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1、机械原理课程设计插床机构说明书 图 1 极限位置 由)180/()180(00-+=K ，得极为夹角： 060=， 首先做出曲柄的运动轨迹，以1O 为圆心，A O 1为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当A O 2转到12A O ，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当A O 2转到22A O ，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。于是可得到12A O 与22A O 得夹角即为极为夹角 060=。由几何关系知，212211O O A O O A =，于是可得，021221160=O O A O O A 。由几何关系可得： 2111cos O O A O ?= 代入数据，21O O =15
2、0mm ，060=，得 mm A O 751= 即曲柄长度为75mm 2. 杆2BO BC 、的长度的确定 图 2 杆BC ，BO 2长度确定 由图2 知道，刀具处于上极限位置2C 和下极限位置1C 时，21C C 长度即为最大行程 H=100mm ，即有21C C =100mm 。 在确定曲柄长度过程中，我们得到021221160=O O A O O A ，那么可得到 022160=B O B ，那么可知道三角形221O B B ?等边三角形。 又有几何关系知道四边形1221C C B B 是平行四边形，那么1212C C B B =，又上面讨论知221O B B ?为等边三角形， 于是有1
3、221B B O B =，那么可得到mm O B 10022=,即mm BO 1002= 又已知1/2=BO BC ，于是可得到 mm BO BC 1002= 即杆2,BO BC 的100mm 。 3.2O 到YY 轴的距离的确定 图 3 2O 到YY 轴的距离 有图我们看到，YY 轴由3311y y y y 移动到过程中，同一点的压力角先减小，后又增大， 那么在中间某处必有一个最佳位置，使得每个位置的压力角最佳。 考虑两个位置： 1当YY 轴与圆弧12B B 刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧12B B 相切与 B 1 B1点时，当B 点转到12,B B ，将会出现最大压力角。 2
4、.当YY 轴与12B B 重合时，即图中右边的那条点化线时，B 点转到B1时将出现最大压 力角 为了使每一点的压力角都为最佳，我们可以选取YY 轴通过CB1中点（C 点为12B O 与12B B 得交点）。又几何关系知道： 2/)cos (cos 22222222C O B B O B O C O B B O l ?-+?= 由上面的讨论容易知道02230=C O B ，再代入其他数据，得： mm l 3.93= 即2O 到YY 轴的距离为93.3mm 综上，插床主体设计所要求的尺寸已经设计完成。选取1:1 的是比例尺，画出图形如图纸一上机构简图所示。 第三章 插床切削主体机构及函数曲线分析
5、主体机构图见第一张图。 已知m r w /60=，逆时针旋转，由作图法求解位移，速度，加速度。规定位移，速度，加速度向下为正，插刀处于上极限位置时位移为0. 当O 175=? （1）位移 在1：1 的基础上，量的位移为79.5mm 。，即 曲柄转过175时位移为79.5mm 。 （2）速度 由已知从图中可知，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得 += 方向 大小?22 33 A A A A v v v 其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑
6、块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。 又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不同 点的方法可得： += ?CB B C v v v 方向 大小 其中，C v 是C 点，即插刀速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 是B 点速度。 又B 点是杆件3 上的一点，杆件3围绕2O 转动，且B 点和杆件与A 点重合的点在2 O 的两侧，于是可得： 33 22A A O B O B v v -= 由图量的mm A O 22032=,则可到 3220 100 A B v v = 由已知可得s mm A O w v
7、 A /47175212?=?=，规定选取比例尺mm s mm u /151-?=，则可的矢量图如下： 最后量出代表C v 的矢量长度为12mm, 于是，可得 C v =0.174m/s 即曲柄转过175时，插刀的速度为0.174m/s 。 （3）加速度 由理论力学知识可得矢量方程： + + = ？ 方向 ？大小?23232 A3 r A A k A A A 其中，2A 是滑块上与A 点重合点的加速度，2A =212/88.29577544s mm A O ?=?， 方向由4A 指向1O ；k A A 2 3 是科氏加速度，2 23323/10802s mm v A A k A A ?= （其
8、中233,A A A v v 大小均从速度多边形中量得），q 方向垂直42A O 向下；r A A 23是 4A 相对于滑块 的加速度，大小位置，方向与42A O 平行；n A3A2 是C 点相对于B 点转动的向心加速 度，n A3O2=22 /43.993/s mm BC v CB ,方向过由C 指向B ；t O A 2 3是C 点相对于B 点转动的切向加速度，大小位置，方向垂直BC 。次矢量方程可解，从而得到3A 。 B 时杆AOB 上的一点，构AOB 围绕2O 转动，又4A 与B 点在2O 的两侧，由 R R n t 2,=（是 角加速度）可得 33 22A A O B O B -= 量
