机械原理牛头刨床课程设计说明书

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1、真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 1 - / 36目 录一、设计题目与原始数据一、设计题目与原始数据 .- - 1 1 - -二、牛头刨床示意图二、牛头刨床示意图 .- - 2 2 - -三、导杆机构设计三、导杆机构设计 .- - 2 2 - -四、机构的运动分析四、机构的运动分析 .- - 4 4 - -五、机构动态静力分析五、机构动态静力分析 .- - 9 9 - -六、飞轮设计六、飞轮设计 .- - 1313 - -七、设计凸轮轮廓曲线七、设计凸轮轮廓曲线 .- - 1515 - -八、齿轮设计及绘制啮合图八、齿轮设计及绘制啮合图 .- - 1515 - -九、解析法九

2、、解析法 .- - 1616 - -1导杆机构设计.- 16 -2机构运动分析.- 17 -3凸轮轮廓曲线设计.- 19 -4. 齿轮机构设计 .- 22 -十、本设计的思想体会十、本设计的思想体会 .- - 2222 - -参考文献参考文献 .- - 2222 - -附附 录录 .- - 2323 - -真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 2 - / 36真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 1 - / 36一、设计题目与原始数据1题目：牛头刨床的综合设计与分析2原始数据：刨头的行程 H=550mm行程速比系数 K=1.6机架长 LO2O3=400mm质心与导杆

3、的比值 LO3S4/LO3B=0.5连杆与导杆的比值 LBF/LO3B=0.3刨头重心至 F 点距离 XS6=160mm导杆的质量 m4=15刨头的质量 m6=58导杆的转动惯量 JS4=0.7切割阻力 FC=1300N切割阻力至 O2的距离 YP=175mm构件 2 的转速 n2=80许用速度不均匀系数 =1/40齿轮 Z1、Z2的模数 m12=15小齿轮齿数 Z1=18大齿轮齿数 Z2=46凸轮机构的最大摆角 max=16凸轮的摆杆长 LO4C=140mm凸轮的推程运动角 0=60凸轮的远休止角 01=10凸轮的回程运动角 0=60凸轮机构的机架长 Lo2o4=150mm真诚为您提供优质参

4、考资料，若有不当之处，请指正。- 2 - / 36凸轮的基圆半径 ro=55mm凸轮的滚子半径 rr=15mm二、牛头刨床示意图如图 1 所示 图 1三、导杆机构设计1、已知：行程速比系数 K=1.6刨头的行程 H=550mm真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 3 - / 36机架长度 LO2O3=400mm连杆与导杆的比 LBF/LO3B=0.32、各杆尺寸设计如下A、求导杆的摆角：max =180（K-1）/（K+1）=180（1.6-1）/（1.6+1）=42B、求导杆长：LO3B1=H/2sin（max/2）=550/2sin（42/2）=776mmC、求曲柄长：LO2

5、A =LO2O3sin（max/2）=400sin21=142mmD、求连杆长：LBF=LO3BLBF/LO3B=7760.3=233mmE、求导路中心到 O3的距离：LO3M =LO3B-LDE/2=LO3B1-1-cos(max/2)/2=750mmF、取比例尺：L=0.005m/mm在 1#图纸中央画机构位置图，机构位置图见1#图纸。大致图形如下：真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 4 - / 36 图 2四、机构的运动分析已知：曲柄转速：n2=80rpm各构件的重心： 构件 6 的重心：XS6=150mm第 3 点：A、速度分析求 VA3VA3 =VA2=LO2A2=

6、LO2An/30=0.142803.14/30=1.19m/s 求 VA4 = + 4AVA3VA4A3V大小： ？ 1.19 ？方向：O3A O2A O3A取 V=VA3/Pa3=0.02，在 1#图纸的左下方画速度多边形mmsm/真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 5 - / 36求 VB用速度影像求 VB=640.02=1.28m/s求 VF = + FVBVFBV大小： ？ 0.98 ？方向： 水平 导路 BF接着画速度多边形，由速度多边形求得：VF=Error!V=640.02=1.28m/s 方向：水平向右求 44=3=VA4/LO3A=410.02/（980.00

7、5）=1.67 rad/S 方向：顺时针求 VA4A3VA4A3= V=370.02=0.74m/s 方向：如速度图所示 a3a4B、加速度分析求 aKA4A3aKA4A3=24VA4A3=21.670.74=2.47m/s2 方向：如速度图所示 求 aA3aA3=aA2=22LO2A=8.372142/1000=9.996m/s2 方向：AO2 求 anA4anA4=23LO3A=1.672980.005=1.366m/s2 方向：AO3 求 aA4 + = + + A4naA4taA3aA4A3kaA4A3ra大小：1.366 ？ 9.996 2.472 ?方向：AO3 O3A O3A O

