機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)樣本

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。本課程設(shè)計(jì)要求對(duì)某一實(shí)際機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)綜合、 運(yùn)動(dòng)分析、 動(dòng)力分析和飛輪設(shè)計(jì)。所選的實(shí)際機(jī)構(gòu)包括平面連桿機(jī)構(gòu)、 齒輪機(jī)構(gòu), 可附加有凸輪機(jī)構(gòu)和其它常見機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)內(nèi)容和基本要求如下1、 整機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖方案的擬訂和研討, 進(jìn)行方案比較對(duì)比, 選擇最佳方案。2、 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 計(jì)算內(nèi)容編入說明書, 用1張2 # 圖或3 # 圖紙畫出一對(duì)齒輪嚙合圖。3、 平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)力分析, 要求用1張1 # 圖紙作出平面連桿的12個(gè)位置及極限位置的機(jī)構(gòu)簡圖, 并對(duì)這幾個(gè)位置進(jìn)行速度、 加速度及力分析。用圖解法作出矢量多邊形圖, 繪制運(yùn)動(dòng)線圖;

2、 另外要求運(yùn)用機(jī)械原理CAD軟件完成平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、 動(dòng)力分析所有點(diǎn)位的計(jì)算, 并繪制運(yùn)動(dòng)線圖。4、 其它機(jī)構(gòu)(如凸輪機(jī)構(gòu)、 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 螺旋機(jī)構(gòu)等) 設(shè)計(jì)。此項(xiàng)根據(jù)題型選做, 簡圖與計(jì)算結(jié)果可編入說明書。5、 調(diào)速飛輪設(shè)計(jì)。根據(jù)題量、 時(shí)間選做, 設(shè)計(jì)計(jì)算編入說明書。工件量: 1、 畫一張( A1) 簡單機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。 2、 設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)的尺寸, 且畫一張( A1) 平面連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖, 并對(duì)其進(jìn)行指定位置的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析。3、 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸, 且畫一張(A2)凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖, 并校核其壓力角。 4、 進(jìn)行傳動(dòng)比的分配, 設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)的

3、尺寸, 且畫一張(A2)齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。5、 設(shè)計(jì)說明書一份。設(shè)計(jì)時(shí)間2周, 在18周周日前交齊設(shè)計(jì)題目: 六桿插床機(jī)構(gòu)分析一、 圖11 插床機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡圖表 1-2 機(jī)構(gòu)位置分配表學(xué)生序號(hào)1234567891011121314速度圖( 位置) 123456789101112始終加速度圖( 位置) 123456789101112始終說明: 在學(xué)生編號(hào)的對(duì)應(yīng)位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析曲柄轉(zhuǎn)數(shù)n1/(r/min)行程速比系數(shù)滑塊沖程H/mm桿長LBC/Lo3BLoo3abc/mm數(shù)據(jù)30210011505050125設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)

4、態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定導(dǎo)桿3的重力G3/N導(dǎo)桿5的重力G5/N導(dǎo)桿3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js3/(kg.m2)dmm阻力Q/N運(yùn)動(dòng)不均勻系數(shù)數(shù)據(jù)1603200.1412010001/25圖11 插床機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡圖表 1-2 機(jī)構(gòu)位置分配表學(xué)生序號(hào)1516171819202122232425262728速度圖( 位置) 123456789101112始終加速度圖( 位置) 123456789101112始終說明: 在學(xué)生編號(hào)的對(duì)應(yīng)位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。三、 設(shè)設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析曲柄轉(zhuǎn)數(shù)n1/(r/min)行程速比系數(shù)滑塊沖程H/mm桿長LBC/Lo3BLoo3ab

5、c/mm數(shù)據(jù)601.510011505050125設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定導(dǎo)桿3的重力G3/N導(dǎo)桿5的重力G5/N導(dǎo)桿3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js3/(kg.m2)dmm阻力Q/N運(yùn)動(dòng)不均勻系數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)1603200.1412010001/25圖11 插床機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡圖表 1-2 機(jī)構(gòu)位置分配表學(xué)生序號(hào)2930313233343536373839404142速度圖( 位置) 123456789101112始終加速度圖( 位置) 123456789101112始終說明: 在學(xué)生編號(hào)的對(duì)應(yīng)位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。四、 設(shè)設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析曲柄轉(zhuǎn)數(shù)n1/(

6、r/min)行程速比系數(shù)滑塊沖程H/mm桿長LBC/Lo3BLoo3abc/mm數(shù)據(jù)60210011505050125設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定導(dǎo)桿3的重力G3/N導(dǎo)桿5的重力G5/N導(dǎo)桿3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js3/(kg.m2)dmm阻力Q/N運(yùn)動(dòng)不均勻系數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)1603200.141208001/25圖11 插床機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡圖表 1-2 機(jī)構(gòu)位置分配表學(xué)生序號(hào)4344454647484950515253545556速度圖( 位置) 123456789101112始終加速度圖( 位置) 123456789101112始終說明: 在學(xué)生編號(hào)的對(duì)應(yīng)位置打繪制速度圖與加速度圖以及

