機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)---牛頭刨床設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　題　 目: 牛頭刨床設(shè)計(jì)</p><p><b>　　學(xué)生姓名: </b></p><p>　　專 業(yè): 機(jī)械類</p>&l

2、t;p>　　學(xué) 號: </p><p><b>　　班 級： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　成 績： </p><p><b>　　工程技術(shù)學(xué)院<

3、/b></p><p><b>　　2012年7月</b></p><p><b>　　目 　　 錄</b></p><p>　　緒論 ……………………………………………………………………………………….</p><p>　　0.1 設(shè)計(jì)目的…………………………………………………………………

4、………….</p><p>　　0.2 設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………………………….</p><p>　　0.3 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………………….</p><p>　　1. 機(jī)構(gòu)的選型 ………………………………………………………………………………</p><p>　　1.1 主

5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型 .………………………………………………………………</p><p>　　1.2 輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型……………………………………………………………...</p><p>　　2. 原動機(jī)的選用……………………………………………………………………………..</p><p>　　3. 擬定傳動系統(tǒng)方案………………………………………………………………………

6、.</p><p>　　4. 繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖……………………………………………………………………</p><p>　　5. 機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)確定……………………………………………………………………….</p><p>　　6. 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析（計(jì)算機(jī)編程）……………………………………………</p><p>　　7. 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析

7、及動態(tài)靜力分析（作圖法）………………………………</p><p>　　7.1 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析………………………………………………………….</p><p>　　7.2 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析………………………………………………………….</p><p>　　8. 凸輪機(jī)構(gòu)的曲線設(shè)計(jì)………………………………………………………………………</p>

8、<p>　　8.1 凸輪機(jī)構(gòu)位移曲線的設(shè)計(jì)………………………………………………………….</p><p>　　8.2 凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)………………………………………………………….</p><p>　　9.飛輪設(shè)計(jì)和原動機(jī)功率的校核 ………………………………………………….</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………

9、…………………………………………</p><p><b>　　牛頭刨床設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　0 緒論</b></p><p>　　在以機(jī)械學(xué)為主干學(xué)科的各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中,《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》是主要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,是必修課,是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的重要環(huán)節(jié).機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生

10、所學(xué)的理論知識,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題的能力,使學(xué)生對于機(jī)構(gòu)的綜合以及運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析有一個(gè)較完整的概念;并進(jìn)一步提高學(xué)生的計(jì)算,繪圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的具體任務(wù)是對牛頭刨床機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合,運(yùn)動分析和動力分析,并在此基礎(chǔ)上確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量和尺寸,同時(shí)對刨床傳動裝置中的齒輪機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合。 </p><p><b>　　0

11、.1 設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的主要目的是為學(xué)生在完成課堂教學(xué)基本內(nèi)容后提供一個(gè)較完整的從事機(jī)械設(shè)計(jì)初步實(shí)踐的機(jī)會。《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的編寫宗旨就是指導(dǎo)學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi)，將所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)理論運(yùn)用于一個(gè)簡單的機(jī)械系統(tǒng)，通過機(jī)械傳動方案總體設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)分析和綜合，進(jìn)一步鞏固掌握課堂教學(xué)知識，并結(jié)合實(shí)際得到工程設(shè)計(jì)方面的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用技術(shù)資料，提高繪圖、運(yùn)算的能力

12、。同時(shí)，注重學(xué)生創(chuàng)新意識的開發(fā)。 </p><p><b>　　0.2 設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)與擬定為結(jié)合點(diǎn),把機(jī)械原理課程中分散與各章的理論與方法融會貫通起來,進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識。</p><p>　　使學(xué)生能受到擬定機(jī)械運(yùn)動方案的訓(xùn)練,具有初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確</p>

13、<p><b>　　運(yùn)動方案的能力。</b></p><p>　　3. 進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算,繪圖和查找技術(shù)資料的能力.</p><p>　　4. 通過編寫說明書,培養(yǎng)學(xué)生表達(dá),歸納和獨(dú)立思考與分析的能力。</p><p><b>　　0.3 設(shè)計(jì)的任務(wù)</b></p><p>　　1）完

