機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告經(jīng)典

1、-PAGE . z.*理工大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床設(shè)計(jì) 專 業(yè)：10機(jī)制5班 設(shè) 計(jì) 者：朱 開 杰學(xué) 號：B10310517指導(dǎo)教師：錢 萍 設(shè)計(jì)時(shí)間：2013-6-28-2013-7-5機(jī)械與自動控制學(xué)院目錄1、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求31.1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書31.2、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)51.3、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的與要求 5、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的5、牛頭刨床的工作原理與機(jī)構(gòu)組成 6 2、課程設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu) 72.1、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 72.2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析 132.3、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 142.4、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)162.5、飛輪設(shè)計(jì) 183、設(shè)計(jì)

2、小結(jié)184、參考文獻(xiàn)191、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1、機(jī)械原理任務(wù)書：姓 名：朱 開 杰專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班 級：10機(jī)制5班 學(xué) 號：B10310517任務(wù)起至日期：2013年 6 月 28 日 至 2013 年 7 月5日課程設(shè)計(jì)題目：牛頭刨床設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：1.技術(shù)參數(shù)圖1 牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡圖及阻力線圖表1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動分析工作行程H行程速比系數(shù) K56370905400.260.5240503101.40導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力 分析2206005500801.2飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確50.30.20.2凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)從動件最大擺角推程遠(yuǎn)休止

3、回程1513245741074齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)10030063.5202.設(shè)計(jì)要求1連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動分析，用圖解法/解析法進(jìn)展連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析2安裝在O2軸上的飛輪設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)動慣量確實(shí)定。3凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，確定凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實(shí)際廓線4齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作量：完成4*A2圖紙，1份計(jì)算說明書工作方案安排：1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，1天2連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析，1天3連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動和連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力圖紙繪制，1天4飛輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和繪圖，1天5凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和繪圖，1天6齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，1天7設(shè)計(jì)說明書的編寫，1天8辯論：1天指導(dǎo)教師簽字：_ 年 月 日 1.2、機(jī)械

4、原理課程設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)-. z.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動分析r/min56370905400.260.524050工作行程H310行程速比系數(shù) K1.40導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析2206005500801.2飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定0.15r/mi50.30.20.2凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)從動件最大擺角15mm13245推程174遠(yuǎn)休止S10回程74齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)mm10030063.520-. z.1.3、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的目的與原理、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)是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生較全面的機(jī)械運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。其目的在于進(jìn)一步加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決有關(guān)

5、機(jī)械原理課程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生對于機(jī)械運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析與設(shè)計(jì)有一較完整的概念，具備計(jì)算、制圖和使用技術(shù)資料的能力。在此根底上，初步掌握利用計(jì)算機(jī)來解決工程技術(shù)問題。、牛頭刨床的工作原理與機(jī)構(gòu)組成牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床，如圖2(a)。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄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帶動刨頭6和刨刀7做往復(fù)運(yùn)動。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)展切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量；刨頭左行時(shí)，刨刀不切削，稱回行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以提高生產(chǎn)效率。為此刨刀采用有急回作用的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。刨刀每切削完一

6、次，利用空回行程的時(shí)間，凸輪8通過四桿機(jī)構(gòu)1-9-10-11與棘輪帶動螺旋機(jī)構(gòu)圖中未畫，使工作臺連同工件作一次進(jìn)給運(yùn)動，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在切削的前后各有一段約0.05H的空刀距離，見圖(b)，而空回行程中則沒用切削阻力。因此刨頭在整個(gè)運(yùn)動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機(jī)容量。圖2牛頭刨床機(jī)構(gòu)簡圖及阻力線圖2、課程設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)2.1、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析： 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速n2，各構(gòu)件尺寸及中心位置，且刨頭導(dǎo)路* * 位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上參見圖4-2要求： 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡

7、圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、進(jìn)速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動線圖。以上內(nèi)容與后面的動態(tài)靜力分析一起畫在2號圖紙上曲柄位置圖的做法為取1和8為工作行程起點(diǎn)和終點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置，1和712等，是由位置1起，順方向?qū)⑶鷪A周作12等分的位置。表2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸數(shù)據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動分析工作行程H行程速比系數(shù) K56370905400.260.5240503101.40導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力 分析2206005500801.2圖3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖作圖方法：1設(shè)計(jì)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 按條件確定導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的未知參數(shù)。其中滑塊6的導(dǎo)路*-*的位置可根據(jù)連桿5傳力給滑塊6的最有利條件來確定，即*-*應(yīng)位于B點(diǎn)所畫圓弧高的平分

8、線上。2作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。選取比例尺=1/3 ()按表1所分配的兩個(gè)曲柄位置作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，其中一個(gè)位置用粗線畫出。曲柄位置的做法如圖3；取滑塊6在上極限時(shí)所對應(yīng)的曲柄位置為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周十二等分，得十二個(gè)曲柄位置，顯然位置8對應(yīng)于滑塊6處于下極限的位置。再作開場切削和中止切削所對應(yīng)的1和7兩位置。共計(jì)14個(gè)機(jī)構(gòu)位置。3作速度，加速度多邊形。選取速度比例尺=0.01和加速度比例尺=0.04，用矢量方程圖解法作該兩個(gè)位置的速度多邊形和加速度多邊形。作圖步驟：1、作導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的簡圖。選取長度比例尺=1/3，作機(jī)構(gòu)在位置2的運(yùn)動簡圖。作圖時(shí)，必須注意的大小應(yīng)選得適當(dāng)，以保證對機(jī)構(gòu)運(yùn)動完整

