1、機械原理課程設(shè)計第一部分 相關(guān)背景知識介紹一、粉末冶金的用途粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。在現(xiàn)代社會中，粉末冶金具有以下幾點用途： （1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如al-li合金、耐熱al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有

2、重要的作用。 （2）可以制備非晶、微晶、準晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學、磁學、光學和力學性能。 （3）可以容易地實現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。 （4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等。 （5）可以實現(xiàn)凈近形成形和自動化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。 （6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。二

3、、粉末冶金材料和制品的今后發(fā)展方向1、有代表性的鐵合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。2、制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金。3、用增強致密化過程來制造一般含有混合相組成的特殊合金。4、制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金。5、加工獨特的和非一般形態(tài)或成分的符合零部件。綜上所述，我們不難看出粉末冶金有這它自己獨特的優(yōu)點，在社會生產(chǎn)生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。粉末冶金技術(shù)在未來發(fā)展的道路上仍然具有廣闊前景，所以我們在機械原理課程設(shè)計中設(shè)計一個粉末成型壓制的機構(gòu)還是很有價值和意義的。第二部分 設(shè)計原理及設(shè)計要求一、工作原理及工藝過程粉末冶金是將金屬等粉末

4、的混合料，通過壓制成型和燒結(jié)而制成零件或成品材料的一種工藝方法。在壓制長徑比h/d1-1.5的圓柱體壓坯時，可采用單向壓制，即壓制時僅一個方向施力。壓制過程中，陰模固定不動，其它執(zhí)行件動作如圖1所示： (a) (b) (c) (d) (e) 圖1(a)送料器上粉后返回，上模沖開始下行壓制粉末，下模沖固定不動。(b)上模沖壓制到位，下模沖固定不動。(c)上模沖上行回位，下模沖上頂壓坯脫模。(d)送料器推壓坯下料，下模沖固定不動。(e)送料器到位后準備上粉，下模沖下行回位，然后開始下一循環(huán)。二、設(shè)計要求 1、上模沖壓制機構(gòu)應(yīng)具有以下運動特性：快速接近粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻（約0.4

5、秒左右）保壓或接近壓制行程終點時再放慢速度而起到保壓作用。 2、脫模機構(gòu)應(yīng)具有使下模沖頂出距離準確，復(fù)位時要求速度快而沖擊小。 3、送料機構(gòu)要嚴格遵守壓制周期的規(guī)律。 4、進一步要求：讓上模沖和下模沖的行程可調(diào)。三、主要技術(shù)參數(shù)要求 1、每分鐘壓制次數(shù)位10-40次； 2、壓坯最大直徑為45mm； 3、上模沖最大行程為110mm； 4、送粉器行程為115mm； 5、脫模最大行程位45mm； 6、壓制及脫模能力最大為58kn;第三部分 機構(gòu)運動循環(huán)圖的確定和各個執(zhí)行構(gòu)件的選型一、各執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作和運動循環(huán)圖1、上模沖壓制機構(gòu)的工藝動作：上模沖壓制機構(gòu)的曲柄在0（在這里特殊規(guī)定0是使上模沖位于

6、最高位置的極位角度）到150（這個數(shù)值由設(shè)計的極位夾角決定）要完成上模沖的下降和沖壓過程；在150到360內(nèi)要完成上模沖和粉料脫離并使上模沖繼續(xù)向上升的工藝動作。2、 下模沖脫模機構(gòu)的工藝動作：在上模沖下降和沖壓的過程中下模沖要保持不動，在上模沖脫離的同時下模沖上升，然后保持不動，最后下模沖下降復(fù)位，從而完成該凸輪機構(gòu)的一周旋轉(zhuǎn)工作。3、 送粉機構(gòu)的工藝動作：在上模沖和下模沖完成一周的運動的同時，送粉機構(gòu)要先完成送粉、復(fù)位和等待這三個工藝動作，然后再完成推料、復(fù)位和等待這三個工藝動作。結(jié)合上模沖壓制機構(gòu)、下模沖脫模機構(gòu)和送粉機構(gòu)的各個工藝動作擬定運動循環(huán)圖如圖2所示：圖2二、各運動構(gòu)件的選型

