2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  目 錄</p><p>  一、設計題目與原始數(shù)據(jù)- 1 -</p><p>  二、牛頭刨床示意圖- 2 -</p><p>  三、導桿機構設計- 2 -</p><p>  四、機構的運動分析- 4 -</p><p>  五、機構動態(tài)靜力分析- 9 -</p

2、><p>  六、飛輪設計- 13 -</p><p>  七、設計凸輪輪廓曲線- 15 -</p><p>  八、齒輪設計及繪制嚙合圖- 15 -</p><p>  九、解析法- 16 -</p><p>  1.導桿機構設計- 16 -</p><p>  2.機構運動分析- 1

3、7 -</p><p>  3.凸輪輪廓曲線設計- 19 -</p><p>  4. 齒輪機構設計- 22 -</p><p>  十、本設計的思想體會- 22 -</p><p>  參考文獻- 22 -</p><p>  附 錄- 23 -</p><p>  一、設計題

4、目與原始數(shù)據(jù)</p><p><b>  1.題目:</b></p><p>  牛頭刨床的綜合與分析</p><p><b>  2.原始數(shù)據(jù):</b></p><p>  刨頭的行程 H=550mm</p><p>  行程速比系數(shù)

5、 K=1.6</p><p>  機架長 LO2O3=400mm</p><p>  質心與導桿的比值 LO3S4/LO3B=0.5</p><p>  連桿與導桿的比值 LBF/LO3B=0.3</p><p>

6、  刨頭重心至F點距離 XS6=160mm</p><p>  導桿的質量 m4=15</p><p>  刨頭的質量 m6=58</p><p>  導桿的轉動慣量 JS4=0.7</p><p>  切割阻力

7、 FC=1300N</p><p>  切割阻力至O2的距離 YP=175mm</p><p>  構件2的轉速 n2=80</p><p>  許用速度不均勻系數(shù) [δ]=1/40</p><p>  齒輪Z1、Z2的模數(shù)

8、 m12=15</p><p>  小齒輪齒數(shù) Z1=18</p><p>  大齒輪齒數(shù) Z2=46</p><p>  凸輪機構的最大擺角 φmax=16º</p><p>  凸輪的擺桿長

9、 LO4C=140mm</p><p>  凸輪的推程運動角 δ0=60º</p><p>  凸輪的遠休止角 δ01=10º</p><p>  凸輪的回程運動角 δ0'=60º</p><p>  凸輪機構的機架

10、長 Lo2o4=150mm</p><p>  凸輪的基圓半徑 ro=55mm</p><p>  凸輪的滾子半徑 rr=15mm</p><p><b>  二、牛頭刨床示意圖</b></p><p><b>  如圖

11、1所示</b></p><p><b>  圖1</b></p><p><b>  三、導桿機構設計</b></p><p>  1、已知:行程速比系數(shù) K=1.6</p><p>  刨頭的行程 H=550mm</p><p

12、>  機架長度 LO2O3=400mm</p><p>  連桿與導桿的比 LBF/LO3B=0.3</p><p>  2、各桿尺寸設計如下</p><p><b>  A、求導桿的擺角:</b></p><p>  ψmax =180°×(K-1)/(

13、K+1)=180°×(1.6-1)/(1.6+1)=42°</p><p><b>  B、求導桿長:</b></p><p>  LO3B1=H/[2sin(ψmax/2)]=550/[2sin(42°/2)]=776mm</p><p><b>  C、求曲柄長:</b><

14、/p><p>  LO2A =LO2O3×sin(ψmax/2)=400×sin21°=142mm</p><p><b>  D、求連桿長:</b></p><p>  LBF=LO3B×LBF/LO3B=776×0.3=233mm</p><p>  E、求導路中心到O3

15、的距離:</p><p>  LO3M =LO3B-LDE/2=LO3B{1-[1-cos(ψmax/2)]/2}=750mm</p><p><b>  F、取比例尺:</b></p><p>  μL=0.005m/mm</p><p>  在1#圖紙中央畫機構位置圖,機構位置圖見1#圖紙。大致圖形如圖2:</

16、p><p><b>  圖2</b></p><p><b>  四、機構的運動分析</b></p><p>  已知:曲柄轉速:n2=80rpm</p><p>  各構件的重心: 構件6的重心:XS6=150mm</p><p>  第3點:A、速度分析</p>

17、;<p><b> ?、偾骎A3</b></p><p>  VA3 =VA2=LO2A×ω2= LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s </p><p><b> ?、谇骎A4</b></p><p>  = + &

