【正文】 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書西南交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械原理教研室 編著1999年1月目 錄一． 高位自卸汽車……………………………………………1二． 增力頭……………………………………………………14三． 載重汽車的起重后板……………………………………19四． 鋼筋切斷機(jī)………………………………………………24五． 起道器……………………………………………………27六． 自動(dòng)鉆床送進(jìn)機(jī)構(gòu)………………………………………33七． 平動(dòng)式裝載機(jī)……………………………………………36八． 鐵路散貨自翻車…………………………………………37九． 聽(tīng)課折椅…………………………………………………38十． 后裝壓縮傾卸式垃圾汽車....……………………………39十一． 受電弓機(jī)構(gòu)………………………………………………43十二． 高速列車擺式車體………………………………………44十三． 強(qiáng)制卸載式裝載機(jī)… …………………………………45十四． 飛機(jī)起落架………………………………………………46十五． 步進(jìn)輸送機(jī)………………………………………………47十六． 側(cè)卸式翻斗車……………………………………………48十七． 自裝卸集裝箱運(yùn)輸汽車…………………………………49十八． 改型理發(fā)椅………………………………………………51十九． 軟片前進(jìn)機(jī)構(gòu)……………………………………………52二十． 機(jī)械手抽取器……………………………………………53二十一． 后裝壓縮推卸式垃圾汽車……………..……………54平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析(C語(yǔ)言版)………………………….…5959 / 61一、高位自卸汽車一、 問(wèn)題的提出目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的自卸汽車，其卸貨方式為散裝貨物沿汽車大梁卸下。卸貨高度都是固定的。若需要將貨物卸到較高處或使貨物堆積得較高些，目前的自卸汽車就難以滿足要求。為此需設(shè)計(jì)一種高位自卸汽車，它能將車廂舉升到一定高度后再傾斜車廂卸貨。二、 設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求：1) 具有一般自卸汽車的功能。2) 能將滿載貨物的車廂在比較水平的狀態(tài)下平穩(wěn)地舉升到一定高度，最大升程Smax見(jiàn)表21。3) 為方便卸貨，要求車廂在舉升過(guò)程中逐步后移。車廂處于最大升程位置時(shí)，其后移量a見(jiàn)表21。為保證車廂的穩(wěn)定性。4) 在舉升過(guò)程中可在任意高度停留卸貨。5) 在車廂傾斜卸貨時(shí)，后廂門隨之聯(lián)動(dòng)打開：卸貨完畢，車廂恢復(fù)水平狀態(tài)，后廂門也隨之可靠關(guān)閉，后廂門和車廂的相對(duì)位置見(jiàn)圖23。6) 舉升和傾斜機(jī)構(gòu)的安裝空間不超過(guò)車廂底部與大梁間的空間，后廂門打開機(jī)構(gòu)的安裝面不超過(guò)車廂側(cè)面。7) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊、簡(jiǎn)單、可靠，具有良好的動(dòng)力傳遞性能。表21 預(yù)定的設(shè)計(jì)參數(shù) (尺寸單位為毫米)序號(hào)車廂尺寸(LWH)SmaxaW(kg)LtHd140002000640180038050003005002390020006401850350480030050033900180063019003204500280470438001800630195030042002804705370018006202000280400025045063600180061020502503900250450三、 任務(wù)分配進(jìn)度安排1) 題目及分組高位自卸汽車可按三個(gè)人一組分頭設(shè)計(jì)，其中一個(gè)兼總體協(xié)調(diào)工作、三個(gè)子題目如下：a. 車廂舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)b. 車廂傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)c. 后廂門開啟、關(guān)閉聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由c題目擔(dān)任本設(shè)計(jì)組組長(zhǎng)。