【正文】 振動、噪聲等公害相應(yīng)的防護(hù)措施；便于進(jìn)行日常的檢查和維修等。但一般高副形狀 復(fù)雜 ， 相對其它 運(yùn)動副來說 制造困難，接觸面小， 磨損較快 ，故宜 于 低 速 輕載的場合。若采 用標(biāo) 準(zhǔn) 滾 動軸承 ， 則更 易 達(dá)到 高精度、高效益和高靈敏度 的 要 求。 而增多由專業(yè)廠生產(chǎn)的通用 件 、 標(biāo)準(zhǔn)件 、外購件 ， 相 當(dāng)于提高了零件的制造質(zhì)量，可以使組配工作更 簡單、容易。 可以考慮如下各個方面：使所選機(jī)構(gòu) 方案 用結(jié)構(gòu) 盡量 簡單 ； 構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)盡量少 ；盡量選 用通用件或標(biāo)準(zhǔn)件和外購件 等。所有方案都能基本滿足機(jī)構(gòu)的功能要求 ?，F(xiàn)在作為機(jī) 械原 理課程設(shè)計(jì)，目的在于完成評選方案的初步訓(xùn)練，所以，偏重于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和動力特性方面的比 較 。 圖 22 圖 23 列出了實(shí)現(xiàn) 上 述 基 本功能的 基 本機(jī)構(gòu) 。 為了產(chǎn) 生 一個較大的壓力，從動 件 的運(yùn)動 (位移或速度 )應(yīng)被大大縮 小，根據(jù)空間條 件，驅(qū)動 軸必須 水 平 放 置， 而 從動件必須沿鉛垂方向運(yùn) 動， 加 壓裝 置在鉛垂方向的允許高度較小 。 因 此，完成同 一運(yùn)動功能就可以有許多不同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方 案。 這 些機(jī)構(gòu)有高副機(jī)構(gòu) (齒 輪、 凸輪等機(jī)構(gòu) )、 低副機(jī)構(gòu) (如鉸 鏈 四桿機(jī)構(gòu) )和多自由 度 機(jī)構(gòu) (如差 動輪系、鉸 鏈 五桿機(jī) 機(jī)構(gòu)、 四桿移動副機(jī)構(gòu) 等等 )。 167。 13 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法 運(yùn)用教材中機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容，用運(yùn)動循環(huán)圖等，進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)，繪出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖； 運(yùn)用教材中各有關(guān)章節(jié)的 分析方法 (解析 法 )，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。 167。4 5 RPR Ⅱ級組的運(yùn)動分析 .....................................................................................................................49 167。4 1 平面機(jī)構(gòu)的組成 ..................................................................................................................................35 167。3 2 平臺印刷機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................................18 167。2 2 方案組成 ...................................................................................................................................................2 167。1 1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的 ...................................................................................................................1 167。1 2 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的的任務(wù) ..............................................................................................................1 167。2 3 方案評選準(zhǔn)則 ..........................................................................................................................................3 167。3 3 牛頭刨床設(shè)計(jì) .....................................................................................................................................23 167。4 2 Ⅰ級機(jī)構(gòu)上點(diǎn)的運(yùn)動分析 .................................................................................................................36 167。