7、力分析圖。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書-六桿插床機(jī)構(gòu)分析一、 課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練, 其目的在于進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí), 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)實(shí)際問題的能力, 使學(xué)生對(duì)于機(jī)械動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析與設(shè)計(jì)有一較完整的概念。二、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟1、 插床機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)插床機(jī)構(gòu)由齒輪、 導(dǎo)桿和凸輪等組成, 如圖11所示(齒輪、 凸輪未畫出)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置,使曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng), 再經(jīng)過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊沿導(dǎo)路yy作往復(fù)運(yùn)動(dòng), 以實(shí)現(xiàn)刀具切削運(yùn)動(dòng), 并要求刀具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng), 是由

8、固結(jié)于軸O2上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)桿和其它有關(guān)機(jī)構(gòu)( 圖中未畫出) 來完成的。插床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表11所示。圖11 插床機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡圖表1-1 插床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表2、 插床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟 ( 1) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析 已知 行程速比系數(shù)K, 滑塊沖程H, 中心距LO2O3, 比值lBC/lO3B, 各構(gòu)件重心S的位置, 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n1。 要求 設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu), 作機(jī)構(gòu)各個(gè)位置的速度和加速度多邊形, 作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖, 以上內(nèi)容與后面動(dòng)態(tài)靜力分析一起畫在2號(hào)圖紙上( 見參考圖例1) 。 步驟 1) 設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。按已知數(shù)據(jù)確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的各未知參數(shù), 其中滑塊5導(dǎo)路y-y的位置可根據(jù)連桿4傳

9、力給滑塊5的最有利條件來確定, 即y-y應(yīng)位于B點(diǎn)所畫圓弧高的平分線上( 見參考圖例1) 。 2) 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。選取長度比例尺l(m/mm), 按表1-2所分配的加速度位置用粗線畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。曲柄位置的作法如圖1-2; 取滑塊5 在下極限時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置為起始位置1, 按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分, 得12個(gè)曲柄位置, 位置5對(duì)應(yīng)于滑塊5處于上極限位置。再作出開始切削和終止切削所對(duì)應(yīng)的5和12兩位置。共計(jì)14個(gè)機(jī)構(gòu)位置, 能夠14個(gè)學(xué)生為一組。圖1-2 曲柄位置圖表 1-2 機(jī)構(gòu)位置分配表學(xué)生序號(hào)1234567891011121314速度圖( 位置) 123456789101112始終加

10、速度圖( 位置) 123456789101112始終力分析圖( 位置) 123456789101112始終3) 作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖上量取滑塊位移, 取位移比例尺s=l, 根據(jù)機(jī)構(gòu)及滑塊5上C點(diǎn)的各對(duì)應(yīng)位置, 作出滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖sc(t)、 然后根據(jù)sc(t)線圖用圖解微分法( 弦線法) 作滑塊的速度vc(t)線圖( 圖1-2) , 并將其結(jié)果與4) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法的結(jié)果比較。圖1-2 用圖解微分法求滑塊的位移與速度線圖4) 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作速度、 加速度多邊形。選取速度比例尺v(ms-1)/mm和加速度比例尺 a(ms-2)/mm, 作該位置的速度和加速度多邊形( 見

11、圖1-3) 。 求其 中 (rad/s) 列出 向 量 方 程 ,求 用速度影像法求 列 出 向 量 方 程 ,求 a) 速度圖 b) 加速度圖圖1-3 位置7的速度與加速度圖 ( 2) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、 阻力線圖( 圖11) 及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、 速度和加速度。1) 繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖( 圖1-4) 。力分析的方法請(qǐng)參考機(jī)械原理教材圖1-4 位置7的力分析圖已知 各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、 阻力線圖( 圖11) 及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、 速度和加速度, 求出等效構(gòu)件1的等效阻力矩Mr。( 注意: 在切削始點(diǎn)與切削終點(diǎn)等效阻力矩應(yīng)有

12、雙值) 2) 收集其它13位同學(xué)在各位置求出的等效阻力矩Mr列表于1-3中。表1-3等效構(gòu)件1的等效阻力矩Mr數(shù)據(jù)匯總位置123456789101112始終Mr3) 選取力矩比例尺M(jìn)(N.mm/mm), 繪制等效阻力矩Mr的曲線圖( 圖1-4) 圖1-4 等效阻力矩Mr和阻力功Ar的曲線圖利用圖解積分法對(duì)Mr進(jìn)行積分求出Ar-曲線圖, 假設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩Md為恒定, 由于插床機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期內(nèi)做功相等, 因此驅(qū)動(dòng)力矩在一個(gè)周期內(nèi)的做功曲線為一斜直線而且與Ar曲線的終點(diǎn)相交如圖1-4中Ad所示, 根據(jù)導(dǎo)數(shù)關(guān)系能夠求出Md曲線( 為一水平直線) 。4) 作動(dòng)能增量。取比例尺 ( mm) , 動(dòng)能變

