插床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1位置自定機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)【YL043】【含CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)年級(jí) 設(shè)計(jì)題目：插床設(shè)計(jì) 插床是一種用于工件內(nèi)表面加工的機(jī)床。圖 1 為其參考示意圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置（帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)曲柄 1 轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊 5 沿導(dǎo)路作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動(dòng)。刀具向下運(yùn)動(dòng)時(shí)切削，在切削行程 H 中，前后各有一段 0.05H 的空刀距離，工作阻力 F 為常數(shù)；刀具向上運(yùn)動(dòng)時(shí)為空回行程，無阻力。為了縮短回程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件 6 和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)來完成的。 （a）機(jī)械系統(tǒng)示意圖 （b）插刀阻力曲線圖 （c）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖 1 插床參考示意圖 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸平行，使用壽命 10 年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊，允許曲柄 1轉(zhuǎn)速偏差為5%。 要求凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值之內(nèi)。 執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按 0.95計(jì)算。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)參數(shù)如表 1 所示。 表表 1 插床插床設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 主執(zhí)行機(jī)構(gòu) 曲柄轉(zhuǎn)速 n1 50 49 50 52 50 48 47 46 49 45 曲柄 LAB 65 70 75 80 85 68 72 76 82 66 插刀行程 H 100 115 120 125 130 135 140 136 128 120 行程速比系數(shù) K 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.0 1.7 1.8 1.9 1.8 連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD 0.60 0.58 0.55 0.52 0.54 0.56 0.60 0.58 0.56 0.55 力臂 d(mm) 90 100 105 110 112 115 120 118 115 110 工作阻力 F(N) 7000 7500 8000 8500 9000 7000 7500 8000 8500 9000 導(dǎo)桿質(zhì)量 m3(kg) 20 20 22 22 24 24 26 26 28 28 導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS3(kgm2) 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.2 1.2 滑塊質(zhì)量 m5(kg) 40 40 45 45 50 50 45 45 50 50 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件最大擺角 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 凸輪從動(dòng)件桿長(zhǎng)(mm) 120 125 130 135 140 120 125 130 135 140 推程許用壓力角推程 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 回程許用壓力角回程 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 滾子半徑 rr(mm) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 刀具半徑rc(mm) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 設(shè)計(jì)任務(wù) 1）完成各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇原動(dòng)機(jī)，擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，確定各級(jí)傳動(dòng)比，畫出主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 2）按工藝要求進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖； 3）對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)其中的一個(gè)位置加以驗(yàn)證，并根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果畫出插刀位移線圖，速度線圖和加速度線圖； 4）用圖解法對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析； 5）用圖解法繪制控制工作臺(tái)橫向進(jìn)給的凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線； 6）根據(jù)機(jī)電液一體化策略和現(xiàn)代控制（包括計(jì)算機(jī)控制）理論，大膽提出一種或一種以上與該機(jī)現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。(選做) 提交材料 1）課程設(shè)計(jì)論文（課程設(shè)計(jì)說明書）1 份（含解析法計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)線圖） ； 2）A1 圖紙 1 張（主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)分析圖和動(dòng)態(tài)靜力分析圖） ； 3）A3 圖紙 1 張（凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線） 。 