14、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，選擇原動機(jī)，擬定機(jī)械傳動方案，確定各級傳動比，畫出主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。</p><p>　　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；</p><p>　　3）對主執(zhí)行機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行運(yùn)動分析，用相對運(yùn)動圖解法對其中的一個(gè)位置加以驗(yàn)證，并根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果畫出刨刀位移線圖，速度線圖和加速度線圖；</p><

15、;p>　　4）用圖解法對主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一個(gè)位置進(jìn)行動態(tài)靜力分析；</p><p>　　5）用圖解法繪制控制工作臺橫向進(jìn)給的凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線及凸輪輪廓曲線；</p><p>　　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)</p><p><b>　　1 機(jī)構(gòu)的選型<

16、;/b></p><p>　　1.1 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型</p><p>　　牛頭刨床是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，需要結(jié)合課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。課程設(shè)計(jì)要求主執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刨刀往復(fù)運(yùn)動。下面幾種機(jī)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)刨刀的往復(fù)運(yùn)動。</p><p>　　方案一 方案二 方案三</p

17、><p>　　方案四 方案五 方案六</p><p>　　圖1 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型</p><p>　　所選擇的機(jī)構(gòu)要滿足以下要求：</p><p>　　作行程大：要求機(jī)構(gòu)是行程擴(kuò)大機(jī)構(gòu)；</p><p>　　工作阻力較大

18、：要求機(jī)構(gòu)在具體較大的力增益的區(qū)間工作；</p><p>　　正向運(yùn)動的大部分時(shí)間有工作阻力：要求機(jī)構(gòu)在具有急回特性；</p><p>　　正向運(yùn)動的極短時(shí)間有工作阻力：要求機(jī)構(gòu)在具有較大的力增益的區(qū)間工作。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，對牛頭刨床的行程急回特性、受力以及運(yùn)動規(guī)律等方面要求進(jìn)行綜合考慮，主執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式應(yīng)該選擇方案一較合理。</p&g

19、t;<p>　　1.2 輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型</p><p>　　輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指控制工件運(yùn)動的機(jī)構(gòu)（如工作臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)）和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）。</p><p>　　1.2.1控制工件運(yùn)動的輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型</p><p>　　課程設(shè)計(jì)中控制工件運(yùn)動的輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型應(yīng)該考慮一下幾點(diǎn)：</p><p&

20、gt;　?。?）與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)有著相同的工作周期。這就要求輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動嚴(yán)格協(xié)調(diào)，這就意味著輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)與主執(zhí)行機(jī)構(gòu)盡量用同一個(gè)原動件。</p><p>　?。?）輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成間歇運(yùn)動”機(jī)構(gòu)。間歇運(yùn)動時(shí)《機(jī)械原理》中“其他常用機(jī)構(gòu)”章節(jié)的內(nèi)容。間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)有：間歇滾輪傳動機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、推勾式送料機(jī)構(gòu)。</p><p>　　1.2.2調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選型<

21、/p><p>　?。?）行程調(diào)節(jié)：行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是完成“執(zhí)行構(gòu)件行程能在一定范圍內(nèi)人工無級調(diào)整”這一功能的機(jī)構(gòu)。理論上，“將連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動”的四桿機(jī)構(gòu)都可以“通過適當(dāng)調(diào)節(jié)桿長來改變輸出構(gòu)件的行程”。用螺旋機(jī)構(gòu)就能改變桿長。有些構(gòu)建桿長的變化對輸出運(yùn)動范圍的影響極其顯著，比如曲柄。</p><p>　?。?）位置調(diào)節(jié)：用螺旋機(jī)構(gòu)即可調(diào)節(jié)兩個(gè)構(gòu)件的相對位置。</p><p