協(xié)調(diào)該組的設(shè)計(jì)工作，并繪制高位自卸汽車總體方案圖紙一張（三個(gè)位置繪成不同顏色，同一機(jī)架，在一張圖上）。2) 任務(wù)及時(shí)間分配a. 方案論證（型綜合）建議五周內(nèi)必須完成。要求至少給出2到3個(gè)方案。論證給出較優(yōu)方案，論證主要考慮以下幾方面：① 滿足運(yùn)動(dòng)要求方面；② 動(dòng)力性能方面；③ 制造、維護(hù)方面；④ 結(jié)構(gòu)緊湊方面；⑤ 設(shè)計(jì)難易方面；b. 尺度綜合與運(yùn)動(dòng)和力分析，以及校核建議用八周時(shí)間完成。要求：① 建立機(jī)構(gòu)尺度綜合的數(shù)學(xué)模型；② 繪出計(jì)算機(jī)程序框圖及變量說(shuō)明表；③ 編制程序及上機(jī)調(diào)試；④ 計(jì)算機(jī)打印結(jié)果及程序；⑤ 給出位移、速度和加速度與力或力矩（原動(dòng)力）的曲線；⑥ 驗(yàn)算機(jī)構(gòu)是否到位（圖解法），機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角是否滿足。⑦ 結(jié)果分析及改進(jìn)設(shè)想。c. 整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書及答辯建議用兩周時(shí)間完成。要求每一組寫出一本說(shuō)明書。小組成員分別負(fù)責(zé)自己所承擔(dān)部分的寫作，由小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)整個(gè)說(shuō)明書的統(tǒng)編。四、 建議說(shuō)明書目錄如下（供參考）第一章 高位自卸汽車167。11 問(wèn)題的提出167。12 設(shè)計(jì)要求及有關(guān)數(shù)據(jù)第Ⅰ章 TOPIC(I) ( I = 2，3，4 )167。I1 方案確定167。I2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)167。I3 CAD（含程序框圖、變量表，程序及其運(yùn)算結(jié)果）167。I4 評(píng)價(jià)及改進(jìn)設(shè)想（含機(jī)構(gòu)位置、傳動(dòng)角、油缸行程及輸出力等的評(píng)價(jià)）附錄： 1. 高位自卸汽車的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2. 各主動(dòng)力輸出曲線 3. 參考書目注：I = 2，TOPIC(2)為舉升機(jī)構(gòu)I = 3，TOPIC(3)為傾斜機(jī)構(gòu)I = 4，TOPIC(4)為后廂門啟閉機(jī)構(gòu)五、 參考方案以下方案均不一定是最佳方案，甚至不一定實(shí)用，列出供同學(xué)們擴(kuò)展思路，從中擇優(yōu)。更好的方案，有待同學(xué)們?nèi)ニ伎肌?) 舉升機(jī)構(gòu)圖 4－12) 傾斜機(jī)構(gòu)3) 后廂門啟閉機(jī)構(gòu)六、 提示以下是一個(gè)任意選定的方案及設(shè)計(jì)步驟供同學(xué)們參考。1) 舉升機(jī)構(gòu)a. 數(shù)學(xué)模型S —— 升高量a—— 后移量Δ—— ～（限制傾斜后，Smax、a有所減?。〢M＜～（限制整車高度）選擇AM、β、MO以滿足升高和后移量。b. 確定油缸C、D點(diǎn)位置要求： ⑴ ΔlCD ≤ 500mm⑵ PCDmax ≤ 3W⑶ 盡量減少PCD的波動(dòng)。c. 確定油缸E、F點(diǎn)位置要求： ⑴ ΔlEF ≤ 600mm⑵ PEFmax ≤ W⑶ 盡量減少PEF的波動(dòng)。d. 檢驗(yàn)傳動(dòng)角γmin ≤ 40176。2) 傾斜機(jī)構(gòu)a. 數(shù)學(xué)模型其中：可選定：G(Gx,Gy)，H1x，I1y，θGI解出 I1x，該部分的解法可參考第七部分。b. 確定油缸J點(diǎn)的位置要求： ⑴ ΔlJG ≤ 500mm⑵ PJGmax ≤ 3W⑶ PJG的波動(dòng)盡可能小?？捎锰撐灰圃砬驪JG 求J1，SHO， 方法c. 驗(yàn)算傳動(dòng)角 （J點(diǎn)）3) 后廂門啟閉機(jī)構(gòu)a. 數(shù)學(xué)模型 其中： （i = 2 , 3 ） 其解法參見(jiàn)第七部分。b. 綜合US點(diǎn) （U1＝a1 ，S=a0）選定參考點(diǎn)：P1 (P1x，P1y)、P2 (P2x，P2y)、P3 (P3x，P3y)、θ1θ13。