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1、南京工程学院机械设计教研室2004年6月机械原理课程设计指导书一、课程设计的目的机械原理课程设计是高等工科院校机械类专业学生笫一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，其目的在于进一步加深学住所学的理论知识，培养学生独立解决有关实际问题的能力，使学生对于机械动力学与运动学的分析与设计有一较完整的概念。2、插床机构的设计内容与步骤（1）导杆机构的设计与运动分析已知行程速比系数K,滑块冲程中心距LO2O3,比值1BC/IO3B,各构件重心S的位置，曲柄每分钟转数nl。要求设计导杆机构，作机构各个位
2、直的速度和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面动态静力分析一起画在2号图纸上（见参考图例1）。步骤1）设计导杆机构。按已知数据确定导杆机构的各未知参数，其中滑块5导路y・y的位置可根据连杆4传力给滑块5的最有利条件来确定，即y-y应位于B点所画圆弧高的平分线上（见参考图例1）。2）作机构运动简图。选取长度比例尺uKm/mrn）,按表1・2所分配的加速度位置用粗线画出机构运动简图。曲柄位置的作法如图1・2；取滑块5在下极限时所对应的曲柄位置为起始位置1,按转向将曲柄圆周十二等分，得12个曲柄
3、位置，位置5对应于滑块5处于上极限位置。再作出开始切削和终止切削所对应的5"和12"两位置。共计14个机构位置，可以14个学生为一组。4）用相对运动图解法作速度、加速度多边形。选取速度比例尺uv［（m・s・l）/nmi］和加速度比例尺ua［（m・s-2）/mm］,作该位置的速度和加速度多边形（见图1・3）。(rad/s)①求険其屮②列出向量方程，求除3和％為3=弘+0心2aA3+aA3=^A2+^A3A2+aA3A2用速度影像法求咏和听③列出向量方程,求％和々6(a)a）速度图图1-3位置7的速度与
4、加速度图（2）导杆机构的动态静力分析已知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量JS、阻力线图（图1—1）及已得岀的机构尺寸、速度和加速度。1）绘制机构的力分析图M3i5Pi5G；R34（图1・4）。力分析的方法请参考《机械原理》教材已知各构件重力G及其对重心轴的转动惯量JS、阻力线图（图1-1）及己得出的机构尺寸、速度和加速度，求出等效构件1的等效肌力矩W。（注意：在切削始点与切削终点等效阻力矩应有双值）第二章插床主体机构尺寸综合设计机构简图如下：已知0,02=150mm,BC/BO,=1,行程H=10
5、0mm,行程比系数K=2,根据以上信息确定曲柄0/,BC,BO215＜度，以及Q到丫丫轴的距离1.0/长度的确定1极限位置由K=(180°+0)/(180°—0),得极为夹角：&=60°,首先做出曲柄的运动轨迹，以q为圆心，0川为半径做圆，随着曲柄的转动,冇图知道，当Q人转到QA，于圆相切于上而时，刀具处于下极限位置；当Q4转到。2每，与圆相切于下面吋，刀具处于上极限位置。于是可得到。2人与。2心得夹角即为极为夹角&=60°。由几何关系知，AAxOxO2=ZA2O{O29于是可得,ZX1O1(?2=
6、AA20}02=60°o由儿何关系可得：0/]=cos^*O1O2代入数据，O,O2=150mm,&=60°,得0}A=15mm即曲柄长度为75mtn2.杆BC、BQ的长度的确定由图2知道，刀具处于上极限位置和下极限位置寸，C&2长度即为最人行程H=1OO77?7H,即有CC2=l°°mm。在确定曲柄长度过程中，我们得到乙40。2="20。2=60°,那么可得到ZBQ廻=60°,那么可知道三角形AB'B®等边三角形。乂有儿何关系知道四边形B}B2C2C}是平行四边形，那么B2B}=C2C},乂上面讨
7、论知^B2O2为等边三角形，于是有B}O2=B2B{,那么可得到B2O2=100mm，艮卩BO2—100mm又已知BC/BO2=1,于是可得到BC—BOj=100mm即杆BC,BO?的100mm。3.Q到YY轴的距离的确定图3。2到YY轴的距离有图我们看到，YY轴由升％移动到儿儿过程中，同一点的压力角先减小，后又增大，那么在屮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轴与圆弧刚相接触时，即图3中左边的那条点化线，与圆弧禺目相切与Bl点时，当B点转到B2，B,将会出现最
8、大压力角。2.当YY轴与禺色重合时，即图中右边的那条点化线时，B点转到B1时将出现最人压力和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0/1与禺d得交点）。乂儿何关系知道：/=02B•cosZB2O2C+(0丄B2一02B•cosZB2O2C)/2由上面的讨论容易知道ZB2O2C=30°,再代入其他数据，得:I=93.3mm即02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—、机构简介与设计数
