导杆机构设计

1、1. 导杆机构的设计及运动分析2O3已知 行程速度变比系数（行程速比系数）K，滑块5的冲程H，中心距lO各构件的重心S的位置，曲柄每分钟的转速n1.,比值lBC/lO3B,要求 设计导杆机构，作机构两个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上的内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。1.1.1曲柄O2A长度的确定 根据已知条件K=2，有K=（180°+）/（180°-） 则=60°而又有曲柄此时是在1或9位置曲柄由1位置运动到11位置时连杆O3B推动滑块5向下运动。由于滑块5在 竖直位置上滑动了H2的长度，所以依据H2的长度他们的几何关系有：B点在

2、竖直位置上运行了即BC=H2=50mm所以O3B=2BC=100mm由于y-y位于B点所画圆弧的平分线上 所以有DE=EF又根据机构的位置关系与几何关系,有DO3B=30°,BDDO3又O3B= O3Fmm,将所分配的两个曲柄位置（1位置和11位置）作出机构的运动简图。如图纸I所示1.3作速度、加速度多边形1.3.1速度大小与方向的计算 以1位置进行计算由n1=60r/min,有w=6.28rad/s,VA2 = wO2A=.471m/s由运动合成原理可知，有 VA2 = VA2A3 + VA3 方向 大小 ？ ？ 所以VA2A3= VA2=0.471m/s，VA3=0m/ 因而w3

3、=0rad/s,VS3=0m/s 又以B点为基点，由基点法有 VC = VB + VBC方向 大小？ 0 ？所以VC=0m/s，VBC=0m/s1.3.2加速度大小与方向的计算 同样以1位置进行计算aA2+aA2 = aA2A3+aA3+aA3+aA2A3 方向 ？ 大小 0 ？ ？ ？ 根据上式，由于aA2A3=2w3 VA2A3 =0m/s aA2= O2Aw=2.96m/s aA2 = O2Aa=0m/s 要使上式成立，则必须有 aA3=tn构件3中S3 =eO3S3=2.85m/s又根据基点法，有2aC=aB+aB+aCB+aCB2nttnnn根据同样的过程也可求得11位置的速度和加速

4、度mmm和加速度比例尺ua，将所分配的两个曲柄位置（1位置和11位置）作出与其对应的速度多边形和加速度多边形，如图纸I所示。mmm，作Sc(t)线图。如图纸I所示选取加速度比例尺ua，ac(t)线图。如图纸I所示已知 各构件的重量G及其对重心轴的转动惯量Js（见表2-1），阻力线图，及个构件的尺寸和加速度。要求 确定12个构件位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。用如科夫斯基杠杆法求平衡力矩，并与上述方法所得的结果相比较。作图部分画在运动分析的图纸上。在整个机构中，1为开始切削的位置，8为终止切削的位置，由于1为起始位置，所以插床在工作过程中，曲柄从1位置到1位置之间刀具不受阻力，1位置

5、到8位置刀具受恒定阻力Q的作用，在8以后刀具不受阻力作用。因此选取阻力比例尺uQ=25Nmm.根据给定的阻力Q和滑块5冲程H绘制阻力线图。如图纸I所示根据各构件重心的加速度及角加速度，确定各构件的惯性力Pi其合成为一力，求出该力至重心的距离lh. 以曲柄在11位置进行计算，有构件3上的惯性力和惯性力偶矩分别为 F=m3I3和惯性力偶矩Mi，并将as3=Gg3aS3MI3=JS3e = 0N= m5构件5上的惯性力FI5aC=g5aC= 0N,所以lh=MI3/FI3=0N将所算数据列表如下：如图图纸I所示，由力的平衡和力矩的平衡，有åXåYM=0, N=0 N54sinq-

6、cosq+NP65=0 -G5=0 -54I5(C)=0 G5b-54Nh6565P65I5b=0解上述方程，得N=320.7N,N如图图纸I所示，由力的平衡和力矩的平衡，有åXåYM=0 N=0 N43sinq-PI3cosa=043cosq+G3-N63-PI3sina=0(O3)=0 N6343cosq*O3B-23N23*O3A-G3*O3S3cosa=0解得：N=731.7N , N=427N对如图纸I进行受力分析，由力矩的平衡有： M 解得My(O2)=0 N21*AO2-My=0将上面所求数据绘制成表，如下：2.3.2绘制力的多边形 选取力的比例尺uF(Nmm

7、)，根据力的方向关系作力的多边形。如图纸I所示已知 机械运转的不均等系数，平衡力矩My，飞轮安装在曲柄上，驱动力矩Ma为常数 要求 用惯性力法求飞轮转动惯量J.以上内容作在2号图纸上。F3.1绘制阻力矩Mc*=Mc*(j)线图列表汇集同组同学在动态静力分析中求得的各机构位置的平衡力矩My(-My及为动态等功阻力矩Mc*)。以力矩比例尺um()和角度比例尺uj(1mm)绘制一个运动循环的动态等功阻力矩Mc*=Mc*(j)线图.汇集的数据如下表：选取力矩比例尺uM=2()绘制运动循环的动态等功阻力矩Mc*=Mc*(j)线图。如图纸II所示3.2绘制驱动功Aa=Aa(j)线图3.2.1对Mc*(j)