18、lt;/p><p>  大?。?? 1.19 ?</p><p>  方向:⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>  取μV=VA3/Pa3=0.02,在1#圖紙的左下方畫速度多邊形</p><p><b>  ③求VB</b></p><

19、p>  用速度影像求VB=64×0.02=1.28m/s</p><p><b> ?、芮骎F</b></p><p>  = + </p><p>  大?。?? 0.98 ?</p><p>  方向: 水平 ∥導路 ⊥BF<

20、/p><p>  接著畫速度多邊形,由速度多邊形求得:</p><p>  VF=pfμV=64×0.02=1.28m/s 方向:如1#圖所示</p><p><b>  ⑤求ω4</b></p><p>  ω4=ω3=VA4/LO3A=41×0.

21、02/(98×0.005)=1.67 rad/S </p><p><b> ?、耷骎A4A3</b></p><p>  VA4A3= ×μV=37×0.02=0.74m/s 方向:如1#圖所示

22、 </p><p><b>  B、加速度分析</b></p><p><b> ?、偾骯KA4A3</b></p><p>  aKA4A3=2ω4VA4A3=2×1.67×0.74=2.47m/s2 方向:如1#圖所示

23、 </p><p><b> ?、谇骯A3</b></p><p>  aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2 方向:A

24、→O2 </p><p><b> ?、矍骯nA4</b></p><p>  anA4=ω23×LO3A=1.672×98×0.005=1.366m/s2 方向:A→O3

25、 </p><p><b> ?、芮骯A4</b></p><p>  + = + + </p><p>  大?。?.366 ? 9.996 2.472 ?</p><p>  方向:A→O3 ⊥O3A √

26、 ⊥O3A ∥O3A</p><p>  取μa=aA3/pa3 =9.996/100=0.10</p><p>  在1#圖的左下方畫加速度多邊形,由加速度多邊形求得:</p><p>  aA4= ×μa=42×0.10=4.2m/s2 方向:如1#圖所示<

27、/p><p> ?、萸骯B :用加速度影像求aB=66×0.10=6.6m/s2 方向:如1#圖所示</p><p><b> ?、耷骯F</b></p><p>  = + + </p><p>  大小: ? 6.6 0.336

28、 ?</p><p>  方向:水平 √ F→B ⊥BF</p><p>  anFB= V2BF/ LBF=(14×0.02) 2 /(233/1000)=0.336 m/s2</p><p>  接著畫加速度多邊形,由加速度多邊形求得:</p><p>  aF=p′f′×μa =

29、67×0.10=6.7 m/s2 第10’點:A、速度分析</p><p><b> ?、偾骎A3</b></p><p>  VA3 =VA2=LO2A×ω2= L

30、O2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s 方向:如1#圖所示</p><p><b> ?、谇骎A4</b></p><p>  = + </p><p>  大小: ? 1.19 ?</p><p>  

31、方向:⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>  取μv=VA3/Pa3=0.04 ,在1#圖紙的左下方畫速度多邊形</p><p><b>  ③求VB</b></p><p>  用速度影像求VB=94×0.04=3.76 m/s</p><p><b> ?、芮骎F&

32、lt;/b></p><p>  = + </p><p>  大?。?? 3.76 ?</p><p>  方向:水平 ∥導路 ⊥BF</p><p>  接著畫速度多邊形,由速度多邊形求得:</p><p>  VF =VB

33、=3.76 m/s 方向:如1#圖所示</p><p><b> ?、萸螃? </b></p><p>  ω4=ω3=VA4/LO3A=1.19/(0.050×5)=4.67</p><p><b> ?、耷骎A4A3</b></p

34、><p>  VA4A3=0 方向:如1#圖所示</p><p><b>  B、加速度分析</b></p><p><b>  ①求aKA4A3</b></p><p>  aKA4A3=2ω4VA4A3=0

35、 方向:如1#圖所示</p><p><b>  ②求aA3</b></p><p>  aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2 方向:A→O2 </p>

36、;<p><b> ?、矍骯nA4</b></p><p>  anA4=ω23×LO3A=4.672×0.050×5=0.56</p><p><b> ?、芮骯A4</b></p><p>  → → → → →</p>

37、<p>  anA4 + atA4 = aA3 + akA4A3 + arA4A3</p><p>  大?。?0.56 ? 9.996 0 ?</p><p>  方向:A→O3 ⊥O3A √ 如圖 ∥O3A</p><p>  取μa=aA3/pa3=0.1

38、</p><p>  在1#圖紙的左下方畫加速度多邊形</p><p>  aA4= ×μa=56×0.1=5.6m/s2</p><p><b> ?、萸骯B </b></p><p>  用加速度影像求aB=83×0.1=8.3m/s2