22、><b>　　2 原動機(jī)的選用</b></p><p>　　表1 常用原動機(jī)的類型及主要特點(diǎn)</p><p>　　我們在課程設(shè)計(jì)中選擇的原動機(jī)是三相交流異步電動機(jī)。根據(jù)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的總傳動比及分配問題，還有輸出功率、效率計(jì)算確定電機(jī)的型號為Y2-112M-6。</p><p>　　Y2-112M-6電機(jī)額定功率2.2kW,額定電流

23、5.6A，轉(zhuǎn)速940r/min，效率79%，轉(zhuǎn)動慣量0.0138，參考質(zhì)量45kg。</p><p>　　3 擬定傳動系統(tǒng)方案</p><p>　　傳動系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)增速、減速和變速，有時(shí)也用作實(shí)現(xiàn)運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換，并且在傳遞運(yùn)動的同時(shí)，將原動件的輸出功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。大多數(shù)情況是選擇若干種傳動裝置或機(jī)構(gòu)合理地加以組合配置，構(gòu)成一個(gè)傳動系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作要求。</p&

24、gt;<p><b>　　傳動類型選擇原則</b></p><p>　　執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動機(jī)的機(jī)械特性相匹配</p><p>　　考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度</p><p><b>　　有利于提高傳遞效率</b></p><p>　　盡可能結(jié)構(gòu)簡單的單級傳動裝置 &l

25、t;/p><p><b>　　考慮結(jié)構(gòu)布置</b></p><p><b>　　考慮經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　考慮機(jī)械安全運(yùn)轉(zhuǎn)條件</p><p>　　原動機(jī)的轉(zhuǎn)速為=940r/min，執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動件的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為=47r/min，則傳動裝置系統(tǒng)的總傳動比為</p><p&g

26、t;　　i==940/47=20</p><p>　　傳動裝置或機(jī)構(gòu)的傳動比有</p><p><b>　　i=··……</b></p><p>　　且系統(tǒng)為減速傳動時(shí)，宜使＜……，并使相鄰兩級傳動比相差不要太大。</p><p>　　故選擇兩級直齒圓柱齒輪傳動，傳動比分別為4和5，即i=·

27、=4×5。</p><p><b>　　繪制系統(tǒng)工作循環(huán)圖</b></p><p>　　1）選擇定標(biāo)構(gòu)件。由于兩執(zhí)行構(gòu)件的工作循環(huán)的周期是相同的，即在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的曲柄旋轉(zhuǎn)360°的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。并且導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的曲柄既是切削運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動件又是工作臺組合部分的運(yùn)動源頭，故選擇曲柄作定標(biāo)構(gòu)件，顯然是恰當(dāng)?shù)摹?lt;/p><p

28、>　　2）作一圓環(huán)表示曲柄在一個(gè)工作循環(huán)中的轉(zhuǎn)角，根據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K，求出其極位夾角=36°，從而可將圓環(huán)分為兩部分：圓環(huán)的上半部分的圓心角為180°+=216°，對應(yīng)刨刀工作時(shí)曲柄的轉(zhuǎn)角；下半部分表示刨刀空回行程時(shí)曲柄的轉(zhuǎn)角。大小為144°。</p><p>　　3）在前述圓環(huán)之外再畫一圓環(huán)，表示進(jìn)給運(yùn)動組合部分中，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄在一個(gè)工作行程中的轉(zhuǎn)角

29、。以內(nèi)圓環(huán)中所表示的刨刀運(yùn)動規(guī)律為基準(zhǔn)，并在外環(huán)中安排好工作臺停動時(shí)間所對應(yīng)的曲柄的轉(zhuǎn)角位置，則搖桿推動棘輪轉(zhuǎn)動部分所對應(yīng)的圓心角為180°-（）=140°，棘輪不動的時(shí)間所對應(yīng)的圓心角為220°（包括凸輪的遠(yuǎn)休止、回程和近休止階段）。那么，由此二圓環(huán)所組成的循環(huán)圖可形象、準(zhǔn)確地表示出對而執(zhí)行構(gòu)件之間運(yùn)動協(xié)調(diào)配合的要求</p><p>　　圖2 系統(tǒng)工作循環(huán)圖</p>

