机械原理课程设计六杆机构和凸轮机构设计(tt)

1、目录第一章 内容介绍 1-1 机构简介.2 1-2 设计数据.2 1-3 机构简图.3第二章 六杆机构设计 2-1 设计内容.3 2-2 设计数据.5 2-3 设计运动分析.5第三章 凸轮设计 3-1 设计内容.7 3-2 图解法设计.7 3-3 凸轮机构的计算机辅助设计.8第一章 内容介绍1.机构简介压床是应用广泛的锻压设备，用于钢板矫直、压制零件等。如图所示为某压床的运动示意图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮（zl-z2, z3-z4, z5-z6）将转速降低，然后带动压床执行机构（六杆机构ABCDEF）的曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr

2、而上下往复运动，实现冲压工艺。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，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凸轮。2.设计数据 : 设计数据见表1和表2。表1 六杆机构的设计数据 （为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。从动件在推程作简谐运动、在回程作等加速等减速运动；其余设计数据见表2）表2 凸轮机构的设计数据参 数转角 (度) 序号偏 距 (mm) 基圆半径 (mm) 滚子半径 (mm) 行 程h (mm)推程运动角 ()远休止角 ()回程运动角 ()近休止角 ()01 9 371060103015030120602 20 38104010351406090703 21 39

3、10301060140015070304 22 405308601400150705 23 415608309050150706 24 42560123090502200457 25 4356012301301022008 26 441550123015030120609 27 451550104012060120606010 28 46155010401800180011 29 47104510401800180012 30 4810456501209090609013 31 49104565018020160014 32 501070108018020160015 33 511070108

4、0120601206012016 34 522065855120301506017 35 532065855150301503018 36 54156010501703090703.机构简图图1-1 六杆机构图1-2 凸轮机构图1-3 齿轮机构第二章 六杆机构设计 1. 设计内容通过已知数据利用图解法按比例作出该六杆机构的运动简图的两个极限位置（如图2-1） 文字说明：先选定比例尺=0.0015m/mm，根据所给参数，先在图上确定A、D亮点及滑块F运动轨迹所在直线。设杆3处于两极限位置时，E点分别对应于和两点，F点分别对应于F、F亮点，则四边形为平行四边形，故=H/ =H=150mm，在中，在

5、为等边三角形，故DE=H=150mm。以D点为圆心，DE=210mm为半径作圆弧交杆3两极限位置所在直线于点、。根据，在图上确定、两点，并以D点为圆心，为半径作圆弧。连接、，因当摇杆处于极限位置时，曲杆与连杆共线，故可知，。以点为圆心，为半径作圆弧交于点K，即，量取算得49.31mm。以点A为圆心，为半径作B点的轨迹圆，延长交该圆于点，量得=223.172mm。 图2-1根据转角45在图中B点的轨迹图上确定B点的位置，以B点为圆心，223.172mm为半径画圆弧交圆弧于点C，进而根据比例关系确定点E。以点E为圆心，37.5mm为半径作圆弧交滑块F运动轨迹所在直线于点F，分别连接个点，即可得出机

6、构运动简图49.31mm 223.172mm150mm 100mm50mm 37.5mm2. 设计数据3. 设计运动分析1.作速度多边形由转速n1=100r/min，得1=2n160=3.3（逆时针），故vB=1lAB=0.510m/s，方向：AB，指向左上方。选定比例尺v=0.005msmm，在图幅上任取一点p为速度极点，作pb。由矢量方程： vC = vB + vCB 大小： ？ 1lAB ？ 方向： CD AB BC 式中仅有两个未知量，可直接用图解法在图幅中作出，得C点，由速度影像原理可作出点e，量得：pc=73.5mm，bc=41.8mm vC=pcv=0.585m/s， vCB=0