39、 方向:如1#圖所示 </p><p><b> ?、耷骯F </b></p><p>  = + + </p><p>  大?。?? 8.3 0 ?</p><p>  方向:水平 √ F→B ⊥BF</p>

40、;<p>  anFB= V2BF/ LBF=0</p><p>  接著畫加速度多邊形,由加速度多邊形得:</p><p>  aF=p′f′×μa=10×0.1=1.0m/s2 方向:如1#圖所示</p><p>  第6點:A、速度分析

41、 </p><p><b> ?、偾骎A3</b></p><p>  VA3 =VA2=LO2A×ω2= LO2A×πn/30=0.142×80×3.14/30=1.19m/s</p><p><b&g

42、t; ?、谇骎A4</b></p><p>  = + </p><p>  大小 ? 1.19 ?</p><p>  方向:⊥O3A ⊥O2A ∥O3A</p><p>  取μV=VA3/Pa3=0.02</p><p&

43、gt;  在1#圖紙的左下方畫速度多邊形</p><p><b>  ③求VB</b></p><p>  用速度影像求VB=83.5×0.02=1.67m/s</p><p><b> ?、芮骎F</b></p><p>  = + </p><

44、;p>  大?。?? 1.67 ?</p><p>  方向:水平 ∥導路 ⊥BF</p><p>  VF=pfμV=81×0.02=1.62m/s 方向:如1#圖所示</p><p><b>  ⑤求ω4</b></p

45、><p>  ω4=ω3=VA4/LO3A=53×0.02/(104×0.005)=2.04 rad/S </p><p><b> ?、耷骎A4A3</b></p><p>  VA4A3=×μV=27×0.02=0.54m/s 方向:如1#

46、圖所示</p><p><b>  B、加速度分析</b></p><p><b> ?、偾骯KA4A3</b></p><p>  aKA4A3 =2ω4VA4A3=2×2.04×0.54=2.203m/s2 方向:如1#圖所示 </p>

47、;<p><b> ?、谇骯A3</b></p><p>  aA3=aA2=ω22×LO2A=8.372×142/1000=9.996m/s2 方向:A→O2</p><p><b>  ③求anA4</b></p><p>  anA4=ω23

48、×LO3A=2.042×104×0.005=2.164m/s2 方向:A→O3</p><p><b> ?、芮骯A4</b></p><p>  + = + + </p><p>  大小:2.164 ? 9.996

49、 2.203 ?</p><p>  方向:A→O3 ⊥O3A √ 如圖 ∥O3A</p><p>  取μa=aA3/pa3 =0.10</p><p>  在1#圖紙的左下方畫加速度多邊形</p><p>  由加速度多邊形求得:</p><p>  aA4= &#

50、215;μa=33×0.10=3.3m/s2</p><p><b> ?、萸骯B</b></p><p>  用加速度影像求aB=52×0.1=5.2m/s2 方向:如1#圖所示</p><p><b>  ⑥求aF</b></p&

51、gt;<p>  = + + </p><p>  大?。?? 5.2 0.36 ?</p><p>  方向:水平 √ F→B ⊥BF</p><p>  anFB= V2BF/ LBF=(13×0.02) 2 /(233/1000)=0.29 m/s2</

52、p><p><b>  接著畫加速度多邊形</b></p><p><b>  由加速度多邊形得:</b></p><p>  aF= ×μa=41×0.10=4.1m/s2 </p><p>  收集同組同學的位

53、移、速度、加速度的數(shù)據(jù)并匯編在如下表一:</p><p>  并在1#圖紙左上角繪制刨頭的運動線圖。刨頭的運動線圖見1#圖紙。</p><p><b>  表一 </b></p><p>  五、機構動態(tài)靜力分析</p><p>  已知:導桿的質量 m4=15Kg</p>&l

54、t;p>  刨頭的質量 m6=58Kg</p><p>  (其余質量忽略不計)</p><p>  導桿繞重心的轉動慣量 JS4=0.7Kgm</p><p>  切削阻力為常數(shù)大小為 FC=1300N</p><p>  1.確定慣性力、慣性力矩</p><p>&

55、lt;b>  第3點:</b></p><p>  P16=m6×aF=58×8.8=388.6N</p><p>  PI4=m4×as=15×3.4=51N</p><p>  M14=-JS4×α4=-0.7×8.16=5.1714N m</p><p>  

56、Lh4 =M14/ PI4=0.112 m</p><p><b>  第6點:</b></p><p>  P16=-m6×aF=58×4.5=232 </p><p>  P14=-m4×aS=15×2.6=39N </p><p>  M14=-JS4×α4 =3.