7、（一）各運動構(gòu)件的功能分析 1、上模沖壓制機構(gòu)：上模沖要求沖頭能夠快速接近粉料，并且能有保壓過程，然后返回，由此可以看出這要求我們所選的上模沖壓制機構(gòu)要有急回特性，所以我們可以采用曲柄滑塊機構(gòu)或者凸輪機構(gòu)。對于曲柄滑塊機構(gòu)我們要采用偏置曲柄滑塊機構(gòu)才會具有急回特性。由于當凸輪機構(gòu)作為上模沖壓制機構(gòu)時，若上模沖沖擊力過大會造成凸輪推桿的斷裂，所以若要求上模沖沖擊力較大時不宜采用凸輪機構(gòu)。 2、下模沖脫模機構(gòu)：下模沖要求頂出距離準確，復(fù)位時要求速度快而沖擊小，并且要求下模沖的運動規(guī)律很嚴格，所以我們可以采用凸輪機構(gòu)。若采用凸輪機構(gòu)也還是會有一定的缺點，就是當上模沖的沖頭沖壓時必定會對下模沖凸輪脫模

8、機構(gòu)的推桿產(chǎn)生一定的影響，容易造成下模沖凸輪機構(gòu)推桿的斷裂。 3、送粉機構(gòu)：本題目要求送粉機構(gòu)的運動周期嚴格并且具有行程要求。根據(jù)此項要求我們可以采用對心曲柄滑塊機構(gòu)或者凸輪機構(gòu)。若采用對心曲柄滑塊機構(gòu)則無法保證留有送粉機構(gòu)在送粉回程后和推料推程前的間歇時間。如果不存在間歇時間就會使送粉和推料的速度大大降低，故采用對心曲柄滑塊機構(gòu)還是有一定的缺點的。綜合上面的分析，我們可以采用凸輪機構(gòu)。在運動過程中，凸輪可以嚴格保證運動的精確性和準確性，并且也可以提高送粉和推料的速度。根據(jù)以上對上模沖壓制機構(gòu)、下模沖脫模機構(gòu)和送粉機構(gòu)的分析我們可以設(shè)計出幾種粉末成型壓機的機構(gòu)簡圖，在運動方案選擇和確定上會一一

9、加以描述。（二）運動方案的選擇和確定方案（一）方案（一）的機構(gòu)簡圖如圖3所示。圖3本方案所選的上模沖壓制機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu)可以滿足具有急回特性，但在保壓這一方面還有待考慮。本方案所選的下模沖脫模機構(gòu)是通過安裝在與曲柄固連的凸輪再借助連桿機構(gòu)傳遞過來的，但是本方案的缺點是下模沖的運動傳遞過于復(fù)雜會使運動的精確性受到影響，而且在fy段容易發(fā)生卡死現(xiàn)象。本方案所選的送粉機構(gòu)為凸輪機構(gòu)很容易滿足題意，但要對凸輪的設(shè)計提出較高要求。本方案的傳動系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿傳動，可以具有較大的傳動比。方案（二）方案（二）的機構(gòu)簡圖如圖4所示。圖4本方案所選的上模沖壓制為偏置曲柄滑塊機構(gòu)與方案（一）一樣，具有同樣的

10、功能，我們所要考慮的就是選擇合適的偏心距和桿長來滿足題目的速度要求。本方案所選的下模沖脫模機構(gòu)為凸輪機構(gòu)。該機構(gòu)的優(yōu)點是運動具有精確性，可以嚴格滿足題目要求，缺點是對推桿和凸輪的受力有嚴格的要求。本題目所選的送粉機構(gòu)仍為凸輪機構(gòu)，可遵守運動規(guī)律并且具有推程準確、運動周期嚴格的特點。本方案仍然選用蝸輪蝸桿傳動，具有較大的傳動比。方案（三） 方案(三)的機構(gòu)簡圖如圖5所示：圖5本方案與方案（二）只是在傳動裝置上存在差異，由于蝸輪蝸桿具有較大的傳動比，故在本方案中我們除了在電機輸出的傳動上采用了蝸輪蝸桿傳動，其它的傳動則一律采用鏈傳動，這樣可以有效的降低傳動比。由于電機轉(zhuǎn)速較快而各個機構(gòu)的轉(zhuǎn)速較慢，

11、故在電機輸出時采用蝸輪蝸桿傳動是可以的，并且該處的蝸輪蝸桿傳動會使傳動平穩(wěn)、準確。在下模沖2位于最低點的時候有一個凹槽會減小凸輪推桿對凸輪的沖擊，這樣會起到一定的安全保護作用。凹槽的深度由下模沖凸輪推桿的行程和下模沖凸輪的安裝位置有關(guān)。結(jié)論：通過以上的分析我們選擇方案（三）作為最終的設(shè)計方案。（三）所選運動方案的總體分析通過對所選方案（三）的分析可知，對于本方案所選的上模沖的壓制機構(gòu)（偏置曲柄滑塊機構(gòu)），其上模沖沖頭的運動規(guī)律為往復(fù)直線運動。對于本方案所選的下模沖脫模機構(gòu)（凸輪機構(gòu)）和送粉機構(gòu)（凸輪機構(gòu)）則要在各自運動周期內(nèi)做間歇直線運動。（四）對于上模沖和下模沖行程可調(diào)的說明 本方案是通過更