8、用图解积分法求出在一个运动循环中的Ac*=Ac*(j)线图。如图纸II所示 3.2.2绘制Aa=Aa(j)线图 由于Ma为常数，且一个运动循环中的驱动功等于阻力功。故将一个循环中的Ac*=Ac*(j)线图的始末两点以直线相连，即为Aa=Aa(j)线图。如图纸II所示3.3.求最大动态剩余功A'将Aa=Aa(j)与Ac*=Ac*(j)两线图相减，即得一个运动循环中的动态剩余功线图 A=A(j).该线图的纵坐标最高点与最低点的距离，即表示最大动态剩余功A。如图纸II所示3.4 确定飞轮的转动惯量JF经过计算，最大动态剩余功A'=76J 由于J所以J=900A'/2Fn21d

9、F已知 从动件的最大摆角max，许用压力角，从动件长度 ，从动件的运动规律为等加速、等减速运动，凸轮与曲柄共轴，要求 按许用压应力a确定凸轮机构的基本尺寸，求出理论廓线外凸曲线的最小曲率半径rmin，选取滚子半径rg，绘制凸轮实际廓线。以上内容作在2号图纸上对于摆动从动件以®V , ®h 得到摆动从动件的运动方程：推程：等加速 w2=4fqdy(j)及y(j)线图djb21w1(0£q<30o) 等减速 w2回程：4fæç1-q=b1çèböo÷30£ w÷12ø(q&

10、#163;601o) 等加速 w2=-4f1b22w1 (0£q1£30oo) 等减速 w2=4fæqooöç1-1b÷w1 30£q1<60 2øb2è()将表2中的各数据带入的到凸轮的运动速度规律如表2-1表2-1dj用图解积分法作出y(j)édsù由公式r(-e)/(tana-s)êddúëû02+e 2经计算，在q=30°时，e=0,此时r0取得最小值所以rmin=60mm为了使摆杆正常运动，则o2o4满足： O4D &l

11、t; O2O4 < O4D+r0 此处取O2O4=150mm给机构一个反向的转速n使n=n，由此凸轮和摆杆间的相对运动规律不变。 只是凸轮静止，而摆杆一方面随系统以角速度-w绕轴转动，一方面又在导轨内 作预期的往复运动。根据s-d曲线描点，用反转法绘制出凸轮轮廓曲线。如图纸III所示在推程过程中选出5个位置作圆，找出曲率半径最小的圆，量取得： rmin=30mm由于滚子半径rg=(0.10.5) r0Rg=0.2r0=12mm<r min取滚子半径Rg=12mm已知 齿数Z1、Z2，模数m ，分度圆压力角，齿轮为正常齿制，工作情况为开式传动，齿轮与曲柄共轴。要求 图。5.1齿轮传动

12、的各部分尺寸的计算 计算数据如下表：选取比例尺u=2mmmm，绘制齿廓时，对于根圆小于基圆的齿轮，渐开线部分齿廓用径向线画出，径向线与齿根圆用半径为0.2m的圆弧连接。如图纸所示6.总 结这次课程设计是我在大学期间的第一次设计，虽然课程设计时间不过两个多星期，但是通过这次课程设计，我觉得我确实从中得到的收获是相当丰富的。这次课程设计，我得到的题目是设计一个插床机构，由于理论知识的不足，再加上本次是初次设计，没有什么设计经验，确实叫人心有余而力不足。一开始的时候那设计上的东西就好像它认识我，可我却不晓得它，不知从何入手。但是恒心战胜一切。在老师思想的指引下、同学们热情的帮助下以及在我一天一天的不

13、懈努力下，使我找到了信心。现在想想其实课程设计的这些日子过得也是瞒累的。不仅要弄懂书本上的许多知识，有时还必须上图书馆查阅相关资料。其实在过去那些上课的日子里老师也经常对我们说，归根结蒂，只要把课本上的搞得明明白白，清清楚楚，那课程设计简直是很OK的。仔细想想，确实说的在理。课程设计对我们来说是很难，特别是对我自己来说那简直比登天还要难，再加上自己能力还有相当的不足，但是我从来也没放弃过，即使困难一个接着一个，我也照样的，毫不犹豫的，一个劲的啃，终于在临末之前，问题得到了解决，设计任务完成了。 此外，在这次课程设计中我收益颇多。本次课程设计不仅培养了我的综合运用机械设计及其他理论知识来解决问题的能力。而且我原先根本就搞不懂的或一直都云里雾里的一些问题有了根本性的突破，同时还学到了如何运用所学的知识来解决相关问题，真正做到了学以致用。在此期间我与室友、同学之间是互相帮助的，共同面对机械原理课程设计当中所遇到的困难以及共同来解决困难。在这些过程当中，我充分认识到了自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己的系统自学能