(新)机械原理课程设计指导书-20307

机械原理课程设计指导书一、设计内容与步骤（以插床为例）1、导杆机构的设计及运动分析已知：行程速度系数K ，滑块5的行程H ，中心距32O O l ，比值B O BC l l 3/，各构件质心S 的位置，曲柄每分钟转数n 1。

要求：设计导杆机构，作导杆机构的运动简图；作机构2个位置的速度多边形和加速度多边形，对导杆机构进行运动分析，以上内容与后面动态静力分析一起画在3号图纸上（每个位置各画一张）（参考图例）；做滑块的运动线图，以上内容做在一张4号图纸上。

整理说明书。

步骤：1）设计导杆机构。

按已知条件确定导杆机构的各未知参数。

其中滑块5的导路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（见图例1）。

2）作机构运动简图。

选取长度比例尺μl )m/mm (按位置分配表所分配的2个曲柄位置作出机构运动简图，其中1个位置用粗实线画出。

3）作速度、加速度多边形。

选取速度比例尺μv )mm s /m (和加速度比例尺μa )mm s /m (2，用相对运动图解法作该2个位置的速度多边形和加速度多边形，并将其结果列入下表。

4）作滑块的位置线图。

根据机构的各个位置，找出滑块5上C 点的各对应位置，以位置1为起始点，量取滑块的相应位移，取位移比例尺μs )m/mm (，作s C （t ）线图。

为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移，建议取μs =μl 。

5）绘制滑块的速度线图。

列表汇集同组同学用相对运动图解法求得的各个位置的速度v C ，绘制速度v C (t )线图。

6）绘制滑块的加速度线图。

列表汇集同组同学用相对运动图解法求得的各个位置的加速度C a ，绘制加速度)(t a C 线图。

7）整理计算说明书。

内容包括：已知条件与要求；所选比例尺；导杆机构设计简述；以一个机构位置为例，说明用相对运动图解法求机构的速度和加速度的计算方法和过程，另一位置只需画出速度和加速度线图，列出计算结果。

2、导杆机构的动态静力分析已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量J s（数据表中未列出的构件重量和转动惯量可略去不计），切削阻力Q的变化规律（见图1-3的阻力线图），已在导杆机构设计和运动分析中得出的机构尺寸、速度和加速度。

要求：对导杆机构进行受力分析，确定2个机构位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。

以上内容与运动分析做在同一张图纸上（参考图例）。

整理说明书。

步骤：l）选取阻力比例尺μQ(N/mm)，根据给定的阻力Q和滑块行程H绘制阻力线图。

2）根据各构件质心的加速度及角加速度，确定各构件的惯性力F I和惯性力偶矩M I，并将其合成为一力F力多边形法决定各运动副中的反力和加于曲柄上的平衡力矩M y。

在列杆组示力体的力平衡方程式时，最好先写完一个构件上的所有已知力，然后再写另一构件上的所有已知力。

对于开始切削和终止切削的两个特殊位置，其阻力值各有两个（其中一个为零），应分别进行计算。

将所求位置的机构阻力、各运动副中的反力（对于力N65还须求出其作用线至C点的距离e）和平衡力矩M y的结果列入下表。

4）整理说明书，内容应包括：写明已知条件与要求，选取的比例尺，列出力平衡方程式及进行必要的运算。

3、凸轮机构设计已知：摆动推杆的行程Φ，许用压力角[α]，基圆半径r0，凸轮回转中心O2至推杆摆动中心O4的距离为l O2O4，摆杆长度l O4D，从动件运动规律为等加速等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

要求：绘制凸轮的轮廓曲线。

以上内容做在3号图纸上。

整理说明书。

步骤：l）根据从动件运动规律，按公式分别计算推程和回程的(dϕ/dδ)max，然后用几何作图法直接绘出推杆的运动线图①或用解析法将从动件位移各对应等分点的数值计算出来，列于表中（该内容与凸轮轮廓曲线画在同一张图上）。

2）根据凸轮转向、摆杆长度l O4D、位移线图ϕ=ϕ（δ）、基圆半径r0、凸轮回转中心O2至推杆摆动中心O4的距离l O2O4、滚子半径r T，画出凸轮的轮廓曲线。

3）整理说明书，内容应包括：己知条件与要求，运动线图各比例尺的选取等。

4、齿轮机构设计已知：齿数z1、z2，模数m，分度圆压力角 ，齿轮为正常齿制，齿轮与曲柄共轴。

要求：根据齿轮不根切选出变位系数x1、x2；计算该对齿轮传动的各部分尺寸及重合度；通过绘图量出实际啮合线B1B2的长度，计算出重合度，并与按公式计算出的重合度进行比较。

