【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 s?? ?? ? ? ? 式 (5) 0 . 0 0 0 3 8 5 2 1 03 0 . 3 8 0/ 0 . 2 1 2 8 /C D VC D C DV p cLL r a d s r a d s?? ?? ? ? ? 式 (6) 0 . 0 0 0 3 8 5 2 5 54 0 . 1 8 0/ 0 . 5 4 5 4 /VEFE F E FpfVLL r a d s r a d s?? ?? ? ? ? 式 (7) 作加速度分析 加速度求解的步驟與速度分析相同 ， 也是先依次求出 Ba ， Ca ， Ea ， Fa 。 然后再求解 2? ， 3? ， 4? 1)求 Ba 因?yàn)榍?ABL 作等速回轉(zhuǎn) ， 所以沒(méi)有切向加速度 。 2 2 2 2401 600 . 1 1 5 ( ) / 0 . 0 5 1 /nB B A A Ba a L m s m s?? ? ? ? ? 式 (8) 方向由 B指向 A. 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2）求 Ca 根據(jù)點(diǎn) C分別對(duì)于點(diǎn) D和點(diǎn) B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系可得 Ca = nCDa + tCDa = Ba + nCBa + tCBa 方向 C→ D ⊥ CD B→ A C→ B ⊥ CB 大小 23CDl ? √ 2CBl ? 式中 tCDa 和 tCBa 的大小未知，故可用作圖法求解。 圖 4 加速度分析圖 Acceleration analysis diagram 如圖 33 所示，取點(diǎn) p? 作為加速度多邊形的極點(diǎn)，并作 pb?? 代表 Ba ，則加速度比例尺可求得 2220 . 0 5 1 /200/ ( / ) / 0 . 0 0 0 2 5 5 ( / ) /msaB mma p b m s m m m s m m? ??? ? ?， 然后再按上式作圖，可求得 pc?? 代表 Ca ，其大小為 2 2 2/ 0 . 0 0 0 2 5 5 ( / ) / 1 2 5 0 . 0 3 1 9 /Caa p c m s m s m m m m m s? ??? ? ? ? 式 (9) 3）求 Ea 因?yàn)辄c(diǎn) E和點(diǎn) C都在桿 DEL 上 22550380 0 . 0 3 8 5 / 0 . 0 5 6 /DECDLECLa a m s m s? ? ? ? 式 (10) 4）求 Fa 利用點(diǎn) F和點(diǎn) E的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系可得 Fa ＝ Ea + nFEa + tFEa 方向 √ F→ E ⊥ FE 大小 水平向右 √ 24EFl ? 式中 Fa 的方向和 tFEa 的大小未知，用作圖法求解。如圖所示。 2 2 2/ 0 . 0 0 0 2 5 5 ( / ) / 1 2 8 0 . 0 3 2 6 /Faa p f m s m s m m m m m s? ??? ? ? ? 式 (11) 5）求 2? ， 3? ， 4? 。根 據(jù)上面求構(gòu)件角加速度的方法可得 2 22 3 4 0 . 0 0 0 2 5 52 0 . 1 5 5 /tC B aC B C Ba n cLL r a d s?? ? ? ?? ? ? ? 逆時(shí)針 式 (12) 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 3 21 1 0 0 . 0 0 0 2 5 53 0 . 0 7 4 /tC D aC D C Da n cLL r a d s?? ? ? ?? ? ? ? 順時(shí)針 式 (13) 4 22 6 3 0 . 0 0 0 2 5 54 0 . 3 7 3 /t aEFE F F EncaLL r a d s?? ? ? ?? ? ? ? 順時(shí)針 式 (14) 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 動(dòng)態(tài)靜力分析是根據(jù)達(dá)朗貝爾原理將慣性力和外力加在機(jī)構(gòu)的相應(yīng)構(gòu)件上，用靜力平衡的條件求出各運(yùn)動(dòng)副中的反力和原動(dòng)件 上的平衡力的一種比較常用的工程方法。進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析首先是求出個(gè)構(gòu)件的慣性力 ， 并把它們當(dāng)作外力加于產(chǎn)生這些慣性力的構(gòu)件上面。然后再根據(jù)靜定條件將機(jī)構(gòu)分解為若干個(gè)平衡力和構(gòu)件組作用的構(gòu)件。而進(jìn)行力分析的順序一般是由離受平衡力作用的構(gòu)件的最遠(yuǎn)構(gòu)件組開始 ， 逐步推算到平衡力作用的構(gòu)件上 [7]。 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 在之前的運(yùn)動(dòng)分析里，已經(jīng)用選定好的長(zhǎng)度比例尺 I? ， 速度比例尺 v? ， 加速度比例尺 a? ， 繪出了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及其速度多邊形和加速度多邊形。 確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩 在對(duì)機(jī)械進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)需要求出各構(gòu)件的慣性力 ， 在新機(jī)械的設(shè)計(jì)中 ， 機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸 ， 質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)都尚未確定 ， 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)先給出各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù) ， 再進(jìn)行靜力分析 ， 在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行各構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算 ， 再根據(jù)驗(yàn)算的結(jié)果對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行修正 ， 最后定出構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸。 （ 1）計(jì)算各 桿的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 因?yàn)楦鳁U都是拉壓桿件 ， 要求力學(xué)綜合性能較高 ，所以 選 45號(hào)鋼 ， 各桿應(yīng)初選直徑。 查表得密度 10 /kg m? ?? 。 根據(jù)質(zhì)量 24dm lkg??? ， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 22112J ml kg m?? 計(jì)算結(jié)果見表 1 桿件間的聯(lián)結(jié) 拉壓桿與其它構(gòu)件之間，或者一般構(gòu)件與構(gòu)件之間，常采用銷軸，耳片，螺栓等相聯(lián)接，本設(shè)計(jì)采用銷軸、 耳片。連結(jié)件的受力與變形都比較復(fù)雜，在工程實(shí)際中，我們常常采用簡(jiǎn)化分析的方法。他的要點(diǎn)是：對(duì)連接件的受力與應(yīng)力分布進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后計(jì)算出各部分的名義應(yīng)力。以下為計(jì)算軸和耳片 [3]。 剪切強(qiáng)度計(jì)算 考慮圖中所示的軸銷，它的受力情況如圖所示，可以看出，作用在軸銷上面的外力有以下幾個(gè)特點(diǎn)：外力垂直作用于軸銷的軸線，且作用線之間的距離很小（軸銷一臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 般都是短而粗的）。根據(jù)受力情況可以看出，軸銷上主要受剪切力的作用。在工程力學(xué)計(jì)算中，通常都假設(shè)剪切面上的剪應(yīng)力是均勻分布的。剪切面上的剪應(yīng)力不得超過(guò)連接件上的許用 剪應(yīng)力 []? ，即要求 []QA ?? QP? 也即 44 []Pd? ?? 式 (26) 其中許用剪切應(yīng)力 []? 表示為連接件的剪 切極限應(yīng)力除以安全系數(shù) 。 400 4[ ] 100M PaS M Pa?? ? ? ? 式 (27) 2 2[] 5 0 1 0 044[ ] 1 9 6 2d M P aP K N?? ? ??? ? ? 式 (28) 擠壓強(qiáng)度計(jì)算 在外力作用下 ， 孔與銷軸直接接觸 ， 接觸面上的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力。當(dāng)擠壓應(yīng)力過(guò)大時(shí) ， 在孔 和 銷接觸的局部區(qū)域內(nèi) ， 將產(chǎn)生明顯的塑性變形 ， 導(dǎo)致影響孔 ， 銷間的正常配合。最大擠壓應(yīng)力 bs? 發(fā)生在該表面的中部。擠壓應(yīng)力為 bsF ， 銷或孔的直徑為 d ， 耳片的厚度為 t ， 根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得知 : bFbs td? ? 式 (29) Td表示受壓圓柱面在相應(yīng)徑向平面上的投影 ； bs? 表示最大擠壓應(yīng)力 ， 數(shù)值上與徑向截面的平均壓應(yīng)力 相等。 由上述分析可知 ， 為了防止擠壓造成破壞 ， 最大擠壓應(yīng)力 bs? 不得超過(guò)連接件的許用壓應(yīng)力 []bs? ,即要求 []bs bs??? 式 (30) []bs? 表示連接件的擠壓極限應(yīng) 力除以安全系數(shù) 。 因此 ， 從擠壓強(qiáng)度考慮 ， 接頭的許用載荷是 [ ] [ ] = 40 30 30 0 = 36 0bsP td KN?? ? ? 式 (31) 穩(wěn)定性的校核 當(dāng)作用在細(xì)長(zhǎng)桿上的軸向力達(dá)到或超過(guò)一定限度的時(shí)候，桿件可能會(huì)突然產(chǎn)生彎曲，即失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，對(duì)于軸向受壓桿件，除了應(yīng)考慮它的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題外，還應(yīng)考慮它的穩(wěn)定問(wèn)題。 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 12 軸銷受力示意圖 the anxial force diagram 1） 臨界載荷的計(jì)算 該連桿為兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓 桿，根據(jù)材料力學(xué)中公式可知，它的臨界載荷為： 2 4 3 4 3 3 42 2 22 0 6 1 0 5 064 6 4 6 4 3 7 5 4428E d E dcr llP K N? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? 式 (32) 2） 校核 45 鋼的屈服應(yīng)力 350s MPa? ? ， 所以，連桿壓縮屈服所需的軸向壓力為 2 25 0 3 5 044 6860SdSP K N?? ? ??? ? ? 式 (33) 由以上的分析可以得知 ， 為了 保證壓桿在軸向壓力的作用下不被導(dǎo)致失穩(wěn) ,必須滿足下面的穩(wěn)定條件 ： []crstP stnPP?? 式 (34) 式中 ： stn 代表穩(wěn)定安全系數(shù) ； []stP 代表穩(wěn)定許用壓力 。 工況為一般的中度沖擊條件 ， 所以 stn 取 4 4428 41450 1107KNP N K N? ? ? 式 (35) 上述計(jì)算表明，細(xì)長(zhǎng)桿的承壓能力是由穩(wěn)定性的要求確定的。 5 減速器的設(shè)計(jì) 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱為增速器。