12、換不同長度的上模沖沖頭和下模沖沖頭來實現(xiàn)上模沖和下模沖行程可調(diào)的。第四部分 所選機構(gòu)傳動系統(tǒng)的選擇傳動系統(tǒng)的選擇：根據(jù)電工學的知識可知，同步電機的轉(zhuǎn)速n=60f/p,其中f為電機的頻率，p為電機的磁極對數(shù)，一般的同步電機的轉(zhuǎn)速n=2800轉(zhuǎn)/分=2800轉(zhuǎn)/60秒=46.67r/s.對于方案（三）的分析設(shè)計可以知道，上模沖曲柄的角速度、下模沖凸輪的角速度、送粉機構(gòu)凸輪的角速度三者之間的關(guān)系為：21223。由n和的關(guān)系可以知道2n1=2n2=n3=20轉(zhuǎn)/分，各輪之間的半徑關(guān)系為r1=r2=2r3.如圖5所示，對于方案（三）的機構(gòu)分析可得：圖51.在這里要求2的轉(zhuǎn)速和上模沖曲柄的轉(zhuǎn)速即4的轉(zhuǎn)速一

13、樣，對于蝸輪蝸桿機構(gòu)我們可以算出其傳動比為i12=n1/n2=2800/20=140,由于該傳動比較大，所以說選用蝸輪蝸桿機構(gòu)很合適。并且蝸輪蝸桿機構(gòu)還具有傳動平穩(wěn)，嚙合沖擊小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，所以這里可以選用蝸輪蝸桿傳動。2.由于2的轉(zhuǎn)速和3的轉(zhuǎn)速相等，并且要求2的轉(zhuǎn)速和4的轉(zhuǎn)速相等，所以運動由3傳遞到4其傳動比i34=n3/n4=1.3.運動由3傳遞到5，由于5的轉(zhuǎn)速為3的2倍，所以該傳動比為i35=1/2.4.運動由5傳遞到6由于5的轉(zhuǎn)速為6的2倍數(shù)，所以該傳動比i56=2.第五部分 所選運動方案各機構(gòu)具體分析一、上模沖壓制機構(gòu)的尺寸確定和運動分析（一）上模沖壓制機構(gòu)的尺寸確定：將上模沖

14、壓制機構(gòu)從整個機構(gòu)抽出來得到上模沖壓制機構(gòu)的簡圖如圖6所示。圖6該機構(gòu)簡圖可以簡化成圖7所示的形式，簡化后的機構(gòu)簡圖如圖7所示。圖7上模沖壓制機構(gòu)的運動要求：a、上模沖的沖頭要快速接近粉末，等速接近粉末或停留片刻（約0.4s）起保壓作用；b、上模沖每分鐘要沖壓10-40次；c、上模沖沖頭最大行程為110mm。上模沖壓制機構(gòu)的相關(guān)尺寸設(shè)計要求及設(shè)計過程：a、由于要求上模沖的沖頭每分鐘沖壓10-40次，在這里我們選擇上模沖的沖頭每分鐘沖壓10次，則n=10/min=10/60s=1/6s,即f=1/6hz,有=2f可知，這里上模沖曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄的角速度1=/3 rad/s。b、本題目要求具有急

15、回特性，即要求快速接近物料再與物料分離。設(shè)急回的速比系數(shù)k=0.714.由于本題要求先快后慢，則k=v2-v1=(180-)/(180+),則極位夾角=(1-k)/(1+k)18030.極位夾角如圖8所示。圖8c、由極位夾角等條件來設(shè)計偏心距e：滿足ab為曲柄的條件為： ab+cdbc+ad 其中cd- ad=e 故a+eb由圖9可知知道，cos=(a+b)2 + (a-b)2-(0.11)2/2(a+b)(a-b),由于本題已經(jīng)算出=30，所以我們可以算出0.268b2+3.372a2=0.0121,化簡為b2+13.925a2=0.04515由圖9可知，h=a1c2- a1c1 =ecot

16、1-ecot2=e(cos1/ sin1- cos2/ sin2 )=2esin(2-1)/cos(1+2)-cos cos(1-2),由于=2-1，所以該式可以化簡成h=2esin/cos(1+2)-cos,將式化簡為cos(1+2)=(2e+1.732h )/2h,因為-1cos(1+2) 1，所以可以算出-0.2053e0.0148（單位為m）,這里取e的方向向下為正，設(shè)計該機構(gòu)時，我們要求c1,c2點在a點下方，即e的取值為正，所以偏心距e的取值為e=10mm.圖9綜上所述，偏心距e=10mm,a、b桿長要滿足a+10mmb，b2+13.925a2=0.04515。由此來確定桿長a、b

