機械原理課程設(shè)計說明書牛頭刨床的運動分析與設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：牛頭刨床的運動分析與設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機自0901 指導(dǎo)教師： 2011年6月22日目 錄1、前言 2、課程設(shè)計任務(wù)書 3、牛頭刨床各機構(gòu)的運動分析與評價 4、小結(jié)5、參考文獻 前言此次課程設(shè)計是針對牛頭刨床的運動分析與設(shè)計，設(shè)計中涉及導(dǎo)桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)，以及它們各自的運動分析。此課程設(shè)計應(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，刨削時刨刀應(yīng)為勻速或近似勻速的運動；2、 為提高生產(chǎn)率，刨刀應(yīng)快速返回，以減少非工段時間，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要達到所須的長度（約在300mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時，工作臺作橫向進給，每次橫向進給量應(yīng)相同；4、 繪制該機構(gòu)各部分的運動簡圖以及各部分的運動分析；5、 完成該機構(gòu)（牛頭刨床的運動分析與設(shè)計）的設(shè)計說明書。一、導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析（一）已知條件、要求及設(shè)計數(shù)據(jù)1、已知：曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速2。各構(gòu)件尺寸,刨頭移動導(dǎo)路的位置位于導(dǎo)桿端點所作圓弧高的平分線上。2、要求：作機構(gòu)運動簡圖，作機構(gòu)兩個位置的速度、加速度多邊形，并作出刨頭一個運動循環(huán)的運動線圖。3、設(shè)計數(shù)據(jù)：設(shè)計內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析n260r/minl0204380mml02a110mml04b540

3、mmlbc0.25l04bmm（二）設(shè)計過程（1）作機構(gòu)運動簡圖選取尺寸比例尺l=5mm/mm，作出做6和3兩個曲柄位置的機構(gòu)運動簡圖。圖1（2）作速度分析根據(jù)已知條件，速度分析應(yīng)由a點開始，并取重合點及進行求解。已知點的速度 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上任意一點的速度，因構(gòu)件3和構(gòu)件4組成移動副，故可由兩構(gòu)件上重合點間的速度關(guān)系來求解。由運動合成原理可知，重合點有： 方向： 大?。?？ ？式中僅有兩個未知量。取速度比例尺v=0.01(m/s/mm)，并取點p作為速度圖極點，作其速度圖如圖2所示6點速度多邊形圖2所以 則 由運動合成原理可知，滑塊6上c點的運動可認為是隨

4、基點b作平動與繞基點b作相對轉(zhuǎn)動的合成。故有： 方向： 大小： ？ ？其中，式中僅有兩個未知量，并取速度點p作為速度圖極點，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a開始且已知a點僅有法向加速度，即：，其方向沿ao2，并由a指向o2，點a4的加速度aa4由兩構(gòu)件上重合點間的加速度關(guān)系可知，有： 方向：ao4 大?。?p ？ p p ？式中，為a4點相對于a3的科氏加速度，其大小為： 方向為將相對速度va3a4沿牽連構(gòu)件4的角速度的方向轉(zhuǎn)過之后的方向。而的大小為： 式中僅有兩個未知量，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，作其加速度圖如圖3所示。6點加速度多邊形 圖3于是得： 滑塊6上c點的運動可認為是隨基點b作平動的與繞b作相對轉(zhuǎn)動的合成，故有： 方向： 大?。?？ 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、o4兩點的加速度已知，如圖3所示。當(dāng)做出后，由即可求得b點位置和ab大小， 取點為加速度圖極點，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點的速度、加速度多邊形圖，如下圖所示：3點的速度多邊形圖4 方向： 大?。?？ ？所以 則 方向： 大?。?？ ？其中 3點的加速度多邊形圖5 方向：ao4 大?。?p ？ p p ？式中，為a4點