8、3A取 a=aA3/pa3 =9.996/100=0.10mmsm2/真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 6 - / 36在 1#图的左下方画加速度多边形，由加速度多边形求得：aA4= a=420.10=4.2m/s2 方向：如图所示pa4求 aB :用加速度影像求 aB=660.10=6.6m/s2 方向：如图所示求 aF = + + FaBaFBnaFBta大小： ？ 6.6 0.336 ?方向：水平 FB BFanFB= V2BF/ LBF=(140.02) 2 /(233/1000)=0.336 m/s2接着画加速度多边形，由加速度多边形求得：aF=Error!a =6

9、70.10=6.7 m/s2 方向：水平向右 第 10点：A、速度分析求 VA3VA3 =VA2=LO2A2= LO2An/30=0.142803.14/30=1.19m/s 求 VA4 = + 4AVA3VA4A3V大小： ？ 1.19 ？方向：O3A O2A O3A取 v=VA3/Pa3=0.04 ，在 1#图纸的左下方画速度多边形mmsm/求 VB用速度影像求 VB=940.04=3.76 m/s求 VF = + FVBVFBV大小： ？ 3.76 ？方向：水平 导路 BF接着画速度多边形，由速度多边形求得：VF =VB=3.76 m/s 方向水平向左真诚为您提供优质参考资料，若有不当之

10、处，请指正。- 7 - / 36求 4 4=3=VA4/LO3A=1.19/(0.0505)=4.67求 VA4A3 VA4A3=0 方向：如速度图所示B、加速度分析求 aKA4A3aKA4A3=24VA4A3=0 方向：如速度图所示求 aA3aA3=aA2=22LO2A=8.372142/1000=9.996m/s2 方向：AO2 求 anA4 anA4=23LO3A=4.6720.0505=0.56求 aA4 anA4 + atA4 = aA3 + akA4A3 + arA4A3大小： 0.56 ？ 9.996 0 ?方向：AO3 O3A 如图 O3A取 a=aA3/pa3=0.1 mms

11、m2/在 1#图纸的左下方画加速度多边形aA4= a=560.1=5.6m/s2pa4求 aB 用加速度影像求 aB=830.1=8.3m/s2 方向：如图所示 求 aF = + + FaBaFBnaFBta大小： ？ 8.3 0 ?方向：水平 FB BFanFB= V2BF/ LBF=0接着画加速度多边形,由加速度多边形得：aF=Error!a=100.1=1.0m/s2 方向：水平向左真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 8 - / 36第 6 点：A、速度分析 求 VA3VA3 =VA2=LO2A2= LO2An/30=0.142803.14/30=1.19m/s求 VA4

12、 = + 4AVA3VA4A3V大小 ? 1.19 ?方向：O3A O2A O3A取 V=VA3/Pa3=0.02mmsm/在 1#图纸的左下方画速度多边形求 VB用速度影像求 VB=83.50.02=1.67m/s求 VF= + FVBVFBV大小： ? 1.67 ?方向：水平 导路 BFVF=Error!V=810.02=1.62m/s 方向：水平向右求 44=3=VA4/LO3A=530.02/（1040.005）=2.04 rad/S 方向：顺时针求 VA4A3VA4A3=V=270.02=0.54m/s 方向：如速度图所示a3a4B、加速度分析求 aKA4A3aKA4A3 =24VA

13、4A3=22.040.54=2.203m/s2 方向：如速度图所示 求 aA3aA3=aA2=22LO2A=8.372142/1000=9.996m/s2 方向：AO2真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 9 - / 36求 anA4anA4=23LO3A=2.0421040.005=2.164m/s2 方向：AO3求 aA4 + = + + A4naA4taA3aA4A3kaA4A3ra大小：2.164 ？ 9.996 2.203 ?方向：AO3 O3A 如图 O3A取 a=aA3/pa3 =0.10mmsm2/在 1#图纸的左下方画加速度多边形由加速度多边形求得：aA4= a

14、=330.10=3.3m/s2pa4求 aB用加速度影像求 aB=520.1=5.2m/s2 方向：如图所示求 aF = + + FaBaFBnaFBta大小： ？ 5.2 0.36 ?方向：水平 FB BFanFB= V2BF/ LBF=(130.02) 2 /(233/1000)=0.29 m/s2接着画加速度多边形由加速度多边形得：aF= a=410.10=4.1m/s2 方向：水平向左fp收集同组同学的位移、速度、加速度的数据并汇编在如下表一：并且在 1#图纸左上角绘制刨头的运动线图。刨头的运动线图见 1#图纸。表一 曲柄位置名称 结果1234456真诚为您提供优质参考资料，若有不当之

