機(jī)械原理牛頭刨床課程設(shè)計報告書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計及其運(yùn)動分析院系：航空航天大學(xué)金城學(xué)院機(jī)電工程系設(shè)計者：XXX班級：XXXXXXX學(xué)號：XXXXXXXXXX指導(dǎo)教師：XXX日期：2008-6-26 2008-7-9目錄一緒論 .1 .牛頭刨床機(jī)構(gòu)工作原理.12 .設(shè)計目的.23. 設(shè)計任務(wù).3二設(shè)計計算過程及說明.31 .牛頭刨床機(jī)構(gòu)示意圖及原始數(shù) 據(jù).32 .齒輪機(jī)構(gòu)基本參 數(shù).43 .連桿設(shè)計和運(yùn)動分 析 , .54 .編寫的計算源程 序75 .電算的源程序和結(jié)果96 .設(shè)計圖解法的圖 紙 13三設(shè)計小 結(jié) .131 .對設(shè)計結(jié)果的分析討論.13四參考文獻(xiàn) .131 .列出主要參考資料

2、13一.緒論1.1 牛頭刨床機(jī)構(gòu)工作原理牛頭刨床是一種靠刀具的往復(fù)直線運(yùn)動及工作臺的間歇運(yùn)動來完成工件的平面切削加工的機(jī) 床。電動機(jī)經(jīng)過減速傳動裝置（皮帶和齒輪傳動）帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）完成刨刀的往復(fù)運(yùn)動 和間歇移動。牛頭刨床的滑枕的直線運(yùn)動不能說是偏心輪的作用。牛頭刨床的動力，經(jīng)過減速后，在大齒輪的一面有一個固定短軸，短軸和齒輪中心有一定距離，裝一個方形滑塊。在齒輪的下方，有一個軸承座，安裝了一個長搖桿，齒輪上的方形滑塊始終在長桿上滑動。搖桿的上端，有滑枕的方形滑塊，也是在桿上滑動，搖桿就使得滑枕前后運(yùn)動。這兩個滑塊都是能夠轉(zhuǎn)動的。當(dāng)大齒輪轉(zhuǎn)動時，由滑塊帶動搖桿前后扇形擺動?；瑝K位置在中

3、心下面時，同等的轉(zhuǎn)動圓心角，搖桿可以運(yùn)動較大的角度， 帶動滑枕快速后退。當(dāng)大齒輪滑塊在上方時，同樣的圓心角，搖桿的運(yùn)動就慢得多，這樣滑枕就能夠有較大的切削力。調(diào)整大齒輪滑塊的中心距，就能夠調(diào)整滑枕行程。滑枕是慢進(jìn)快退，這樣符合工作要求。本實驗以牛頭刨床刀具運(yùn)動的主傳動機(jī)構(gòu)為設(shè)計對象,通過對具有急回特性的機(jī)構(gòu)的設(shè)計，掌握機(jī)構(gòu)的選型、構(gòu)型方法，利用機(jī)構(gòu)構(gòu)型的組合原理完成方案設(shè)計、比較，確定最終結(jié)果。最后進(jìn)行運(yùn)動模擬。牛頭刨床主傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理如下： 當(dāng)牛頭刨床的主要工作機(jī)構(gòu)滑枕右行時， 刨刀進(jìn)行切削， 成為工作行程；此時要求刨頭的速度較低且平穩(wěn)， 以提高切削質(zhì)量；刨頭左行時，不工作，稱為回程, 此

4、時要求刨頭的速度較高以提高生產(chǎn)率，這個關(guān)鍵特性稱為“急回”特性。用急回系數(shù)K加以描述。k (180%80)式中。為擺桿兩極限位置的夾角故要實現(xiàn)“急回”特性，就必須使機(jī)構(gòu)的。存在。角越大，K也越大，急回運(yùn)動越明顯。并通過改變桿件的長度，改變其“急回”特性。1.2 設(shè)計目的機(jī)械原理課程設(shè)計是機(jī)械原理課程的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是：(1)進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識；(2)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識獨(dú)立解決有關(guān)本課程實際問題的能力，使學(xué)生對機(jī)械的分析和設(shè)計有一個較完整和系統(tǒng)的概念；(3)通過對具體問題的分析、計算、制圖、技術(shù)資料的使用，電算程序的編制及計算機(jī)使用等各環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問

