if(F1>PI||F1<0)F[j]=2*(F1+Sgn(X1)*PI);
if(fabs(F1)<0.001)F[j]=2*PI;
S[i]=L[i]*sin(F[j]);
C[i]=L[i]*cos(F[j]);
S[k]=L[k]*sin(F[j]);
C[k]=L[k]*cos(F[j]);
S[j]=L[j]*sin(F[j]);
C[j]=L[j]*cos(F[j]);
X[c]=X[b]-S[i];
Y[c]=Y[b]+C[i];
X[e]=X[c]+C[j]-s1*cos(F[j]);
Y[e]=Y[c]+S[j]-s1*sin(F[j]);
G6=(X[b]-X[d])*cos(F[j])+(Y[b]-Y[d])*sin(F[j]);
W[j]=((U[b]-U[d])*cos(F[j])-(V[b]-V[d])*sin(F[j]))/G6;
v1=((V[b]-V[d])*(X[b]-X[d])+(U[b]-U[d])*(Y[b]-Y[d]))/G6;
V[c]=V[b]-W[j]*C[i];
U[c]=U[b]-W[j]*S[i];
V[e]=V[d]-W[j]*(S[j]-C[k]);
U[e]=U[d]+W[j]*(C[j]+S[k]);
G4=A[b]-A[d]+W[j]*W[j]*(X[b]-X[d])+2*W[j]*v1*sin(F[j]);
G5=B[b]-B[d]+W[j]*W[j]*(X[b]-X[d])-2*W[j]*v1*cos(F[j]);
E[j]=(G5*cos(F[j])-G4*sin(F[j]))/G6;
a1=(G4*(X[b]-X[d])+G5*(Y[b]-Y[d]))/G6;
Ar=a1;
Ak=2*W[j]*v1;
A[e]=A[d]-E[j]*(S[j]-C[k])-W[j]*W[j]*(C[j]+S[k]);
B[e]=B[d]+E[j]*(C[j]+S[k])-W[j]*W[j]*(S[j]-C[k]);
Res[0]=s1;
Res[1]=v1;
Res[2]=a1;
return
(1);
}
intmrrp(inti,intj,intb,intc,intr,intm)
{doubleB0,C0,Z1,S1,X1,Y1,F1;
doubleQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,A1,V1;
B0=2*(X[r]-X[b])*cos(F[j])+2*(Y[r]-Y[b])*sin(F[j]);
S[j]=L[j]*sin(F[j]);
C[j]=L[j]*cos(F[j]);
C0=pow((X[r]-X[b]),2)+pow((Y[r]-Y[b]),2)+pow(L[j],2)-pow(L[i],2)-2*(X[r]-X[b])*S[j]+2*(Y[r]-Y[b])*C[j];
if(B0*B0-4*C0<0)return(0);
Z1=sqrt(B0*B0-4*C0);
S1=(-B0+m*Z1)/2;
X[c]=X[r]+S1*cos(F[j])-S[j];
Y[c]=Y[r]+S1*sin(F[j])+C[j];
X1=X[c]-X[b];
Y1=Y[c]-Y[b];
F1=Angle(X1,Y1);
F[i]=F1;
S[i]=L[i]*sin(F[i]);
C[i]=L[i]*cos(F[i]);
Q1=V[r]-V[b]-W[j]*(S1*sin(F[j])+C[j]);
Q2=U[r]-U[b]+W[j]*(S1*cos(F[j])-S[j]);
Q3=S[i]*sin(F[j])+C[i]*cos(F[j]);
W[i]=(-Q1*sin(F[j])+Q2*cos(F[j]))/Q3;
V1=-(Q1*C[i]+Q2*S[i])/Q3;
V[c]=V[b]-W[i]*S[i];
U[c]=U[b]+W[i]*C[i];
Q4=A[r]-A[b]+C[i]*pow(W[i],2)-E[j]*(S1*sin(F[j])+C[j])-pow(W[j],2)*(S1*cos(F[j])-S[j])-2*W[j]*V1*sin(F[j]);
Q5=B[r]-B[b]+S[i]*pow(W[i],2)+E[j]*(S1*cos(F[j])-S[j])-pow(W[j],2)*(S1*sin(F[j])+C[j])+2*W[j]*V1*cos(F[j]);
A1=(-Q4*C[i]-Q5*S[i])/Q3;
E[i]=(-Q4*sin(F[j])+Q5*cos(F[j]))/Q3;
A[c]=A[b]-E[i]*S[i]-C[i]*(W[i],2);
B[c]=B[b]+E[i]*C[i]-S[i]*(W[i],2);
return
(1);
}
voidmain()