15、处，请指正。- 10 - / 36SF00.040.10.190.260.30. 4VF00.911.281.661.71.691.62aF18.611.136.71.2-2.2-2.55-4.5 曲柄位置名称 结果7889101011SF0.4750.5440.550.520.40.2750.21VF1.1850.480-1-2.88-3.76-3.45aF-7.18-16.7-20.1-27.4-4.8-1.012.8五、机构动态静力分析已知:导杆的质量 m4=15Kg 刨头的质量 m6=58Kg (其余质量忽略不计) 导杆绕重心的转动惯量 JS4=0.7Kgm 切削阻力为常数大小为 FC

16、=1300N1.确定惯性力、惯性力矩第 3 点：P16=m6aF=588.8=388.6NPI4=m4as=153.4=51NM14=-JS44=-0.78.16=5.1714N mLh4 =M14/ PI4=0.112 m第 6 点：P16=-m6aF=584.5=232 P14=-m4aS=152.6=39N M14=-JS44 =3.096Nmh =M14/F14=0.08m 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 11 - / 36将计算结果汇总在如下表中：表二导杆 4刨头曲柄位置PI4M14Lh4P162 点515.1740.112388.69 点393.0960.082

17、612.确定齿轮 2 的重量查指导书得齿轮 2 的重量 G2=500N3.确定各运动副反力第第 3 3 点点: :A、取构件 5、6 为示力体在机构位置图上方绘制示力体图比例尺为：L=0.005m/mm大致图形如图： + + + + =0 FC6G I6F FR45R76F上式中只有 FR45、FR76的大小未知取力比例尺：P=Fc/Error!=30N/mm 在机构位置图下面画力多边形 大致图形如图求得：FR45=Error!P=5730=1710N 方向与力多边形中的方向一致 deFR76=Error!P=1730=510N 方向：垂直导路向上MF=0：FC（LO2M-YP）+G6XS6=

18、FR76h76h76=Fc(LO2M-YP)+G6XS6/R76 =0.624mB、取构件 3、4 为示力体在机构位置图右侧绘制示力体图真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 12 - / 36比例尺为：L=0.005m/mm 大致图形如图其平衡方程为： + + + + = 0R54F4GR23FI4PR74FMO3=0 (确定 FR23的大小)：FR23h23+F14hp+G4h4=FR54h54量得:hP =0.472m ；h4=0.085m； h54=0.76mFR23=(FR54h54+F14hP+G4h4)/h23=2680N 矢量式中 FR74的大小和方向未知 仍取力比

19、例尺 P=30N/mm接着画力多边形图求得:FR74=P=3230=960Nhg方向与力多边形中的方向一致 hgB、取构件 2 为示力体在机构位置图右下方绘示力体图比例尺为:L=0.005m/mm其平衡方程为： + + + = 0 R32FbP2GR72FMO2=0 （确定 Pb 的大小）：FR32h32=PbrbPb=FR32h32/rb=907N式中的 R72大小和方向未知仍然取力比例尺 P=30N/mm，接着画力多边形图，求得： FR72=P=9730=2910N je方向与为多边形中的方向一致 je第第 6 6 点点:A、取构件 5、6 为示力体在机构位置图上方绘制示力体图 真诚为您提

20、供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 13 - / 36比例尺为：L=0.005m/mm + + + + =06G I6F FR45R76F FC上式中只有 R45、R76的大小未知取力比例尺：P=Fc/Error!=20N/mm 在机构位置图下面画力多边形图求得：FR45=Error!P=5120 =1120N 方向与力多边形中的方向一致 cdFR76=Error!P=2620 =520N 方向：垂直导路向上 MF=0：G6XS6+=FR76h76)(02pmCYLFh76=G6XS6+/FR76=0.616m )(02pmCYLFB、取构件 3、4 为示力体在机构位置图右侧绘制示力体图

21、比例尺为：L=0.005m/mm 大致图形如图其平衡方程为： + + + + = 0R54F4GR23FI4PR74FMO3=0 (确定 R23的大小)：-FR54h54+FI4hI4+G4h4=FR23L23量得:hP =0.165m； h4=0.080m； h54=0.745m FR23=(FR54h54+ P14hP+G4h4)/LO3A=1569N 矢量式中 FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺 P=20N/mm接着画力多边形图,求得:FR74=P=3120=620N 方向与力多边形中的方向一致cgcgB、取构件 2 为示力体在机构位置图右下方绘示力体图 比例尺为:L=0.005m/

22、mm其平衡方程为：真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 14 - / 36 + + + = 0R32FbP2GR72FMO2=0 （确定 Pb的大小）：FR32h32=Pbrb量得:h32=0.135m，:rb =0.445mPb=FR32h32/rb=476N仍然取力比例尺 P=20N/mm，接着画力多边形图求得：FR72=Error!P=7620=1520N 方向与力多边形中的方向一致hi4、将各运动副反力汇总如下表三 表三 ：指定的两个位置 位置反力第 3 点第 6 点FR7229101520FR74960620FR76510500FR4517101020FR3426801