7、.555m/s 2=vCBlBC=20486rad/s（顺时针） 3=vClCD=5085rad/s（顺时针）由矢量方程： vF = vE + vFE 大小： ？ 3lDE ? 方向： FF CD EF式中仅有两个未知量，可直接用图解法在图幅上作图得f点，完成速度多边形。图2-22.作加速度多边形在速度多边形中量得：ef=48mmvFE=efv=0.24m/s 4=vFE/lEF=6.4rad/s（顺时针）因1一定，故aB=12lAB=5.54m/s2,方向：BA。由矢量方程： aC2 = aB2 + aC2B2n + aC2B2 = aC3n + aC3 = aC3 = aC大小： 12lA

8、B 22lBC ？ 32lCD ？方向： BA CB BC CD CD式中 aC2B2n= 22lBC=1.38m/s2 aC3n = 32lCD=3.42 m/s2式中仅有两个未知量，直接用图解法求解。选定比例尺a=0.025ms2mm，并取p点为加速度图极点，可作出各点：a，d，b，c，再由加速度影像原理作出e点，再由矢量方程： aF = aE + aFEn + aFE大小： ？ 32lDE 42lEF ?方向：FF pe FE EF 式中仅有两个未知量，aFEn=42lEF=1.54 m/s2，直接用图解法作图，得点f,完成加速度多边形第三章 凸轮设计3-1设计内容1用图解法设计凸轮轮廓

9、（用A2图幅）1） 画出从动件位移线图；2） 画出凸轮理论轮廓；3） 画出凸轮实际轮廓。2用解析法设计凸轮轮廓（通过计算机辅助设计完成）1） 求出凸轮理论轮廓和实际轮廓上各点的坐标值（每隔10度计算一点）；2） 求出推程最大压力角的数值并指出其位置（即凸轮多少度转角处）；3） 用计算机绘制出凸轮轮廓。3-2图解法设计凸轮的图解法设计如A1图纸上所示，其作图过程如下：1.在推程过程中，推杆作简谐运动，根据余弦加速度运动规律作出位移曲线图；在回程过程中，推杆作等加速等减速运动，根据等加速等减速运动规律作出位移曲线图。2.作凸轮的基圆、偏距圆，根据位移图画出理论轮廓线。3.以理论轮廓线上的一点为圆心

10、，以滚子半径画足够多的圆，然后作出这些圆的内、外包容线，即为凸轮实际轮廓。3-3轮机构的计算机辅助设计h二 、程序编制Visual Basic 语言程序Private Sub Command2_Click()Rem 凸轮的计算机辅助设计(适用于：凸轮逆时针方向回转，从动件位于凸轮回转中心的右侧)Rem 变量符号说明Rem u-凸轮转角 u1-推程运动角 u2-远休止角 u3-回程运动角 u4-近休止角Rem e -偏距 r0-基圆半径 rr-滚子半径 h-升程 alpamax-推程最大压力角Rem s()-位移数组 ds()-表示ds/duRem x()、y()-理论轮廓的直角坐标数组（以垂直

11、于初始导路且过O点为X轴）Rem xtn()、ytn()-实际轮廓的直角坐标数组（内等距轮廓）Rem xtw()、ytw()-实际轮廓的直角坐标数组（外等距轮廓）Rem alpa()-压力角数组Rem ss()-ss(i)=s0+s(i)Rem dx()-表示dx/du dy()-表示dy/du dsin()-表示中间变量 dcos()-表示中间变量Const pi = 3.1415926u1 = Val(Text1.Text)u2 = Val(Text2.Text)u3 = Val(Text3.Text)u4 = Val(Text4.Text)h = Val(Text5.Text)e = V

12、al(Text6.Text)r0 = Val(Text7.Text)rr = Val(Text8.Text)Dim s(90), ds(90), x(90), y(90)Dim xtn(90), ytn(90), xtw(90), ytw(90), beta(90)Dim alpa(90) , lamda(90), detaq(90)Dim ss(90), dx(90), dy(90), dsin(90), dcos(90)Form1.ScaleMode = 3Clsalpamax = 0u = 0Dim i%Dim s0 , beta0Dim j, xy, x0, y0, xmax, yma