30、<p><b>　　機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)確定</b></p><p>　　表2 牛頭刨床設(shè)計(jì)原始參數(shù)</p><p>　　由以上結(jié)構(gòu)運(yùn)動簡圖可設(shè)CB長為、構(gòu)件3的轉(zhuǎn)角、構(gòu)件4的轉(zhuǎn)角、E點(diǎn)的線位移、AB桿長、CD桿長、DE桿長、CG桿長、CG的長度、構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角。</p><p><b>　　1、導(dǎo)桿的最大擺角</b>

31、</p><p><b>　　∵ K=1.37</b></p><p><b>　　∴ =</b></p><p><b>　　2、AB桿長</b></p><p>　　∵=36°=390mm</p><p>　　∴=sin=120.5mm&l

32、t;/p><p><b>　　3、初始位置</b></p><p>　　=90°-arctan=72.8°</p><p><b>　　4、BC長</b></p><p><b>　　由勾股定理知：=</b></p><p><b&

33、gt;　　5、CD桿長</b></p><p>　　∵刨刀行程為H，又為使RRP桿組的壓力角較小，滑塊5的導(dǎo)路與D在兩極位位置處的連線的距離應(yīng)等于導(dǎo)路線與D所在弧線水平線的距離，以此可確定CD桿長</p><p><b>　　∴=</b></p><p><b>　　6、CG桿長</b></p>

34、<p>　　=+（-）/2=390mm</p><p><b>　　7、DE桿長</b></p><p><b>　　∵=0.27</b></p><p>　　∴=0.25*638.47=170.4mm</p><p>　　8、構(gòu)件4的轉(zhuǎn)角、E點(diǎn)的線位移</p><p

35、>　　由上結(jié)構(gòu)運(yùn)動簡圖建立一直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿矢量及方位角。所以為此我們可利用封閉圖形CDEGC，由此可得：</p><p><b>　　寫成投影方程為:</b></p><p>　　由以上兩方程可解的：</p><p><b>　　=16.6mm</b></p><p><b>

36、;　　=175.8°</b></p><p><b>　　9、構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角</b></p><p>　　∵曲柄轉(zhuǎn)速=47r/min</p><p>　　∴=2*π*/60=5rad/s</p><p>　　表3 牛頭刨床在初始位置參數(shù)</p><p>　　主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分

37、析（計(jì)算機(jī)編程）</p><p>　　先建立一直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿矢量及方位角。其中共有四個(gè)未知量、、及。為求解需建立兩個(gè)封閉矢量方程，為此需利用兩個(gè)封閉圖形ABCA及CDEGC，由此可得，</p><p><b>　　(1-1)</b></p><p><b>　　寫成投影方程為：</b></p><

38、;p><b>　　(1-2)</b></p><p>　　解上面方程組，即可求得、、及四個(gè)位置參數(shù)，其中。</p><p>　　將上列各式對時(shí)間取一次、二次導(dǎo)數(shù)，并寫成矩陣形式，即可得以下速度和加速度方程式。</p><p>　　速度方程式：(1-3)</p><p>　　機(jī)構(gòu)從動件的位置參數(shù)矩陣：</p

39、><p>　　機(jī)構(gòu)從動件的的速度列陣：</p><p>　　機(jī)構(gòu)原動件的位置參數(shù)矩陣：</p><p>　?。簷C(jī)構(gòu)原動件的角速度</p><p><b>　　加速度方程式：</b></p><p><b>　　(1-4)</b></p><p>　　機(jī)構(gòu)從

40、動件的位置參數(shù)矩陣求導(dǎo)：</p><p>　　機(jī)構(gòu)從動件的的加速度列陣： </p><p>　　機(jī)構(gòu)原動件的位置參數(shù)矩陣求導(dǎo)： </p><p>　　主程序（matlab）：</p><p>　　%牛頭刨床運(yùn)動分析主程序</p><p>　　%x(1)——代表;</p><p>　　%x(2)—

