機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)自0901 指導(dǎo)教師： 2011年6月22日目 錄1、前言 2、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3、牛頭刨床各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與評(píng)價(jià) 4、小結(jié)5、參考文獻(xiàn) 前言此次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中涉及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)，以及它們各自的運(yùn)動(dòng)分析。此課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成如下主要內(nèi)容：1、 為提高工件的表面加工質(zhì)量刨刀的使用壽命，刨削時(shí)刨刀應(yīng)為勻速或近似勻速的運(yùn)動(dòng)；2、 為提高生產(chǎn)率，刨刀應(yīng)快速返回，以減少非工段時(shí)間，即要求有急回特性，其行程速比系數(shù)應(yīng)滿足給定的值（k1.

2、4）；3、 刨刀行程h要達(dá)到所須的長(zhǎng)度（約在300mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺(tái)作橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給量應(yīng)相同；4、 繪制該機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖以及各部分的運(yùn)動(dòng)分析；5、 完成該機(jī)構(gòu)（牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。一、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、已知：曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速2。各構(gòu)件尺寸,刨頭移動(dòng)導(dǎo)路的位置位于導(dǎo)桿端點(diǎn)所作圓弧高的平分線上。2、要求：作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形，并作出刨頭一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)線圖。3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)數(shù)據(jù)單位導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析n260r/minl0204380mml02a110mml04b540

3、mmlbc0.25l04bmm（二）設(shè)計(jì)過(guò)程（1）作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選取尺寸比例尺l=5mm/mm，作出做6和3兩個(gè)曲柄位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖1（2）作速度分析根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由a點(diǎn)開(kāi)始，并取重合點(diǎn)及進(jìn)行求解。已知點(diǎn)的速度 其方向垂直于指向與轉(zhuǎn)向一致。為了求，需先求得構(gòu)件4上任意一點(diǎn)的速度，因構(gòu)件3和構(gòu)件4組成移動(dòng)副，故可由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間的速度關(guān)系來(lái)求解。由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，重合點(diǎn)有： 方向： 大小： ？ ？式中僅有兩個(gè)未知量。取速度比例尺v=0.01(m/s/mm)，并取點(diǎn)p作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如圖2所示6點(diǎn)速度多邊形圖2所以 則 由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，滑塊6上c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨

4、基點(diǎn)b作平動(dòng)與繞基點(diǎn)b作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成。故有： 方向： 大小： ？ ？其中，式中僅有兩個(gè)未知量，并取速度點(diǎn)p作為速度圖極點(diǎn)，作其速度圖如圖2所示，于是得： （3）作加速度分析加速度分析的步驟與速度分析相同，也應(yīng)從點(diǎn)a開(kāi)始且已知a點(diǎn)僅有法向加速度，即：，其方向沿ao2，并由a指向o2，點(diǎn)a4的加速度aa4由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間的加速度關(guān)系可知，有： 方向：ao4 大?。?p ？ p p ？式中，為a4點(diǎn)相對(duì)于a3的科氏加速度，其大小為： 方向?yàn)閷⑾鄬?duì)速度va3a4沿牽連構(gòu)件4的角速度的方向轉(zhuǎn)過(guò)之后的方向。而的大小為： 式中僅有兩個(gè)未知量，故可用作圖法求解，選取加速度比例尺a=0.03(m/s/mm)

5、并取為加速度圖極點(diǎn)，作其加速度圖如圖3所示。6點(diǎn)加速度多邊形 圖3于是得： 滑塊6上c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨基點(diǎn)b作平動(dòng)的與繞b作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成，故有： 方向： 大小： ？ p p p ？式中，ab的大小和方向可用加速度投影定理求解。因構(gòu)件4上a、o4兩點(diǎn)的加速度已知，如圖3所示。當(dāng)做出后，由即可求得b點(diǎn)位置和ab大小， 取點(diǎn)為加速度圖極點(diǎn)，依次作其及加速度圖，如圖3所示，于是得： 按照上述步驟，繪制3點(diǎn)的速度、加速度多邊形圖，如下圖所示：3點(diǎn)的速度多邊形圖4 方向： 大?。?？ ？所以 則 方向： 大?。?？ ？其中 3點(diǎn)的加速度多邊形圖5 方向：ao4 大小： p ？ p p ？式中，為a4點(diǎn)

6、相對(duì)于a3的科氏加速度，其大小為： 方向： 大?。?？ p p p ？ 綜上速度、加速度值表如下：大小方向大小方向66.280.69080.580.671.3118順時(shí)針5.320.8002.134.06順時(shí)針36.280.69080.610641.247順時(shí)針4.3380.6981.51.54順時(shí)針單位l/sm/sl/sm/s2rad/s（4）計(jì)算機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)，由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可得， 所以 圖6圖7 （5）如圖7所示左極限位置的傳動(dòng)角最小，由圖得此處的壓力角為3，所以 圖8二、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、已知：擺桿為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其推程運(yùn)動(dòng)角