17、,從而確定出滑塊的運動規(guī)律。在這里我們?nèi)〕跏贾祦泶_定ab（即桿長a）、bc(即桿長b)的長度，這里取ab=100mm,bc=200mm,上機調(diào)試得到其運動線圖，即當1相對x軸正方面從180轉(zhuǎn)到-180時,所得的1與c,v,a之間的關(guān)系如下圖所示：圖10 滑塊的位移、速度、加速度線圖注釋：thta1表示轉(zhuǎn)角1，c表示滑塊的位移，v表示滑塊的速度，a表示滑塊的加速度。結(jié)論: 由圖10的圖像可以看出，滑塊的最大行程超過了110mm,不符合題意，所以我們還要對上模沖壓制機構(gòu)做進一不的運動分析，從而來確定滿足題意的ab、bc的桿長。（二）上模沖壓制機構(gòu)的運動分析：用解析法對圖11進行運動學分析可知：圖1

18、1矢量方程：a+b=e+c在x軸上的投影為：acos1+bcos2=c在y軸上的投影為：asin1+bsin2=e位置分析解析表達式：acos1+bcos2=casin1+bsin2=e速度分析解析表達式（將位置分析解析表達式兩邊求導(dǎo)）:這里的1為曲柄的角速度，2為連桿的角速度。(acos1) +(bcos2) =c(asin1) +(bsin2) =e化簡為：-a1 sin1-b2 sin2=vb2 cos2=a1 cos1加速度分析解析表達式（將速度分析解析分析式兩邊求導(dǎo)）： 這里1為曲柄的加速度，由于曲柄為勻速轉(zhuǎn)動，其實1=0；2為連桿轉(zhuǎn)動的角加速度, 0為滑塊的加速度。-（a1 sin

19、1) -（b2 sin2) =v（b2 cos2) =（a1 cos1) 化簡為：a1 sin1+a12 cos1+b2 sin2+b22 cos2=-0b2 cos2- b22 sin2= a1 cos1- a12 sin1將以上的位置分析解析表達式、速度分析解析表達式、加速度分析解析表達式用matlab編程，通過輸入不同的ab、bc的數(shù)值，從而畫出滑塊的位移、速度、加速度的圖像，使得所設(shè)計的曲柄滑塊機構(gòu)的滑塊的速度圖像能比較好的滿足題意的要求，那么這組的ab、bc的數(shù)值就是上模沖壓制機構(gòu)曲柄和連桿的長度。通過以上分析可知：最終結(jié)果為:經(jīng)過上機調(diào)試,最后確定取ab=50mm,bc=100mm

20、.所得圖像為:當1相對x軸正方面從180轉(zhuǎn)到-180時,所得的1與2,c之間的關(guān)系如圖所示:圖12 1與2、滑塊位移c之間的關(guān)系線圖當1相對x軸正方面從180轉(zhuǎn)到-180時,所得的1與c,v,a之間的關(guān)系如圖所示:圖13 1與滑塊位移a、速度v、加速度a之間的關(guān)系線圖 結(jié)論:最終我們?nèi)〉胊b的桿長為50mm，cd的桿長為100mm。從圖13我們可以看出，這時滑塊的最大行程滿足題目中要求的110mm,且滿足滑塊在沖壓過程快速壓制然后離開時速度降低。在沖壓到粉料時速度放慢有保壓的過程。二、下模沖脫模機構(gòu)的尺寸確定和運動分析 （一）下模沖脫模機構(gòu)的尺寸確定：在這里我們?nèi)⊥馆喌幕鶊A半徑r0=150mm

21、,棍子半徑rr=10mm,并且題目要求推桿最大行程h=45mm。現(xiàn)在檢驗其設(shè)計的是否合理。滾子半徑的考慮:由于本題目在這里采用了滾子凸輪，為了避免失真現(xiàn)象就要要求理論廓線的最小曲率半徑大于滾子半徑rr。由于=（x2+y2）3/2/(xy-yx),其中x=dx/d,x=d2x/d2, y=dy/d,y=d2y/d2.由凸輪理論輪廓曲線方程x=(s0+s)sin y=(s0+s)cos可知，x=y=y,x=y=-x.其中s0=r0,s為推桿運動方程。則=(y2+x2)3/2/(y2-x2)根據(jù)設(shè)計出的凸輪輪廓(見圖19)可以大致估算出各點的曲率半徑，并且由于該凸輪基圓半徑的設(shè)計較大，綜合分析可知該