指導(dǎo)教師簽名： 2020 年 6 月 1 日 說明說明：1.此表由指導(dǎo)教師完成，用計(jì)算機(jī)打?。ˋ4 紙） 。 2.請(qǐng)將機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書裝訂在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(論文)的第一頁(yè)。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)年級(jí) 設(shè)計(jì)題目：插床設(shè)計(jì) 插床是一種用于工件內(nèi)表面加工的機(jī)床。圖 1 為其參考示意圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置（帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)曲柄 1 轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊 5 沿導(dǎo)路作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動(dòng)。刀具向下運(yùn)動(dòng)時(shí)切削，在切削行程 H 中，前后各有一段 0.05H 的空刀距離，工作阻力 F 為常數(shù)；刀具向上運(yùn)動(dòng)時(shí)為空回行程，無阻力。為了縮短回程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件 6 和其他有關(guān)機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)來完成的。 （a）機(jī)械系統(tǒng)示意圖 （b）插刀阻力曲線圖 （c）執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖 1 插床參考示意圖 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸與曲柄軸平行，使用壽命 10 年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊，允許曲柄 1轉(zhuǎn)速偏差為5%。 要求凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角應(yīng)在許用值之內(nèi)。 執(zhí)行構(gòu)件的傳動(dòng)效率按 0.95計(jì)算。按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)參數(shù)如表 1 所示。 表表 1 插床插床設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù) 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 主執(zhí)行機(jī)構(gòu) 曲柄轉(zhuǎn)速 n1 50 49 50 52 50 48 47 46 49 45 曲柄 LAB 65 70 75 80 85 68 72 76 82 66 插刀行程 H 100 115 120 125 130 135 140 136 128 120 行程速比系數(shù) K 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.0 1.7 1.8 1.9 1.8 連桿與導(dǎo)桿之比LDE/LCD 0.60 0.58 0.55 0.52 0.54 0.56 0.60 0.58 0.56 0.55 力臂 d(mm) 90 100 105 110 112 115 120 118 115 110 工作阻力 F(N) 7000 7500 8000 8500 9000 7000 7500 8000 8500 9000 導(dǎo)桿質(zhì)量 m3(kg) 20 20 22 22 24 24 26 26 28 28 導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS3(kgm2) 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.2 1.2 滑塊質(zhì)量 m5(kg) 40 40 45 45 50 50 45 45 50 50 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件最大擺角 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 凸輪從動(dòng)件桿長(zhǎng)(mm) 120 125 130 135 140 120 125 130 135 140 推程許用壓力角推程 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 回程許用壓力角回程 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 滾子半徑 rr(mm) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 刀具半徑rc(mm) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 設(shè)計(jì)任務(wù) 1）完成各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇原動(dòng)機(jī)，擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，確定各級(jí)傳動(dòng)比，畫出主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 2）按工藝要求進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖； 3）對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)其中的一個(gè)位置加以驗(yàn)證，并根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果畫出插刀位移線圖，速度線圖和加速度線圖； 4）用圖解法對(duì)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析； 5）用圖解法繪制控制工作臺(tái)橫向進(jìn)給的凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線； 6）根據(jù)機(jī)電液一體化策略和現(xiàn)代控制（包括計(jì)算機(jī)控制）理論，大膽提出一種或一種以上與該機(jī)現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。(選做) 提交材料 1）課程設(shè)計(jì)論文（課程設(shè)計(jì)說明書）1 份（含解析法計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)線圖） ； 2）A1 圖紙 1 張（主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)分析圖和動(dòng)態(tài)靜力分析圖） ； 3）A3 圖紙 1 張（凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線） 。 