7、，遠(yuǎn)休止角s，回程運(yùn)動(dòng)角，如圖8所示，擺桿長(zhǎng)度lo9d，最大擺角max，許用壓力角（見(jiàn)下表）；凸輪與曲柄共軸。2、要求：確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑t，畫(huà)出凸輪實(shí)際廓線。3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)數(shù)據(jù)單位凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)max15loqd125mm4075s1075r045mmlo2o9145mm（二）設(shè)計(jì)過(guò)程選取比例尺，作圖l=2mm/mm。1、取任意一點(diǎn)o2為圓心，以作基圓；2、再以o2為圓心，以為半徑作轉(zhuǎn)軸圓；3、在轉(zhuǎn)軸圓上o2右下方任取一點(diǎn)o9;4、以o9為圓心，以為半徑畫(huà)弧與基圓交于d點(diǎn)。o9d即為擺動(dòng)從動(dòng)件推程起始位置，再以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫(huà)出推程、遠(yuǎn)休、回程、近

8、休，這四個(gè)階段。再以對(duì)推程段等分、對(duì)回程段等分（對(duì)應(yīng)的角位移如下表所示），并用a進(jìn)行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸圓山的一系列的點(diǎn)，這些點(diǎn)即為擺桿再反轉(zhuǎn)過(guò)程中依次占據(jù)的點(diǎn)，然后以各個(gè)位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置畫(huà)出來(lái)，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點(diǎn)的位置，再用光滑曲線把各個(gè)點(diǎn)連接起來(lái)即可得到凸輪的外輪廓。5、凸輪曲線上最小曲率半徑的確定及滾子半徑的選擇（1）用圖解法確定凸輪理論廓線上的最小曲率半徑：先用目測(cè)法估計(jì)凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為a點(diǎn)）；以a點(diǎn)位圓心，任選較小的半徑r作圓交于廓線上的b、c點(diǎn)；分別以b、c為圓心，以同樣的半徑r畫(huà)圓，三個(gè)小圓分別交于d、e、f、g四個(gè)點(diǎn)處，如下圖

9、9所示；過(guò)d、e兩點(diǎn)作直線，再過(guò)f、g兩點(diǎn)作直線，兩直線交于o點(diǎn)，則o點(diǎn)近似為凸輪廓線上a點(diǎn)的曲率中心，曲率半徑；此次設(shè)計(jì)中，凸輪理論廓線的最小曲率半徑 。圖9（2）凸輪滾子半徑的選擇（rt）凸輪滾子半徑的確定可從兩個(gè)方向考慮：幾何因素應(yīng)保證凸輪在各個(gè)點(diǎn)車(chē)的實(shí)際輪廓曲率半徑不小于 15mm。對(duì)于凸輪的凸曲線處，對(duì)于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用考慮，因?yàn)樗粫?huì)發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設(shè)計(jì)的輪廓曲線上，最小的理論曲率半徑所在之處恰為凸輪上的凸曲線，則應(yīng)用公式：；力學(xué)因素滾子的尺寸還受到其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的限制，不能做的太小，通常取及。綜合這兩方面的考慮，選擇滾子半徑為rt=10mm。得到凸輪實(shí)際廓線，如

10、圖10所示。三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）已知條件、要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、已知：機(jī)架尺寸lo9o11、主動(dòng)桿9的擺角max，從動(dòng)桿11的擺角max。2、要求：確定鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺寸，以保證主、從動(dòng)桿對(duì)應(yīng)的角位移。3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容符號(hào)數(shù)據(jù)單位雙搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)max15。max6。l09011400mm（二）設(shè)計(jì)過(guò)程選取比例尺，選取連架桿的長(zhǎng)度為40mm。運(yùn)用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)，在圖上任意畫(huà)一條直線，以為起點(diǎn)作，再將順時(shí)針應(yīng)旋轉(zhuǎn)到o9e2處；以o11為起點(diǎn)作o11垂直線然后左右各做線為。以為圓心為半徑畫(huà)弧，再以o11為圓心 o11為半徑畫(huà)弧，交點(diǎn)為e做e e2的垂直平分線，在與連接于f點(diǎn)。則即為所求的四桿機(jī)構(gòu)。（如圖11所示） 圖11小結(jié) 通過(guò)對(duì)牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性,現(xiàn)對(duì)牛頭刨床作出如下評(píng)價(jià)： 1、行程大小，即主動(dòng)件位于兩側(cè)極限為止時(shí)，刨刀行程h在所須的長(zhǎng)度（約在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時(shí)，工作臺(tái)做橫向進(jìn)給，每次橫向進(jìn)給