(精品論文)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)牛頭刨床

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床學(xué) 院、系： 專 業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師姓名： 最終評定成績： 附圖1： 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)態(tài)靜力分析 附圖2： 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)目 錄一.設(shè)計(jì)題目. .4二. 牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介. .4三.機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù). . .5四. 設(shè)計(jì)內(nèi)容. .6五. 體會(huì)心得.14 一、設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床1. ）為了提高工作效率，在空回程時(shí)刨刀快速退回，即要有急回運(yùn)動(dòng)，行程速比系數(shù)在1.4左右。2. ）為了提高刨刀的使用壽命和工件的表面加工質(zhì)量，在工作行程時(shí)，刨刀要速度平穩(wěn)，切削階段刨刀應(yīng)近似勻速運(yùn)動(dòng)。3. ）曲柄轉(zhuǎn)速在64r/min,刨刀的行程H在300mm左右為好，切削阻力約為9000N，其變化規(guī)律如圖所示。二、牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖4-1。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量，刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)（圖中未畫），使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段約5H的空刀距離，見圖4-1，b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減小電動(dòng)機(jī)容量。三、機(jī)構(gòu)簡介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3.1機(jī)構(gòu)簡介牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)曲柄2和固結(jié)在其上的凸輪8。刨床工作時(shí)，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動(dòng)刨頭6和刨刀7作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作切削。此時(shí)要求速度較低且均勻，以減少電動(dòng)機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱空回行程，此時(shí)要求速度較高，以提高生產(chǎn)效率。為此刨床采用急回作用得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需裝飛輪來減小株洲的速度波動(dòng)，以減少切削質(zhì)量和電動(dòng)機(jī)容量。3.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)分析n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4r/minmmNmmkg.m264350905800.3lo4B0.5lo4B200502208009000801.2飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)無凸輪任務(wù)dnoz1zo”z1”Jo2Jo1Jo”Jododo m12mo 1r/minkg.m2mm。0.1514401316400.50.40.250.21003006420四、設(shè)計(jì)內(nèi)容4.1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作的圓弧高的平分線上。要求 做機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動(dòng)線圖。以上內(nèi)容與后面的動(dòng)靜力分析一起畫在1號圖紙上。曲柄位置圖的作法為取1和89為工作形成起點(diǎn)和終點(diǎn)對應(yīng)的曲柄位置，19和79為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對應(yīng)的位置，其余2，312等，是由位置1起順v2方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。步驟：1）設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 按已知條件確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的未知參數(shù)。其中滑塊6的導(dǎo)路x-x的位置可根據(jù)連桿5傳力給滑塊6的最有利條件來確定，即x-x應(yīng)位于B點(diǎn)所畫圓弧高的平分線上（見圖例1）。2）作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。