13、x As Integerx0 = 200: y0 = 300Dim xo, yo, kx, ky, kxyxrmax = 0: yrmax = 0s0 = Sqr(r0 * r0 - e * e)Open vbcam.txt For Output As #1Print #1, 凸轮转角, 理论轮廓坐标值, 实际轮廓坐标值, 压力角; 位移Print #1, Print #1, Print #1, q; x; y; xtn; ytn; xtw; ytw; alpa; sPrint #1, Rem /*每隔10度求位移值和ds/du 值*/For i = 0 To 36 u = 10 * i If

14、 (u u1) Then s(i) = h / 2 * (1 - Cos(pi * u / u1) ds(i) = h / 2 * pi / (u1 * pi / 180) * Sin(pi * u / u1) ElseIf (u u1 + u2) Then s(i) = h ds(i) = 0 ElseIf (u u1 + u2 + u3) Then If (u = u1 + u2 + u3 / 2) Then s(i) = h - 2 * h * (u - u1 - u2) * (u - u1 - u2) / (u3 * u3) ds(i) = -4 * h * (u - u1 - u2)

15、 / (u3 * u3 * pi / 180) Else: s(i) = 2 * h * (u3 + u2 + u1 - u) * (u3 + u2 + u1 - u) / (u3 * u3) ds(i) = -4 * h * (u3 + u2 + u1 - u) / (u3 * u3 * pi / 180) End If Else: s(i) = 0 ds(i) = 0 End IfRem /*求理论轮廓坐标 */ss(i) = s0 + s(i)x(i) = ss(i) * Sin(u * pi / 180) + e * Cos(u * pi / 180)y(i) = ss(i) * Co

16、s(u * pi / 180) - e * Sin(u * pi / 180)Rem /*找推程的最大压力角*/alpa(i) = Atn(ds(i) - e) / (s(i) + s0)If (u alpamax) Then alpamax = Abs(alpa(i) Else End IfElseEnd IfRem /* 求实际轮廓坐标 */dx(i) = (ds(i) - e) * Sin(u * pi / 180) + ss(i) * Cos(u * pi / 180)dy(i) = (ds(i) - e) * Cos(u * pi / 180) - ss(i) * Sin(u * p

17、i / 180)dsin(i) = dx(i) / Sqr(dx(i) * dx(i) + dy(i) * dy(i)dcos(i) = -dy(i) / Sqr(dx(i) * dx(i) + dy(i) * dy(i)xtn(i) = x(i) - rr * dcos(i)ytn(i) = y(i) - rr * dsin(i)xtw(i) = x(i) + rr * dcos(i)ytw(i) = y(i) + rr * dsin(i)Rem /*将数据保存到文件 vbcam.txt */Print #1, Format(u, 0 ); Format(x(i), 0000.000 );

18、Format(y(i), 0000.000 ); Format(xtn(i), 0000.000 ); Format(ytn(i), 0000.000 ); Format(xtw(i), 0000.000 ); Format(ytw(i), 0000.000 ); Format(Abs(alpa(i) * 180 / pi, 0000.000 ); Format(s(i), 0000.000)Next iPrint #1, Print #1, Print #1, 推程最大压力角=; alpamax * 180 / pi; (度) Close #1Rem /* 绘制凸轮轮廓 */xmax0 =

19、750: ymax0 = 550xmax = 2 * xmax0 / 3: ymax = 2 * ymax0 / 3xo = xmax / 2: yo = ymax / 2Rem /*画横坐标 */Line (20, (yo)-(xmax - 20), yo), vbBlueLine (xmax - 40), (yo - 3)-(xmax - 20), yo), vbBlueLine (xmax - 40), (yo + 2)-(xmax - 20), yo), vbBlueRem /*画纵坐标 */Line (xo, (ymax - 20)-(xo, 20), vbBlueLine (xo