5、題和解決問題的工程技術(shù)能力。1.3 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的任務(wù)主要包括二部分：(1)按機(jī)械的幾何、運(yùn)動等性能要求，進(jìn)行低副機(jī)構(gòu)的尺度綜合和高副機(jī)構(gòu)的輪廓線設(shè)計。(2)對所設(shè)計的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析。要求用解析法分析機(jī)構(gòu)整個工作循環(huán)過程，并同時用圖解法分析機(jī)構(gòu)某幾個瞬時位置的運(yùn)動，對兩種方法的分析結(jié)果作對比分析。設(shè)計計算過程及說明2.1 牛頭刨床傳動機(jī)構(gòu)示意圖及原始數(shù)據(jù)2.1.1 機(jī)構(gòu)示意圖：機(jī)構(gòu)示意圖：該機(jī)構(gòu)由齒輪1驅(qū)動齒輪2,在齒輪2上較接有滑塊，再由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)刨刀滑枕的切削運(yùn)動。2.1.2原始數(shù)據(jù)：齒輪參數(shù)：壓力角 20：,齒頂高系數(shù)ha*=i，頂隙系數(shù)c* 0.25齒輪轉(zhuǎn)速n1 (rpm)模數(shù)m

6、(mrm齒數(shù)Zi齒數(shù)Z2距離Li (mrm滑枕 沖程H (mm行程 數(shù)比系數(shù) K距離L2 (mm中心距QO220615581854701.63553502.2 齒輪機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計齒輪1不發(fā)生根切的最小變位系數(shù). . ha*1x1min=Zmin Z = - 17 15 =0.118齒輪2不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)ha*x2min= Z minZ minZ =- 17 58 =-2.4117Z min17假設(shè) X1=0.6 , X2=0.4。因為 Z10 ,所以該齒輪不會發(fā)生根切。又由Z2 Zmin=17,所以齒輪2也不會發(fā)生根切現(xiàn)象。inv 2( x1 x2) / z1 z2 tan inv 2/

7、730.364+0.014904=0.024876,由插法求得：=23.565：cos m , c、 cos20 四輪傳動的中心距：a=a = (z1 z2) =224.52 mmcos 2COS23.565.中心距變動系數(shù)：y= y 1 = ( -cos-1 ) =0.9125.2 cos 齒高變動系數(shù)：y = x y =1-0.9125=0.0875.齒頂圓壓力角：a1 = arc cos( Db1/ Da1)=38.62a1 = arc cos(Db2 / Da2 )=26重合度： =z 1(tan38.62 -tan20 )+ z 2(tan26 -tan20 )/2=1.343分度圓

8、直徑：D1=Z1 m=15 6 mm =90 mm , D2 = Z2 m =58 6 =348 mm基圓直徑： Db1 = D1 cos =90 cos20 =84.57 mmDb2 = D2 cos =348 cos20 =327.01 mm齒頂圓直徑：Da1=2 a- D2+2m(ha* - X2)=2 224.52-348+12(1-0.4) =108.24 mmDa2 =2 a- D1 +2m(ha* - X1 )=2 224.52-90+12(1-0.6) =363.84 mm齒根圓直徑：Df1=m (z1-2 ha *-2 c*+2x1 )=6(15-2-2 0.25+2 0.6

9、 ) =82.2 mmDf2=m(z2-2 ha *-2 c*+2x2)=6(58-2-20.25+2 0.4 )=337.8 mm變位齒輪分度圓上齒厚：s= m 2xmtan = 2 0.6 6 tan20 =12.04 mm22m6齒槽范：e=2xm tan = 2 0.6 6 tan 20； =6.799 mm22小齒輪齒頂圓齒厚：sa1= s 幾 2ra1 (inv38.62 inv20v) =2.56 mmr因為sa1 0.4m=2.4mm,所以變位系數(shù)取值正確。2.3連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計和運(yùn)動分析 一 ，k 10.6由 k=1.6 知， 180 180 41.54”。k 12.6由 1(1

10、80) =69.23：,且在此極限位置時 cos / cos69.23：,求得 =124.12mm202030又 COS20.771A ,求得 03A =327.25.350將機(jī)構(gòu)置于圖示坐標(biāo)系中，各構(gòu)件的矢量指向如圖所示，其適量方程為將上式分別向x軸和y軸投影的方程組02 A coso3A cos其中只有03A和 兩個未知數(shù)，故可以通過解方程求解。0203 02A sin03A sin將上方程組兩邊平方后相加s . 02 032 02 A2 2O2O3 02A sin將上方程組第二式除以第一式得tano2o302A sin02 A cos將上方程組對時間求一階導(dǎo)數(shù)得:02A 2 sin03A

11、 3 sin AB cos02A 2 coso3A 3 cos ABsin其中只有 3和AB兩個未知數(shù)，故可以通過解方程求解。解得302A2 cs( )03 A同理 AB02 A2 sin( )2.4.1源程序?qū)⒌诙€方程組對時間t求導(dǎo)并合并同類項，得A2A2A.02 A2 8s03A 3 cos03A a3sin2202 A2 sin03A3 sin03A a3 cos2 ab 3 sin2 ab 3 cosa ab cos a ab sin其中只有a3和a ab兩個未知數(shù)，解得：a AB22 ab 3 sin02 A2 sin( )03AakAB02A； sin( )03Ak22式中a a