57、096Nm</p><p>  h =M14/F14=0.08m </p><p>  將計算結果匯總在如下表二:</p><p><b>  表二</b></p><p>  2.確定齒輪2的重量</p><p>  查指導書得齒輪2的重量G2=500N</p><p>

58、  3.確定各運動副反力</p><p><b>  第3點:</b></p><p>  A、取構件5、6為示力體</p><p>  在機構位置圖上方繪制示力體圖</p><p>  比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p><b>  大致圖形如圖:</b>&

59、lt;/p><p>  + + + + =0 </p><p>  上式中只有FR45、FR76的大小未知</p><p>  取力比例尺:μP=Fc/ab=30N/mm 在機構位置圖下面畫力多邊形 大致圖形如1#圖</p><p

60、><b>  求得:</b></p><p>  FR45=de×μP=57×30=1710N </p><p>  方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>  FR76=ea×μP=17×30=510N方向:垂直導路向上</p><p><b>  ∑MF

61、=0:</b></p><p>  FC(LO2M-YP)+G6×XS6=FR76h76</p><p>  h76=[Fc×(LO2M-YP)+G6×XS6]/R76 =0.624m</p><p>  B、取構件3、4為示力體</p><p>  在機構位置圖右側繪制示力體圖</p>

62、<p>  比例尺為:μL=0.005m/mm 大致圖形如1#圖</p><p>  其平衡方程為: + + + + = 0</p><p>  ∑MO3=0 (確定FR23的大小):</p><p>  FR23h23+F14hp+G4h4=FR54h54</p><p>  量得:hP =0.47

63、2m ;h4=0.085m; h54=0.76m</p><p>  FR23=(FR54h54+F'14hP+G4h4)/h23=2680N </p><p>  矢量式中FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺μP=30N/mm</p><p>  接著畫力多邊形圖求得:</p><p>  FR74=×μP=32&#

64、215;30=960N</p><p>  方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>  B、取構件2為示力體</p><p>  在1#圖機構位置圖右下方繪示力體圖</p><p>  比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p><b>  其平衡方程為:</b></p>

65、<p>  + + + = 0 </p><p>  ∑MO2=0 (確定Pb的大小):</p><p>  FR32h32=Pbrb</p><p>  Pb=FR32h32/rb=907N</p><p>  式中的R72大小和方向未知</p><p>  仍然取力比例尺μP=30N

66、/mm,接著畫力多邊形圖,求得: </p><p>  FR72=×μP=97×30=2910N </p><p>  方向與為多邊形中的方向一致 </p><p><b>  第6點:</b></p><p>  A、取構件5、6為示力體</p><p>  在1#圖機構

67、位置圖上方繪制示力體圖 </p><p>  比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p>  + + + + =0</p><p>  上式中只有R45、R76的大小未知</p><p>  取力比例尺:μP=Fc/ab=20N/mm 在1#圖機構位置圖下面畫力多邊形圖</p><p>

68、;  求得:FR45=cd) ×μP=51×20 =1120N </p><p>  方向與力多邊形中的方向一致 </p><p>  FR76=bd) ×μP=26×20 =520N 方向:垂直導路向上 </p

69、><p><b>  ∑MF=0:</b></p><p>  G6×XS6+=FR76h76</p><p>  h76=[G6×XS6+]/FR76=0.616m </p><p>  B、取構件3、4為示力體</p><p>  在機構位置圖右側繪制示力體圖</p>

70、;<p>  比例尺為:μL=0.005m/mm 大致圖形如1#圖</p><p><b>  其平衡方程為:</b></p><p>  + + + + = 0</p><p>  ∑MO3=0 (確定R23的大小):</p><p>  -FR54h54+FI4hI

71、4+G4h4=FR23L23</p><p>  量得:hP =0.165m; h4=0.080m; h54=0.745m </p><p>  FR23=(FR54h54+ P’14hP+G4h4)/LO3A=1569N </p><p>  矢量式中FR74的大小和方向未知 仍取力比例尺μP=20N/mm</p>

72、<p>  接著畫力多邊形圖,求得:</p><p>  FR74=×μP=31×20=620N 方向與力多邊形中的方向一致</p><p>  B、取構件2為示力體</p><p>  在1#圖機構位置圖右下方繪示力體圖 比例尺為:μL=0.005m/mm</p><p><b>  其平衡方