20、- 2, (40)-(xo, 20), vbBlueLine (xo + 2, (40)-(xo, 20), vbBlueRem /*设置比例尺系数kxy*/For i = 0 To 36 If (Abs(x(i) xrmax) Then xrmax = Abs(x(i) ElseIf (Abs(y(i) yrmax) Then yrmax = Abs(y(i) Else End If kx = (xo - 20) / (xrmax + rr) ky = (yo - 20) / (yrmax + rr) If (kx ky) Then kxy = ky Else kxy = kx End If

21、Next i Rem Color 4 画基圆 Circle (xo, yo), r0 * kxy, vbRed Rem 画理论轮廓 For i = 0 To 36 x(37) = x(36): y(37) = y(36) Line (xo + x(i) * kxy, yo - y(i) * kxy)-(xo + x(i + 1) * kxy, yo - y(i + 1) * kxy), vbGreen Rem 延时 For nn = 0 To 1000000 Next nn Next i Rem 画滚子圆 For i = 0 To 36 Circle (xo + x(i) * kxy, yo

22、- y(i) * kxy), 1 Circle (xo + x(i) * kxy, yo - y(i) * kxy), rr * kxy, vbBlue Rem 延时 For nn = 0 To 1000000 Next nn Next i Rem 画实际轮廓（内等距曲线） DrawWidth = 2 For i = 0 To 36 xtn(37) = xtn(36): ytn(37) = ytn(36) Line (xo + xtn(i) * kxy, yo - ytn(i) * kxy)-(xo + xtn(i + 1) * kxy, yo - ytn(i + 1) * kxy), vbY

23、ellow Rem 延时 For nn = 0 To 1000000 Next nn Next i Rem 画实际轮廓（外等距曲线） DrawWidth = 2 For i = 0 To 36 xtw(37) = xtw(36): ytw(37) = ytw(36) Line (xo + xtw(i) * kxy, yo - ytw(i) * kxy)-(xo + xtw(i + 1) * kxy, yo - ytw(i + 1) * kxy), vbYellow Rem 延时 For nn = 0 To 1000000 Next nn Next i DrawWidth = 1 Rem /*在

24、屏幕右下角画位移线图*/ xo1 = xmax0 - xmax0 / 2: yo1 = ymax0 - 60 detax = xmax0 - xo1 - 20 Rem Color 1 Rem /*画横坐标*/ Line (xo1, yo1)-(xmax0, yo1), vbBlue Line (xmax0 - 20, yo1 - 2)-(xmax0, yo1), vbBlue Line (xmax0 - 20, yo1 + 2)-(xmax0, yo1), vbBlue Rem /*画纵坐标*/ Line (xo1, yo1)-(xo1, (yo1 - h * kxy - 10), vbBlu

25、e Line (xo1 - 2, yo1 - h * kxy)-(xo1, (yo1 - h * kxy - 10), vbBlue Line (xo1 + 2, yo1 - h * kxy)-(xo1, (yo1 - h * kxy - 10), vbBlue Rem /*画横坐标刻度*/ For i = 0 To 36 s(37) = s(36) Rem Color 0 j = i If (i = 36) Then j = j - 1 Else End If Rem Color 4 Line (xo1 + i * detax / 36, yo1 + 5)-(xo1 + i * detax

26、/ 36, yo1), vbRed Rem 延时 For ii = 0 To 1000000 Next ii Next i Rem 画位移曲线 For i = 0 To 36 s(37) = s(36) Rem Color 0 j = i If (i = 36) Then j = j - 1 Else End If Line (xo1 + i * detax / 36, yo1 - s(i) * kxy)-(xo1 + (j + 1) * detax / 36, yo1 - s(j + 1) * kxy), vbRed Rem /*画横坐标刻度*/ Rem Color 4 Rem 延时 For