23、420 FR23268014205、计算平衡力偶矩并汇总如下表四 表四 ：曲柄位置123456Mb0232.6319.2324284.8223.8曲柄位置789101112Mb135.7-47.2175.8595.7-381.7-378.26、绘制平衡力偶矩曲线 Mb-2该曲线在 1#图纸的右上角 纵坐标比例尺：Mb=10Nm/mm 横坐标比例尺：2=3 度/毫米真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 15 - / 36平衡力偶矩曲线 Mb-2见 1#图纸。六、飞轮设计已知：许用速度不均匀系数 =1/30 平衡力矩曲线 Mb-2 驱动力矩为常数 曲柄的转数 n2=80rpm 飞轮装

24、在齿轮 Z1的 O1轴上1、作等效阻力矩曲线 Mr1-1由于飞轮准备装在 Z1的 O1轴上，因此|Mr|=|Mb/i12|可由 Mb-2曲线直接画出 Mr11曲线（见 1#图） 。为了使图形一样，其比例尺选为：Mr=Mb/i12=10/2.5=4Nm/mmi12=Z2/ Z1=46/18=2.52、求功曲线 Wr1-1取极距 H=30mm图解积分 Mr1-1得 Wr1-1曲线。纵坐标比例尺为：W =Mr1H/180=47.530/180=15.7J /mm 3、求功曲线 Wd1-1根据一个稳定运转循环中能量变化为零，以及 Md=常数的条件可作出 Wd1-1曲线。比例尺仍为：W=15.7J/mm

25、4、求驱动力矩曲线 Md1-1仍取极距 H=30mm图解微分 Wd1-1得 Md1-1曲线。纵坐标比例尺为：Mr=4Nm/mm 得驱动力矩：Md1=hMr=114=11.6Nm 5、确定最大盈亏功将功曲线变成动能曲线。量取：W，=30 mm最大盈亏功为：W=3015.7=471J 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 16 - / 366、求飞轮的转动惯量n1= n2i12=802.5=200 rpmJF=900W/2n12=90047130/(22002)=32.2 Kgm 7、确定飞轮尺寸 b=4gJF/D3H材料用灰铸铁 =7104N/m3取飞轮直径 D=0.5m取轮缘的高

26、宽比为 H/b=1.5b2=4gJF/1.5D3=49.832.2/（3.141.50.537104)b=175mmH=1.5b=262.5mm飞轮大致图形如下图所示：图 3七、设计凸轮轮廓曲线已知：推杆的运动规律为等加速等减速上升和等加速等减速下降,凸轮与曲柄共轴,顺时回转： 凸轮机构的最大摆角 max=16凸轮的摆杆长 LO4C=140mm凸轮的推程运动角 0=60凸轮的远休止角 01=10真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 17 - / 36凸轮的回程运动角 0=60凸轮机构的机架长 Lo2o4=150mm凸轮的基圆半径 ro=55mm凸轮的滚子半径 rr=15mm绘制摆

27、杆的角位移曲线和凸轮轮廓曲线图形，图形见 2#图纸。八、齿轮设计及绘制啮合图已知：齿轮 1 的尺数 Z1=18齿轮 2 的尺数 Z2=46模数 m12=15压力角 =20齿顶高系数 h*a=1径向间隙系数 C*=0.251、列表计算几何尺寸等表五：名称符号计算公式计算结果小齿轮分度圆直径d1d1=mz1270大齿轮分度圆直径d2d2=mz2690小齿轮齿顶圆直径da1da1=d1+2ha300大齿轮齿顶圆直径da2da2=d2+2ha720小齿轮齿根圆直径df1df1=d1-2hf232大齿轮齿根圆直径df2df2=d2-2hf652.5小齿轮基圆直径db1db1=d1cos253.72大齿轮

28、基圆直径db2db2=d2cos648.39分度圆齿距PP=m50.3基圆齿距pbpb=pcos47.12分度圆齿厚ss=p/223.56真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 18 - / 36分度圆齿槽宽ee=p/223.56径向间隙cc=c*m3.75标准中心距aa=m(z1+z2)/2480实际中心距aa=a480传动比ii=z2/z12.56重合度=B1B2/Pb1.512、绘制齿廓啮合图在 2#图纸上绘制齿廓啮合图。取比例尺为：L=0.001m/mm齿廓啮合图见2#图纸。九、解析法1导杆机构设计已知：（1）行程速比系数 K；（2）刨头和行程 H；（3）机架长 LO2O3