73、程為:</b></p><p>  + + + = 0</p><p>  ∑MO2=0 (確定Pb的大?。?lt;/p><p>  FR32h32=Pbrb</p><p>  量得:h32=0.135m,:rb =0.445m</p><p>  Pb=FR32h32/rb=476N&l

74、t;/p><p>  仍然取力比例尺μP=20N/mm,接著畫力多邊形圖</p><p>  求得:FR72=hi) ×μP=76×20=1520N方向與力多邊形中的方向一致</p><p>  4、將各運動副反力匯總如下表三 </p><p><b>  表三 :</b></p><

75、p>  5、計算平衡力偶矩并匯總如下表四 </p><p><b>  表四 :</b></p><p>  6、繪制平衡力偶矩曲線Mb-δ2</p><p>  該曲線在1#圖紙的右上角</p><p>  縱坐標比例尺:μMb=10Nm/mm</p><p>  橫坐標比例尺:μδ2=3

76、度/毫米</p><p>  平衡力偶矩曲線Mb-δ2見1#圖紙。</p><p><b>  六、飛輪設計</b></p><p>  已知:許用速度不均勻系數(shù) [δ]=1/30</p><p>  平衡力矩曲線 Mb-δ2</p><p><b&g

77、t;  驅動力矩為常數(shù)</b></p><p>  曲柄的轉數(shù) n2=80rpm</p><p>  飛輪裝在齒輪Z1的O1軸上</p><p>  1、作等效阻力矩曲線Mr1-δ1</p><p>  由于飛輪準備裝在Z1的O1軸上,</p><p>  因此|Mr|=|Mb

78、/i12|可由Mb-δ2曲線直接畫出Mr1δ1曲線(見1#圖)。</p><p>  為了使圖形一樣,其比例尺選為:μMr=μMb/i12=10/2.5=4Nm/mm</p><p>  i12=Z2/ Z1=46/18=2.5</p><p>  2、求功曲線Wr1-δ1</p><p><b>  取極距H=30mm</b

79、></p><p>  圖解積分Mr1-δ1得Wr1-δ1曲線。</p><p>  縱坐標比例尺為:μW =μMr×μδ1×H×π/180°=4×7.5×30×π/180°=15.7J /mm </p>

80、<p>  3、求功曲線Wd1-δ1</p><p>  根據(jù)一個穩(wěn)定運轉循環(huán)中能量變化為零,以及Md=常數(shù)的條件</p><p>  可作出Wd1-δ1曲線。比例尺仍為:μW=15.7J/mm</p><p>  4、求驅動力矩曲線Md1-δ1仍取極距H=30mm</p><p>  圖解微分Wd1-δ1得Md1-δ1曲線。<

81、;/p><p>  縱坐標比例尺為:μMr=4Nm/mm </p><p>  得驅動力矩:Md1=h×μMr=11×4=11.6Nm </p><p><b>  5、確定最大盈虧功</b></p><p>  將功曲線變成動能曲線。量?。篬W],=30 mm</p><p&

82、gt;  最大盈虧功為:[W]=30×15.7=471J </p><p>  6、求飛輪的轉動慣量</p><p>  n1= n2×i12=80×2.5=200 rpm</p><p>  JF=900[W]/π2n12[δ]=900×471×30/(π2×2002)=32.2 Kgm

83、 </p><p>  7、確定飛輪尺寸b=4gJF/πD3Hγ</p><p>  材料用灰鑄鐵γ=7×104N/m3</p><p>  取飛輪直徑D=0.5m</p><p>  取輪緣的高寬比為H/b=1.5</p><p> 

84、 b2=4gJF/1.5πD3γ=4×9.8×32.2/(3.14×1.5×0.53×7×104)</p><p><b>  b=175mm</b></p><p>  H=1.5b=262.5mm </p><p>  飛輪大致圖形如下圖3所示:</p><p&

85、gt;<b>  圖3</b></p><p>  七、設計凸輪輪廓曲線(圖形見2#圖紙)</p><p>  已知:推桿的運動規(guī)律為等加速等減速上升和等加速等減速下降,凸輪與曲柄共軸,順時回轉: 凸輪機構的最大擺角 φmax=16°</p><p>  凸輪的擺桿長 L

86、O4C=140mm</p><p>  凸輪的推程運動角 δ0=60°</p><p>  凸輪的遠休止角 δ01=10°</p><p>  凸輪的回程運動角 δ0'=60°</p><p>  凸輪機構的機架長

87、 Lo2o4=150mm</p><p>  凸輪的基圓半徑 ro=55mm</p><p>  凸輪的滾子半徑 rr=15mm</p><p>  繪制擺桿的角位移曲線和凸輪輪廓曲線圖形,圖形見2#圖紙。</p><p>  八、齒輪設計及繪制嚙合圖(圖

