長(zhǎng)安大學(xué)牛頭刨床計(jì)算說(shuō)明,5點(diǎn)和1點(diǎn)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)位置編號(hào)：5,1方案號(hào)：II班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：2015年 1 月 22 日目錄1、 前言1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的2、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)3、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法4、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的基本要求二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介1、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析3、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4、齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、前言1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類學(xué)生第一次全面的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。起目的在于進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立解決有關(guān)課程實(shí)際問(wèn)

2、題的能力，使學(xué)生對(duì)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和設(shè)計(jì)有一個(gè)比較完整的概念，具備計(jì)算，和使用科技資料的能力。在次基礎(chǔ)上，初步掌握電算程序的編制，并能使用電子計(jì)算機(jī)來(lái)解決工程技術(shù)問(wèn)題。2機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)機(jī)器的主題機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。動(dòng)態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定的機(jī)器的工作要求，在次基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)；或?qū)Ω鱾€(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，繪制必要的圖紙，編制計(jì)算程序和編寫說(shuō)明書等。 3機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法大致可分為圖解法和解析法兩種。圖解法幾何概念比較清晰、直觀；解析法精度較高，所以我采用的是圖解法進(jìn)行分析。 4機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的基本要求：1 作機(jī)

3、構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，再作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度，加速度圖，列矢量運(yùn)動(dòng)方程；2作機(jī)構(gòu)兩位置之一的動(dòng)態(tài)靜力分析，列力矢量方程，再作力的矢量圖；3.用描點(diǎn)法作機(jī)構(gòu)的位移，速度，加速度與時(shí)間的曲線。二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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)。刨刀每次削完一次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8

4、通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(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(méi)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(lái)減少主軸的速度波動(dòng)，以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。3、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析選擇表1-1中方案II設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動(dòng) 分 析導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析符號(hào)n2L0204L02AL04BLBCL04S4XS6YS6G4G6PYPJS4單位r/minmmNmmkgm2 方案64350905800.3L04B0.5L04B

5、200502208009000801.2 圖1-2未知量方程 VA4 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4BVC C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BCaA aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小: 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向：BA O4B AO2 O4B（向左） O4B（沿導(dǎo)路）acac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? ?方向 XX CB BC曲柄位置“1”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖）a取曲柄位置“1”進(jìn)行速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故VA2=

6、VA3，其大小等于2lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.7020643264rad/sA3=A2=2·lO2A=6.702064213*0.09m/s=0.603185789m/s（O2A）取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行速度分析。列速度矢量方程，得 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點(diǎn)P，速度比例尺µv=0.005 (m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2 則由圖1-2知， A4=·v= 0m/s A4A3=·v=0m/s由速度影像定理求得，B5=B4=A4·O4B/

7、 O4A=0m/s又 4=A4/ lO4A=0rad/s取5構(gòu)件作為研究對(duì)象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BC取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm, 則由圖1-2知， C5= ·v=0m/s C5B5=·v=0m/s CB=C5B5/lCB=0 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“1”進(jìn)行加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.7020643264rad/s, =22·LO2A=6.70206432642×0.09 m/s2=4.0

8、4258996116m/s2 取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對(duì)象，列加速度矢量方程得： aA4 = + aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3r大小: ? 42lO4A ? 24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2 O4B O4B 取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列加速度矢量方程,得ac5= aB5+ ac5B5n+ a c5B5大小 ? w52 Lbc ?方向 XX cb BC取加速度極點(diǎn)為P,加速度比例尺µa=0.05（m/s2）/mm,作加速度多邊形如圖1-3所示.則由圖1-3知, C5B5=·v=0m/s w5 =CB=C5B5/lCB=0 rad/s=0

9、m/s2 aA4A3K =0 m/s2aA4 =4.042589961168314 m/s2,用加速度影象法求得aB5 = aB4 = aA4* O4B/ O4A=6.932257312225 m/s2所以ac=0.01×(pc)=6.5990882824m/s25號(hào)位置速度圖：如圖 由圖解得：Vc=0.6258608591m/s5桿加速度圖：如圖由圖解的：aC=3.7140764218m/s2求刨頭的位移，速度和加速度曲線 位移與時(shí)間，速度與時(shí)間，加速度與時(shí)間曲線。 圖1-12由以上三條曲線，位移與時(shí)間，速度與施加，加速度與時(shí)間曲線，可以看出牛頭刨床的運(yùn)行過(guò)程，c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。二導(dǎo)