22、機構(gòu)滾子的設(shè)計是合理的。壓力角的考慮：對于一般的直動推桿取許用壓力角=30,在這里e=0.由r0(ds/d)tan-s可知，如果取r=(ds/d)tan-s,只要r0rmax即可。用matlab畫出r和的關(guān)系曲線如圖14所示：圖14注釋：that為下模沖脫料凸輪的轉(zhuǎn)角。結(jié)論：由圖14可以看出r的最大值為45，所以下模沖凸輪基圓半徑選用150mm是可以的。（二）下模沖脫模機構(gòu)的運動分析：下模沖脫模機構(gòu)的運動要求：a、脫模最大行程為45mm；b、要求頂出距離準確，復(fù)位快而沖擊小。下模沖脫模機構(gòu)的運動設(shè)計及過程a、由于根據(jù)運動循環(huán)圖可知，下模沖的運動周期應(yīng)該和上模沖的運動周期一樣。由=2/t可知，下

23、模沖的凸輪運動的角速度和上模沖壓制機構(gòu)的曲柄的角速度是一致的，即1=2=-/3 rad/s。（負號表示凸輪為順時針旋轉(zhuǎn)）b、運動規(guī)律：（設(shè)凸輪轉(zhuǎn)角為，為方便起見在設(shè)計凸輪輪廓時取順時針旋轉(zhuǎn)為正）在0-150的過程中： s=0 v=0 a=0在150-180的過程中：設(shè)推程轉(zhuǎn)角為0=30，在編程過程中去順時針為正，設(shè)計出凸輪輪廓后再調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向。由于要求沖擊較小，所以本過程采用正弦加速度運動規(guī)律。 s=h(-150)/ 0)-sin(2(-150)/ 0)/(2) v=h21-cos(2(-150)/ 0)/ 0 a=2h22sin(2(-150)/ 0)/ 02在180-330的過程中：s=h

24、v=0a=0在330-360的過程中：在回程時為了方便起見也可采用正弦加速度運動規(guī)律。設(shè)回程轉(zhuǎn)角為0=30，在編程過程中去順時針為正，設(shè)計出凸輪輪廓后再調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向。s=h1-(-330)/ 0)+sin(2(-330)/ 0)/(2) v=h2cos(2(-330)/ 0)-1/ 0 a=-2h2sin(2(-330)/ 0)/ 02c、根據(jù)推桿運動規(guī)律設(shè)計凸輪理論輪廓：有所學知識可以知道凸輪理論輪廓的方程為：x=(s0+s)sin+ecosy=(s0+s)cos-esin由于本題為對心凸輪，故這里凸輪的偏心距e=0，所以上式可以化簡為： x=(s0+s)sin y=(s0+s)cos其中s

25、0=r0,s為推桿運動方程。應(yīng)用matlab所畫出來的凸輪輪廓曲線為理論輪廓曲線。所設(shè)的凸輪的基圓半徑r0=150mm,棍子半徑rr=10mm,推桿最大行程h=45mm,則所設(shè)計的凸輪輪廓曲線如下圖所示，設(shè)計程序見附表。所得到的推桿行程曲線如圖15所示:圖15凸輪轉(zhuǎn)角在150-180之間的推桿行程如圖16所示:圖16推桿的速度如圖17所示：圖17推桿的加速度如圖18所示：圖18所設(shè)計的凸輪理論輪廓曲線為:圖19三、送粉機構(gòu)的尺寸確定和運動分析（一）送粉機構(gòu)的尺寸確定：在這里我們?nèi)⊥馆喌幕鶊A半徑r0=250mm,滾子半徑rr=10mm,并且題目要求推桿最大行程h=115mm。現(xiàn)在檢驗其設(shè)計的是否

26、合理。滾子半徑的考慮:由于本題目在這里采用了滾子凸輪，為了避免失真現(xiàn)象就要要求理論廓線的最小曲率半徑大于滾子半徑rr。由于=（x2+y2）3/2/(xy-yx),其中x=dx/d,x=d2x/d2, y=dy/d,y=d2y/d2.由凸輪理論輪廓曲線方程x=(s0+s)sin y=(s0+s)cos可知，x=y=y,x=y=-x.其中s0=r0,s為推桿運動方程。則=(y2+x2)3/2/(y2-x2)根據(jù)設(shè)計出的凸輪輪廓(見圖24)可以大致估算出各點的曲率半徑，并且由于該凸輪基圓半徑的設(shè)計較大，綜合分析可知該機構(gòu)滾子的設(shè)計是合理的。壓力角的考慮：對于一般的直動推桿取許用壓力角=30,這里e=

