1、本課程設計要求對某一實際機構進行結構綜合、運動分析、動力分析和飛輪設計。所選的實際機構包括平面連桿機構、齒輪機構, 可附加有凸輪機構和其他常用機構。設計內容和基本要求如下1、整機運動簡圖方案的擬訂和研討, 進行方案比較對比, 選擇最佳方案。2、齒輪傳動系統的設計, 計算內容編入說明書, 用1張2 # 圖或3 # 圖紙畫出一對齒輪嚙合圖。3、平面連桿機構運動分析與動力分析, 要求用1張1 # 圖紙作出平面連桿的12個位置及極限位置的機構簡圖, 并對這幾個位置進行速度、加速度及力分析。用圖解法作出矢量多邊形圖, 繪制運動線圖; 另外要求運用機械原理CAD軟件完成平面連桿機構的運動分析、動力分析所有

2、點位的計算, 并繪制運動線圖。4、其他機構(如凸輪機構、間歇運動機構、螺旋機構等) 設計。此項根據題型選做, 簡圖與計算結果可編入說明書。5、調速飛輪設計。根據題量、時間選做, 設計計算編入說明書。工件量： 1、畫一張（A1）簡單機械傳動系統的機構運動簡圖。 2、設計平面連桿機構的尺寸，且畫一張（A1）平面連桿機構的機構運動簡圖，并對其進行指定位置的運動分析和動力分析。3、設計凸輪機構的尺寸，且畫一張(A2)凸輪機構的機構運動簡圖，并校核其壓力角。 4、進行傳動比的分配，設計齒輪機構的尺寸，且畫一張(A2)齒輪機構的機構運動簡圖。5、設計說明書一份。設計時間2周，在18周周日前交齊設計題目：六

3、桿插床機構分析一、圖11 插床機構及其運動簡圖表 1-2 機構位置分配表學生序號1234567891011121314速度圖（位置）123456789101112始終加速度圖（位置）123456789101112始終說明：在學生編號的對應位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。二、設計內容導桿機構的設計及運動分析曲柄轉數n1/(r/min)行程速比系數滑塊沖程H/mm桿長LBC/Lo3BLoo3abc/mm數據30210011505050125設計內容導桿機構的動態靜力分析及飛輪轉動慣量的確定導桿3的重力G3/N導桿5的重力G5/N導桿3的轉動慣量Js3/(kg.m2)dmm阻力Q/N運動不均

4、勻系數數據1603200.1412010001/25圖11 插床機構及其運動簡圖表 1-2 機構位置分配表學生序號1516171819202122232425262728速度圖（位置）123456789101112始終加速度圖（位置）123456789101112始終說明：在學生編號的對應位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。三、設設計內容導桿機構的設計及運動分析曲柄轉數n1/(r/min)行程速比系數滑塊沖程H/mm桿長LBC/Lo3BLoo3abc/mm數據601.510011505050125設計內容導桿機構的動態靜力分析及飛輪轉動慣量的確定導桿3的重力G3/N導桿5的重力G5/N導桿

5、3的轉動慣量Js3/(kg.m2)dmm阻力Q/N運動不均勻系數數數據1603200.1412010001/25圖11 插床機構及其運動簡圖表 1-2 機構位置分配表學生序號2930313233343536373839404142速度圖（位置）123456789101112始終加速度圖（位置）123456789101112始終說明：在學生編號的對應位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。四、設設計內容導桿機構的設計及運動分析曲柄轉數n1/(r/min)行程速比系數滑塊沖程H/mm桿長LBC/Lo3BLoo3abc/mm數據60210011505050125設計內容導桿機構的動態靜力分析及飛輪轉

6、動慣量的確定導桿3的重力G3/N導桿5的重力G5/N導桿3的轉動慣量Js3/(kg.m2)dmm阻力Q/N運動不均勻系數數數據1603200.141208001/25圖11 插床機構及其運動簡圖表 1-2 機構位置分配表學生序號4344454647484950515253545556速度圖（位置）123456789101112始終加速度圖（位置）123456789101112始終說明：在學生編號的對應位置打繪制速度圖與加速度圖以及力分析圖。機械原理課程設計指導書-六桿插床機構分析一、課程設計的目的機械原理課程設計是高等工科院校機械類專業學生第一次較全面的機械運動學和動力學分析與設計的訓練，其目

7、的在于進一步加深學生所學的理論知識，培養學生獨立解決有關實際問題的能力，使學生對于機械動力學與運動學的分析與設計有一較完整的概念。二、課程設計的內容與步驟1、插床機構簡介與設計數據插床機構由齒輪、導桿和凸輪等組成，如圖11所示(齒輪、凸輪未畫出)。電動機經過減速裝置,使曲柄1轉動，再通過導桿機構使裝有刀具的滑塊沿導路yy作往復運動，以實現刀具切削運動，并要求刀具有急回運動。刀具與工作臺之間的進給運動，是由固結于軸O2上的凸輪驅動擺動從動桿和其它有關機構（圖中未畫出）來完成的。插床設計數據如表11所示。圖11 插床機構及其運動簡圖表1-1 插床設計數據表2、插床機構的設計內容與步驟 （1）導桿機