27、 ii = 0 To 1000000 Next ii Next i Text9.Text = alpamax * 180 / pi Rem /*画偏距圆*/ Rem Color 1 Circle (xo, yo), e * kxy, vbBlue Rem /*画导路初始位置*/ Rem Color 4 Line (xo + e * kxy, yo)-(xo + x(0) * kxy, yo - y(0) * kxy - 50), vbRed Line (xo, yo)-(xo + x(0) * kxy, yo - y(0) * kxy), vbRed Rem /*画凸轮旋转方向*/ Circl

28、e (xo, yo), (r0 * kxy - 20), 1, 200 * pi / 180, 250 * pi / 180, vbRed Circle (xo, yo), (r0 * kxy - 19), 1, 205 * pi / 180, 210 * pi / 180, vbRed Circle (xo, yo), (r0 * kxy - 21), 1, 205 * pi / 180, 210 * pi / 180, vbRed Rem EndEnd SubPrivate Sub Command3_Click()Form2.RichTextBox1.LoadFile vbcam.txt,

29、 1Form2.ShowEnd Sub三 、输出结果1图形输出2、数据输出:凸轮转角 理论轮廓坐标值 实际轮廓坐标值 压力角 位移 q x y xtn ytn xtw ytw alpa s 0 0015.000 0047.697 0012.000 0038.158 0018.000 0057.236 0017.458 0000.000 10 0023.173 0045.039 0019.999 0035.556 0026.347 0054.522 0008.506 0000.681 20 0031.325 0042.208 0027.905 0032.811 0034.745 0051.605

30、 0000.000 0002.679 30 0039.768 0038.880 0035.799 0029.701 0043.736 0048.059 0006.618 0005.858 40 0048.578 0034.557 0043.695 0025.829 0053.460 0043.284 0010.776 0010.000 50 0057.535 0028.697 0051.462 0020.752 0063.609 0036.641 0012.602 0014.824 60 0066.127 0020.858 0058.754 0014.103 0073.501 0027.613

31、 0012.494 0020.000 70 0073.609 0010.829 0065.024 0005.700 0082.193 0015.958 0010.858 0025.176 80 0079.121 -0001.280 0069.613 -0004.378 0088.629 0001.817 0008.044 0030.000 90 0081.839 -0015.000 0071.868 -0015.757 0091.810 -0014.243 0004.342 0034.142 100 0081.121 -0029.535 0071.273 -0027.799 0090.969

32、-0031.272 0000.000 0037.321 110 0076.638 -0043.856 0067.556 -0039.669 0085.719 -0048.044 0004.753 0039.319 120 0068.448 -0056.839 0060.754 -0050.450 0076.141 -0063.227 0009.706 0040.000 130 0057.538 -0067.861 0051.071 -0060.234 0064.005 -0075.489 0009.706 0040.000 140 0044.880 -0076.822 0039.836 -00

33、68.187 0049.924 -0085.456 0009.706 0040.000 150 0030.858 -0083.448 0027.390 -0074.069 0034.326 -0092.827 0009.706 0040.000 160 0015.899 -0087.538 0014.112 -0077.699 0017.686 -0097.378 0009.706 0040.000 170 0000.456 -0088.969 0000.405 -0078.970 0000.508 -0098.969 0009.706 0040.000 180 -0015.000 -0087

34、.697 -0013.314 -0077.840 -0016.686 -0097.554 0009.706 0040.000 190 -0029.904 -0083.213 -0025.872 -0074.062 -0033.936 -0092.364 0013.777 0039.444 200 -0043.329 -0075.190 -0037.176 -0067.307 -0049.483 -0083.072 0017.976 0037.778 210 -0054.339 -0064.118 -0046.415 -0058.017 -0062.263 -0070.218 0022.408 0035.000 220 -0062.148 -0050.729 -0052.930 -0046.850 -0071.365 -0054.607 0027.179 0031.1