13、化dr, 其值可直接由圖1-4上d( ) 與r( ) 曲線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線段相減得到, 由此可作出動(dòng)能變化曲Ad與Ar相減的曲線圖( 如圖1-5) 。圖1-5 作動(dòng)能增量線圖5) 計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF已知 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù), 機(jī)器在曲柄軸1上轉(zhuǎn)速n1, 在圖1-5中, E的最大和最小值, 即max和min位置, 對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)Emax和Emin之間的距離gf, 則因此JF為: 三、 圖解微分法與圖解積分法簡介1、 圖解微分法下面以圖1-3為例來說明圖解微分法的作圖步驟,圖1-3為某一位移線圖, 曲線上任一點(diǎn)的速度可表示為:圖1-3 位移線圖其中dy和dx為s=s(t)線圖中代表微小位移ds和

14、微小時(shí)間dt的線段, 為曲線s=s(t) 在所研究位置處切線的傾角。上式表明,曲線在每一位置處的速度v與曲線在該點(diǎn)處的斜率成正比,即vtg,為了用線段來表示速度,引入極距K(mm),則式中v 為速度比例尺,v = s/tK ( m/s/mm )。該式說明當(dāng)K為直角三角形中角的相鄰直角邊時(shí),(Ktg)為角的對(duì)邊。由此可知,在曲線的各個(gè)位置, 其速度v與以K為底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線在所研究點(diǎn)處的切線的直角三角形的對(duì)邊高度(Ktg)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù),按此便可由位移線圖作得速度線圖(v-t曲線),作圖過程如下:先建立速度線圖的坐標(biāo)系v-1-t(圖1-4),其中分別以v和t

15、作為v軸和t軸的比例尺, 然后沿軸向左延長至o點(diǎn),使o1= K(mm),距離K稱為極距,點(diǎn)o為極點(diǎn)。過o點(diǎn)作s=s( t)曲線(圖1-3)上各位置切線(圖1-3中僅畫出曲線上3的切線)的平行線o2、 o3.等,在縱坐標(biāo)軸上截得線段12、 13、 14.等。由前面分析可知,這些線段分別表示曲線在2、 3、 4. 等位置時(shí)的速度,從而很容易畫出位移曲線的速度曲線(圖1-4a)。圖1-4.速度線圖a) 切線作圖 b) 弦線作圖上述圖解微分法稱為切線法。該法要求在曲線的任意位置處很準(zhǔn)確地作出曲線的切線, 這常常是非常困難的, 因此實(shí)際上常見”弦線”代替”切線”, 即采用所謂弦線法,作圖方便且能滿足要求

16、,現(xiàn)敘述如下:依次連接圖1-3中s =s(t)曲線上相鄰兩點(diǎn),可得弦線12、 23、 34.等(圖3中僅畫出弦線23,學(xué)生作圖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格畫出每一弦線),它們與相應(yīng)區(qū)間位移曲線上某點(diǎn)(例圖1-3中N點(diǎn))的切線平行。當(dāng)區(qū)間足夠小時(shí),該點(diǎn)(例N點(diǎn))可近似認(rèn)為在該區(qū)間(例2,3)中點(diǎn)的垂直線上。因此我們能夠這樣來作速度曲線:如圖4b所示,按上述切線法建立坐標(biāo)系v-1- t并取定極距K及極點(diǎn)o,從o點(diǎn)作輻射線o2、 o3、 o4.等,使分別平行于弦線12、 23、 34.并交縱坐標(biāo)軸于2、 3.等點(diǎn)。然后將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交,得到一個(gè)個(gè)小矩形(例圖1-4b中矩形2cd3),則過各矩形上底中點(diǎn)(例圖1-4b

17、中e,f點(diǎn)等)的光滑曲線,即為所求位移曲線的速度線圖(v-t曲線)。2、 圖解積分法圖解積分法為圖解微分法的逆過程取極距( mm) , 用圖解積分法由力矩r曲線求得力矩所做的功r曲線( 圖1-4) 。由于 其中 故取r曲線縱坐標(biāo)比例求r的理論依據(jù)如下: 四、 編寫計(jì)算說明書計(jì)算說明書是學(xué)生說明自己的設(shè)計(jì)正確、 合理, 并供有關(guān)人員參考審閱的文件, 它是課程設(shè)計(jì)的重要組成部分。其內(nèi)容大致包括: 設(shè)計(jì)題目, 全部原始數(shù)據(jù); 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖或設(shè)計(jì)方案的確定; 列出大小標(biāo)題, 簡要說明設(shè)計(jì)中所用的原理和方法, 并寫出必要的計(jì)算公式或向量方程式畫出向量多邊形; 用表格列出計(jì)算結(jié)果, 并畫出主要曲線圖; 對(duì)結(jié)果和誤差進(jìn)行分析討論;