88、形見2#圖紙)</p><p>  已知:齒輪1的尺數(shù) Z1=18</p><p>  齒輪2的尺數(shù) Z2=46</p><p>  模數(shù) m12=15</p><p>  壓力角 α=2

89、0°</p><p>  齒頂高系數(shù) h*a=1</p><p>  徑向間隙系數(shù) C*=0.25</p><p><b>  列表計算幾何尺寸等</b></p><p><b>  表五:</b></p>

90、<p><b>  2、繪制齒廓嚙合圖</b></p><p>  在2#圖紙上繪制齒廓嚙合圖。取比例尺為:μL=0.001m/mm</p><p>  齒廓嚙合圖見2#圖紙。</p><p><b>  九、解析法</b></p><p><b>  1.導桿機構設計<

91、/b></p><p>  已知:(1)行程速比系數(shù)K;</p><p>  (2)刨頭和行程H;</p><p> ?。?)機架長LO2O3</p><p>  (4)連桿與導桿的比LBF/LO3B</p><p>  求解: (1)求導桿的擺角:ψmax=180°×(K-1)/(K+1)&

92、lt;/p><p>  (2)求導桿長:LO3B1=H/[2sin(ψmax/2)]</p><p>  (3)求曲柄長:LO2A=LO2O3×sin(ψmax/2)</p><p>  (4)求連桿長:LBF=LO3B×LBF/LO3B</p><p>  (5)求導路中心到O3的垂直距離LO3M:從受力情況(有較大的傳動角

93、)出發(fā),刨頭導路O3B線常取為通過B1B2 撓度DE的 </p><p>  中點M.即: LO3M=LO3B-LDE/2 </p><p>  將上述已知條件和公式編入程序。 </p><p> ?。ㄔ闯绦蚝瓦\行結果見附錄)</p>

94、<p>  結果分析:與圖解法比較,誤差在毫米以下,不用修改。</p><p><b>  2.機構運動分析</b></p><p>  已知:(1)曲柄轉速n2; </p><p>  (2)各構件的長度。 </p><p>  求解:①、建立機構的運動方程式

95、 圖4</p><p>  如圖所示:選定直角坐標系XOY。標出各桿的矢量和轉角。各構件矢量所組成的封閉矢量</p><p><b>  方程式為:</b></p><p>  + = a </p><p

96、><b>  b</b></p><p>  其中令:Ll=LO2O3;Y=L03M;S=L03A;</p><p>  將a式分別投影在x和y軸上得</p><p>  L2cosF2=S cos F4 c</p>&

97、lt;p>  Ll+L2 sin F2=S sin F4 d</p><p><b>  兩式相除則得</b></p><p>  tgF4=(Ll+L2sinF2)/L2cosF2 (

98、1)</p><p>  在三角形A0203中</p><p>  S2=LlLl+L2L2-2L1L2cos(90+F2) (2)</p><p>  將c d兩式對時間求導一次得</p><p> ?。璍2W2sinF2=-SW4sinF4+VrcosF4

99、 e</p><p>  L2W2cosF2=SW4cosF4+VrsinF4 f</p><p>  將坐標XOY繞O點轉F4角(也就是將e f兩式中的F2角F4角分別減去F4)</p><p><b>  經(jīng)整理

100、后可分別得到</b></p><p>  Vr=-L2 W2sin(F2-F4) (3)</p><p>  W4=[L2 W2 cos(F2-F4)]/S (4) </p><p>  再將

101、e f二式方別對時同求導一次后,同樣將坐標XOY繞0點轉F4角(也就是將式中的F2角F4角分別成去F4),經(jīng)整理后可分別得到</p><p>  ar=SW4W4-L2W2W2cos(F2-F4) (5)</p><p>  ak=2 Vr W4

102、 (6)</p><p>  e4=-[2 Vr W 4+ L2W2W2sin(F2一F4) ] (7)</p><p>  將b式分別投|影在x和y軸上得</p><p>  X:L4 cos F4十L5 cos F5

103、 (8)</p><p>  Y:L4 sin F4十L5 sin F5 (9)</p><p><b>  由(9)式可直接得</b></p><p>  sin F5=(Y-L4sinF4)/L5

104、 (10)</p><p>  對(9)式求導,一次可得</p><p> ?。璍4W4cosF4=L5W5cosF5 </p><p><b>  于是由g式可得</b></p><p>  W5=(-L4W4cosF4)/L5cosF5