27、0.由r0(ds/d)tan-s可知如果取r=(ds/d)tan-s,只要r0rmax即可。用matlab畫出r和的關(guān)系曲線如圖20所示：圖20 注釋：that為送粉凸輪的轉(zhuǎn)角。結(jié)論：如圖20可以知道，r的值接近120mm，所以該送粉凸輪的基圓半徑選擇250mm是可以的。 （二）送粉機構(gòu)的運動分析送粉機構(gòu)的運動要求：a、運動周期嚴格；b、推桿最大行程為115mm。送粉機構(gòu)的設(shè)計要求及過程a、由運動循環(huán)圖可知，在上模沖壓制機構(gòu)和下模沖脫模機構(gòu)運動的一個周期內(nèi)送粉機構(gòu)要完成兩個運動周期的工作（包括送粉運動和推料運動，兩者運動周期一樣）。由=2/t可知，送粉機構(gòu)的運動角速度分別是上模沖壓制機構(gòu)和下模

28、沖脫模機構(gòu)的2倍，即3=22=21=-2/3 rad/s.。（負號表示凸輪為順時針旋轉(zhuǎn)）b、運動規(guī)律：（設(shè)設(shè)凸輪轉(zhuǎn)角為，為方便起見在設(shè)計凸輪輪廓時取順時針旋轉(zhuǎn)為正）在0-90的過程中：由運動的精確性可知，我們也采用正弦加速度運動規(guī)律來進行設(shè)計,正弦加速度運動規(guī)律適合于中高速輕載的情況，在此處選擇這個運動規(guī)律也較為合適。設(shè)推程轉(zhuǎn)角為0=90，在編程過程中去順時針為正，設(shè)計出凸輪輪廓后再調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向。 s=h(/ 0)-sin(2/ 0)/(2) v=h21-cos(2/ 0)/ 0 a=2h22sin(2/ 0)/ 02在90-180的過程中：為了便于計算在推桿回程過程中也采用正弦加速的運動規(guī)律

29、。設(shè)回程轉(zhuǎn)角為0=90，在編程過程中去順時針為正，設(shè)計出凸輪輪廓后再調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向。 s=h1-(-90)/ 0)+sin(2(-90)/ 0)/(2) v=h2cos(2(-90)/ 0)-1/ 0 a=-2h2sin(2(-90)/ 0)/ 02在180-360的過程中：s=0v=0a=0 c、根據(jù)推桿運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓：有所學知識可以知道凸輪理論輪廓的方程為：x=(s0+s)sin+ecosy=(s0+s)cos-esin由于本題為對心凸輪，故這里凸輪的偏心距e=0，所以上式可以化簡為： x=(s0+s)sin y=(s0+s)cos其中s0=r0,s為推桿運動方程。應(yīng)用matlab所畫

30、出來的凸輪輪廓曲線為理論輪廓曲線。所設(shè)的凸輪的基圓半徑r0=250mm,滾子半徑rr=10mm,推桿最大行程h=115mm,則所設(shè)計的凸輪輪廓曲線如下圖所示，設(shè)計程序見附表。所得凸輪推桿的行程圖像如圖21所示:圖21推桿的速度圖像如圖22所示:圖22推桿的加速度圖像如圖23所示:圖23所設(shè)計的凸輪的理論輪廓曲線如圖24所示:圖24第六部分 實習小結(jié)可以說從開始準備做機械原理的課程設(shè)計到現(xiàn)在能交出一個成品花了很長時間，在這一段時間里我們付出了很多的努力。回顧整個機械原理課程設(shè)計，可以說這幾天是充實而有意義的。在這個過程中我們對已學過的知識進行了系統(tǒng)的復(fù)習，以便使整個課程設(shè)計能夠順利進行下去。通過

31、這樣系統(tǒng)的復(fù)習也確實使我們對一些機械原理的基本知識有了更深刻的認識。在整個課程設(shè)計的過程中我們對老師所給出的題目進行了挑選，對最終選定的題目進行了細致地分析。在分析過程中，我們對設(shè)計的要求和基本技術(shù)參數(shù)進行了詳細的分析，提出了不同的設(shè)計方案，經(jīng)過綜合考量后選定了最終的方案。在最后選定方案后，對于所選方案我們分析了各個機構(gòu)的運動規(guī)律，考慮了它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，做出了運動循環(huán)圖。對于每個機構(gòu)，我們都詳細的進行了分析，確定了各個機構(gòu)的運動規(guī)律并最終給出了分析結(jié)果。最后在我們小組成員的共同努力下我們完成了本次機械原理的課程設(shè)計。整個課程設(shè)計從剛開始的運動方案的分析到題目的審查，再到對每個機構(gòu)的詳細分析