41、— 代表構(gòu)件3的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　%x(3）——代表構(gòu)件4的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　%x(4)——代表E點(diǎn)的線位移;</p><p>　　%x(5)——代表；</p><p>　　%x(6)——代表;</p><p>　　%x(7)——代表;</p><p>　　%x(8)——代表

42、;</p><p>　　%x(9）——代表;</p><p>　　%x(10)——代表構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角。</p><p>　　x=[ 0.4083 72.8*pi/180 175.8*pi/180 0.0166 0.1205 0.631 0.1704 0.390 0.6155 0];%賦初值</p><p>　　dr=pi/180;%度轉(zhuǎn)化為弧度

43、</p><p>　　dth=10*dr;w1=5;%每10度計(jì)算一個(gè)點(diǎn)</p><p>　　for i=1:37</p><p>　　y=ntpc(x); %調(diào)用從動件位置方程求解函數(shù)ntpc(自編)</p><p>　　s3=y(1);theta3=y(2);theta4=y(3);se=y(4); %得到位置參數(shù)。</p>

44、<p>　　%將各位置參數(shù)用向量儲存，便于后面繪圖，角度用度表示</p><p>　　ss3(i)=y(1);th1(i)=x(10)/dr;th3(i)=y(2)/dr;th4(i)=y(3)/dr;sse(i)=y(4);</p><p><b>　　%進(jìn)行速度分析</b></p><p>　　A=[cos(theta3) -s

45、3*sin(theta3) 0 0;</p><p>　　sin(theta3) s3*cos(theta3) 0 0;</p><p>　　0 -x(6)*sin(theta3) -x(7)*sin(theta4) -1;</p><p>　　0 x(6)*cos(theta3) x(7)*cos(theta4) 0];%A機(jī)構(gòu)從動件的位置參數(shù)矩陣</

46、p><p>　　B=[-x(5)*sin(x(10));x(5)*cos(x(10));0;0];%B機(jī)構(gòu)原動件的位置參數(shù)列陣</p><p>　　yy=w1*inv(A)*B;%公式1-3求解，yy表示機(jī)構(gòu)從動件速度列陣，inv(A)是A的逆陣 </p><p>　　vs3=yy(1);w3=yy(2);w4=yy(3);vse=yy(4);</p>

47、<p>　　%將各速度參數(shù)以向量的方式表示，以便后面繪圖</p><p>　　dvs3(i)=yy(1);dw3(i)=yy(2);dw4(i)=yy(3);dvse(i)=yy(4);</p><p>　　%dA為從動件位置參數(shù)矩陣對時(shí)間一次求導(dǎo)</p><p><b>　　%進(jìn)行角速度分析</b></p><

48、p>　　dA=[-w3*sin(theta3) -vs3*sin(theta3)-s3*w3*cos(theta3) 0 0;</p><p>　　w3*cos(theta3) vs3*cos(theta3)-s3*w3*sin(theta3) 0 0;</p><p>　　0 -x(6)*w3*cos(theta3) -x(7)*w4*cos(theta4) 0;</p&g

49、t;<p>　　0 -x(6)*w3*sin(theta3) -x(7)*w4*sin(theta4) 0];</p><p>　　%dB就是原動件位置參數(shù)列陣對時(shí)間一次求導(dǎo)</p><p>　　dB=[-x(5)*w1*cos(x(10));-x(5)*w1*sin(x(10));0;0];</p><p>　　KK=-dA*yy+w1*dB; %K

50、K為公式1-4右端</p><p>　　ya=inv(A)*KK;%公式1-4求解，ya為從動件加速度列陣</p><p>　　%將各加速度以向量表示</p><p>　　as3(i)=ya(1);atheta3(i)=ya(2);atheta4(i)=ya(3);ase(i)=ya(4);</p><p>　　x(10)=x(10)+dth