105、 (11)</p><p>  對g式求導一次經(jīng)整理可得</p><p>  e5=(-L4e4cosF4+L4W4 W4sinF4+L5W5W5sinF5)/L5cosF5 (12)</p><p>  (8)式中的X是坐標值,要想得到F點的位移XF</p><p>  應該是XF=X-X0<

106、;/p><p>  XF=L4 cos F4+L5 cos F5</p><p>  一(L4 cos F40+L5 cos F50) (13)</p><p>  式中F40 F50是導桿4處在左極限位置l時,導桿4和連桿5與坐標的正向夾角</p><p>  

107、對(13)式求導一次可得:</p><p>  VF=-L4W4sinF4-L5 W5sinF5 (14)</p><p>  對(14)式求導一次可得:</p><p>  aF=-L4cosF4W4W4-L4sinF4e4</p><p>  -L5cosF5 W5

108、W5-L5sinF5e5 (15)</p><p><b>  角度的分析</b></p><p>  關于F4和F5兩個角度的分析</p><p>  當曲柄2運動到第一象限和第四象限時,導桿4在第一象限。此時得出的F4就是方位角。當曲柄2運動到第二象限和第三象限時導桿

109、4是在第二象限,得出的F4是負值,所以方位角應該是F4=180+F4由于計算機中只有反正切,由(10)式是不能直接求出F5.因此要將其再轉換成反正切的形式F5=atn(-g/sqr(1—g*g)) (16) </p><p>  式中g=sin F5==(Y-L4*sin F4) /L5</p><p>  無論曲

110、柄2運動到第幾象限。連桿5都是在第二第三象限,由于在第二象限時F5是負值,在第三象限時F5是正值,因此在轉換方位角時可以用一個公式來表示即:</p><p>  F5=180+F5 (17)</p><p>  開始計算是在左極限l的位置。因此F2的初值應該是: F2=Fq=195°(

111、Fq為起始角)</p><p>  運行到8′時導桿處在右極限終止位置,因此F2的數(shù)值應該是:F2=FZ=345° (FZ為終止角)</p><p> ?、诰帉懗绦颉#ㄔ闯绦蚝瓦\行結果見附錄)</p><p> ?、劢Y果分析: </p><p>  上述結果與圖解法比較,除加速度略有點誤差外其余各結果均無誤差。因此驗證了圖解

112、法和解析法的運算結果都是正確的。加速度的誤差盡管很小但也進行了查找修正。</p><p>  3.凸輪機構的輪廓曲線設計</p><p>  已知(1)從動件8的運動規(guī)律及δ0、δ01、δ’;</p><p>  (2)從動件8的長度LO4C;</p><p>  (3)從動件的最大擺角φmax=18º;</p>&l

113、t;p>  (4)從動件與凸輪的中心距LO2O4;</p><p>  (5)凸輪理論輪廓的基圓半徑r0;</p><p>  (6)滾子半徑rr;</p><p>  (7)凸輪與曲柄共軸,順時針回轉。</p><p><b>  圖5</b></p><p><b>  1.建

114、立數(shù)學模型</b></p><p>  選取XOY坐標系,B0點為凸輪起始點。開始時推桿滾子中心處于B0點處,當凸輪轉過δ角度時,推桿相應地產(chǎn)生位移角φ。根據(jù)反轉法原理,此時滾子中心應處于B點,其直角坐標為:</p><p>  y = a sinδ-Lsin(δ-φ-φ0) a</p>&

115、lt;p>  x = a cosδ-Lcos(δ-φ-φ0) b</p><p>  式中a為凸輪軸心O與擺動推桿軸心A之間的距離,L為擺動推桿的長度。在⊿OA0B0中</p><p>  φ0=arc cos (a2+L2-r20)/2aL

116、 c</p><p>  a式和b式即為凸輪理論輪廓線的方程式。</p><p>  凸輪的實際廓線與理論廓線的距離處處相等,為其理論廓線的等距曲線,且等于滾子半徑rr,故當已知理論廓線上任意一點B(x,y)時,只要沿理論廓線在該點的法線方向取距離為rr,即得實際廓線上得相應點B’(X’,Y’)。</p><p>  由高等數(shù)學知,理論廓線B點處法線nn得斜率

117、(與切線斜率互為負倒數(shù)),應為:</p><p>  tgθ=-dx/dy=-(dx/dδ)/(dy/dδ) d</p><p>  式中dx/dδ、dy/dδ可根據(jù)a式和b式求得:</p><p>  dy/dδ=a cosδ-Lcos(δ-φ-φ0)(1-dφ/dδ)

