机械原理课程设计解答new

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1、机械设计基础（机械原理部分）课程设计参考解答一、金相加热炉炉门启闭机构设计解答金相加热炉炉门启闭机构以题号1数据为依据进行解答。一、设计分析（炉门处于关闭位置）1.干涉分析干涉分析时，可先判断炉门上最容易与炉壁发生干涉的若干点，分析这些点在炉门启闭过程中的运动情况，据此判断炉门是否与炉壁发生干涉。炉门上最容易与炉壁发生干涉的点为A、B、C、D、E和F等。在炉门开启的瞬时，为保证炉门与炉壁不发生干涉现象，则要求炉门上与炉壁接触的各点其速度分量均不能指向炉壁以内。否则经时间后，该点会与炉壁发生干涉。这样就将干涉分析转化为速度分析，炉门上各点的速

2、度取决于炉门的绝对速度瞬心，其位置在两连架杆位置线的交点上。在解图1-1中，过B点作BE，过C点作CF，过质心W点作铅垂线。当炉门的绝对速度瞬心位于与线之间时，无论炉门的角速度方向如何，均会发生炉门与炉壁干涉现象。例如炉门以顺时针方向方向运动时，炉门上D点会与炉壁发生干涉现象，逆时针方向运动时，炉门上A点会与炉壁发生干涉现象。解图1-1当炉门的绝对速度瞬心位于线以上，开启炉门时其角速度方向应为逆时针方向。绝对速度瞬心位于区域时，B点与炉壁发生干涉；绝对速度瞬心位于区域时，C点与炉壁发生干涉。所以，只有当炉门的绝对速度瞬心位于区域时，炉门才不

3、会与炉壁发生干涉。同理，当炉门的绝对速度瞬心位于区域时，炉门不会与炉壁发生干涉。以上分析仅为炉门不发生干涉的必要条件，所以还需作出上述若干点在运动过程中的轨迹曲线，判断这些曲线是否与炉壁相交，用以确定炉门与炉壁是否发生干涉。2.稳定性分析①质心位置确定为了简化计算，假设炉门的质心位置与炉门截面的形心位置重合，如解图1-2所示。其中C1是梯形截面形心，C2是矩形截面形心，C为炉门截面总形心，则：解图1-2②炉门受力分析炉门在关闭位置稳定是指炉门在这一位置的受力平衡。若不平衡，则炉门将受到一个合力或合力矩的作用，从而产生运动。炉门在关闭位置时受

4、到4个力的作用：两连架杆作用于炉门上的力F1、F2，其方向沿连架杆位置线；重力W，作用在质心且方向铅锤向下；炉壁作用于炉门上的支撑力Ri，方向向右且水平。-11-机械设计基础（机械原理部分）课程设计参考解答将这些力对炉门的绝对速度瞬心取矩，考虑到干涉分析结果，则炉门的绝对速度瞬心只能位于和区域内。参考解图1-1，假设炉门绝对速度瞬心位于区域内线左边，则F1、F2对绝对速度瞬心的力矩为零，重力W对绝对速度瞬心的力矩为顺时针方向，支撑力Ri对绝对速度瞬心的力矩为逆时针方向，力矩可以平衡，即炉门是稳定的。反之，若炉门绝对速度瞬心位于区域内线右边，

5、则重力W和支撑力Ri对绝对速度瞬心的力矩均为逆时针方向，故无法平衡，即炉门处于不稳定状态。同理可分析炉门绝对速度瞬心位于区域内炉门的稳定状态。3.分析结论通过上述分析可知，炉门在启闭两位置时绝对速度瞬心的位置，如解图1-3所示。解图1-3二、设计示例解图1-4-11-机械设计基础（机械原理部分）课程设计参考解答A(41,87)B(40,145)C(50,80)D(25,-145)W(33.595,125)m/mmmmmmmmmm解图1-5以题号1数据为依据的设计结果见解图1-5，危险点和质心轨迹曲线见解图1-4。-11-机械设计基础（机械原

6、理部分）课程设计参考解答二、汽车转向梯形机构设计解答⒈汽车转弯时理论上两连架杆转角与之间的关系如下（参见解图2-1）：解图2-1解图2-2⒉汽车外轮最大转角的计算：⒊铰链四杆机构运动方程（参见解图2-2）：向、坐标轴投影：消去得：⒋汽车转向梯形机构的转向臂长和横拉杆长度的计算：-11-机械设计基础（机械原理部分）课程设计参考解答为保证汽车左或右转弯时具有相同的特性，转向传动机构应为等腰梯形机构，即满足：将以上各式代入铰链四杆机构运动方程中，整理后得：（1）此方程共有三个未知数：转向臂长、横拉杆长度和初始角，所以可以精确满足连架杆三对对应角位

7、移。当给定连架杆三对对应角位移时，需要求解一个非线性方程组，以确定未知量。实际求解此方程时，一般先给定连架杆的初始角，再给定连架杆的两对对应角位移，将非线性方程组转化为线性方程组求解。由于汽车大部分时间是直线行驶，所以一定要精确实现、这一对对应角位移要求，代入上式后得：即横拉杆长度为：（2）将（2）式和另一对对应角位移的精确值、代入（1）式可求出转向臂长：（3）⒌误差分析：由于设计时仅给定了两对对应角位移，故所设计的转向梯形机构也只能精确地实现这两对对应角位移，所以实际机构所实现的转角与理论转角有一定的偏差，因此需要做误差分析。实际机构的转

8、角关系可利用（3）式求得，变换原式为：令：则原式化简为：两边平方：-11-机械设计基础（机械原理部分）课程设计参考解答上式可写为：解出：注意：上式可解出两个值，舍去不合理的一个值