29、（4）连杆与导杆的比 LBF/LO3B求解: (1)求导杆的摆角：max=180（K-1）/（K+1）(2)求导杆长：LO3B1=H/2sin（max/2）(3)求曲柄长：LO2A=LO2O3sin（max/2）(4)求连杆长：LBF=LO3BLBF/LO3B(5)求导路中心到 O3的垂直距离 LO3M：从受力情况（有较大的传动角）出发，刨头导路 O3B 线常取为通过 B1B2 挠度 DE 的 中点 M.即： LO3M=LO3B-LDE/2 图四将上述已知条件和公式编入程序。 （源程序和运行结果见附录）结果分析：与图解法比较，误差在毫米以下，不用修改。真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请

30、指正。- 19 - / 362机构运动分析已知：(1)曲柄转速2； (2)各构件的长度。 求解：、建立机构的运动方程式 如图所示：选定直角坐标系 XOY。标出各杆的矢量和转角。各构件矢量所组成的封闭矢量方程式为:+ L2=S a Ll bL5 L4 X Y其中令：Ll=LO2O3；Y=L03M；S=L03A；将 a 式分别投影在 x 和 y 轴上得L2cosF2=S cos F4 cLl+L2 sin F2=S sin F4 d两式相除则得tgF4=(Ll+L2sinF2)L2cosF2 (1)在三角形 A0203 中S2=LlLl+L2L22L1L2cos(90+F2) (2)将 c d 两

31、式对时间求导一次得L2W2sinF2=SW4sinF4+VrcosF4 eL2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4 f将坐标 XOY 绕 O 点转 F4 角(也就是将 e f 两式中的 F2 角 F4 角分别减去 F4)经整理后可分别得到Vr=L2 W2sin(F2F4) (3)W4=L2 W2 cos(F2-F4)S (4) 再将 e f 二式方别对时同求导一次后，同样将坐标 XOY 绕 0 点转 F4 角(也就是将式中的 F2 角 F4 角分别成去 F4)，经整理后可分别得到ar=SW4W4L2W2W2cos(F2F4) (5)ak=2 Vr W4 (6)真诚为您提供优质参考资

32、料，若有不当之处，请指正。- 20 - / 36e4=2 Vr W 4+ L2W2W2sin(F2 一 F4) (7)将 b 式分别投|影在 x 和 y 轴上得X：L4 cos F4 十 L5 cos F5 (8)Y：L4 sin F4 十 L5 sin F5 (9)由(9)式可直接得sin F5=（YL4sinF4）L5 (10)对(9)式求导，一次可得L4W4cosF4=L5W5cosF5 于是由 g 式可得W5=(L4W4cosF4)L5cosF5 (11)对 g 式求导一次经整理可得e5=（L4e4cosF4+L4W4 W4sinF4+L5W5W5sinF5)L5cosF5 (12)(

33、8)式中的 X 是坐标值，要想得到 F 点的位移 XF应该是 XF=XX0XF=L4 cos F4+L5 cos F5一(L4 cos F40+L5 cos F50) (13)式中 F40 F50 是导杆 4 处在左极限位置 l 时，导杆 4 和连杆 5 与坐标的正向夹角对（13）式求导一次可得：VF=L4W4sinF4L5 W5sinF5 (14)对（14）式求导一次可得：aF=L4cosF4W4W4L4sinF4e4L5cosF5 W5W5L5sinF5e5 (15)角度的分析关于 F4 和 F5 两个角度的分析 当曲柄 2 运动到第一象限和第四象限时，导杆 4 在第一象限。此时得出的 F

34、4 就是方位角。当曲柄 2 运动到第二象限和第三象限时导杆 4 是在第二象限，得出的 F4 是负值，所以方位角应该是 F4=180+F4 由于计算机中只有反正切，由（10）式是不能直接求出F5因此要将其再转换成反正切的形式 F5=atn(gsqr(1g*g) (16) 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 21 - / 36式中 g=sin F5=(YL4*sin F4) L5无论曲柄 2 运动到第几象限。连杆 5 都是在第二第三象限，由于在第二象限时 F5 是负值，在第三象限时 F5 是正值，因此在转换方位角时可以用一个公式来表示即：F5=180+F5 (17)开始计算是在左极

35、限 l 的位置。因此 F2 的初值应该是： F2=Fq=195(Fq 为起始角)运行到 8时导杆处在右极限终止位置，因此 F2 的数值应该是：F2=FZ=345 (FZ 为终止角)编写程序。 （源程序和运行结果见附录）结果分析： 上述结果与图解法比较，除加速度略有点误差外其余各结果均无误差。因此验证了图解法和解析法的运算结果都是正确的。加速度的误差尽管很小但也进行了查找修正。3凸轮机构的轮廓曲线设计已知(1)从动件 8 的运动规律及 0、01、；(2)从动件 8 的长度 LO4C；(3)从动件的最大摆角 max=18；(4)从动件与凸轮的中心距 LO2O4；(5)凸轮理论轮廓的基圆半径 r0；