51、; %計(jì)算下一個(gè)點(diǎn)</p><p><b>　　x(1)=s3;</b></p><p>　　x(2)=theta3;</p><p>　　x(3)=theta4;</p><p><b>　　x(4)=se;</b></p><p><b>　　end</b

52、></p><p><b>　　%繪制運(yùn)動參數(shù)曲線</b></p><p>　　subplot(2,2,1); % 選擇第1個(gè)子窗口</p><p>　　plot(th1,th3,th1,th4,th1,sse*1e3);%繪制位置線圖</p><p>　　subplot

53、(2,2,2); </p><p>　　plot(th1,dw3,th1,dw4,th1,dvse);%繪制速度線圖</p><p>　　subplot(2,2,3); </p><p>　　plot(th1,atheta3,th1,atheta4,th1,ase); %繪制加速度線圖</p><p>　　%這個(gè)函數(shù)是關(guān)于牛頭刨床位置

54、方程求解，可得：s3,theta3,theta4,sE四個(gè)運(yùn)動變量。</p><p><b>　　子程序：</b></p><p>　　function y=ntpc(x)</p><p>　　%x(1)——代表;</p><p>　　%x(2)—— 代表構(gòu)件3的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　%x(

55、3）——代表構(gòu)件4的轉(zhuǎn)角；</p><p>　　%x(4)——代表E點(diǎn)的線位移;</p><p>　　%x(5)——代表；</p><p>　　%x(6)——代表;</p><p>　　%x(7)——代表;</p><p>　　%x(8)——代表;</p><p>　　%x(9）——代表;<

56、;/p><p>　　%x(10)——代表構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角。</p><p>　　%先賦初值；這些初值來自于主程序。</p><p><b>　　s3=x(1);</b></p><p>　　theta3=x(2);</p><p>　　theta4=x(3);</p><p>&l

57、t;b>　　se=x(4);</b></p><p>　　epsilon=1e-6;%設(shè)置求解精度為10-6</p><p>　　%用矩陣的形式表示位置方程組（4x1的矩陣）</p><p>　　f=[s3*cos(theta3)-x(5)*cos(x(10));s3*sin(theta3)-x(5)*sin(x(10))-x(8);</p&

58、gt;<p>　　x(6)*cos(theta3)+x(7)*cos(theta4)-se; x(6)*sin(theta3)+x(7)*sin(theta4)-x(9)];</p><p>　　%用牛頓-辛普森法求解</p><p>　　while norm(f)>epsilon</p><p>　　%J位置方程組的雅可比矩陣，即從動件位置參數(shù)

59、矩陣</p><p>　　J=[cos(theta3) -s3*sin(theta3) 0 0;</p><p>　　sin(theta3) s3*cos(theta3) 0 0;</p><p>　　0 -x(6)*sin(theta3) -x(7)*sin(theta4) -1;</p><p>　　0 x(6)*cos(theta3)

60、 x(7)*cos(theta4) 0]; </p><p>　　dth=inv(J)*(-1.0*f); %計(jì)算增量，進(jìn)行迭代，inv(J) 為J的逆陣</p><p>　　s3=s3+dth(1);</p><p>　　theta3=theta3+dth(2);</p><p>　　theta4=theta4+dth(3);</

61、p><p>　　se=se+dth(4);</p><p>　　f=[s3*cos(theta3)-x(5)*cos(x(10));s3*sin(theta3)-x(5)*sin(x(10))-x(8);</p><p>　　x(6)*cos(theta3)+x(7)*cos(theta4)-se; x(6)*sin(theta3)+x(7)*sin(theta4)-x

62、(9)];</p><p>　　norm(f);%若未達(dá)精度，會繼續(xù)迭代。</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　%輸出4個(gè)參數(shù)</b></p><p><b>　　y(1)=s3;</b></p><p>　　y(2)

63、=theta3;</p><p>　　y(3)=theta4;</p><p><b>　　y(4)=se;</b></p><p>　　將程序輸入matlab中就可得到E點(diǎn)的位移、速度和加速度的運(yùn)動線圖（圖3、圖4、圖5）。</p><p><b>　　圖3 位置線圖</b></p>