指導(dǎo)教師簽名： 2020 年 6 月 1 日 說明說明：1.此表由指導(dǎo)教師完成，用計(jì)算機(jī)打?。ˋ4 紙） 。 2.請(qǐng)將機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書裝訂在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(論文)的第一頁(yè)。 一設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 1、工作原理 1 2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3 二 參數(shù)設(shè)計(jì) 4 1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的方案選型 4 （1）方案I 4 （2）方案II 4 （3）方案III 5 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 5 （1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 5 （2）導(dǎo)桿在2位置的運(yùn)動(dòng)分析 6 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 9 ⑴、 繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖（圖1-4）。 9 ⑵、選取力矩比例尺μM(N.mm/mm)，繪制等效阻力矩Mr的曲線圖 10 ⑶、作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線。 11 3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果 12 ⑴、圖解微分法 12 ⑵、圖解積分法 14 （3）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 三 小結(jié) 18 I 一設(shè)計(jì)任務(wù)書 1、工作原理 插床機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)組成。圖1-1為其參考示意圖，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速傳動(dòng)裝置（皮帶和齒輪傳動(dòng)）帶動(dòng)曲柄3轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使裝有刀具的滑塊5沿導(dǎo)路y-y作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動(dòng)。刀具向下運(yùn)動(dòng)時(shí)切削，在切削行程H中，前后各有一段0.05H的空刀距離，工作阻力F為常數(shù)；刀具向上運(yùn)動(dòng)時(shí)為空回行程，無阻力。為了縮短回程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要求刀具具有急回運(yùn)動(dòng)。刀具與工作臺(tái)之間的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由固結(jié)于軸上的凸輪驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件和其它有關(guān)機(jī)構(gòu)（圖中未畫出）來完成的。 圖1-1 插床工作原理圖 2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 19 二 參數(shù)設(shè)計(jì) 1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的方案選型 （1）方案I 該方案如圖2-1由兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成。使b>a，構(gòu)件1、2、3、6便構(gòu)成擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，基本參數(shù)為b/a=。構(gòu)件3、4、5、6構(gòu)成搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。 圖2-1 方案特點(diǎn)如下： 1).是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，能承受較大載荷。 2).具有急回作用，其行程速比系數(shù)，而。只要正確選擇，即可滿足行程速比系數(shù)k的要求。 3).滑塊的行程，已經(jīng)確定，因此只需選擇搖桿CD的長(zhǎng)度，即可滿足行程H的要求。 4). 曲柄主動(dòng)，構(gòu)件2與3之間的傳動(dòng)角始終為。搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)E點(diǎn)的軌跡位于D點(diǎn)所作圓弧高度的平均線上時(shí)，構(gòu)件4與5之間有較大的傳動(dòng)角。此方案加工簡(jiǎn)單，占用面積比較小，傳動(dòng)性能好。 5).工作行程中，能使插刀的速度比較慢，而且變化平緩，符合切削要求。 （2）方案II 該方案如圖2-2將方案I中的連桿4與滑塊5的轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐苿?dòng)副，并將連桿4變?yōu)榛瑝K4。即得方案II，故該方案具備第一方案的特點(diǎn)以外，因構(gòu)件4與5間的傳動(dòng)角也始終為，所以受力更好，結(jié)構(gòu)也更加緊湊。 圖2-2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （3）方案III 此方案如圖2-3為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的基本尺寸為a、b、e。 圖2-3 方案特點(diǎn)如下： (1).是四桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較前述方案簡(jiǎn)單。 (2).因極位夾角，故具有急回作用，但急回作用不明顯。增大a和e或減小b。均能使k增大到所需值，但增大e或減小b會(huì)使滑塊速度變化劇烈，最大速度、加速度和動(dòng)載荷增加，且使最小傳動(dòng)角減小，傳動(dòng)性能變壞。 從以上3個(gè)方案的比較中可知，為了實(shí)現(xiàn)給定的插床運(yùn)動(dòng)要求，以采用方案II較宜。 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) （1）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 又因?yàn)椋篕=1.6，所以=41.5° 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)得到曲柄65mm。