選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件、技術(shù)參數(shù)、動(dòng)力機(jī)的性能、經(jīng)濟(jì)性等因素比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸、傳動(dòng)效率、承載能力、質(zhì)量、價(jià)格等，選擇最適合的減速器。減速器是一種相對(duì)精密 的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩 [10]。 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)類型和機(jī)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)中要根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù)等，選擇合適的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、傳遞的功率和轉(zhuǎn)速 ，再根據(jù)這些 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分 ， 工業(yè)上常采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中普通籠型異步電動(dòng)機(jī)在平時(shí)應(yīng)用最廣泛。在一般的設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用 Y系列籠型三相異步電 動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂懈咝?、噪音小、振?dòng)小、節(jié)能、安全可靠的特點(diǎn) ，而 且安裝尺寸和功率等級(jí)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ， 適用于那些無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。 根據(jù)所給條件中工作場(chǎng)地的要求 ： 每天二班制工作，載荷中有中度沖擊，工作環(huán)境清潔 ， 室內(nèi)，三相交流電源。所以選擇電動(dòng)機(jī)為 Y系列 380V三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。 功率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)在功率方面的選擇是否合適將直接影響到電動(dòng)機(jī)在工作性能和經(jīng)濟(jì)性能方面的體現(xiàn)。如果選用的電動(dòng)機(jī)額定功率小于工作機(jī)所要求的功率，那么工作機(jī)就不能正常工作，而且容易是電動(dòng)機(jī)因?yàn)殚L(zhǎng)期過(guò)載而導(dǎo)致過(guò)早損壞，如果選 用的電動(dòng)機(jī)額定功率大于工作機(jī)所要求的，那么相比于電動(dòng)機(jī)的價(jià)格，沒(méi)有得到充分的應(yīng)用，而導(dǎo)致浪費(fèi)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 ， 由于工件傳輸機(jī)一般為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) ， 載荷不變或很少變化的機(jī)械 ,并且傳遞功率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率 edP 等于或梢大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率 dP ,即 ed dPP? 。這樣電動(dòng)機(jī)在工 作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱 ， 一般不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算和校核啟動(dòng)力矩。 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 waPdP ?? 式中 ： wP 工作機(jī)所需工作功率 ， 指工作機(jī)主動(dòng)端運(yùn)輸帶所需功率 。 a? 由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主運(yùn)動(dòng)端運(yùn)輸帶的總效率。 工作機(jī)所需工作功率 ,應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 求得 . 5 6 0 0 . 1 2 5 4 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 8aT N m r a d swP k W k W k W? ???? ? ? 式 (36) T— 工作機(jī)的阻力矩 ? — 工作機(jī)的角速度 傳動(dòng)效率 傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 積 , 1 2 3 n? ? ? ? ?? ? ? … 其中分別為每一傳動(dòng)副 ， 每對(duì)軸承 ， 每個(gè)連軸器的效率 、 傳動(dòng)副的效率數(shù)值可按下列選取 ， 軸承及連軸器效率的概 略值為 : 滾動(dòng)軸承 ， 滑動(dòng)軸承 彈性連軸器 ， 齒輪連軸器 ， 萬(wàn)向連軸器 。 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 容量相同的同類電動(dòng)機(jī) ， 有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列供使用者選擇 ， 如三相異步電動(dòng)機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速 ， 即 3000、 1500、 1000、 750r/min(相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)為 8)。同步轉(zhuǎn)速為由電流頻率與極對(duì)數(shù)而定的磁場(chǎng)