選取比例尺按表42所分配的兩個(gè)曲柄位置(2和8)作出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，其中2位置用粗線畫出。曲柄位置的做法如圖42；取滑塊6在上極限時(shí)所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得十二個(gè)曲柄位置，顯然位置8 對應(yīng)于滑塊6處于下極限的位置。再作出開始切削和中止切削所對應(yīng)的1和8兩位置。共計(jì)14個(gè)機(jī)構(gòu)位置。3）作速度，加速度多邊形。選取速度比例尺=0.00773（）和加速度比例尺=0.0498（），用相對運(yùn)動(dòng)圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形，并將起結(jié)果列入表。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的速度加速度圖作圖過程1.選取長度比例尺，作出機(jī)構(gòu)在位置2 的運(yùn)動(dòng)簡圖。 如一號圖紙所示，選取=l/OA（m/mm)進(jìn)行作圖，l表示構(gòu)件的實(shí)際長度，OA表示構(gòu)件在圖樣上的尺寸。作圖時(shí)，必須注意的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)完整、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2.求原動(dòng)件上運(yùn)動(dòng)副中心A的v和a v= l 0.603m/s式中vB點(diǎn)速度（m/s） 方向丄AOa= l=4.04m/s式中aA點(diǎn)加速度（m/s）,方向A O3.解待求點(diǎn)的速度及其相關(guān)構(gòu)件的角速度由原動(dòng)件出發(fā)向遠(yuǎn)離原動(dòng)件方向依次取各構(gòu)件為分離體，利用絕對運(yùn)動(dòng)與牽連運(yùn)動(dòng)和相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系矢量方程式，作圖求解。（1）列出OB桿A點(diǎn)的速度矢量方程 根據(jù)平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件兩點(diǎn)間速度的關(guān)系絕對速度=牽連速度+相對速度先列出構(gòu)件、上瞬時(shí)重合點(diǎn)（，）的方程，未知數(shù)為兩個(gè)，其速度方程：v+ v 方向：丄丄AO 大?。海?l？（）定出速度比例尺在圖紙中，取p為速度極點(diǎn)，取矢量pa代表v,則速度比例尺（m s/mm）=0.00773 ms/mm（）作速度多邊形，求出、根據(jù)矢量方程式作出速度多邊形的pd部分，則v (m/s)為v=pa=0.603m/s= v/ l=0.74rad/s其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。=l=0.429 m/sB點(diǎn)速度為，方向與v同向.（）列出C點(diǎn)速度矢量方程，作圖求解V、VV= + V 方向： 水平 丄B 丄BC 大?。?？ l ？通過作圖，確定點(diǎn)速度為V =bc=0.0086m/sVpc=0.421m/s式中V，方向丄BC式中V點(diǎn)速度，方向?yàn)閜c。解待求點(diǎn)的加速度及其相關(guān)構(gòu)件的角加速度（）列出點(diǎn)加速度矢量方程式牽連速度為移動(dòng)時(shí)絕對加速度牽連加速度相對加速度牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，（由于牽連運(yùn)動(dòng)與相對運(yùn)動(dòng)相互影響）絕對加速度牽連加速度相對加速度哥氏加速度要求點(diǎn)加速度，得先求出點(diǎn)加速度，要求出B點(diǎn)的加速度，則需要求出A點(diǎn)的加速度，再根據(jù)A點(diǎn)的加速度作圖求出：a= a + a= a + a+ a方向： ？ 丄 丄大?。?？l？l ? 2v(2)定出加速度比例尺在一號圖紙中取為加速度極點(diǎn)，去矢量a代表a，則加速度比例尺（ms/mm）=0.0498 m/s/mm(3)作加速度多邊形，求出a、a、a，根據(jù)矢量方程圖： 可求出：a=a=2.739m/s a= a l/ l=4.02m/sa= l=1.07m/s(4)列出C點(diǎn)加速度矢量方程，作圖求解a 、a、 a a = a + a + a方向： 水平 BC 丄BC 如圖大?。?？ V/l ? 已求出（如圖）由上式可得： a=4.05m/s將代表a的矢量ka4平移到機(jī)構(gòu)圖上的點(diǎn)A4，可知a4的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。2、8位置的速度分析表項(xiàng)目位置v2vA2VCBvCVA4A3 VB4vaA3aKA4A3anA4atA4anCBac大小方向26.6980.6030.0870.4210.5250.4291.36順時(shí)針4.040.7807132.6891.074.0586.6980.6030.00920.03090.59520.02710.058順時(shí)針4.040.06843.9840.001130.001956.2754. 2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析已知 各構(gòu)件的重量G（曲柄2、滑塊3和連桿5的重量都可忽略不計(jì)），導(dǎo)桿4繞重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js4及切削力P的變化規(guī)律。