12、b= 2 ab 3為科氏加速度。同理可得 a ab = 03A3 - 02A2 cos( )2.4計算機(jī)源程序及注解令。2。3的長度為L1, 02 A的長度為L2, 03A的長度為S1,滑塊A的位移為S,速度為V,加速度為a , 02A與X軸的夾角為J1, 03A與X軸的夾角為J2,角速度為 3, 02A的角速度為203 A的角加速度為e3.#include#include#define PI 3.1415926int i;float n1=220,m=6,z1=15,z2=58,Lo2o3=350,Lo2a=124.12;float j1,j2,tanj2,S,Lo2a,Lo3a,w1,w2

13、,w3,V,e3,akab,a;PRINT(float j1) FILE *fp;fp=fopen(d:nTB5.txt,a);tanj2=(Lo2o3+Lo2a*sin(j1)/(Lo2a*cos(j1);j2=atan(tanj2); /*j2為桿03A與水平線夾角,j1為桿02A逆時針轉(zhuǎn)過角度*/S=sqrt(Lo2o3)*(Lo2o3)+(Lo2a)*(Lo2a)+2*Lo2a*Lo2o3*sin(j1);w1=2*PI*n1/(60);w2=w1*z1/(z2);w3=Lo2a*w2*cos(j1-j2)/(S);/*搖桿03 A的角速度*/V=-w2*Lo2a*sin(j1-j2)

14、;/*滑塊A相對于桿03 A的速度*/e3=-(akab+Lo2a*w2*w2*sin(j1-j2)/(S);/*桿03A的角加速度*/akab=2*V*w3;/*科氏加速度*/滑塊A相對于桿o3A的加速度*/a= (S*w3*w3) - (Lo2a*w2*w2*cos(j1-j2) ;/* printf(%2d%12.3f%16.3f%16.3f%16.3fn”,i,O1/(PI)*180,S,V,a); fprintf(fp,%2d%12.3f%18.3f%18.3f%18.3fn”,i,(j1/(PI)*180SV,a);fclose(fp);main() FILE *fp;if(fp=

15、fopen(d:nTB5僅,w+)尸NULL)exit(0);printf(NO:t j1tt Stt Vtt ann);for(j1=0,i=1;j1=2*PI;j1=j1+(5*(PI)/180),i+) PRINT(jl);if(i%20=0)system(pause);fclose(fp);system(pause);2.4.2運(yùn)行結(jié)果及圖形角度位移0371.3575381.41610391.14315400.49120409.416速度加速度697.001-1308.203676.036-1550.63651.688-1770.443624.274-1969.751594.08-21

16、50.35925417.881561.368-2313.830425.849526.379-2461.36835433.29489.339-2594.14840440.175450.457-2713.04745446.477409.93-2818.81850452.176367.947-2912.08455457.249324.685-2993.35960461.681280.319-3063.06165465.456235.014-3121.52770468.562188.934-3169.02675470.988142.237-3205.76680472.72695.079-3231.90

17、385473.77147.616-3247.54390474.120-3252.7595473.77147.6165546.707100472.72695.0795507.496105470.988142.2365442.236110468.562188.9335351.066115465.456235.0145234.183120461.681280.3195091.852125457.249324.6854924.409130452.176367.9464732.269135446.477409.934515.94140440.175450.4574276.039145433.29489.

18、3394013.304150425.849526.3793728.627155417.881561.3683423.075160409.417594.083097.928165400.491624.2742754.727170391.143651.6882395.321175381.416676.0362021.937180371.3576971637.247185361.017714.2341244.458190350.455727.351847.397195339.733735.92450.606200328.922739.46459.417205318.099737.459-320.00

19、1210307.35729.327-680.666215296.768714.45-1014.91220286.457692.179-1314.689225276.531661.859-1572.12230267.112622.872-1780.325235258.33574.699-1934.568240250.324517.002-2033.597245243.233449.729-2080.914250237.195373.225-2085.51255232.341288.334-2061.493260228.783196.459-2026.147265226.61199.55-1996

20、.479270225.880.001-1985.044275226.61199.5496735.849280228.783196.4586469.746285232.341288.3336053.646290237.195373.2245522.425295243.233449.7284914.83300250.324517.0024267.628305258.33574.6983611.707310267.112622.8712970.369315276.531661.8582359.372320286.457692.1791788.24325296.768714.451260.675330307.35729.327778.201335318.099737.459339.25b328.922739.464-58.814345339.733735.92-419.234350