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1、题目一 牛头刨床设计指导书一、机构简介及设计数据1、机构简介：牛头刨床是一种常用的平面切削加工的机床。如图1-1所示.电动机的运动和动力经带传动和齿轮传动，最后带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头6右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减小电动机容量和提高切削质量。刨头左行时，刨刀不进行切削，称空回行程。此时要求速度较高，以节省时间提高生产率。为此，刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次后，利用空回行程的时间，凸轮8通过连杆机构1-9-10-11及棘轮带动螺旋机构（图上未表示出来）使工作台连同
2、工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，见图1-2，而在空回行程时，则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受到大的交变应力的作用，影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。图1-1 牛头刨床机构简图 图1-2 切削阻力曲线 图1-3 凸轮机构摆杆加速度图2、设计数据（推荐三组数据见下表）容内据数号符导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析r/minmmmmmmmmmmmmmmkgkgkgmmkgms2602070700800.11642280900800.12722
3、2628001000.12飞轮转动惯量的确定r/minKgms2Kgms2Kgms2Kgms20.1514400.1514400.161440凸轮机构的设计齿轮机构的设计度mm度度度度mmmmmmmm度151515二、完成论文作业的具体要求1、机构运动简图的绘制选取一长度比例尺，先按图1-3所分配的位置作出机构位置图，将其中之一需用粗实线画出，该图即为机构运动简图，此粗实线图还要包括机械传动系统图。作图时，曲柄位置的确定方法为：取1和7 为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1和7 为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3。12等，是由位置1起始顺时针方向将曲柄圆周作12等分的位置。机构在
4、各点的位置可列表确定，见表1-1。机构运动简图的绘图工作要求在计算机上使用电子图版或CAD完成。图1-3 曲柄位置图表1-1 机构位置分配表序列编号1234567891011121314位置编号112345677891011122、导杆机构的运动分析要求：曲柄的每分钟转数n2，各构件尺寸，重心位置，刨头移动导路X-X位于导杆端点B所作圆弧高度的平均线上（见图1-3），应用计算机辅助计算程序计算该机构中导杆机构上各连接点的位移、速度、加速度，并绘制出刨头的速度线图和加速度线图以及运动线图。注意：在计算位移、速度、加速度时一定要计算1和7。3、导杆机构的动态静力分析已知：各构件的重量G（曲柄2、滑
5、块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js4与切削刀P的变化规律（见图1-2）。要求：确定各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩。注意：在切削开始和终止的位置1和7时，由于切削阻力的突变，还需求出这两个力与两个平衡力矩。4、飞轮转动惯量的确定已知：机器运转的不均匀系数，由动态静力分析所得的平衡力矩My，驱动力矩Md为常数，具有定传动比的各构件的转动惯力JM，电动机、曲柄的每分钟转数n0 、n2及某些齿轮的齿数。要求确定安装在轴O2上的飞轮转动惯量JF。步骤：1） 根据动态静力分析所获得的平衡力矩MY，计算等效功阻力矩M r曲线。（因为M r =-My，故也可用My的数值作图
6、获得。）2） 对M r 曲线进行积分(或图解积分)，可得等效阻力矩作功A r曲线。3） 根据机器在一个稳定循环中能量的变化为零，且已知驱动力矩Md为常数的条件，可作出驱动力矩作功Ad曲线。4） 作出盈亏功Ei曲线。5） 从Ei曲线中可以找出其纵坐标最高点到最低点的距离，可得最大盈亏功Wmax。6） 按公式可计算出飞轮的转动惯量JF。公式中J0为具有定传动比各构件的等效转动惯量。题目二 单缸四冲程柴油机设计指导书一、机构简介及有关数据1、机构简介柴油机如图2-1所示，其中a)为机构简图，它将燃料（柴油）燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，借气缸内的燃气压力推动活