4 6 應(yīng)用舉例 ................................................................................................................................................54 第五章 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書規(guī)范 ........................................................................................ 66 附錄：三種典型機(jī)構(gòu)分析程序 ........................................................................................ 68 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 75 1 第一章 概述 167。 12 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的 的任務(wù) 機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 是 根據(jù)所給題目進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案分析、運(yùn)動分析 、 動態(tài)靜力分析， 并根據(jù) 給定機(jī) 器 的工作 要 求 ， 在此基礎(chǔ)上對各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn) 動設(shè)計(jì)。 2 第二章 機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì) 機(jī)械運(yùn)動方案沒計(jì)的過 程 大致是：首先，設(shè)計(jì)者將給出的運(yùn)動 要 求 (包括輸入、輸出量之間的函數(shù)關(guān)系或工藝動作要求等等 )及外部的各種約束條件，分解成各個基本運(yùn)動、動作及其限 制條件；然后，定出 能完成這些基本 運(yùn) 動 或 動作功能的相 應(yīng) 的 機(jī)構(gòu)；再按分解成各基本 運(yùn) 動、動作時 確 定的關(guān)系合 成各 種方案 ； 必 要 時 應(yīng)畫出協(xié)調(diào) 這些機(jī)構(gòu)運(yùn)動先后 運(yùn)動順序 的機(jī) 構(gòu) 運(yùn)動 循環(huán)圖；對 這些方 案 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) (定尺寸 )；對這些方案 進(jìn)行 性能分 析。 21 基本運(yùn) 動和機(jī)構(gòu)的基本功能 任 何 復(fù)雜的運(yùn)動過程總是由一些最基本的運(yùn)動合成 的 。 這些 基本 機(jī)構(gòu)有如 圖 21 所 示的 基本功能。 方 案設(shè)計(jì)要研究 的 問題 是如何合 理 地運(yùn)用 人 們的專業(yè) 知識 和分 析 能力，仔細(xì)分析 各種可 能的組成方案 。 由此可 知 ，該加壓裝置的機(jī)構(gòu)應(yīng) 有 下 列幾 個基本運(yùn)動功能： 一、 轉(zhuǎn)動變移動 (水 平軸的 旋 轉(zhuǎn)變?yōu)橹币七\(yùn)動 )； 二、 運(yùn) 動軸線變 向 (轉(zhuǎn)動軸 線 水 平 ， 直移 沿鉛垂方向 )，因?yàn)檫\(yùn)動形式有轉(zhuǎn)動和移動 兩 種形式，所以 軸線 變向 可 以有轉(zhuǎn)動狀態(tài)下軸線變向和移動 狀態(tài) 下變向兩種變 向 形式； 三、 為了加壓，機(jī)構(gòu)最好有增力作用 ， 所以有運(yùn)動縮小的功能 。 圖 24 中列出了四種 較為合理的方案 ，供評選 。這大致有下述幾個方面 ： 4 一、 機(jī)構(gòu)功能的質(zhì)量 機(jī)構(gòu)的功能就是轉(zhuǎn)換運(yùn)動和傳遞力 。 然而 ， 各 種方 案 在實(shí)現(xiàn)功能的質(zhì)量上還是有差別 的 。 減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù) 可降低制造的難易程度。 動力 源 的合理選擇，有利 于 機(jī)構(gòu)的簡潔 化 和改善 運(yùn) 動質(zhì) 量 。移動副的 配 合精度 就較低 。 在設(shè)汁與制造的關(guān)系方面。 按照上屬評判 準(zhǔn)則，試以圖 24 所示的幾個方 案 為 例 ，作如下的評述。方案 A、 D 的主動件是螺桿，它要轉(zhuǎn)動很多圈以后才能使從動件壓緊工件，所以若將轉(zhuǎn)動螺桿的手柄做成飛輪狀，使螺桿產(chǎn)生加速轉(zhuǎn)動，利用慣性力矩作最后的加壓，就可以以較小的驅(qū)動力，得到較 大的壓緊力。方案 C雖不易磨損，但磨損后要補(bǔ)償行程是不容易的，必須凋整四桿機(jī)構(gòu)的尺寸才能達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?；方?A 則只要斜面和螺桿長度留有余地，即可實(shí)行補(bǔ)償。若壓緊力不大，則可改用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 方案 A、 D 中螺 旋 副的加工要比轉(zhuǎn)動副 復(fù) 雜一些 。 就機(jī)構(gòu)的實(shí)用性而言，使用安全可靠是最主要的。 上 述各方案有其各自的優(yōu) 缺 點(diǎn)，最后怎 樣來 確 定 采用哪個 方 案 ， 目前流行一種定 量式判別 辦 法 ，就是將上 述 各項(xiàng)指標(biāo)按其重要 程度 分別規(guī)定 “ 分”值，然后逐項(xiàng)評分， 哪 個方案得到的總分最多， 就 認(rèn)為哪個方案 最 優(yōu)。 167。其 工 藝過程是： 干 粉 料均 勻 篩 入 圓筒形型 腔 (圖 25a)； 下沖頭下沉 3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)人型腔時把 粉料 撲出 (圖 25b)； 上、下沖頭同時加壓 (圖 25c)并保壓一段時間； 上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯 (圖 25d)； 料 篩 推出片坯 (圖 25e)。