9、出42A O 则可得到B 的大小和方向 又由理论力学,结合图可得到； + + = 方向 大小?CB t n CB B c 其中， B 在上一步中大小方向都能求得；n CB 是C 相对于B 点转动的向心加速度 22/36/s mm BC v BC n CB =，方向由C 点指向B 点；t CB 是C 相对于B 点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC 垂直。次矢量方程可解，从而可得到C 点，即插刀的加速度。取比例尺mm s mm u /362-?=，可得加速度矢量图如下： 最后由直尺量的c a 长度为12mm ，于是，可得c a 2/432.0s m 当O 355=? （1）位移 在1：1 的基
10、础上，滑块的位移为1.5mm 。，即 曲柄转过355时位移为1.5mm 。 （2）速度 由已知从图中可知，2A V 与A O 1垂直，23A A V 与A O 2平行，3A V 与A O 2垂直，由理论力学中不同构件重合点地方法可得 += 方向 大小?22 33 A A A A v v v 其中，2A V 是滑块 上与A 点重合的点的速度，23A A V 是杆AOB 上与A 点重合的点相对于滑块的速度，3A V 是杆AOB 上与A 点重合的速度。 又由图知，B v 与B O 2垂直，CB v 与BC 垂直，C v 与YY 轴平行，有理论力学同一构件不 同点的方法可得： += ?CB B C v
11、 v v 方向 大小 其中，C v 是C 点，即插刀速度，BC v 是C 点相对于B 点转动速度，B v 是B 点速度。 又B 点是杆件3 上的一点，杆件3围绕2O 转动，且B 点和杆件与A 点重合的点在2 O 的两侧，于是可得： 33 22A A O B O B v v -= 由图量的mm A O 5.12352=,则可到 35 .123100 A B v v = 由已知可得s mm A O w v A /47175212?=?=，规定选取比例尺mm s m u /101-?=，则可的矢量图如下： 最后量出代表C v 的矢量长度为2.16mm,于是，可得： C v s /m 0216.0=
12、即曲柄转过355时，插刀的速度为s /m 0216.0方向沿YY 轴向上。 （3）加速度 由理论力学知识可得矢量方程： + + = ？ 方向 ？ 大小?23232 A3 r A A k A A A 其中，2A 为滑块上与A 点重合点的加速度，2A =2212/88.2957754s mm A O ?=?，方 向 由 5 A 指向 1 O ； k A A 2 3 是哥氏加速度， 5/2222332332 3A O v v v A A A A A k A A =?=（其中233 ,A A A v v 大小均从速度多边形 中量得），方向垂直52A O 向下；r A A 23是3A 相对于滑块 的加速
13、度，大小位置，方向与5 2A O 平行。 B 是杆AOB 上的一点，杆AOB 围绕2O 转动，又5A 与B5点在2O 的两侧，由 R R n t 2,=（是 角加速度）可得 355 2 2A A O B O B -= 量出52A O 则可得到B 的大小和方向 又由理论力学,结合图可得到； + + = 方向 大小?CB t n CB B c 其中， B 在上一步中大小方向都能求得；n CB 是C 相对于B 点转动的向心加速度 22/44.155/s mm C B v BC n CB =，方向由C 点指向B 点；t CB 是C 相对于B 点转动的切向加速度，大小未知，方向与BC 垂直。次矢量方程可
14、解，从而可得到C 点，即插刀的加速度。取比例尺mm s m u /502-?=，可得加速度矢量图如下 代入数据可得：c a 2 /04.3s m 所有数据详见第四章表格 2.凸轮机构的设计 凸轮摆杆行程角为=150，摆杆长度L O4D =125mm ，算出凸轮的最大推程为L=32mm ，如下图所示；凸轮推程运动规律为等加速等减速，回程运动规律为等速。画出凸轮的运动规律图，如下图所示；凸轮的基圆半径r b =50mm ，结合已知参数利用反转法画出凸轮的理论轮廓线，并描出实际轮廓线，作图尺寸比例为1/2(mm/mm)： 作图步骤： 1）画出基圆O1，再画出以摆杆长度L O4D为半径的圆O2与基圆同
15、圆心； 2）利用反转法在圆O2转过900四等分，分别以各等分点为圆心，以摆杆长度L O4D 为半径各画一段弧分别与基圆相交四个点，然后在凸轮运动规律图上对应的等分 点上量取尺寸，并以此尺寸为半径，以与基圆相交的点位圆心画弧，两圆弧相交 一点即为所要求的点。同理画出回程时的凸轮运动轨迹； 3）选取滚子半径 r，画出凸轮的实际廓线。如下图： g 齿轮机构的设计 已知：z1=14 z2=70 m=10 =20* h=1 *c=0.25 a 1)确定变位系数 对于变位齿轮，为有利于强度的提高，小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位，使大小齿轮的强度趋于接近，从而使齿轮承载能力提高。 X 1min =*a
16、h min min Z Z Z -=0 X 2min =*a h min min Z Z Z -=-4 则取X 1=0 X 2=0 (满足X 2 X 2min ) 2)确定中心距变动系数y 及齿顶高降低系数y X 1=0 X 2=0 则是标准齿轮传动，即y=0 y=0 3）变位齿轮的几何尺寸 公式 齿轮1 齿轮2 d =d = zm 140 700 = 20 20 a h = * a h m 10 10 f h =(* a h +*c )m 12.5 12.5 a d =d+2a h 160 720 f d =d-2f h 115 675 a=(d 2-d 1)/2 280 机构的动态静力分析 齿轮机构的设计 G 4 G 6 max P 4S J Z 1 Z 2 m N Kg m 2