姚海培的机械原理课程设计牛头刨床说明书(2)

MS4/ FI4=-2.60688÷-47.7928=0.05454m

其对S4之矩的方向与α4的方向相反（逆时针） 取构件4为受力平衡体，对A点取矩得：

在图上量取所需要的长度lAB=144 mm lS4A=144 mm lO4A=436mm

ΣMA=FR54cos2lAB+MS4+ FI4cos50lS4A +G4sin4lS4A +FRO4τlO4A =0 =1338.3814-2.60688-4.3247+2.2098+0.436FRO4τ=0

τ

代入数据， 得FRO4 =-3058.8 N 方向垂直O4B向右

。

。

。

τn

ΣF = FR54 + FR34 + F´S4 + G4 + FRO4 + FRO4=0

方向: ∥BC ⊥O4B 与aS4同向 ∥y轴 ⊥O4B（向右）∥O4B 大小： √ ? √ √ √ ? 作力的多边形在A1图上，选取力比例尺µP=50N/mm。 由图得：FR23 = 242×50=12100N

对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如A1图上所示 因为曲柄2滑块3的重量可忽略不计，有F R34 = F R23= FR23 由图知，曲柄2为受力平衡体，对O2点取矩得：

F R12= FR32

ΣMO2=12100×0.09×con14°=1057.65N·m 即M=1057.65 N·m

三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（详情见A2图纸） （一）已知条件、要求及设计数据

1、已知：摆杆９为等加速等减速运动规律，其推程运动角Φ，远休止角Φ

s，回程运动角Φ

'，如图8所示，摆杆长度lO9D，最大摆角ψmax，许用压力

角〔α〕（见下表）；凸轮与曲柄共轴。

2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径ｒT，画出凸轮实际廓线。 3、设计数据：

（二）设计过程

选取比例尺，作图μl=1mm/mm。

1、取任意一点O2为圆心，以作r0=60mm基圆；

2、再以O2为圆心，以lO2O9/μl=150mm为半径作转轴圆； 3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;

4、以O9为圆心，以lOqD/μl=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，

然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置

画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲

线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。 5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择

（1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径 min：先用目测法估计凸轮理论廓线上的 min的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径 轮理论廓线的最小曲率半径 min

min

OA

；此次设计中，凸

。

图9

（2）凸轮滚子半径的选择（rT）

凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑： 几何因素——应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于 1~5mm。对于凸轮的凸曲线处

C rT

，

C rT（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生

对于凸轮的凹轮廓线

失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮上的凸曲线，则应用公式：

min rT 5 rT min 5 22mm

； 力学因

素——滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取

rT (0.1 0.5)r0

及4.5 rT

22.5mm

。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为

rT=7mm。

得到凸轮实际廓线，如A2图上所示。

四、飞轮转动惯量的确定 （图见A2图纸上）

已知 及其运动的速度不均匀系数 ，由动态静力分析所得的平衡力矩My,具有定转动比的各构件的转动惯量J，电动机、曲柄的转速no’、n2及某些齿轮的齿数。驱动力矩为常数。

要求 用惯性立法确定安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF。以上内容做在2号图纸上。

步骤：

1） 列表汇集同组同学在动态静力分析中求得的个机构位置的平衡力矩M，以力矩比例尺μ

y

*

c

*c

m

和角度比例尺μ 绘制一个运动循环的动

*c

态等功阻力矩M= M（φ）线图。对M（φ）用图解积分法求出在一个运动循环中的阻力功A= A（φ）线图。

*c

*c

2） 绘制驱动力矩Ma所作的驱动功Aa= Aa（φ）线图。因Ma为常数，且一个运动循环中驱动功等于阻力功，故将一个循环中的A= A

*

c

*c

（φ）线图的始末两点 以直线相连，即为Aa= Aa（φ）线图。

3） 求最大动态剩余功[A']。将Aa= Aa（φ）与A= A（φ）两

*c

*c

线图相减，即得一个运动循环中的动态剩余功线图A'= A'（φ）。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']。

4） 确定飞轮的转动惯量JF。由所得的[A']，按下式确定飞轮的转动惯量

J=900△Emax/π²n²δ

F

2

按照上述步骤得到飞轮的转动惯量为JF=0.38kg·m²

五、齿轮机构的设计 一、计算过程

因为no＇/ no＂=d o＂/d o＇ 得 no＂=480r/min

no＂/n2=Z2 Z1＇/Zo＂ Z1 , 得 Z2=Zo＂Z1 no＂/Z1＇n2 所以Z2=39

六、参考文献

1、机械原理/高中庸，孙学强，王建晓主编— —第一版— —华总科技大学

出版社，2011,3

2、工程力学/龚良贵主编— —第一版— —北京航空航天大学出版社，2010,8 七、心得体会

通过本次课程设计，加深了我对机械原理这门课程的理解，同时我也对机械运动学和动力学的分析与设计有了一个较完整的概念，培养了我的表达，归纳总结的能力。从中我知道要学好这门课不但要掌握好课本的知识，在作图的时候和计算的时候要很细心，要不很容易算错数或是画错图，一旦中间有某个环节出错，下面很多东西就会搞错，很浪费时间去做修改和检查工作。在设计过程中，我与同学们的交流协作，让我深刻的感受到“团结就是力量”这句话的真实意义，只有同学们都认真的把自己要计算的点的数据快速的算出来，这样才能又快又准确的把设计图画好。一次实践就有一次收获，我很感谢学校能给我们这些机会体验锻炼自己，让我们将来更有信心在社会立足。最后，我还要感谢我们的罗玉军指导老师，要不是有他的指导我们是不可能完成的！当然，作为自己的第一次设计，其中肯定有太多的不足，希望在今后的设计中，能够得到改正，使自己日益臻于成熟，专业知识日益深厚。 八、附件

1、设计图纸共3张（A1 ，A2，A2共三张）其中包括：导杆机构的运动

分析与动态静力分析（在A1图上）；摆动从计动件凸轮机构的设计（在A2图上）；牛头刨床飞轮转动惯量的确定（在A2图上）

2、设计说明书电子文档（1份）

指导老师签名：

年 月 日