選擇：S (Sx，Sy)、U1 (U1x，U1y)中的兩個(gè)參數(shù)再解出另外兩個(gè)。c. 綜合TZ點(diǎn) （T1 ＝a1 ，Z=a0）方法同上。d. 演算傳動(dòng)角條件及到位情況可用圖解法完成。4) 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)可參考第七部分。a. 數(shù)學(xué)模型 其中： βj由設(shè)計(jì)傾斜機(jī)構(gòu)的同學(xué)提供。b. 綜合XW1選擇X1 (X1x，X1y)、W1 (W1x，W1y)中的兩個(gè)坐標(biāo)，解出另外兩個(gè)坐標(biāo)。c. 檢驗(yàn)到位情況及傳動(dòng)角條件七、 關(guān)于剛體的轉(zhuǎn)桿導(dǎo)引和全鉸四桿機(jī)構(gòu)的函數(shù)綜合問(wèn)題1. 轉(zhuǎn)桿引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)三位置剛體的綜合問(wèn)題參考圖54?；剞D(zhuǎn)矩陣Dθ1j 設(shè)計(jì)方程 其中： （j = 2，3）說(shuō)明：θ1j逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)； d i k j—1列j位置的DRj DRj中的k列 DRj中的i行2. 全鉸四桿機(jī)構(gòu)函數(shù)綜合問(wèn)題 旋轉(zhuǎn)矩陣 (j = 2 , 3 ) 設(shè)計(jì)方程 其中： （j = 2，3）說(shuō)明： a. θ1j、φ1j逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)； b. d1kj意義同前； c. 實(shí)際機(jī)構(gòu)的尺寸按比例縮放； d. b1(b1x，b1y)需根據(jù)情況設(shè)定；e. 若解三位置問(wèn)題，設(shè)計(jì)方程為二元一次方程組，若解二位置問(wèn)題，需再給出a1(a1x，a1y)中的一個(gè)坐標(biāo)，通過(guò)設(shè)計(jì)方程解出另一個(gè)即可。二、增 力 頭一、 問(wèn)題的提出鐵路養(yǎng)護(hù)：將鋼軌固定在混凝土軌枕上的構(gòu)件是螺栓螺母，螺母需定期擰松、涂油、擰緊。目前工務(wù)部門普遍采用如圖1所示的扳手，以螺母鎖緊力矩為15kgm計(jì)，擰松螺母需要操作工人加在手上的圓周力達(dá)30kg以上，對(duì)連續(xù)操作來(lái)說(shuō)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，因此迫切需要一種擴(kuò)大力矩即增力的部件，且體積要小、重量要輕，以便于攜帶。汽車修理與汽車發(fā)動(dòng)：載重汽車的車輪螺母的鎖緊力矩較大，除了在汽車修理店備有電動(dòng)扳手或氣動(dòng)扳手外，在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中及其某些修理情況下拆卸這種螺母是比較困難的。因此也希望有一種增力部件以便用人力即可輕松地拆卸螺母。同樣，寒冷地區(qū)的汽車、拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)也比較困難，常依靠人力用曲拐帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)，這時(shí)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩也很大，同樣迫切需要一種增力部件擴(kuò)大人手臂的輸出力矩，見(jiàn)圖2。二、 設(shè)計(jì)要求和有關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)上面三種應(yīng)用場(chǎng)合，提出設(shè)計(jì)要求如下：1. 為符合操作習(xí)慣，這個(gè)增力部件應(yīng)具有力矩的同軸輸入、輸出功能。2. 根據(jù)使用要求，該增力部件的增力比（輸出力矩與輸入力矩之比）為5三種。3. 該增力部件具有增力和不增力兩種工作狀態(tài)，且能快速切換，以便能夠在螺母擰松后快速將螺母旋下。4. 為了攜帶、使用的方便，要求該增力部件體積小、重量輕。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)及進(jìn)度安排1. 機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在課程所學(xué)習(xí)過(guò)的桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系、各種組