第一部分-插床导杆机构综合及运动的任务.doc

第一部分 插床导杆机构综合及运动的任务
一、已知条件
形成速度变化系数K,铰链中心 和 之间的距离 ，滑块5的冲程H,杆长比 ，滑块5的导路方向y-y垂直于导杆3摆角 的分角线 ，并使导杆机构在整个行程中都能得到较小的压力角，曲柄转速 及指定的相对运动图解法的作业位置。
二、基本要求
1）确定图中给出的机构相关尺寸，即需确定下列尺寸：
曲柄1的长度 ，导杆3的长度 ，连杆4的长度 ，固定铰链中心 到滑块5的导路y-y的距离h（此处，y-y是和铰链中心C的轨迹相重合的直线）；
2）按指定的作业位置作出机构运动简图，并用相对运动图解法求滑块5的速度 和加速度 ，质心 的加速度 ；
3）作出滑块5的位移曲线 ，并用图解微分法求出速度曲线 ，将结果与用相对运动图解法求得的滑块速度
作比较。
三、完成内容
在计算说明书上，应完成下列内容：
1）列出基本方程式及主要运算过程和数据；
2）列出主要的求解结果（包括机构的各主要尺寸，各构件的角速度和角加速度）；
3）列表比较相对运动图解法和图解微分法所得的 值。
第二部分 插床导杆机构动态静力分析的任务
一、已知条件
插床导杆机构综合与运动分析的结果，曲柄转速 ，切削力 的变化规律及其作用线位置；滑块5的重量 及其质心 的位置；导杆3具有与其运动平面相平行的对称平面，导杆3的重量 ，质心 的位置及对其质心轴的转动惯量 ；不计其余活动构件的质量；不计各运动副中的摩擦。
二、基本要求
1、按指定的作业位置，求出机构各运动副中的作用力；
2、按指定的作业位置，求出加于曲柄1的平衡力矩 。要求分别用力多变形法和速度多变形杠杆法求解平衡力矩，并比较所得结果，计算相对误差

式中， —用力多变形法求得的平衡力矩；
—用速度多变形法求得的平衡力矩。
三、完成任务
在计算说明书上，应完成下列内容：
1、列出各构件惯性力和惯性力矩的计算结果；
2、列出各示力体的平衡方程式及未知力的求解结果；
3、列出用速度多变形杠杆法求平衡力矩
的力矩平衡方程和求解结果；
4、列表比较 和 ，按照上面公式求得相对误差 。
设计内容计算
主要结果及参数
行程速度变化系数
滑块5的冲程
铰链中心 和 之间的距离
杆长比
曲柄1的速度
切削力
导杆3的质量
滑块5的质量
机器运转的不均匀系数
第一部分 插床导杆机构的综合及运动分析
一、插床导杆机构的综合
1、计算极位夹角 及导杆摆角

2、求

3、求 和

4、求

二、运动分析
1）选取合适的比例长度 ，按照指定的位置作出机构运动简图。
对于9位置，可先确定曲柄1的位置，然后依次画出导杆3、连杆4和滑块5的相应位置。
作出机构运动简图以后量出 的长度，并计算出相对位移，
2）按照下面的顺序进行速度分析
（1）求导杆3上与铰链中心 重合的点 的速度 。
滑块2－动参考系， －动点

式中，
取合适的速度比例尺 ，作出速度图 ，进而可以得到导杆3的角速度大小 及其转向是顺时针，相对速度 的大小 及其速度方向
（2）求铰链中心B的速度影像b
由影像原理知，在速度图上，b点应位于 的延长线上，且
（3）求滑块5的速度
B－基点，C－动点

根据上述的速度方程，继续在速度图 上求得C点的速度影像c，进而可以得出： 的大小 及其方向 ，连杆4角速度的大小 及其转向。
3）按照下面的顺序进行加速度分析
（1）求 点的加速度

式中， ， ，
取合适的加速度比例尺 ，作出加速度图 ，进而可得导杆3角加速度的大小 及其转向是顺时针。
（2）求B点的加速度影像
由影像原理知，在加速度图上， 点应位于 的延长线上，且
（3）求滑块5的加速度

式中，
根据上述加速度方程，继续在加速度图 上求得C点的加速度影像 ，进而可得： 的大小 及其方向 ，连杆4角加速度的大小 及其转向是顺时针。
（4）求导杆3质心 的加速度
由影像原理知，作 且保留两者的字母顺序一致，可得 的加速度影像 。进而可得 的大小 及其方向 。
4）作 位移图
在作 位移图时，位移 可取上极限位置为度量的起点，并规定向下为正，于是滑块5的位移 和 之间有下列关系式成立。

式中， 为滑块5的最大位移。
根据我们组（方案2）同学所求得的滑块5的位移值，取合适的长度比例尺 ，即可在直角坐标系中描点作出 位移图。
5）取合适的极距K(mm)，用图解微分的方法作出 速度线图
设以长为 的线段代表插床导杆机构的一个运动周期 ，则

于是，速度比例尺为
第二部分 插床导杆机构的动态静力分析
根据运动分析的结果，按照下列步骤用图解法对插床导杆机构进行动态静力分析
1、计算惯性力和惯性力矩
导杆3的惯性力和惯性力矩为：

惯性力 作用在质心 上。
滑块5的惯性力 为：
，惯性力 作用在质心 上。
2、动态静力分析
1）以杆组4-5为示力体，根据平衡条件可得：
，

取合适的力比例尺 ，作出力多变形，则可以求得 和 ，进而可得 。
2）以杆组2-3为示力体，根据平衡条件可得：

力平衡方程式中的 ， 和 分别是相应力对 点力臂的图示长度。解方程式可得 。进而作出力多变形，可求得 。
3）以曲柄1为示力体，由平衡条件得：
式中， 是力 对 点力臂的图示长度。根据方程式可求得平衡力矩
3、用速度多变形杠杆法求平衡力矩
1）作出转向速度多变形，并根据影像原理求得导杆3质心 的速度影像 ；
2）将力平移到转向速度多变形上：切削力 、重力 、和惯性力 平移到速度影像 上，重力 、惯性力 平移到速度影像 上，并在速度影像 上画出平衡力 ，其中：

3）对极点p取矩，求解平衡力矩
根据速度多变形杠杆法，对极点p取矩，可得：

式中， 、 和 是相应力对极点p力臂的图示长度。求解上式，可得平衡力 ，进而可以得到

4、列表比较 和 ，并按照 计算相对误差。