【正文】 2CM與 1CN的交點(diǎn) P。設(shè)曲柄的長度為 a， 連桿的長度為 b，那么 1AC =b+a， 2AC =ba， 所以 a=( 1AC 2AC )/2于是以 A為圓心 ， 以為 2AC 為 半徑作圓弧交 1AC 于點(diǎn) E， 則得出 a= 1EC /2,b= 1AC 1EC /2。根據(jù)上面的方法可以算出平面四連桿機(jī)構(gòu)的桿長分別為 a=115mm， b=385mm， c=380mm，d=380mm。傳遞力矩比較大時(shí)，則應(yīng)使 min? ≥ 50176。最小傳動(dòng)角與機(jī)構(gòu)中各桿的長 度有關(guān) ， 見下面的公式 : 2 2 2 2 2 2( ) 3 7 5 3 8 0 ( 3 9 0 1 2 5 )2 2 3 7 5 3 8 0= a r c c o s a r c c o s 4 0 .5b c d abc? ? ? ? ? ? ???? ? ? 式 (1) 40??? 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 所以滿足最小傳動(dòng)角的要求。 上面的 ABL 是桿件 AB的長度， BCL 是桿件 BC的長度， CDL 是桿件 CD的長度， ADL 是桿件 AD的長度， DEL 是桿件 DE的長度， EFL 是桿件 EF的長度 3 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析 概述 用矢量方程圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析，矢量方程圖解法依據(jù)的基本原理是理論力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)合成原理。 用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析 根據(jù)構(gòu)件上已知的一點(diǎn)的速度和加速度能夠求出另外的點(diǎn)的速度和加速度 (包括大小和方向 )，所以在以圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析的時(shí)候，應(yīng)該先從具備這個(gè)條件的構(gòu)件著手，再分析與該構(gòu)件依次相連的其他各構(gòu)件。 作速度分析 根據(jù)用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度分析可知，速度求解的步驟應(yīng)依次求出相應(yīng)各點(diǎn)的速 度和桿件的角速度 [6]。 2）求 Cv 因點(diǎn) C及 點(diǎn) B都 為同一構(gòu)件 2上的點(diǎn)，故得 Cv = Bv + CBv 方向 CD? AB? CB? 大小 √ 式中 Cv 及 CBv 的大小未知，所以用圖解法求解。 再分別自點(diǎn) B， P作垂直于 BC，CD的直線 bc、 pc， 代表 CBv ， Cv 的方 向線，兩線交于點(diǎn) C，則矢量 pc ， bc 分別代表 Cv 和CBv ，于是得 0 . 0 7 7200/ 2 1 0 ( / ) / 0 . 0 8 0 8 5 /CVv p c m s m m m s m m m s?? ? ? ? ? 式 (3) 3）求 Ev 由于 E點(diǎn)和 C點(diǎn)都在桿件 3上，桿件 3上的點(diǎn)的角速度都相同，所以 0 .1 2 6 /E C D Cv L v m s? ? ? 4）求 Fv Fv = Ev + FEv 方向 //FE √ ? 大小 √ 0 . 0 7 7200/ 2 5 5 ( / ) 0 . 0 9 8 2FVv p f m s m m m s?? ? ? ? ? 式 (4) 于是有 0 . 0 0 0 3 8 5 4 52 0 . 3 8 5/ 0 . 0 4 5 /C B VC B C BV b cLL r a d s r a d 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 。 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分別對于點(diǎn) D和點(diǎn) B的相對運(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。如圖所示。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。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。 對機(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)簡圖及其速度多邊形和加速度多邊形。 （ 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號鋼 ， 各桿應(yīng)初選直徑。 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。他的要點(diǎn)是：對連接件的受力與應(yīng)力分布進(jìn)行簡化，然后計(jì)算出各部分的名義應(yīng)力。 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?。ㄝS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）。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。 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。最大擠壓應(yīng)力 bs? 發(fā)生在該表面的中部。 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，對于軸向受壓桿件，除了應(yīng)考慮它的強(qiáng)度和剛度問題外，還應(yīng)考慮它的穩(wěn)定問題。 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)長桿的承壓能力是由穩(wěn)定性的要求確定的。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。 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。 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)。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符合國際標(biāo)準(zhǔn) ， 適用于那些無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。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)。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期過載而導(dǎo)致過早損壞，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，沒有得到充分的應(yīng)用，而導(dǎo)致浪費(fèi)。這樣電動(dòng)機(jī)在工 作時(shí)就不會過熱 ， 一般不需要對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算和校核啟動(dòng)力矩。 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。 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)定子繞組的極對數(shù)為 8)。 為了合理的設(shè)計(jì)傳動(dòng) 裝置，根據(jù)工作機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速要求和各傳動(dòng)比范圍，可推算出電動(dòng)機(jī)裝速的可選范圍，其中包括電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍，以及工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。根據(jù)工況和計(jì)算所選電動(dòng)機(jī)見下表 51。該設(shè)計(jì)中 mn 為960r/min， n為 40r/min。 分配減速器的各級傳動(dòng)比 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 按轉(zhuǎn)開式布置，考慮潤滑條件 ， 為使兩級大齒輪直徑相近 ， 可由二級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配圖資料查得 0 ? ，則 10/ 24 / i i? ? ?。如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ 、 Ⅱ軸，分別為： 0i ， 1i 相鄰兩軸間的傳動(dòng)比 ； 01? ， 12? 相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率 ； P? ,P? 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 (N 各軸轉(zhuǎn)速 0 9606 . 2/ m i n / m i n 1 5 4 . 8 / m i nmnln r r r? ? ? ? 式 (38) 式中 mn 為選擇電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 ， 0i 為電動(dòng)機(jī)至 I軸的傳動(dòng)比 。 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 0 01dT T i N m?? ? ? ? ? 式 (42) 其中 dT 為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，按下列計(jì)算： 2 . 8960= 9 5 5 0 9 5 5 0 2 7 . 8 5dmPd nT N m N m N m? ? ? ? ? ? 式 (43) 0 0 1 27 .8 5 1 0. 99 27 .5 8dT T i N m N m N m?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式 (44) 2 2 3 1 6 5 .8 7 3 .8 7 0 .9 8 0 .9 7 6 1 0 .2 2T T i N m N m N m???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式 (45) 同一根軸的輸出功率與輸入功率數(shù)值不同，需要精確計(jì)算時(shí)應(yīng)取不同的數(shù)值。因此 ,機(jī)體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能 ,加工工藝 ， 材料消耗 ,重量及成本等有很大的影響。 鑄鐵減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表 4(單位㎜ ) 表 4 減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸表 Table 4 Reducer body structure size 名 稱 符 號 尺 寸 機(jī)座壁厚 ? 10 機(jī)蓋壁厚 1? 8 機(jī)座凸緣厚度 b 15 機(jī)蓋凸緣厚度 1b 12 機(jī)座底凸緣厚度 2b 25 地腳螺釘直徑 fd 16 地腳螺釘數(shù)目 n 500a? 時(shí)， 8n? 名 稱 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 符 號 1d 尺 寸 12 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 2d 9 軸承端蓋螺釘直徑 3d 8 窺視孔蓋螺釘直徑 4d 6 定位銷直徑 d 7 1d ， 2d ， 3d 至外機(jī)壁距離 1c 20 1d ， 2d 至凸緣邊緣距離 2c 16 軸承旁凸臺 半徑 1R 8 凸臺高度 h 15 外機(jī)壁至軸承座端面距離 1l 6 大齒輪頂圓與