36、(6)滚子半径 rr；(7)凸轮与曲柄共轴,顺时针回转。真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 22 - / 36a-wyBrrB0LAA0Xr0O图五1.建立数学模型选取 XOY 坐标系，B0点为凸轮起始点。开始时推杆滚子中心处于 B0点处，当凸轮转过 角度时，推杆相应地产生位移角 。根据反转法原理,此时滚子中心应处于 B点，其直角坐标为：y = a sinLsin(0) ax = a cosLcos(0) b式中 a 为凸轮轴心 O 与摆动推杆轴心 A 之间的距离,L 为摆动推杆的长度。在OA0B0中0=arc cos (a2L2r20)/2aL ca 式和 b 式即为凸轮理论

37、轮廓线的方程式。凸轮的实际廓线与理论廓线的距离处处相等，为其理论廓线的等距曲线，且等于滚子半径 rr，故当已知理论廓线上任意一点 B(x，y)时，只要沿理论廓线在该点的法线方向真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 23 - / 36取距离为 rr，即得实际廓线上得相应点 B(X,Y)。由高等数学知，理论廓线 B 点处法线 nn 得斜率(与切线斜率互为负倒数)，应为：tgdx/dy(dx/d)/(dy/d) d式中 dx/d、dy/d 可根据 a 式和 b 式求得：dy/da cosLcos(0)(1-d/d) edx/da sinLcos(0)(1-d/d) f代入 d 式可求出

38、 。此处应注意： 角在 0至 360之间变化，当式中分子分母均大于 0 时， 角在0至 90之间；分子分母均小于 0 时， 角在 180至 270之间；如果dy/d0 则 角在 90至 180之间；又如 dy/d0，dx/d0，则 角在 270至 360之间。当求出 角后，实际廓线上对应 B(x,y)的坐标可由下式求出：x=xrrcos gy=yrrcos h式中“”号为内等距曲线， “”号为外等距曲线。g 式和 h 式即为凸轮的实际轮廓线方程式。在 e 式和 f 式中的 即为给定的运动规律中的摆角推杆的角位移，d/d 为 对凸轮转角 的导数，根据给定的等加速等减速上升和等加速等减速返回的运动

39、规律其公式如下：1推程推杆在等加速运动阶段的方程式( 在 0 至 0/2 之间变化)=2max(/0)2d/d=4max/02推杆在等减速运动阶段的方程式( 在 0/2 至 0之间变化)max2max(0)2/02d/d=4max(0)/022回程真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 24 - / 36推杆在等加速运动阶段的方程式( 在 0 至 0/2 之间变化)=2max(/0)2d/d=4max/02推杆在等减速运动阶段的方程式( 在 0/2 至 0之间变化)max2max(0)2/02d/d=4max(0)/02编写理论廓线的极坐标(向径)和理论廓线及实际廓线的直角坐标计算

40、程序。 （理论廓线的极坐标(向径)和理论廓线及实际廓线的直角坐标计算程序和运行结果见附录）4.齿轮机构设计已知:(1) 齿数 Z1,Z2(2) 模数 m12, 压力角 =20(3) 齿顶高系数 h*a=1,径向间隙系数 C*=0.25将已知条件和有关公式编入程序.计算结果及程序见附录十、本设计的思想体会在经过忙碌紧张的学习工作之后，机械原理课程设计结束了,回顾这两周的课程设计,我感到受益匪浅:这次设计之后,使我进一步巩固了课堂上所学过得理论知识,并且提高了对这些理论知识的运用，加深了对机构运动和力分析的理解，同时在进行解析法设计的时候，通过查阅资料巩固了对计算机 VB 程序的简单使用，提高了自

41、己实际应用能力，肯定了自己的学习成果。而且每天做的事情令自己生活很充实，对自己学习的专业也增加了一定的认识，提高了自己的动手能力，更增加了对本门课程的兴趣。总而言之，本次课程设计充实了自己的知识储备，提高了自己的能力，收获颇丰。真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 25 - / 36参考文献1辽宁工业大学、机械学教研室 编著、机械原理课程设计指导书、2008.32西北工业大学、孙恒，陈作模 主编、机械原理（第七版） 、高等教育出版社、2006.53蒋加伏，沈岳 主编、计算机文化基础、北京邮电大学出版社、2003.54马铭、任正权 主编、Visual Basic 程序设计教程、科学