若機(jī)構(gòu)主動件一轉(zhuǎn)完成一個運(yùn)動循環(huán)，則上沖頭位移線圖的形狀大致如圖 26a 所示 下沖頭下沉 3mm，然后上升 8 mm(加壓 )后 停歇保壓，繼而上升 16 mm，將成型片 7 坯頂?shù)脚c臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后在下移 21 mm 到待裝料位置。 上沖頭加壓機(jī)構(gòu)主 動件 每轉(zhuǎn)完 成 一個運(yùn)動循壞，所以擬訂運(yùn)動循環(huán)圖時，以 該 主動件的轉(zhuǎn) 角 作為 橫 坐 標(biāo) (0～ 360176。料篩 剛 退出，了沖頭即開 始 下沉3mm(圖中 ② )。以后，上沖頭先開始退出，下沖頭稍后并 稍慢地向上移動到和臺面平齊。 擬定 運(yùn) 動循環(huán) 圖 (圖 27)時，還要注意一個問 題 ，即各機(jī)構(gòu)執(zhí) 行 構(gòu) 件 的動作起迄位置可視具體情況重疊 安 排。 必 要 時，再對設(shè)計(jì) 的 機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析，用分析得到的位移規(guī)律到運(yùn)動循環(huán)圖 上 觀 查 機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否協(xié)調(diào)。這里 僅對 其中的主加壓機(jī)構(gòu)敘 述 其設(shè)計(jì)過 程。例如，我們可從中選出如圖 29 所示的四種方案作為評選 方案。 9 圖 29 使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副或運(yùn)動 鏈 暫時 脫離 ， 這可采 用基本機(jī)構(gòu)的變異機(jī)構(gòu)，如槽輪機(jī)構(gòu) (圖210b)， 也可采用換向機(jī)構(gòu)或離合器 (圖 2－ 10c)。 用其 它 方式 組 合機(jī)構(gòu) 。因?yàn)?，若不?jì) 摩 擦 損 耗時，輸 入、 輸出功 率 應(yīng)相等，即 ?M = 11?M ，所以 速 度低時， 10 力大。圖 29 方案一、三都采用了凸輪機(jī)構(gòu)。如用 圖 29 方案四，將曲柄 搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄 滑塊機(jī) 構(gòu)串聯(lián)，剛可 得 到比 較 好的運(yùn)動規(guī) 律 ．尺寸也不致過大。 至于下沖頭機(jī)構(gòu)和料篩機(jī)構(gòu)，也可照上 述方法選定方案，不再詳述。 方案四是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián) 而成的組合機(jī)構(gòu)。因此，第一個機(jī)構(gòu)中的 1? 和第二個機(jī)構(gòu)中的 2? 有如下關(guān)系 102 ??? ?? 式中 0? 為一常數(shù)，所以若將圖 211c 的坐標(biāo) 1? 用 2? 表示，則相當(dāng)于曲線平移了一個距 11 離 0? (如虛線所 )。 )，滑塊的位移 s 約在接近零的一個很小的范圍（約 ）內(nèi)運(yùn)動，依靠運(yùn)動副的間隙，可近似認(rèn)為這時滑塊是停歇的。 根據(jù)上述分析，該機(jī)構(gòu)可按如 下 步驟設(shè)計(jì)： 確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。而搖桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180176。 圖 212 確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸。此時， ?BO 應(yīng)選在 BA? 的延長線上，則 BA? 受力最小。選定?BO 以后，可定出與 AOA 兩個位移 43,?? （或 Ⅰ 、 Ⅱ、Ⅲ 三個位置）。其后，再對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)動分析，可得到機(jī)構(gòu)正確的運(yùn)動規(guī)律。 31 半自動平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 、 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)半自動平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu) 。 壓制紙 板 的工藝過 程 分為 “走紙 ”和 “模切”兩部 分 。這 時，工 作 臺面下方的 控 制機(jī) 構(gòu)， 其執(zhí)行構(gòu)件 7 作往復(fù)移動，推動 橫塊 上的 夾緊裝置， 使 夾緊 片張開，操作者可將紙板 8 喂 入 ， 待 夾緊后，主動 鏈 輪 又 開始轉(zhuǎn)動，將 紙板 送到具有上 模 5(裝調(diào)以后是固定不動 的 )和下模 6 的 位置。 與此同時，后一個 橫 塊進(jìn)人 第 二個工 作循環(huán) 。 傳動機(jī)構(gòu)所用電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min， 滑 塊 推 動下模向 上運(yùn) 動時所受生產(chǎn)阻力如圖 32 所示， 圖中 pc=2106N， 回程 時 不受力，回程的 平 均 速 度為工 作 行 程平 均 速度的 15 倍 ，下 模移動的 行程長 度 H=50177。 三 、 設(shè)計(jì)方案及討論 根據(jù)半自動平壓模切機(jī)的工作原理，把機(jī)器完成加工要求的動 作 分 解成若干 種基本運(yùn)動。 例如， 實(shí)現(xiàn) 往復(fù)直線 移動的機(jī)構(gòu)，有凸輪機(jī)構(gòu)、 連桿 機(jī) 構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。 例如 本題中 推動 夾緊 裝 置 使夾 緊片張開的 控制 機(jī)構(gòu) ， 由于夾緊片張 開后 要停留片 刻， 讓紙板 送入 后才能夾緊， 因 而 推桿 移動到最高位置 時 ，有較長時間停歇的運(yùn)動 要 求，故 采 用凸輪機(jī)構(gòu)在 設(shè)計(jì)上 易 于 實(shí)現(xiàn)此 要 求，且結(jié)