8、構的設計與運動分析 已知 行程速比系數K，滑塊沖程H，中心距LO2O3，比值lBC/lO3B，各構件重心S的位置，曲柄每分鐘轉數n1。 要求 設計導桿機構，作機構各個位置的速度和加速度多邊形，作滑塊的運動線圖，以上內容與后面動態靜力分析一起畫在2號圖紙上（見參考圖例1）。 步驟 1）設計導桿機構。按已知數據確定導桿機構的各未知參數，其中滑塊5導路y-y的位置可根據連桿4傳力給滑塊5的最有利條件來確定，即y-y應位于B點所畫圓弧高的平分線上（見參考圖例1）。 2）作機構運動簡圖。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構運動簡圖。曲柄位置的作法如圖1-2；取滑塊5

9、在下極限時所對應的曲柄位置為起始位置1，按轉向將曲柄圓周十二等分，得12個曲柄位置，位置5對應于滑塊5處于上極限位置。再作出開始切削和終止切削所對應的5和12兩位置。共計14個機構位置，可以14個學生為一組。圖1-2 曲柄位置圖表 1-2 機構位置分配表學生序號1234567891011121314速度圖（位置）123456789101112始終加速度圖（位置）123456789101112始終力分析圖（位置）123456789101112始終3）作滑塊的運動線圖。為了能直接從機構運動簡圖上量取滑塊位移，取位移比例尺s=l，根據機構及滑塊5上C點的各對應位置，作出滑塊的運動線圖sc(t)、然后

10、根據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），并將其結果與4）相對運動圖解法的結果比較。圖1-2 用圖解微分法求滑塊的位移與速度線圖4）用相對運動圖解法作速度、加速度多邊形。選取速度比例尺v(m·s-1)/mm和加速度比例尺 a(m·s-2)/mm，作該位置的速度和加速度多邊形（見圖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）導桿機構的動態靜力分析已知 各構件重力G及其對重心軸的轉動慣量Js、阻力線圖（圖11）

11、及已得出的機構尺寸、速度和加速度。1）繪制機構的力分析圖（圖1-4）。力分析的方法請參考機械原理教材圖1-4 位置7的力分析圖已知 各構件重力G及其對重心軸的轉動慣量Js、阻力線圖（圖11）及已得出的機構尺寸、速度和加速度，求出等效構件1的等效阻力矩Mr。（注意：在切削始點與切削終點等效阻力矩應有雙值）2）收集其他13位同學在各位置求出的等效阻力矩Mr列表于1-3中。表1-3等效構件1的等效阻力矩Mr數據匯總位置123456789101112始終Mr3）選取力矩比例尺M(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Mr進行

12、積分求出Ar-曲線圖，假設驅動力矩Md為恒定，由于插床機構在一個運動循環周期內做功相等，所以驅動力矩在一個周期內的做功曲線為一斜直線并且與Ar曲線的終點相交如圖1-4中Ad所示，根據導數關系可以求出Md曲線（為一水平直線）。4）作動能增量線。取比例尺 （mm），動能變化dr，其值可直接由圖1-4上d（）與r（）曲線對應縱坐標線段相減得到，由此可作出動能變化曲線Ad與Ar相減的曲線圖（如圖1-5）。圖1-5 作動能增量線圖5）計算飛輪的轉動慣量JF已知 機器運轉的速度不均勻系數，機器在曲柄軸1上轉速n1，在圖1-5中，E的最大和最小值，即max和min位置，對應縱坐標Emax和Emin之間的距離

13、gf，則所以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和微小時間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K為直角三角形中角的相鄰直角邊時,(Ktg)為角的對邊。由此可知,在曲線的各個位置, 其速度v與以K為底邊,斜

14、邊平行于s=s(t)曲線在所研究點處的切線的直角三角形的對邊高度(Ktg)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據,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系v-1-t(圖1-4),其中分別以v和t作為v軸和t軸的比例尺, 然后沿軸向左延長至o點,使o1= K(mm),距離K稱為極距,點o為極點。過o點作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

15、9;、3'、4'. 等位置時的速度,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確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實際上常用“弦線”代替“切線”，即采用所謂弦線法,作圖方便且能滿足要求,現敘述如下:依次連接圖1-3中s =s(t)曲線上相鄰兩點,可得弦線1'2'、2'3'、3'4'.等(圖3中僅畫出弦線2'3',學生作圖時應嚴格畫出每一弦線),它們與相應區間位移曲線上某點(例圖1-3中N點)的切線平

16、行。當區間足夠小時,該點(例N點)可近似認為在該區間(例2,3)中點的垂直線上。因此我們可以這樣來作速度曲線:如圖4b所示,按上述切線法建立坐標系v-1- t并取定極距K及極點o,從o點作輻射線o2'、o3'、o4'.等,使分別平行于弦線1'2'、2'3'、3'4'.并交縱坐標軸于2"、3".等點。然后將對應坐標點投影相交,得到一個個小矩形(例圖1-4b中矩形2cd3),則過各矩形上底中點(例圖1-4b中e,f點等)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曲線縱坐標比例尺求r的理論依據如下：四、編寫計算說明書計算說明書是學生說明自己的設計正確、合理，并供有關人員參考審閱的文件， 它是課程設計的重要組成部分。其內容大致包括：設計題目，全部原始數據；機構運動簡圖或設計方案的確定；列出大小標題，簡要說明設計中所用的原理和方法， 并寫出必要的計算公式或向量方程式畫出向量多邊形；用表格列出計算結果，并畫出主要曲線圖；對結果和誤差進行分析討論；列出主要參考書目。計算說明書要用