118、 e</p><p>  dx/dδ=-a sinδ+Lcos(δ-φ-φ0)(1-dφ/dδ) f</p><p><b>  代入d式可求出θ。</b></p><p>  此處應注意:θ角在0°至360°之間變化,當式中分子分母均大于0時,θ角在0°至90°

119、之間;分子分母均小于0時,θ角在180°至270°之間;如果dy/dδ<0,dx/dδ>0則θ角在90°至180°之間;又如dy/dδ>0,dx/dδ<0,則θ角在270°至360°之間。</p><p>  當求出θ角后,實際廓線上對應B’(x’,y’)的坐標可由下式求出:</p><p>  x’=x&

120、#177;rrcosθ g</p><p>  y’=y±rrcosθ h</p><p>  式中“-”號為內(nèi)等距曲線,“+”號為外等距曲線。</p><p

121、>  g式和h式即為凸輪的實際輪廓線方程式。在e式和f式中的φ即為給定的運動規(guī)律中的擺角推桿的角位移,dφ/dδ為φ對凸輪轉角δ的導數(shù),根據(jù)給定的等加速等減速上升和等加速等減速返回的運動規(guī)律其公式如下:</p><p><b>  1.推程</b></p><p> ?、偻茥U在等加速運動階段的方程式(δ在0至δ0/2之間變化)</p><p&

122、gt;  Φ=2Φmax(δ/δ0)2</p><p>  dΦ/dδ=4Φmaxδ/δ02</p><p>  ②推桿在等減速運動階段的方程式(δ在δ0/2至δ0之間變化)</p><p>  Φ=Φmax-2Φmax(δ0-δ)2/δ02</p><p>  dΦ/dδ=4Φmax(δ0-δ)/δ02</p><p&g

123、t;<b>  2.回程</b></p><p> ?、偻茥U在等加速運動階段的方程式(δ在0至δ0’/2之間變化)</p><p>  Φ=2Φmax(δ/δ0)2</p><p>  dΦ/dδ=4Φmaxδ/δ02</p><p> ?、谕茥U在等減速運動階段的方程式(δ在δ0’/2至δ0’之間變化)</p>

124、;<p>  Φ=Φmax-2Φmax(δ0’-δ)2/δ0’2</p><p>  dΦ/dδ=4Φmax(δ0’-δ)/δ0’2</p><p>  編寫理論廓線的極坐標(向徑)和理論廓線及實際廓線的直角坐標計算程序。(理論廓線的極坐標(向徑)和理論廓線及實際廓線的直角坐標計算程序和運行結果見附錄)</p><p><b>  4.齒輪機

125、構設計</b></p><p><b>  已知:</b></p><p>  (1) 齒數(shù)Z1,Z2</p><p>  (2) 模數(shù)m12, 壓力角α=20°</p><p>  (3) 齒頂高系數(shù)h*a=1,徑向間隙系數(shù)C*=0.25</p><p>  將已知條件和

126、有關公式編入程序.</p><p>  計算結果及程序見附錄</p><p>  十、本設計的思想體會</p><p>  在經(jīng)過忙碌緊張的學習工作之后,機械原理課程設計結束了,回顧這兩周的課程設計,我感到受益匪淺:</p><p>  這次設計之后,使我進一步鞏固了課堂上所學過得理論知識,并且提高了對這些理論知識的運用,加深了對機構運動和力

127、分析的理解,同時在進行解析法設計的時候,通過查閱資料鞏固了對計算機VB程序的簡單使用,提高了自己實際應用能力,肯定了自己的學習成果。而且每天做的事情令自己生活很充實,對自己學習的專業(yè)也增加了一定的認識,提高了自己的動手能力,更增加了對本門課程的興趣。總而言之,本次課程設計充實了自己的知識儲備,提高了自己的能力,收獲頗豐。</p><p><b>  參考文獻</b></p>&

128、lt;p>  [1]遼寧工業(yè)大學、機械學教研室 編著、機械原理課程設計指導書、2008.3</p><p>  [2]西北工業(yè)大學、孫恒,陳作模 主編、機械原理(第七版)、高等教育出版社、2006.5</p><p>  [3]蔣加伏,沈岳 主編、計算機文化基礎、北京郵電大學出版社、2003.5</p><p>  [4]馬銘、任正權 主編、Visual Ba

129、sic程序設計教程、科學出版社、2011.5</p><p><b>  附 錄</b></p><p>  導桿機構設計程序及運行結果</p><p>  Private Sub Command1_Click()</p><p>  Dim Qmax%, K!, pi!, rad!, H!, L4!, L2!,

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