32、，在這個過程中我們收獲了很多，不僅使我們對已學過的知識有了進一步掌握同時也培養(yǎng)了我們不斷刻苦鉆研的精神。在整個課程設(shè)計中，我們也得到了老師和同學的無私幫助，這都使我們獲益匪淺，使課程設(shè)計能夠順利進行下去，在整個課程設(shè)計過程中，我們各方面的能力都有了很大的提高。但在這一過程中，我們也存在很多的不足：一是對于一些基本知識缺乏系統(tǒng)的掌握，掌握的知識點過于零散，所以我們在今后的學習過程中還要進一步夯實基礎(chǔ)；二是對于一些基本的軟件缺乏必要的了解，例如在課程設(shè)計中由于我們沒有完全掌握matlab的使用使得在求下模沖凸輪和送粉凸輪理論輪廓的曲率半徑時沒有用matlab編出這個程序，在最終的結(jié)果上由于我們不能

33、熟練使用proe最終導(dǎo)致我們不能繪制出三維圖并做成運動仿真；三是在我們所設(shè)計的上模沖壓制機構(gòu)的保壓特性不夠明顯，下模沖脫模機構(gòu)和送粉機構(gòu)的凸輪基圓半徑的設(shè)計過大，在一些參數(shù)設(shè)計方面還有待考慮和進一步改進。通過整個機械原理課程設(shè)計，也更加使我們清醒的認識到在今后的學習、生活中我們還需要進一步夯實基礎(chǔ)，多學習一些機械方面的軟件，為自己將來從事工作打好基礎(chǔ)。我們在以后也要加強自己的創(chuàng)新的意識和能力，真正能夠?qū)W以致用，不斷增強自己的業(yè)務(wù)素質(zhì)。通過這個課程設(shè)計我們每個人都會有不同的感受，我們要將這些感受落實到今后的行動上來，從而使自己的知識水平和能力得到了顯著的提升。組 長：徐廣龍2009年7月15日【

34、參考文獻】1.孫恒，陳作模。機械原理m.7版.北京：高等教育出版社，2005.2.edward b.magrab shapour azarm等。matlab 原理與工程應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社，2006.附件一:上模沖壓制機構(gòu)的程序設(shè)計1. 當1相對x軸正方面從180轉(zhuǎn)到-180時,所得的1與2,c之間的關(guān)系:%曲柄滑塊綜合分析function qubinge=10;a=input(please input the length of ab:nab=);b=input(please input the length of bc:nbc=);thta1=180:-.05:-180;t

35、hta2=asind(a*sind(thta1)+e)/b);c=a*cosd(thta1)+b*cosd(thta2);plot(thta1,thta2,thta1,c); title(thta1與thta2和c之間的關(guān)系); %給圖命名 legend(thta2,c); %添加圖例 xlabel(thta1); %x坐標 ylabel(thta2,c); %y坐標2.當1相對x軸正方面從180轉(zhuǎn)到-180時,所得的1與c,v,a之間的關(guān)系:%曲柄滑塊綜合分析02function qubing2e=10;w1=pi/3;a=input(please input the length of a

36、b:nab=);b=input(please input the length of bc:nbc=);thta1=180:-.05:-180;thta2=asind(a*sind(thta1)+e)/b);c=a*cosd(thta1)+b*cosd(thta2);w2=(a*w1*cosd(thta1)/(b*cosd(thta2);v=-a*w1*sind(thta1)-b*w2*sind(thta2);a2=(-a*w12*sind(thta1)+b*w22*sind(thta2)/(b*cosd(thta2);ac=-a*w12*cosd(thta1)-b*a2*sind(thta2

37、)-b*w22*cosd(thta2);plot(thta1,c,thta1,v,thta1,ac);title(thta1與c,v和a之間的關(guān)系); %給圖命名 legend(c,v,a); %添加圖例 xlabel(thta1); %x坐標 ylabel(c,v,a); %y坐標 附件二:下模沖脫模機構(gòu)的程序設(shè)計1. 推桿行程曲線:%推桿行程曲線function xxh=45;i=0;for thta=0:.05:150 i=i+1; s(i)=0;endfor thta=150.05:.05:180 i=i+1; s(i)=h*(thta-150)/30-(sind(360*(thta-