7、塞3，再通过连杆2使曲柄1作旋转运动。往复式内燃机有两冲程和四冲程两种，本课程设计的是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄转两转）完成一个工作循环。在一个工作循环中，气缸内的压力变化可通过示功图（或称容压曲线）如图2-1 b)看出，它表示气缸容积（与活塞位移s成正比）与压力的变化关系。 a) 机构简图 b) 示功图图2-1 单缸四冲程柴油机的机构简图和示功图四冲程内燃机的工作原理如下：进气冲程：活塞由上止点向下移动，对应曲柄转角。进气阀开，空气开始进入气缸，此时气缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，如示功图上的。压缩冲程：活塞由下止点向上移动，对应曲柄转角。此时
8、进气完毕，进气阀闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐升高，如示功图上的。膨胀（工作）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气的温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，此时燃气压力推动活塞由上向下移动对外作功（故又可称工作冲程），曲柄转角，随着燃气的膨胀，活塞下行，气缸容积增加，压力逐渐降低，如示功图上的。排气冲程：活塞由下向上移动，曲柄转角。排气阀开，废气经排气阀门被驱除，此时气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如示功图上的。示功图中的即表四个冲程气缸内的压力变化情况。进、排气阀的启闭是由凸轮机构来控制的，图2-1 a）中剖面有进、排气阀
9、各一只（图示只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O上的齿轮Z1和凸轮轴O1的齿轮Z2来传动的，由于一个工作循环中，曲柄转将转两转而进、排气阀则仅各启闭一次，所以齿轮的传动比。由上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只有一个冲程（膨胀冲程）是对外作功的，而其余的三个冲程则需依靠机械的惯性来带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大；为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮（图2-1中未示出）。为了使驱动力较均匀和增加内燃机的功率，内燃机常做成多缸的，如两缸、四缸和六缸等。2、题目数据容内号符据数曲柄滑块机构的运动分析曲柄滑块机构的动态静力分析及飞轮转动惯量确定mmr/minm
10、mkgkgms2120804150010020021210.010.0050.020.01凸轮机构的设计齿轮机构的设计mm度 mm度20图1 凸轮机构从动件加速度图表2-1 示功图数据表工作过程进 气压 缩位置编号123456789101112曲柄位置（度）300600900120015001800210024002700300033003600气缸指示压力1111111116.519.535膨 胀排 气13141516171819202122232437503900420045004800510054005700600063006600690072006025.59.5332.521.511
11、111二、完成论文作业的具体要求1、机构选型、机构运动简图的绘制已知：活塞冲程H、连杆和曲柄之长度比、曲柄每分钟转数。要求：根据该机械的工作原理和工作要求，进行机构的选型设计，对各方案进行特点、性能分析，择优选一；对优选方案绘制机构运动简图。图2-2 曲柄位置图2、曲柄滑块机构的运动分析已知：曲柄的每分钟转数n1，曲柄滑块机构上各构件的尺寸。要求：应用计算机辅助计算程序计算该机构中机构上各连接点的位移、速度、加速度，并绘制出滑块的速度线图和加速度线图以及运动线图。注意：在计算位移、速度、加速度时一定要计算出第点（在此点为气缸指示压力达最大值）。步骤：（略）3、导杆机构的动态静力分析已知：各构件
12、的重量G、绕重心的转动惯量Js、活塞直径Dh，示功图数据见表2-1以及运动分析计算中的已知条件和计算结果。要求：确定各运动副中反作用力及曲柄上所需的平衡力矩My。4、飞轮转动惯量的确定已知：机器运转的不均匀系数，由动态静力分析所得的平衡力矩My，阻力矩Mc为常数，曲柄轴的转动惯力Js1,凸轮轴的转动惯力J01，连杆绕其重心的转动惯力Js2。要求：计算飞轮转动惯量M。步骤：1） 根据动态静力分析所获得的平衡力矩MY，计算等效功阻力矩M r曲线。（因为M r =-My，故也可用My的数值作图获得。）2） 对M r 曲线进行积分(或图解积分)，可得等效阻力矩作功A r曲线。3） 根据机器在一个稳定循
13、环中能量的变化为零，且已知驱动力矩Md为常数的条件，可作出驱动力矩作功Ad曲线。4） 作出盈亏功Ei曲线。5） 从Ei曲线中可以找出其纵坐标最高点到最低点的距离，可得最大盈亏功Wmax。6） 按公式可计算出飞轮的转动惯量JF。公式中J0为具有定传动比各构件的等效转动惯量。题目三 摇摆式输送机设计指导书一、机构简介及有关数据：1、机构简介：摇摆式输送机是一种水平传送材料用的矿山运输机械（图4-1）。当电动机开动后，通过齿轮Z5-Z6，Z3-Z4与Z1-Z2使曲柄2回转，再经过六连杆机构1-2-3-4-5-6使输矿槽6作往复移动，放置在槽上的矿物7借助摩擦力而一起运动。矿物的输送是利用机构在某些位置输矿槽有相当大的加速度，使矿物在惯性力的作用下克服摩擦力而发生滑动，滑动的方向总是