以上内容做在一张4号图纸上。

整理说明书。

步骤：1）根据齿轮不根切选出x1、x2（最小变位系数：x min=h*a(z min-z)/z min②）。

2）计算该对齿轮传动的各部分尺寸，建议列表计算。

3）通过绘图量出实际啮合线B1B2③的长度，计算出重合度，并与按公式计算出的重合度进行比较。

4）整理说明书，内容应包括：已知条件与要求，齿轮传动各部分尺寸的计算等。

注：①参考文献［1］p156，图9-10。

②参考文献［2］p296，公式8-31。

③参考文献［1］p317，图10-23。

二、注意事项1、准备物品1号图纸（594×841）一张，绘图仪器（包括曲线板）一套以及其他用品等。

2、设计图纸要求作图准确，布图合理，线条、尺寸标注和图纸大小等均应符合制图标准。

图纸标题栏格式见图1。

图1 图纸标题栏格式3、整理说明书说明书用16开（或A4）纸书写，并装订成册，封面格式和书写格式见图2。

要求步骤清楚，叙述简要明确，语句通顺，书写端正，符合规范。

图2 封面格式和书写格式参考文献：［1］孙桓，陈作模.机械原理（第七版）［M］.北京：高等教育出版社，2006［2］孙桓，陈作模.机械原理（第五版）［M］.北京：高等教育出版社，1997 ［3］黄锡恺，郑文纬.机械原理（第六版）［M］.北京：高等教育出版社，1989 ［4］曲继方.机械原理课程设计［M］.北京：高等教育出版社，1989［5］朱景梓.渐开线齿轮变位系数的选择［M］.北京：人民教育出版社，1982［6］罗洪田.机械原理课程设计指导书［M］.北京：高等教育出版社，1986所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。

同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 附图：图例机 械 原 理课 程 设 计西安科技大学班机械工程学院位置号运动分析与动态静力分析插床导杆机构的（日期）（日期）（日期）审阅者设计者成绩 专业图号总图数方案号高新学院附表：渐开线函数表附件：设计原始数据与设计内容一、插床机构设计数据与设计内容如图1-1所示，插床主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成。

电动机经过减速装置（图中只画出齿轮z 1、z 2）使曲柄1转动，再通过导杆机构1-2-3-4-5-6，使装有刀具的滑块沿导路y-y 作往复运动，以实现刀具切削运动。

为了缩短空回行程的时间，提高生产率，要求刀具有急回运动。

刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O 2上的凸轮驱动摆动推杆O 4D 和其他有关机构（图中未画出）来完成的。

图1-1 插床机构简图（一） 设计数据与位置分配表设计数据表（一）： 设 计内 容导杆机构的设计及运动分析凸轮机构的设计 符 号n 1 K H B O BC l l 3 32O O l a b c Φ [α] D O l 4 r 0 r r 42O O l δ0 δ 01 δ0′ 推杆运动规律单 位 r/min mm mm ° mm °数 据 60 2 100 1 150 50 50 125 15 40 125 60 15 140 60 10 60等加速等减速设计数据表（二）：机构位置分配表：学生编号1 2 3 4 5 6 7 8 8 10 11 12 13 14 位置编号 11″ 2 3 4 5 6 7 8 8″ 9 10 11 12 2′ 3′ 4′ 5′ 6′ 7′ 8′ 8″ 9′ 10′ 11′ 12′1′ 1″ （二）设计内容1、导杆机构的设计及运动分析已知：行程速比系数K ，滑块5的行程H ，中心距32O O l ，比值B O BC l l 3/，各构件质心S 的位置，曲柄每分钟转数n 1。

要求：设计导杆机构，作导杆机构的运动简图；作机构2个位置的速度多边形和加速度多边形，对导杆机构进行运动分析，以上内容与后面动态静力分析一起画在3号图纸上（每个位置各画一张）（参考图例）；做滑块的运动线图，以上内容做在一张4号图纸上。

曲柄位置的作法如图1-2所示；取滑块5在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周二十四等分，得24个曲柄位置，显然位置9对应于滑块5处于下极限时的位置。

再作出开始切削和终止切削（参看图1-3）所对应的1" 和8" 两位置。

共计有26个机构位置。

2、导杆机构的动态静力分析 图1-2 曲柄位置图已知：各构件的重量G 及其对质心轴的转动惯量J s （数据表中未列出的构件重量和转动惯量可略去不计）、切削阻力Q 的变化规律（见图1-3 阻力曲线图）及已在导杆机构设计和运动分析中得出的机构尺寸、速度和加速度。

要求：确定位置分配表中2个位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩M y 。

以上内容与运动分析做在同一张图纸上（参考图例）。

设 计内 容齿轮机构的设计 导杆机构的动态静力分析及飞轮转动惯量惯量的确定 符 号z 1 z 2 m α G 3 G 5 J S3 d Q [δ] 单 位mm ° N ㎏m 2 mm N 数 据 13 40 8 20 160 320 0.41120 1000 1/253、凸轮机构设计图1-3 阻力曲线图已知：摆动推杆的行程Φ，许用压力角[α]，基圆半径r0，凸轮回转中心O2至推杆摆动中心O4的距离l O2O4，摆杆长度l O4D，推杆运动规律为等加速等减速运动，凸轮与曲柄共轴。

要求：绘制推杆的运动线图和凸轮的轮廓曲线。

以上内容做在3号图纸上。

4、齿轮机构设计已知：齿数z1、z2，模数m，分度圆压力角α，齿轮为正常齿制，齿轮与曲柄共轴。

要求：根据齿轮不根切选出变位系数x1、x2；计算该对齿轮传动的各部分尺寸及重合度；通过绘图量出实际啮合线B1B2的长度，计算出重合度，并与按公式计算出的重合度进行比较。

以上内容做在一张4号图纸上。

二、牛头刨床设计数据与内容如图2-1所示，牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。

刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。

刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。