42、出版社、2011.5附 录1. 导杆机构设计程序及运行结果Private Sub Command1_Click()Dim Qmax%, K!, pi!, rad!, H!, L4!, L2!, L1!, bfo3b!, Y!pi = 3.1415926:K = 1.6:H = 550L1 = 400bfo3b = 0.3Qmax = 180 * (K - 1) / (K + 1)Label1.Caption = 导杆摆角： & Qmaxrad = (pi / 180) * QmaxL4 = H / (2 * Sin(rad / 2)Label2.Caption = 导杆 Lo3b1= & L4

43、L2 = L1 * Sin(rad / 2)Label3.Caption = 曲柄长 Lo2a= & L2L5 = L4 * bfo3b真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 26 - / 36Label4.Caption = 连杆 Lbf= & L5Y = L4 - L4 * (1 - Cos(rad / 2) / 2Label5.Caption = 导路中心线 XX 到 O3 点的垂直距离 Lo3m= & YEnd Sub运行结果:2. 机构运动分析源程序及运行结果:Private Sub Form_Click()Dim Qmax!, K!, pi!, p!, H!, L4!,

44、 L2!, L1!, bfo3b!, Y!, Fq!, Fz!, F4!, F40!, F50!, L!Dim F2!, g!, L5!, ak!, w4!, xf!, vf!, af!, e4!, fs!, n!, a3!, i%, w2!, s!, ar!, F5!, w5!, e5!, at!, an!pi = 3.1415926: K = 1.6: H = 0.55: L1 = 0.4: bfo3b = 0.3: p = pi / 180Qmax = 180 * (K - 1) / (K + 1) * pL4 = H / (2 * Sin(Qmax / 2)L2 = L1 * Sin(

45、Qmax / 2)L5 = L4 * bfo3bY = L4 - L4 * (1 - Cos(Qmax / 2) / 2Fq = 180 + Qmax / 2 / pFz = 360 - Qmax / 2 / pF40 = Atn(L1 + L2 * Sin(195 * p) / L2 / Cos(195 * p)F40 = 180 * p + F40真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 27 - / 36F50 = 177 * pPrint Spc(0.5); n; Spc(5); F4; Spc(5); ak; Spc(6); w4; Spc(8); sf; Spc(5);

46、vf; Print Spc(8); af; Spc(5); e4; Spc(8); a3; Spc(8); fsFor n = 1 To 13 Step 0.5Select Case nCase 4.5F2 = 90 * pF4 = 90 * pCase 10.5F2 = 270 * pF4 = 90 * pCase 8.5F2 = Fz * pF4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / (L2 * Cos(F2)Case Elsei = 30 * (n - 1)F2 = Fq - iIf F2 0 ThenF2 = (360 + F2) * pIf F2 / p 90 Then

47、F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2): F4 = 180 * p + F4ElseF4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2)End IfElseIf F2 90 ThenF2 = F2 * p: F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2): F4 = 180 * p + F4ElseF2 = F2 * p: F4 = Atn(L1 + L2 * Sin(F2) / L2 / Cos(F2)真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 28 - / 36End If

48、End Selectw2 = -2 * pi * 80 / 60s = Sqr(L2 2 + L1 2 + 2 * L1 * L2 * Sin(F2)w4 = L2 * w2 * Cos(F2 - F4) / sv = -L2 * w2 * Sin(F2 - F4): ak = 2 * v * w4ar = s * w4 2 - L2 * w2 2 * Cos(F2 - F4)e4 = -(ak + L2 * w2 2 * Sin(F2 - F4) / sL = L4 / L5g = Y / L5 - L * Sin(F4)F5 = Atn(-g / Sqr(1 - g * g)F5 = 18

49、0 * p + F5w5 = -L * w4 * Cos(F4) / Cos(F5)e5 = w5 2 * Sin(F5) / Cos(F5) - e4 * L * Cos(F4) / Cos(F5)e5 = e5 + w4 2 * L * Sin(F4) / Cos(F5)xf = L5 * Cos(F5) + L4 * Cos(F4) - (L5 * Cos(F50) + L4 * Cos(F40)vf = -L5 * w5 * Sin(F5) - L4 * w4 * Sin(F4)af = -L4 * (Cos(F4) * w4 2 + Sin(F4) * e4)af = af - L5

50、 * (Cos(F5) * w5 2 + Sin(F5) * e5)at = e4 * 0.5 * L4an = w4 * w4 * 0.5 * L4a3 = Sqr(at * at + an * an)fs = Atn(at / an)fs = pi + F4 - fsIf fs 360 * p Then fs = fs - 360 * pF4 = F4 / p: fs = fs / pPrint Spc(0.5); Format(n, 0.0); Spc(3); Format(F4, 0.0); Spc(3); Format(ak, 0.000); Spc(3); Format(w4, 0