要求 求各運(yùn)動(dòng)副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。以上內(nèi)容做在運(yùn)動(dòng)分析的同一張圖紙上。步驟:1） 選取阻力比例尺= 50 ，根據(jù)給定的阻力Q和滑塊的沖程H繪制阻力線圖。2） 根據(jù)個(gè)構(gòu)件的重心的加速度即角加速度，確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩 ，并將其合為一力，求出該力至重心的距離。 3）按桿組分解為示力體，用力多邊形法決定各運(yùn)動(dòng)副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。將所有位置的機(jī)構(gòu)阻力，各運(yùn)動(dòng)副中的反作用力和平衡力矩的結(jié)果列入表中：動(dòng)態(tài)靜力分析過程：在分析動(dòng)態(tài)靜力的過程中可以分為刨頭，搖桿滑塊，曲柄三個(gè)部分。首先說明刨頭的力的分析過程： 對于刨頭可以列出以下力的平衡方程式： F=0 P + G6 + Fi6 + R45 + R16 = 0 方向： x軸 y軸 與a6反向 BC y軸 大?。?9000 800 -m6a6 ? ?以作圖法求得:位置2 R45 = 9350 N R16 = 1125 N 力矩平衡方程式： M=0 P*yp+G6*hg+Fi6*h6+R16*h16=0 我們還可以得到： R45=R65對于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)可以列出平衡方程式： F=0 R54 + R34 + Fi4 + G4 + R14=0 方向: BC O4B a4 y軸 ? 大?。?R54 ？ m4a4 220 ?力矩平衡方程式： M=0 R54*h54-R34*h34-Mi4-Fi4*hi4-G4*h4=0 由此可以求得R34的大?。篟34= 13654.5 N 所以： 位置4 R32=13654.5 在搖桿上可以得到R34=-R322位置受力分析表項(xiàng)目位置Fi6Fi4Mi4lh4大小方向235044.3721.21 順時(shí)針0.3091單位NN.mm項(xiàng)目位置PN56=N65N54=N54N34=N23My大小方向2 9000 93509350 13654.5 5270.06 順時(shí)針單位NN.m4.3. 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已知 電動(dòng)機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速n、n，皮帶輪直徑d、d，某些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m。分度圓壓力角；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動(dòng)。要求 計(jì)算齒輪z的齒數(shù)，選擇齒輪副z- z的變位系數(shù)，計(jì)算這對齒輪的各部分尺寸，用2號圖紙繪制齒輪傳動(dòng)的嚙合圖。步驟:(1) 首先根據(jù)已知的條件求出z的齒數(shù)。 i= n/ n=z*z/z*z得出：z=39。對小齒輪實(shí)行正變位，對大齒輪實(shí)行負(fù)變位，且是等變位，經(jīng)計(jì)算并分析后取變位系數(shù)X=X=0.3再根據(jù)齒輪各部分尺寸相關(guān)計(jì)算公式得到齒輪的基本參數(shù)如下： d= m*Z=6*1378mm d=m*Z=6*39=234mm r=r*=36.64mm r= r*=109.9mm h=(h+x) m=(1+0.3)*6=7.8mm h=(h-x) m=(1-0.3)*6=4.2mm h=( h+c-x)m=(1+0.25-0.3)*6=5.7mm h=( h+c+x)m=(1+0.25+0.3)*6=9.3mm r= r+ h=39+7.8=46.8mm r= r+ h=117+4.2=121.2mmr= r- h=39-5.7=33.3mm r= r-h=117+4.2=121.2mms= m/2+2 mx=10.7mm s= m/2+2 m (-x)=8.11mm五、參考文獻(xiàn)1、機(jī)械原理/孫恒，陳作模主編六版北京20012、理論力學(xué)/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編六版北京2002.83、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書/羅洪田主編北京1986.104、機(jī)械原理/東南大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)科組 鄭文緯 吳克堅(jiān)主編北京1997.7六、心得體會(huì)流星的光輝來自星體的摩擦，珍珠的晶瑩來自貝殼的眼淚，成功的背后需要我們?yōu)橹冻龊艽蟮呐ΑＭㄟ^幾天的奮斗，在幾位老師悉心的指導(dǎo)下，在同學(xué)們的密切配合下，我的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)終于完成了。在此我想向陳迎春老師、江家伍老師、印崧老師、姚天曙老師表示最真誠的感謝。雖然我的設(shè)計(jì)可能還有不少的錯(cuò)誤和誤差，但心中還是無比的喜悅。在這幾天中，我有很多的體驗(yàn)，同時(shí)也有我也找到許多的毛病，比如：專業(yè)知識(shí)的不能熟練應(yīng)用，作圖時(shí)不圖不是太合理。但是通過這次實(shí)踐設(shè)計(jì)，我覺