38、150)/30)/(2*pi);endfor thta=180.05:.05:330 i=i+1; s(i)=h;endfor thta=330.05:.05:360 i=i+1; s(i)=h*(1-(thta-330)/30)+(sind(360*(thta-330)/30)/(2*pi);endthta=0:.05:360;plot(thta,s); title(推桿的行程s); xlabel(thta); ylabel(s);2.凸輪基圓半徑的確定：function xxh=45;i=0;for thta=0:.05:150 i=i+1; s(i)=0; r(i)=0;endfor t

39、hta=150.05:.05:180 i=i+1; s(i)=h*(thta-150)/30-(sind(360*(thta-150)/30)/(2*pi); r(i)=(h*(6/pi-(cosd(360*(thta-150)/30)*12/(2*pi)/1.732-s(i);endfor thta=180.05:.05:330 i=i+1; s(i)=h; r(i)=h;endfor thta=330.05:.05:360 i=i+1; s(i)=h*(1-(thta-330)/30)+(sind(360*(thta-330)/30)/(2*pi); r(i)=h*(1-6/pi+(cos

40、d(360*(thta-330)/30)*12/(2*pi);endthta=0:.05:360;plot(thta,s); title(可用半徑r); xlabel(thta); ylabel(r);3.凸輪轉(zhuǎn)角在150-180之間的推桿行程曲線:%150到180之間的推桿行程function xx2thta=150:.05:180;s=45*(thta-150)/30-(sind(360*(thta-150)/30)/(2*pi);thta=150:.05:180;plot(thta,s); title(推桿的行程s); xlabel(thta); ylabel(s);4.推桿的速度:%推

41、桿的速度function xx5h=45;i=0;w=pi/3;for thta=0:.05:150 i=i+1; v(i)=0;endfor thta=150.05:.05:180 i=i+1; v(i)=h*w*(1-cosd(360*(thta-150)/30)/(30*pi/180);endfor thta=180.05:.05:330 i=i+1; v(i)=0;endfor thta=330.05:.05:360 i=i+1; v(i)=h*w*(cosd(360*(thta-330)/30)-1)/(30*pi/180);endthta=0:.05:360;plot(thta,v

42、); title(推桿的速度v); xlabel(thta); ylabel(v);5.推桿的加速度:%推桿的加速度function xx3h=45;i=0;w=pi/3;for thta=0:.05:150 i=i+1; a(i)=0;endfor thta=150.05:.05:180 i=i+1; a(i)=2*pi*h*w2*sind(360*(thta-150)/30)/(30*pi/180)2;endfor thta=180.05:.05:330 i=i+1; a(i)=0;endfor thta=330.05:.05:360 i=i+1; a(i)=-2*pi*h*w2*sind

43、(360*(thta-330)/30)/(30*pi/180)2;endthta=0:.05:360;plot(thta,a); title(推桿的加速度a); xlabel(thta); ylabel(a);6.凸輪理論輪廓曲線:function tulun1r0=150;rr=10;h=45;i=0;for thta=0:.05:150 i=i+1;s=0;s0=r0+rr; x=-(s0+s)*sind(thta); y=(s0+s)*cosd(thta); f(i)=(x2+y2).5;endfor thta=150.05:.05:180 i=i+1;s0=r0+rr;s=h*(tht

44、a-150)/30-(sind(360*(thta-150)/30)/(2*pi); x=-(s0+s)*sind(thta); y=-(s0+s)*cosd(thta); f(i)=(x2+y2).5;end for thta=180.05:.05:330 i=i+1;s=0;s0=r0+rr; x=-(s0+h)*sind(thta); y=-(s0+h)*cosd(thta); f(i)=(x2+y2).5;endfor thta=330.05:.05:360 i=i+1;s0=r0+rr;s=h*(1-(thta-330)/30)+(sind(360*(thta-330)/30)/(2

45、*pi); x=(s0+s)*sind(thta); y=-(s0+s)*cosd(thta); f(i)=(x2+y2).5;endthta=(0:.05:360)*pi/180;polar(thta,f);附件三:送粉機構(gòu)的程序設(shè)計1.推桿的行程:%凸輪2位移function xxx1h=115;i=0;for thta=0:.05:90 i=i+1; s(i)=h*(thta/90-(sind(360*thta/90)/(2*pi);endfor thta=90.05:.05:180 i=i+1; s(i)=h*(1-(thta-90)/90)+(sind(360*(thta-90)/90)/(2*pi);endfor thta=180.05:.05:360 i=i+1; s(i)=0;end thta=0:.05:360;plot(thta,s); title(推桿的行程s); xlabel(thta); ylabel(s);2.凸輪基圓半徑的確定：%可用半