64、<p><b>　　圖4 速度線圖</b></p><p><b>　　圖5 加速度線圖</b></p><p>　　主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析及動態(tài)靜力分析（作圖法）</p><p>　　建立直角坐標(biāo)系，并標(biāo)出各桿矢量及方位角。利用兩個(gè)封閉圖形ABCA及CDEGC。（令S3= = = = = = ）

65、</p><p><b>　　投影方程式為</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（4）&l

66、t;/b></p><p>　　解上面方程組，即可求得、、及四個(gè)位置參數(shù)，其中。</p><p>　　7.1 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速運(yùn)動分析</p><p><b>　　1.速度分析：</b></p><p>　　因構(gòu)件1和2在B處的轉(zhuǎn)動副相連，故，其大小等于，方向垂直于AB線。</p><p>

67、　　取構(gòu)件2和3的重合點(diǎn)B進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得</p><p>　　大小 ? √ ?</p><p>　　方向 √ √ √</p><p>　　通過圖解法可求得，B3點(diǎn)與D點(diǎn)同在構(gòu)件3上，故</p><p><b>　　則可求的D點(diǎn)速度。</b></p>&l

68、t;p>　　取4構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，得 </p><p>　　大小 ? √ 　?</p><p>　　方向 √ √ √</p><p>　　再通過圖解法，得到E點(diǎn)的速度。</p><p><b>　　2.加速度分析：</b></p><p>

69、　　因構(gòu)件1和2在B點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動副相連，故,方向垂直與AB。</p><p>　　取2、3構(gòu)件重合點(diǎn)B為研究對象，列加速度矢量方程得：</p><p>　　大小: ？ ？ √ √ √ ？</p><p>　　方向： ？ √ √ √ √ √</p><p>　　作加速度矢量圖，可求得。</p>&l

70、t;p><b>　　又，則可得。</b></p><p>　　取4構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得</p><p>　　大小 ？ √ √ ？</p><p>　　方向 √ √ √ √</p><p>　　由加速度矢量圖可求得E點(diǎn)加速度。</p><p>　　7.2

71、 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析</p><p>　　取4為研究對象，分離4、5構(gòu)件進(jìn)行動態(tài)靜力分析，已知，，。設(shè)與水平導(dǎo)軌的夾角為，可測得的大小。</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　可得和.</b></p><p>　　分離2、3構(gòu)件進(jìn)行動態(tài)靜力分析，已知，。<

72、/p><p><b>　　由此可得：，</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p>　　、、、分別為、、、作用與C的距離（其大小可測得），可以求得。</p><p><b>　　由力矢量圖可得和。</b></p><p>　　對曲柄1進(jìn)

73、行動態(tài)靜力分析，,作用與A的距離為h,其大小可測得，所以曲柄上的平衡力矩</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的曲線的設(shè)計(jì)</p><p>　　表4 進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　通常凸輪滾子半徑=（0.1-0.5），所以根據(jù)滾子半徑去凸輪基圓半徑=80mm。由工作循環(huán)圖得到凸輪推程運(yùn)動角為=140°，取凸輪回程運(yùn)動角為=140°，遠(yuǎn)休止角為=

74、20°，近休止角為=60°。</p><p>　　8.1 凸輪機(jī)構(gòu)位移曲線的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于刨刀速度較低，所以推桿運(yùn)動規(guī)律可選用一次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律，即</p><p><b>　　推程的運(yùn)動方程為：</b></p><p><b>　　回程的運(yùn)動方程為：</b>&

75、lt;/p><p><b>　　則得到各點(diǎn)角位移</b></p><p>　　8.2 凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)凸輪輪廓依據(jù)反轉(zhuǎn)法原理。取機(jī)架長度=130mm凸輪以等角速度逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，推桿運(yùn)動規(guī)律同前。</p><p>　　選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺定出O和A的位置，以O(shè)為圓心，為半徑作基圓。以O(shè)為圓心