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1、目錄一、概述1、課程設(shè)計(jì)的題目2.、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的3、課程設(shè)計(jì)的要求4、課程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)三.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟2.1、拆分桿組2.2、方案分析2.3、程序編寫(xiě)過(guò)程2.4、程序說(shuō)明2.5、C語(yǔ)言編程及結(jié)果2.6、位移,速度,加速度圖三、小結(jié)四、參考文獻(xiàn)一、概述1課程設(shè)計(jì)的題目 此次課程設(shè)計(jì)的題目是:牛頭刨床的主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的 1)任務(wù):1 牛頭刨床的機(jī)構(gòu)選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定;2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析;3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析;4.飛輪設(shè)計(jì);5.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。2)目的:機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程,它是
2、機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其目的是以機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析和解決與本課程有關(guān)的具體機(jī)械所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力,使學(xué)生熟悉機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方法,其中包括選型、運(yùn)動(dòng)方案的確定、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析和整體設(shè)計(jì)等,并進(jìn)一步提高計(jì)算、分析,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖以及查閱和使用文獻(xiàn)的綜合能力。.3課程設(shè)計(jì)的要求 牛頭刨床的主傳動(dòng)的從動(dòng)機(jī)構(gòu)是刨頭,在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),要滿(mǎn)足所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要能使牛頭刨床正常的運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程要有急回運(yùn)動(dòng)的特性,以及很好的動(dòng)力特性。盡量是設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)用,能很好的 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)功
3、能。二.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1, 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,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(chēng)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(chēng)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(guò)四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)(圖中沒(méi)有畫(huà)出),使工作臺(tái)連同工件一次進(jìn)級(jí)運(yùn)動(dòng),以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作行程過(guò)程中,受到
4、很大的切削阻力(在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離,見(jiàn)圖4-1,b)而空回行程中則沒(méi)有切削阻力。因此刨頭在整個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)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)減小主軸的速度波動(dòng),以提高切削質(zhì)量和減少電動(dòng)機(jī)容量。2, 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 見(jiàn)表4-11)2)選擇設(shè)計(jì)方案: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)的靜力分析符號(hào)n2lo2o4lo2Alo4BlBClo4s4xs6ys6G4G6PypJs4單位r/minmmNmmKgm2方案64350905800.3lo4B0.5lo4B200502208009000801.2設(shè)計(jì)內(nèi)容飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)符號(hào)noZ1ZoZ1J
5、o2Jo1Jo”JomaxLo9Ds單位r/minKg.m2mm方案0.1514401316400.50.40.250.21513538701070方案特點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,能承受較大的載荷;2、具有急回作用,可滿(mǎn)足任意行程速比系數(shù)K的要求;3、滑塊行程可以根據(jù)桿長(zhǎng)任意調(diào)整;4、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角恒為90度,傳動(dòng)性能好;5、工作行程中,刨刀速度較慢,變化平緩符合切削要求;6、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈較長(zhǎng),傳動(dòng)間隙較大;7、中間移動(dòng)副實(shí)現(xiàn)較難。 三.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析1)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析a、曲柄位置“1”速度分析,加速度分析(列矢量方程,畫(huà)速度圖,加速度圖)取曲柄位
6、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=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=2lO2A=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v=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=A4O4
7、B/ 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, =22LO2A=6.702064326420.09 m/s2=4.04258996116m/s2 取3、4構(gòu)件重
8、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a=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 m/s2 aA4A3K =0 m/s2aA4 =4.04258996
9、1168314 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/s2總結(jié)1點(diǎn)的速度和加速度值以速度比例尺=(0.005m/s)/mm和加速度比例尺a=(0.05m/s)/mm用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形如下圖1-2,1-3,并將其結(jié)果列入表格(1-2) 表格 1-1位置未知量結(jié)果 1 VA40m/sVC0m/saA4.04258996116 m/s2 ac6.5990882824m/s2 2. 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析取“ 1 ”點(diǎn)為研究對(duì)象,分離5
10、、6構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)靜力分析,作阻力體如圖16所示,=10N/mm。圖16已知P=0,G6=800N,又ac=6.5990882824m/s2,那么我們可以計(jì)算FI6=-G6/gac =-800/106.5990882824=-527.927062592N Fi6 + + Fr45 + Fr16 = 0方向: 水平 豎直 BC 豎直大小 ? ?作為多邊行如圖1-7所示,N=10N/mm。由圖1-7力多邊形可得: FR45=-F45N=528.75810381N=-528.7581216N 已知: FR54=-FR45=528.7581216N,G4=220NaS4=aA4lO4S4/lO4A=4.
