别代表所求的Vcb及Vc3)E点速度可由速度影像法求得。因同一构件3上C，D，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。如下列图，则向量即代表速度Ve4〕F点速度应用相对速度原理，由构件4上EF两点得=+方向∥yy√⊥EF大小"√"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=1\*GB3①过e点作的方向线，它垂直于EF。=2\*GB3②过P作的方向线，它平行于yy。=3\*GB3③和相交于f点，则线段即代表，其大小为VF=μv〔pf〕=0.02*59=1.18m机构在其余各位置时，F点速度大小和方向，可用上述分析方法用图解法求得如下列图。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。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==ω2=0.07(2π/60*100)2=7.57m/s2其方向从B点指向A点C点加速度应用相对加速度原理，又构件2上的两点等+==++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,由于该向量方程式只包含两个未知数，故可用图解法求得,具体做法如下：=1\*GB3①选取适当的加速度比例尺µa=0.2m/s2/mm即图纸上1mm长度代表0.2m/s2加速度。=2\*GB3②在图纸上任选一点π出发作向量πb，它代表加速度，其方向与BA平行且由B指向A，大小πb=∕a=7.57∕0.2=37.85mm.=3\*GB3③过b点作向量bc,它代表加速度，其方向与CB平行且由C指向B,大小bc’=∕=0.06/0.2=0.3mm.=4\*GB3④过C′作向量C′C，它代表加速度，其方向应垂直于CB， 大小则为未知。=5\*GB3⑤由π点作向量πC′′，它代表加速度，方向与CD平行且由C指向D，大小πc′′=∕=36.5/0.2=18.25mm.=6\*GB3⑥过C′′点作向量C′′C，它代表加速度，方向应垂直于CD，大小则为未知。=7\*GB3⑦线段C′C与C′′C相交于C点，则向量即为欲求的，=µa×πC=0.2×23=4.6m/=8\*GB3⑧E点加速度与求E点加速度相似，应用加速度影象法求，如下列图作直线πce，且使CD:CE=πc:ce，则向量即代表．4〕F点加速度应用相对加速度原理，由构件4上E、F两点得=++方向∥yy√F→E⊥FE大小？√√"上列向量方程式只包含两个未知数，故可由图解法求得，具体作法如下=1\*GB3①过e点作向量ef′，它代表加速度===0.24mm，方向由F指向E．=2\*GB3②过f′点作向量f′f它代表加速度，大小未知．方向垂直FE．=3\*GB3③过π点作向量πf，它代表加速度，大小未知，方向平行于导路yy．=4\*GB3④f′f与πf相交与f点，则向量即为欲求的，=µπf=0.2×12.5=2.5m/同理，可求得机构在其余各位置时的大小和如下列图。4．作滑块运动线图1〕滑块F点位移对时间的变化曲线=1\*GB3①根据图纸的大小，取时间比例尺和位移比例尺各为μt=60/nL==0.0095s/mmμs＇=0.005m/mm，μS=0.002m/mm=2\*GB3②作两个坐标轴，在横轴上取L=64mm(=T/μt),并与曲柄位置相应将其分为八等分作纵坐标．=3\*GB3③以滑块在位置Ｉ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F1F2，F1F3……。=4\*GB3④将量得的位移经过变换得=，然后在相应纵坐标上截取各点。=5\*GB3⑤将所得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=1\*GB3①根据图纸大小选择适当的比例尺，取μV＇=0.05μa＇=0.5同上取μt=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。=2\*GB3②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，μF及aF各为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将所得各位置时的V和a各除以μV＇和μa＇，然后在相应的纵坐标上截取各点。=4\*GB3④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F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。三、凸轮机构设计1.：偏置直动滚子从动件盘形凸轮中升程h＝28mm，偏距e＝12mm，基圆半径r＝30mm，滚子半径r＝10mm，[α]＝30°，从动件运动规律：凸轮转过60°时，从动件以余弦加速度运动规律上升，其后转过30°从动件保持不动，再转过60°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。2.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。如果不满足要求，请提出改进措施。3.解题步骤：1〕作S－ψ位移线图=1\*GB3①取比例尺µ＝0.001m/mm角位移比例尺＝4°/mm=2\*GB3②将横坐标在0°－60°范围内等分6份，得分点1、2、…6，在90°－150°的范围内亦等分6份得分点7、8…13，在60°－90°与160°－320°范围内不必等分。=3\*GB3③根据题意，0°－60°与90°－150°区间按余弦加速度运动规律用图解法作S－ψ位移曲线，如图2所示。图2运动线图2〕绘制凸轮廓线=1\*GB3①取长度比例尺µ＝0.001m/mm；=2\*GB3②以O为圆心，以OB＝r和OK＝e为半径作基圆和偏距圆，从动件导路与偏距圆相交于K点，其基圆上交点B。便是从动件的起始位置；=3\*GB3③从K点开场沿－方向将偏距圆分成S－ψ曲线图上横坐标对应的区间和相应的分点；=4\*GB3④过这些分点作偏距圆的切线〔它们便是反转后从动件在各对应位置时的导路〕，并与基圆相交于CCC…C=5\*GB3⑤各切线上自CCC…等点出发向基圆以外截取线段，使与S－ψ图中对应的纵坐标相等，即作CB=1S,CB=2S……得点BB…….;=6\*GB3⑥将点BB…….等练成光滑曲线，即得所求凸轮的理论廓