{intii,index,iFlagea,iFlageb;
doublep1,F9,Res[3],N1,K,M,N,P,T,R;
p1=PI/180;
L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;
X[1]=0;Y[1]=350;N1=64;X[4]=0;Y[4]=0;X[7]=0;
printf("L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;\n");
printf("F[1]DEGX[6]mmY[6]mmV[6]m/sA[6]m/s^2\n");
T=sqrt(Y[1]*Y[1]-L[1]*L[1]);
P=T*L[3]/Y[1];
R=(L[3]-P)/2;
Y[7]=L[3]-R;
W[1]=-N1*PI/30;
M=L[1]/Y[1];
K=asin(M);
F9=0;F[1]=-PI+K;
mcrank(1,1,1,2,F9);
iFlagea=mrpr(2,3,4,2,3,4,5,1,Res);
if(iFlagea==0)
printf("Becauseofwrongdata,theCaculationfailed\n");
F[6]=0;
iFlageb=mrrp(5,6,5,6,7,1);
N=X[6];
X[1]=-N;
Y[1]=-Y[7]+Y[1];
X[4]=-N;
Y[4]=-Y[7];
X[7]=-N;
Y[7]=0;
for(ii=0;ii<=12;ii++)
{F[1]=-PI+K+ii*(-30)*p1;
F9=0;
mcrank(1,1,1,2,F9);
iFlagea=mrpr(2,3,4,2,3,4,5,1,Res);
if(iFlagea==0)
printf("Becauseofwrongdata,theCaculationfailed\n");
F[6]=0;
iFlageb=mrrp(5,6,5,6,7,1);
if(iFlageb==1)
printf("%8.2f,%8.2f,%8.2f,%8.2f,%8.2f\n",-(F[1]-K+PI)/p1,X[6],Y[6],V[6]/1000,A[6]/1000);
elseprintf("Becauseofwrongdata,theCaculationfailed!
\n");
}
getch();
}
2)计算结果
L[1]=90;L[2]=0;L[3]=580;L[4]=0;L[5]=174;L[6]=0;
F[1]DEGX[6]mmY[6]mmV[6]m/sA[6]m/s^2
0.00,0.00,0.00,-0.00,7.69
30.00,17.89,0.00,0.42,5.41
60.00,61.37,0.00,0.67,2.96
90.00,118.51,0.00,0.78,0.71
120.00,180.27,0.00,0.78,-1.17
150.00,237.76,0.00,0.67,-2.50
180.00,280.99,0.00,0.41,-3.50
210.00,298.28,0.00,-0.00,-4.88
240.00,275.04,0.00,-0.62,-6.73
270.00,200.09,0.00,-1.25,-4.27
300.00,97.78,0.00,-1.23,4.18
330.00,23.38,0.00,-0.63,8.41
360.00,0.00,0.00,-0.00,7.69
2.6.滑块6的位移,速度,加速度随转角变化曲线
§
其位移,速度,加速度随转角变化曲线如图所示:
三.设计方案和分析
§3.1方案一
3.1.1方案一的设计图
3.1.2方案一的运动分析及评价
(1)运动是否具有确定的运动
该机构中构件n=5。
在各个构件构成的的运动副中Pl=6,Ph=1.凸轮和转子、2杆组成运动副中有一个局部自由度,即F'=1。
机构中不存在虚约束。
.由以上条件可知:
机构的自由度F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构的原动件是凸轮机构,原动件的个数等于机构的自由度,所以机构具有确定的运动。
(2)机构传动功能的实现
在原动件凸轮1带动杆2会在一定的角度范围内摇动。
通过连杆3推动滑块4运动,从而实现滑块(刨刀)的往复运动。
(3)主传动机构的工作性能
凸轮1的角速度恒定,推动2杆摇摆,在凸轮1随着角速度转动时,连杆3也随着杆2的摇动不断的改变角度,使滑块4的速度变化减缓,即滑块4的速度变化在切削时不是很快,速度趋于匀速;在凸轮的回程时,只有惯性力和摩擦力,两者的作用都比较小,因此,机构在传动时可以实现刨头的工作行程速度较低,而返程的速度较高的急回运动。