11、042589964290/338.23069051m/s2=3.46612865m/s2 由此可得: FS4=M4-aS4=-76.25482788N As4 = aA4/ 0.29=13.93996491rad/s2 M=-JS4As4=-16.72795789J 在圖1-8中,對(duì)O4點(diǎn)取矩得: M O4=-FR54L54-Fs4hs4-G4hGM-FR34lO4A=0 -528.7581038*0.5512570182-13.962929130.28690951968-2200.07457142857-16.72795789+ FR340.29=0代入數(shù)據(jù),得FR34=1133.17717
12、3N 力比例尺N=10N/mm又 F= Fr54 +Fi4 +G4 + Fr23 + F14n+F14=0,作力的多邊形如圖1-9所示。Fr23= FR34=1133.177173NFr54 +Fi4 +G4 + Fr23 + F14n+F14= 0方向:BC 豎直 AB AB AB大小: ? ?F14=F14F14nN=497.71360441N=497.7136044N F14n= FR54F14nN=47.24196451N=47.2419645N 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
13、,所以FR12與FR32等大反力,由此可以求得: Fr32lsin2h12-M=0示意圖如圖1-10所示:M =0j列表如下:未知量平衡條件平衡方程結(jié)果M(Nm)Fr32lsin2h12-M=00R12(N)Fr32-Fr12=01133.1771732、選擇表中方案。2、曲柄位置“7”速度分析,加速度分析(列矢量方程,畫(huà)速度圖,加速度圖)取曲柄位置“7”進(jìn)行速度分析,其分析過(guò)程同曲柄位置“1”。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v=0.005(m/s)/mm,作速度多邊形如圖1-4。 圖4
14、則由圖1-4知,A4=pa4v=67.60.005 m/s =0.34 m/s A4A3=a3a4v=99.00.005m/s=0.50 m/s由速度影像定理得B5=B4=A4O4B/ O4A=0.47580/420 m/s =0.52 m/s又 4=A5/ lO4B=0.52/0.58 rad/s =0.90 rad/s取5構(gòu)件為研究對(duì)象,列速度矢量方程,得C5=B5+C5B5大小 ? ?方向 XX O4B BC其速度多邊形如圖1-4所示,有 C5= v=1020.005 m/s = 0.51m/s C5B5=v=250.005 m/s = 0.13m/s CB=C5B5lCB=0.13/0
15、.174 rad/s = 0.75rad/s取曲柄位置“7”進(jìn)行加速度分析,分析過(guò)程同曲柄位置“1”.取曲柄構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)行加速度分析.列加速度矢量方程,得aA4= a A4n+ a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r大小 ? 0 ? 0 ?方向 ? BA O4B AO2 O4B(向右) O4B(沿導(dǎo)路)取加速度極點(diǎn)為P,加速度比例尺a=0.05(m/s2)/mm,作加速度多邊形圖1-5 圖1-5則由圖15知, a A4t= a4a4a =500.04 m/s2 =2.50m/s2= ka4a=670.04 m/s2 =2.68m/s24= a A4tlO4A
16、 =1.60.40rads2 =4 rads2a A4 = pa4a = 50.20.05 m/s2 =2.51m/s2用加速度影象法求得a B5 = a B4 = a A4 lO4B/lO4A= 2.51 580/400 m/s2 =3.65 m/s2 又 a C5B5n =52lCB=0.75 20.174 m/s2 =0.09 m/s2取5構(gòu)件的研究對(duì)象,列加速度矢量方程,得aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5大小 ? 0 ?方向 xx CB BC其加速度多邊形如圖15所示,有aC5B5t= C5C5a =140.05 m/s2 =0.7m/s25 = /lCB = 0.7/0
17、.174 rads2 =4.02 rads2aC5 = pC5a = 720.05 m/s2 =3.6 m/s21、曲柄位置“11”速度分析,加速度分析(列矢量方程,畫(huà)速度圖,加速度圖)取曲柄位置“11”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=VA3,其大小等于W2lO2A,方向垂直于O2 A線,指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.70rad/sA3=A2=2lO2A=6.700.09m/s=0.603m/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1=0.
18、01(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2圖1-2則由圖1-2知, A4=1=560.01m/s=0.56 m/s A4A3=1=21.50.01m/s=0.215 m/s用速度影響法求得,B5=B4=A4O4B/ O4A=0.56580/265 m/s=1.23m/s又 4=A4/ lO4A=0.56/0.265 rad/s=2.11 rad/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1=0.01(m/s)/mm, 作速度多邊行如圖1-2。則由圖1-2知, C5= 1=1240.01m/s=1.24m/s
19、C5B5=1=11.50.01m/s=0.115m/s CB=C5B5/lCB=0.115/0.174 rad/s=0.66 rad/s2.加速度分析:取曲柄位置“11”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=6.70rad/s, =22LO2A=6.7020.09 m/s2=4.04m/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(向左) O4B(沿導(dǎo)路)取加速度極點(diǎn)
20、為P,加速度比例尺2=0.04(m/s2)/mm,作加速度多邊形如圖1-3所示. 圖3則由圖1-3知, aA4=AA42=58.50.04m/s=2.34m/s2,4= aA4/ LO4A=8.83 rad/s2aA4A3r=A3A42 =1240.04 m/s2 =4.96 m/s2aA4 =PA42 =660.04 m/s2 =2.64 m/s2用加速度影象法求得aB5 = aB4 =2.64580/265 m/s2 =5.78 m/s2又ac5B5n=CB2lCB=0.6620.174 ms2=0.076 ms2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 ? ?方向 XX CB BC其加速度多邊形如圖13所示,有aC5B5= BC2 =540.04 m/s2 =2.16 m/s2ac5 =p C2 =133.50
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