10、桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)靜力分析：首先按桿組分解實(shí)力體，用力多邊形法決定各運(yùn)動(dòng)副中的作用反力和加于曲柄上的平衡力矩。參考圖1-3，將其分解為5-6桿組示力體，3-4桿組示力體和曲柄。5-6桿組示力體共受五個(gè)力，分別為P、G6、Fi6、R16、R45, 其中R45和R16 方向已知，大小未知，切削力P沿X軸方向，指向刀架，重力G6和支座反力F16 均垂直于質(zhì)心， R45沿桿方向由C指向B，慣性力Fi6大小可由運(yùn)動(dòng)分析求得，方向水平向左。選取比例尺= (100N)/mm，作力的多邊形。取5號(hào)位置為研究對(duì)象：已知P=9000N，G6=800N，又ac=ac5=3.7140764218m/s2,那么我們可以計(jì)算FI

11、6=- G6/g×ac =-800/10×3.7140764218=-297.1261137N 又F=P + G6 + FI6 + F45 + FRI6=0，方向 /x軸 BC 大小 9000 800 ？ ？作為多邊行如圖所示圖1-7力多邊形可得： F45=8634.49503048N N=950.05283516 N在圖1-6中，對(duì)c點(diǎn)取距，有 MC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FI6·yS6=0 代入數(shù)據(jù)得x=1.11907557m 分離3,4構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析，桿組力體圖如圖1-8所示，2.1.2對(duì)3-4桿組示力體分析u=4

12、N/mm已知： F54=-F45=8634.49503048N，G4=220NaB4=aA4· lO4S4/lO4A=2.2610419m/s2 , S4=4=7.79669621rad/s2 由此可得： FI4=-G4/g×aS4 =-220/10×2.2610419N=-49.7429218N MS4=-JS4·aS4=-9.35603545 在圖1-8中，對(duì)O4點(diǎn)取矩得：MO4= Ms4 + FI4×x4 + F23×x23+ F54×x54 + G4×x4 = 0代入數(shù)據(jù)， 得MO4=-9.35603545

13、-49.7429218×0.29+F23×0.41859878959+8634.49503048×0.57421702805+220×0.04401216867=0 故F23=11810.773N Fx + Fy + G4 + FI4 + F23 + F54 = 0方向： ？ ？ M4o4 大小： O4B 由圖解得：Fx=2991.6124744N Fy=1414.4052384N 方向豎直向下2.1.3 對(duì)曲柄分析，共受2個(gè)力，分別為R32,R12和一個(gè)力偶M，由于滑塊3為二力桿，所以R32= R34，方向相反，因?yàn)榍?只受兩個(gè)力和一個(gè)力偶，所以FR

14、12與FR32等大反力，由此可以求得: h2=72.65303694mm,則，對(duì)曲柄列平行方程有，MO2=M-F32·h2=0 即M=0.07265303694*11810.773=0， 即M=858.088527N·M三凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、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，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)max15°lOqD1

15、35mm38°70°S10° 70°r045mmlO2O9150mm2、設(shè)計(jì)過(guò)程選取比例尺，作圖l=1mm/mm。1、取任意一點(diǎn)O2為圓心，以作r0=45mm基圓；2、再以O(shè)2為圓心，以lO2O9/l=150mm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O(shè)9為圓心，以lOqD/l=135mm為半徑畫弧與基圓交于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)軸圓上分別畫出推程、遠(yuǎn)休、回程、近休，這四個(gè)階段。再以11.6°對(duì)推程段等分、11.6°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

16、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畫圓，三個(gè)小圓分別交于D、E、F、G四個(gè)點(diǎn)處，如下圖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

17、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15 。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=15mm。得到凸輪實(shí)際廓線，如圖10所示。 圖10四齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4、 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 已知電動(dòng)機(jī)、曲柄

18、的轉(zhuǎn)速no'、n2,皮帶輪直徑do5、do3,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z2的齒數(shù)，選擇齒輪副z1 - z2的變位系數(shù)，計(jì)算這對(duì)齒輪的各部分尺寸，用2號(hào)圖紙繪制齒輪傳動(dòng)的嚙合圖。 首先根據(jù)已知的條件求出z2的齒數(shù)。io'2= no'/n2 =z1'*z2 /z1*zo'z1 得出：z2 =39。 對(duì)小齒輪實(shí)行正變位，對(duì)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)X1=-X2=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：d1 = m*Z1=6*1378mmd2 = m*Z2=6*39=234mmrb1 = r1 * cos20 =36.64mmrb2 = r2 * cos20 =109.9mmha1 =(h*a+x)m12 =(1+0.3)*6=7.8mmha2