51、.000); Spc(3); Format(xf, 0.000); Spc(3); Format(vf, 0.000); 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 29 - / 36Spc(3); Format(af, 0.000); Spc(3); Format(e4, 0.000); Spc(3); Format(a3, 0.000); Spc(3); Format(fs, 0.000)Next nEnd Sub说明:程序中的 as 由于与程序中语句冲突,所以用 a3 代替运行结果3. 凸轮机构的轮廓曲线设计程序及运行结果:Private Sub Form_Click()Dim

52、pi!, p!, i!, F0!, F01!, F02!, L4c!, L24!, r0!, q!, qm!, q0!, Mm!, F!, F1!, R! 程序中 F 代表 ；q 代表 ；st 代表 Dim F2!, SF!, CF!, X!, Y!, dpdf!, dxdf!, dydf!, st!, X1!, Rr!, X2!, Y2!Print Spc(2); 凸轮转角; Spc(2); 摆杆摆角; Spc(3); 理论廓线 xy 值; Spc(3); 理论廓线向径; Spc(3); 内实际廓线 xy 值;Print Spc(3); 外实际廓线 xy 值真诚为您提供优质参考资料，若有不当

53、之处，请指正。- 30 - / 36pi = 3.1415926p = pi / 180L4c = 140L24 = 150F0 = 60F01 = 10F02 = 60r0 = 55Rr = 15qm = 15 * p: F0 = F0 * p: F01 = F01 * p: F02 = F02 * pFor i = 0 To 36 Step 1F = 10 * i * pIf F F0 / 2 And F F0 And F = F0 + F01 And F F0 + F01 + F0 / 2 And F 0If -dxdf 0 Thenst = 360 * p + stElsest = s

54、tEnd IfCase Elsest = 180 * p + stEnd SelectY1 = Y - Rr * Sin(st)X1 = X - Rr * Cos(st)Y2 = Y + Rr * Sin(st)X2 = X + Rr * Cos(st)Print Spc(2); Format(F / p, 0.00); Spc(7); Format(q / p, 0.00); Spc(7); Format(X, 0.00);Print Spc(2); Format(Y, 0.00); Spc(7); Format(R, 0.00); Spc(5); Format(X1, 0.00); Spc

55、(2); Format(Y1, 0.00);Print Spc(7); Format(X2, 0.00); Spc(2); Format(Y2, 0.00)Next iEnd Sub运行结果如下:真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 32 - / 364. 齿轮机构设计程序及运行结果:Private Sub Form_Click()Dim m%, z1%, z2%, d1!, d2!, da1!, da2!, df1!, df2!, db1!, db2!, p!, pb!, pi!Dim s!, e!, c!, a!, a1!, i!, !, !, B1B2!, c1!, ha!

56、, hf!, ha1! ha1 齿顶高系数，c1 顶隙系数z1 = 18: z2 = 46: pi = 3.1415ha1 = 1: c1 = 0.25: m = 15: B1B2 = 67: = 20 * pi / 180d1 = m * z1:d2 = m * z2ha = ha1 * m: hf = (ha1 + c1) * m:da1 = d1 + 2 * ha: da2 = d2 + 2 * hadf1 = d1 - 2 * hf:df2 = d2 - 2 * hf:db1 = d1 * Cos():db2 = d2 * Cos()p = pi * m: pb = p * Cos()

57、:s = p / 2: e = p / 2:c = c1 * ma = m * (z1 + z2) / 2:a1 = a:i = z2 / z1: = B1B2 / pb真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 33 - / 36Print Spc(5); 小齿轮分度圆直径： & Format(d1, 0.00)Print Spc(5); 大齿轮分度圆直径： & Format(d2, 0.00)Print Spc(5); 小齿轮齿顶圆直径： & Format(da1, 0.00)Print Spc(5); 大齿轮齿顶圆直径： & Format(da2, 0.00)Print Spc(

58、5); 小齿轮齿根圆直径： & Format(df1, 0.00)Print Spc(5); 大齿轮齿根圆直径： & Format(df2, 0.00)Print Spc(5); 小齿轮基圆直径： & Format(db1, 0.00)Print Spc(5); 大齿轮基圆直径： & Format(db2, 0.00)Print Spc(5); 分度圆齿距： & Format(p, 0.00)Print Spc(5); 基圆齿距： & Format(pb, 0.00)Print Spc(5); 分度圆齿厚： & Format(s, 0.00)Print Spc(5); 分度圆齿槽宽： & Format(e, 0.00)Print Spc(5); 径向间隙： & Format(c, 0.00)Print Spc(5); 标准中心距： & Format(a, 0.00)Print Spc(5); 实际中心距： & Format(a1, 0.00)Print Spc(5); 传动比： & Format(i, 0.00)Print Spc(5); 重合度： & Format(, 0.00)End Sub运行结果如下:真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。- 34 - / 36