传动过程中会出现最小传动角的位置,设计过程中应注意增大基圆半径,以增大最小传动角。
机构中存在高副的传动,降低了传动的稳定性。
(4)机构的传力性能
要实现机构的往返运动,必须在凸轮1和转子间增加一个力,使其在回转时能够顺利的返回,方法可以是几何封闭或者是力封闭。
几何封闭为在凸轮和转子设计成齿轮形状,如共扼齿轮,这样就可以实现其自由的返回。
机构在连杆的作用下可以有效的将凸轮1的作用力作用于滑块4。
但是在切削过程中连杆3和杆2也受到滑块4的作用反力。
杆2回受到弯力,因此对于杆2的弯曲强度有较高的要求。
同时,转子与凸轮1的运动副为高副,受到的压强较大。
所以该机构不适于承受较大的载荷,只使用于切削一些硬度不高的高的小型工件。
该机构在设计上不存在影响机构运转的死角,机构在运转过程中不会因为机构本身的问题而突然停下。
(5)机构的动力性能分析。
由于凸轮的不平衡,在运转过程中,会引起整个机构的震动,会影响整个机构的寿命。
所以在设计使用的过程中应处理好机械的震动问题,可以增加飞轮减少机械的震动,以免造成不必要的损失和危险。
(6)机构的合理性
此机构使用凸轮和四连杆机构,设计简单,维修,检测都很方便。
同时,机构的尺寸要把握好,如杆2太长的话,弯曲变形就会很大,使杆2承受不了载荷而压断,如果太短的话,就不能有效的传递凸轮1的作用力和速度。
同时。
凸轮具有不平衡性,在设计中尽量使凸轮的重量小一些,减小因为凸轮引起的整个机构的不平衡和机器的震动。
(7)机构的经济性
该机构使用的连杆和凸轮都不是精密的结构,不需要特别的加工工艺,也不需要特别的材料来制作,也不需要满足特别的工作环境,所以该机构具有好的经济效益,制作方便,实用。
不过机器的运转可能会造成一定的噪音污染;凸轮机构为高副机构,不宜承受较大的载荷。
§3.2方案二
3.2.1方案二的设计图
3.2.2方案二的运动分析和评价
(1)运动是否具有确定的运动
该机构由齿条、扇形齿轮3、滑块2和杆1组成,其中杆1为主动件。
滑块2以移动副的方式和扇形齿轮3连在一起。
机构具有3个活动构件。
机构中的运动副有原动件1的铰接,1和2的转动副以及2和3的移动副。
机构中的运动副全都是低副,且Pl=4.在该机构中没有高副,也不存在局部自由度和虚约束。
由此可知:
F=3n-(2Pl+Ph-p')-F'=1
机构中有一个原动件,原动件的个数等于该机构的自由度。
所以,该机构具有确定的运动。
(2)机构功能的实现
根据机构图可知,整个机构的运转是由原动件1带动的。
杆1通过滑块2带动扇形齿轮3的运动。
扇形齿轮3和与刨头连接的齿条啮合。
从而实现刨刀的往复运动。
(3)机构的工作性能
该机构中原动件1对滑块2的压力角一直在改变。
但是原动件1的长度较小,扇形齿轮的半径较大,即原动件1的变化速度对于扇形齿轮3的影响不是很大,同时机构是在转速不大的情况下运转的,也就是说,在扇形齿轮作用下的齿条的速度在切削过程中变化不大。
趋于匀速运行。
原动件1在滑块2上的速度始终不变,但是随着原动件1的运转,在一个周期里,BC的长度由小到大,再变小。
而BC的长度是扇形齿轮3的回转半径,也就是说,在机构的运行过程中,推程的速度趋于稳定,在刨头回程时,由于扇形齿轮受到齿条的反作用力减小。
`还有扇形齿轮3的回转半径减小,使扇形齿轮的回程速度远大于推程时的速度。
即可以达到刨床在切削时速度较低,但是在回程时有速度较高的急回运动的要求。
在刨头往返运动的过程中,避免加减速度的突变的产生。
(4)机构的传递性能
该机构中除了有扇形齿轮和齿条接触的两个高副外,所有的运动副都是低副,齿轮接触的运动副对于载荷的承受能力较强,所以,该机构对于载荷的承受能力较强,适于加工一定硬度的工件。
同时。
扇形齿轮是比较大的工件,强度比较高,不需要担心因为载荷的过大而出现机构的断裂。
在整个机构的运转过程中,原动件1是一个曲柄,扇形齿轮3只是在一定的范围内活动,对于杆的活动影响不大,机构的是设计上不存在运转的死角,机构可以正常的往复运行。
(5)机构的动力性能分析
该机构的主传动机构采用导杆机构和扇形齿轮,齿条机构。
齿条固结于刨头的下方。
扇形齿轮的重量较大,运转时产生的惯量也比较大,会对机构产生一定的冲击,使机构震动,不过在低速运转情况下,影响不会很大。
(6)机构的合理性
该机构的设计简单,尺寸可以根据机器的需要而进行选择,不宜过高或过低。
同时,扇形齿轮的重量有助于保持整个机构的平衡。
使其重心稳定。
由于该机构的设计较为简单。
所以维修方便。
,除了齿轮的啮合需要很高的精确度外没有什么需要特别设计的工件,具有较好的合理性。
(7)机构的经济性能
该机构中扇形齿轮与齿条的加工的精度要求很高,在工艺上需要比较麻烦的工艺过程,制作起来不是很容易。
此方案经
方案2如下图
§3.3方案三
3.3.1.方案