H=100mm 。， 根據(jù)幾何關(guān)系: 。 （2）導(dǎo)桿在2位置的運(yùn)動(dòng)分析 1. 滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖 作滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖。為了能直接從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上量取滑塊位移，取位移比例尺μs=μl，根據(jù)機(jī)構(gòu)及滑塊5上C點(diǎn)的各對(duì)應(yīng)位置，作出滑塊的運(yùn)動(dòng)線圖sc(t)、然后根據(jù)sc(t)線圖用圖解微分法（弦線法）作滑塊的速度vc(t)線圖（圖2-4）。 圖2-4 位移線圖與速度線圖 2. 速度分析 當(dāng)導(dǎo)桿在圖2-5所在位置時(shí)，此時(shí)滑塊處在圖中所示位置： A B C 圖 2-5導(dǎo)桿在2位置運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由A點(diǎn)開始，已知曲柄1的轉(zhuǎn)速=50r/min，曲柄的長(zhǎng)度為。 曲柄的角速度為：5.2rad/s 得A點(diǎn)的速度：=0.34m/s 方向 ⊥ ⊥BO2 ∥AB 大小 √ ？ 式中僅有兩個(gè)未知量，故可用作圖法求解。作其速度圖如圖2-5所示。由圖可自在B點(diǎn)的角速度=4.3rad/s。 已知，所以得： 。 圖2-6 速度矢量圖 3. 加速度分析 因?yàn)? 根據(jù)速度合成原理有： 大小 ？ ? 方向 ⊥AO2 ? 可得： ==1.76 方向： ⊥AO2 又根據(jù)速度合成原理求5滑塊C的速度： 大小 ？ ？ ？ 0.675 方向 ⊥ ⊥ 又圖解法作圖解： 圖2-7 加速度矢量圖 的值通過在AB桿上由杠桿定理求得:， 又速度比例=0.012 所以=1.76×0.012=0.02，方向逆時(shí)針45°向上。 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 已知 各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、阻力線圖（圖1-1）及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度。 1、 繪制機(jī)構(gòu)的力分析圖（圖1-4）。力分析的方法請(qǐng)參考《機(jī)械原理》教材 已知 各構(gòu)件重力G及其對(duì)重心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js、阻力線圖（圖1－1）及已得出的機(jī)構(gòu)尺寸、速度和加速度，求出等效構(gòu)件1的等效阻力矩Mr。（注意：在切削始點(diǎn)與切削終點(diǎn)等效阻力矩應(yīng)有雙值） ⑵、選取力矩比例尺μM(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(duì)Mr進(jìn)行積分求出Ar-φ曲線圖，假設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩Md為恒定，由于插床機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期內(nèi)做功相等，所以驅(qū)動(dòng)力矩在一個(gè)周期內(nèi)的做功曲線為一斜直線并且與Ar曲線的終點(diǎn)相交如圖1-4中Ad所示，根據(jù)導(dǎo)數(shù)關(guān)系可以求出Md曲線（為一水平直線）。 ⑶、作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線。 取比例尺 μＥ＝μＡ＝ＫμφμＭ（Ｊ／mm），動(dòng)能變化△Ｅ＝Ａd－Ａr， 其值可直接由圖1-4上Ａd（φ）與Ａr（φ）曲線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線段相減得到，由此可作出動(dòng)能變化曲線Ad與Ar相減的曲線圖（如圖1-5）。 圖1-5 作動(dòng)能增量△Ｅ―φ線圖 3、用解析法較好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的動(dòng)態(tài)靜力分析結(jié)果 ⑴、圖解微分法 下面以圖1-6為例來說明圖解微分法的作圖步驟,圖1-6為某一位移線圖, 曲線上任一點(diǎn)的速度可表示為: 圖1-6 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(shí)間dt的線段, α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(diǎn)處的斜率成正比,即v∝tgα,為了用線段來表示速度,引入極距K(mm),則 式中μv 為速度比例尺,μv=μs/μtK(m/s/mm)。該式說明當(dāng)K為直角三角形中α角的相鄰直角邊時(shí),(Ktgα)為角α的對(duì)邊。由此可知,在曲線的各個(gè)位置, 其速度v與以K為底邊,斜邊平行于s=s(t)曲線在所研究點(diǎn)處的切線的直角三角形的對(duì)邊高度(Ktgα)成正比。該式正是圖解微分法的理論依據(jù),按此便可由位移線圖作得速度線圖(v-v(t)曲線),作圖過程如下: 先建立速度線圖的坐標(biāo)系v=v(t)(圖1-7a),其中分別以μv和μt作為v軸和t軸的比例尺, 然后沿軸向左延長(zhǎng)至o點(diǎn),o0=K(mm),距離K稱為極距,點(diǎn)o為極點(diǎn)。過o點(diǎn)作s=s( t)曲線(圖1-6)上各位置切線的平行線o1"、o2"、o3"...等,在縱坐標(biāo)軸上截得線段01"、02"、03"...等。由前面分析可知,這些線段分別表示曲線在2'、3'、4'... 等位置時(shí)的速度,從而很容易畫出位移曲線的速度曲線(圖1-7a)。 圖1-7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(zhǔn)確地作出曲線的切線，這常常是非常困難的，因此實(shí)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(xiàn)敘述如下: 依次連接圖1-6中s =s(t)曲線上相鄰兩點(diǎn),可得弦線1'2'、2'3'、3'4'...等,它們與相應(yīng)區(qū)間位移曲線上某點(diǎn)的切線平行。當(dāng)區(qū)間足夠小時(shí),該點(diǎn)可近似認(rèn)為在該區(qū)間(例2,3)中點(diǎn)的垂直線上。因此我們可以這樣來作速度曲線:如圖1-7b所示,按上述切線法建立坐標(biāo)系v=v(t)并取定極距K及極點(diǎn)o,從o點(diǎn)作輻射線o1'、o2'、o3'、o4'...等,使分別平行于弦線01'、1'2'、2'3'、3'4'...并交縱坐標(biāo)軸于1"、2"、3"...等點(diǎn)。然后將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)投影相交,得到一個(gè)個(gè)小矩形(例圖1-7b中矩形22"33"),則過各矩形上底中點(diǎn)(例圖1-7b中e,f點(diǎn)等)的光滑曲線,即為所求位移曲線的速度線圖(v=v(t)曲線)。 ⑵、圖解積分法 圖解積分法為圖解微分法的逆過程。 取極距Ｋ（mm），用圖解積分法由力矩Ｍr―φ曲線求得力矩所做的功Ａr―φ曲線（圖1-4）。 由于 其中 故取Ａr―φ曲線縱坐標(biāo)比例尺 求Ａr的理論依據(jù)如下： （3）凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 選定推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律: 選推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律表達(dá)式為: 等加速段: () 等減速段: () 由以上兩個(gè)表達(dá)式求得: () () 最大擺角時(shí)有: mm 如圖3-1所示為擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的尖底擺桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)推程尖底與凸輪輪廓上任一點(diǎn)接觸時(shí)，擺桿擺角為為擺桿的初始擺角，P點(diǎn)為擺桿和凸輪的相對(duì)瞬心，此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角如圖所示.由于擺桿和凸輪在瞬心點(diǎn)P的速度相等得: =， (1) 則 . (2) 將(1)式分子分母同乘整理得: = (3) 由式(3)求出OP代入式(1)右邊得: (4) 在三角形AP中由正統(tǒng)定理有: (5) 將式(4)代入式(5)中得: (6) 用代入式(6)中得: (7) 過點(diǎn)O作O//P，則∽，再由式(2)得，等式(7)正是的正弦定理.將等式(6)中的展開得: tan= (8) 由等式(8)求得 (9) 將代入式(9)得: (10) 如果在圖3-1所示位置的接觸點(diǎn)處的壓力角正好滿足，比較式(10)和式(7)可知，直線便是在此位置時(shí)滿足式(10)以等到式成立的邊界?？梢宰C明直線左邊的陰影所示區(qū)域?yàn)楸ＷC擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律和擺桿長(zhǎng)度不變的a和的解域。在推程的各個(gè)位置都有這樣的解域，這些解域的交集便是推程時(shí)a和的解域。 圖3-1 圖3-2 回程時(shí)，<0，壓力角a<0，傳力條件變成-tan，由此可導(dǎo)出滿足傳力條件性能的條件： (11) 將代入式(11)得： (12) 同理出可以求出回程時(shí)的a和的解域。推程和回程的解域的交集便是該凸輪機(jī)構(gòu)保證傳力性能好的a和的解域。如圖3-2所示的是一個(gè)用作圖法求出的同向型凸輪機(jī)構(gòu)的a和的解域。由圖可知，的線圖是在擺桿的各個(gè)以A為圓心的以L=為半徑的圓弧線上取點(diǎn)如圖中，推程時(shí)沿著此位置時(shí)的擺桿直線內(nèi)側(cè)量取線段=80mm，得，過作直線使之與直線傾斜角；同理，回程時(shí)也可沿著擺桿直線外側(cè)量取回程時(shí)的線段，得，作直線使之與直線反向傾斜角。一般地，陰影區(qū)由多個(gè)位置時(shí)的邊界線圍成，顯然，選取的點(diǎn)數(shù)多， a和的解域就精確。這要，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O可以在陰影區(qū)域內(nèi)選擇，連接OA便得到待求的基本尺寸a=OA，。 如圖3-2所示求得的機(jī)架長(zhǎng)度a=170mm，40mm 。 選取凸輪機(jī)構(gòu)為滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。滾子半徑=(0.1-0.5)，取=15mm。 2. 凸輪廓線的繪制 ①選定角度比例尺，作出擺桿的角位移曲線，如圖3-3(b)所示，將其中的推程和回程角位移曲線橫坐標(biāo)分成若干等分。 ②選定長(zhǎng)度比例尺，作以O(shè)為圓心以O(shè)B=為半徑的基圓；以O(shè)為圓心，以O(shè)A=a為半徑作反轉(zhuǎn)后機(jī)架上擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心的圓。 ③自A點(diǎn)開始沿-方向把機(jī)架圓分成與圖3-3(b)中橫坐標(biāo)相應(yīng)的區(qū)間和等分，得點(diǎn)，再以為圓心，以AB=L為半徑作弧與基圓交于點(diǎn)，得線段. ④自線段開始，分別作，使它們分別等于圖3-3(b)中對(duì)應(yīng)的角位移，得線段. ⑤將點(diǎn)連成光滑曲線，它就是所求理論輪廓線. ⑥實(shí)際輪廓線可用前述滾子圓包絡(luò)線的方法作出，如圖3-3(a)所示. 3-3(a) 3-3(b) 三 小結(jié) 這次關(guān)于插齒機(jī)床的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過三個(gè)星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí)。為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1、機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)，是一門綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融《機(jī)械原理》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《公差與配合》、《CAD實(shí)用軟件》、《機(jī)械工程材料》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等于一體。 這次的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想；訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反系和解決工程實(shí)際問題的能力；鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)等方面有重要的作用。 在這次的課程設(shè)計(jì)過程中，綜合運(yùn)用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)與技能，結(jié)合各個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行機(jī)械課程的設(shè)計(jì)，一方面，逐步提高了我們的理論水平、構(gòu)思能力、工程洞察力和判斷力，特別是提高了分析問題和解決問題的能力，為我們以后對(duì)專業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的設(shè)計(jì)打下了寬廣而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計(jì)中還存在不少錯(cuò)誤和缺點(diǎn)，需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣和思維從而提高設(shè)計(jì)實(shí)踐操作能力。