6、相對于a3的科氏加速度，其大小為： 方向： 大小： ？ 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順時針5.320.8002.134.06順時針36.280.69080.610641.247順時針4.3380.6981.51.54順時針單位l/sm/sl/sm/s2rad/s（4）計算機構(gòu)的行程速比系數(shù)，由機構(gòu)運動簡圖可得， 所以 圖6圖7 （5）如圖7所示左極限位置的傳動角最小，由圖得此處的壓力角為3，所以 圖8二、擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計（一）已知條件、要求及設(shè)計數(shù)據(jù)1、已知：擺桿為等加速等減速運動規(guī)律，其推程運動角

7、，遠休止角s，回程運動角，如圖8所示，擺桿長度lo9d，最大擺角max，許用壓力角（見下表）；凸輪與曲柄共軸。2、要求：確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸，選取滾子半徑t，畫出凸輪實際廓線。3、設(shè)計數(shù)據(jù)：設(shè)計內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位凸輪機構(gòu)設(shè)計max15loqd125mm4075s1075r045mmlo2o9145mm（二）設(shè)計過程選取比例尺，作圖l=2mm/mm。1、取任意一點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o9;4、以o9為圓心，以為半徑畫弧與基圓交于d點。o9d即為擺動從動件推程起始位置，再以逆時針方向旋轉(zhuǎn)并在轉(zhuǎn)軸圓上分別畫出推程、遠休、回程、近

8、休，這四個階段。再以對推程段等分、對回程段等分（對應(yīng)的角位移如下表所示），并用a進行標(biāo)記，于是得到了轉(zhuǎn)軸圓山的一系列的點，這些點即為擺桿再反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的點，然后以各個位置為起始位置，把擺桿的相應(yīng)位置畫出來，這樣就得到了凸輪理論廓線上的一系列點的位置，再用光滑曲線把各個點連接起來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：先用目測法估計凸輪理論廓線上的的大致位置（可記為a點）；以a點位圓心，任選較小的半徑r作圓交于廓線上的b、c點；分別以b、c為圓心，以同樣的半徑r畫圓，三個小圓分別交于d、e、f、g四個點處，如下圖

9、9所示；過d、e兩點作直線，再過f、g兩點作直線，兩直線交于o點，則o點近似為凸輪廓線上a點的曲率中心，曲率半徑；此次設(shè)計中，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方向考慮：幾何因素應(yīng)保證凸輪在各個點車的實際輪廓曲率半徑不小于 15mm。對于凸輪的凸曲線處，對于凸輪的凹輪廓線（這種情況可以不用考慮，因為它不會發(fā)生失真現(xiàn)象）；這次設(shè)計的輪廓曲線上，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。得到凸輪實際廓線，如

10、圖10所示。三、鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計（一）已知條件、要求及設(shè)計數(shù)據(jù)1、已知：機架尺寸lo9o11、主動桿9的擺角max，從動桿11的擺角max。2、要求：確定鉸鏈四桿機構(gòu)的尺寸，以保證主、從動桿對應(yīng)的角位移。3、設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計內(nèi)容符號數(shù)據(jù)單位雙搖桿機構(gòu)設(shè)計max15。max6。l09011400mm（二）設(shè)計過程選取比例尺，選取連架桿的長度為40mm。運用反轉(zhuǎn)法設(shè)計，在圖上任意畫一條直線，以為起點作，再將順時針應(yīng)旋轉(zhuǎn)到o9e2處；以o11為起點作o11垂直線然后左右各做線為。以為圓心為半徑畫弧，再以o11為圓心 o11為半徑畫弧，交點為e做e e2的垂直平分線，在與連接于f點。則即為所求的四桿機構(gòu)。（如圖11所示） 圖11小結(jié) 通過對牛頭刨床的運動分析與設(shè)計，根據(jù)機構(gòu)運動特性和傳力特性,現(xiàn)對牛頭刨床作出如下評價： 1、行程大小，即主動件位于兩側(cè)極限為止時，刨刀行程h在所須的長度（約在350mm左右），刨刀每刨削一刀后返回時，工作臺做橫向進給，每次橫向進給