9、、準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)，另外應(yīng)在圖面上留下速度多邊形、加速度多邊形等其他相關(guān)分析圖形的位置。2、進(jìn)展導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的速度分析。對滑塊3在4、8、12位置進(jìn)展速度、加速度分析，作速度、加速度多邊形圖。2.2、速度、加速度分析所用理論力學(xué)公式：列加速度矢量方程，得 大小 方向AO2O4B O4B O4B O4B 大小 方向 *-* O4B O4B CB BC列速度矢量方程，得大小 方向 O2A O4B O4B大小 方向 *-* O4B BC滑塊3在4位置速度、加速度計(jì)算分析：做速度多邊形，得到：、？、做加速度多邊形，得到：、 做加速度多邊形，得到：取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm，作速度

10、多邊形取加速度極點(diǎn)P，速度比例尺a=0.04(m/s)/mm，作加速度多邊形，如圖圖4 4點(diǎn)速度圖5 4點(diǎn)加速度滑塊3在8位置速度、加速度計(jì)算分析：做速度多邊形，得到：、？、忽略做加速度多邊形，得到：、做加速度多邊形，得到：取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形取加速度極點(diǎn)P，速度比例尺a=0.04(m/s)/mm，作加速度多邊形，如圖圖6 8 點(diǎn)速度、加速度滑塊3在12位置速度、加速度計(jì)算分析：做速度多邊形，得到：、做加速度多邊形，得到：、做加速度多邊形，得到：取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.01(m/s)/mm，作速度多邊形取加速度極點(diǎn)P，速度比例尺a=0.04

11、(m/s)/mm，作加速度多邊形，如圖圖7 12 點(diǎn)速度、加速度2.2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析對導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析，就需要用到上面的加速度分析的結(jié)果。具體分析方法如下：取桿組5、6進(jìn)展動態(tài)靜力分析。如圖10為桿組5、6的示力體F I6PF 45圖8 桿組5、6的示力體圖F N16G 6由條件，最終可以得到： G6=600 N ，P = 5500 N ， FI6=39.2 N而且由受力分析可得，阻力P左右于水平向左，G6 作用于豎直向下，F(xiàn)N16作用于豎直向上，F(xiàn)I6 作用于水平向左，F(xiàn)45 作用于沿桿件5向外。根據(jù)這些數(shù)據(jù)和方向，力的比例尺Q=50 N/mm ，可畫出桿組5、6的力多邊形圖

12、11圖9 桿組5、6的力多邊形圖S O4圖10 桿件4的示力體圖結(jié)合條件，可以得出：G4 =220 N ，F(xiàn)I4 =37 N ，F(xiàn)54=6100 N ，F(xiàn)34= 11876N 。而且由受力分析可得，重力G4作用于豎直向下，慣性力FI4作用于垂直連桿4向左，滑塊3的作用力F34作用于垂直連桿4向右，F(xiàn)54作用于沿連桿5向外。根據(jù)這些數(shù)據(jù)和方向，力的比例尺Q=100 N/mm ，可畫出構(gòu)件4的力多邊形圖13G 4PF 34F 14圖11 桿件4的力多邊形圖F 12可根據(jù)構(gòu)件4與桿組5、6的力多邊形圖，力的比例尺Q=100 N/mm，可直接得到曲柄2與滑塊3組件的力多邊形圖14。圖12 桿組2、3的

13、力多邊形圖F 43O 2M 2以上是曲柄在4位置的動態(tài)靜力分析。2.3、齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：電動機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速、N2，皮帶輪直徑、，*些齒輪的齒數(shù)z，模數(shù)m，分度圓壓力角參見表1；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動。要求： 計(jì)算齒輪z2的齒數(shù)，選擇齒輪副z1z2的變位系數(shù)，計(jì)算該對齒輪傳動的各局部尺寸，以2號圖紙繪制齒輪傳動的嚙合圖。根據(jù)齒輪傳動比的公式：i12 = n1/n2 = z2/z1 = d2/d1 ,參考數(shù)據(jù)表1中的齒輪數(shù)，計(jì)算出z2 = 39。由于z1 =13zmin =17，所以必須進(jìn)展正變位*1 ，才能使齒輪z1 不發(fā)生根切，為了使齒輪z1 、z2 為等變位嚙合，所以齒輪z2 必

14、須進(jìn)展負(fù)變位*2 。且形成等變位：*1 + *2 =0。而變位系數(shù)的公式為：。將數(shù)據(jù)代入，可得到*10.235 mm，*2-1.294 mm。所以，我選取了*1 =0.3、*2 =-0.3。 任意圓齒厚,分別將齒輪z1 、z2 變位后的數(shù)據(jù)代入公式中，可分別得到齒輪z1 、z2 的齒頂圓的齒厚。滿足變位后齒輪齒頂厚0.25 m此處m表示為分度圓模數(shù)=1.5mm。 由于是正變位齒輪機(jī)構(gòu)，所以中心距不變，代入數(shù)據(jù)得a=207mm。繪制步驟如下：1、取的比例進(jìn)展作圖。2、根據(jù)中心距a=207mm，定出兩齒輪的中心位置O1、O2 ，分別以O(shè)1、O2為圓心分別作兩個(gè)齒輪的基圓、分度圓、節(jié)圓、齒根圓、齒頂

15、圓。3、作兩齒輪基圓內(nèi)的公切線，交點(diǎn)分別為N1、N2 ，N1N2 為理論嚙合線 。N1N2 分別與齒輪z1 、z2 的齒頂圓相交于B1B2 ，則B1B2 為實(shí)際嚙合線，測量得B1B2=25.5mm。它與連心線O1O2的交點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)P，而P點(diǎn)又與兩分度圓的切點(diǎn)相重合，基圓內(nèi)公切線與過P點(diǎn)的節(jié)圓切線間的夾角為嚙合角，同時(shí)也等于分度圓壓力角。4、根據(jù)漸開線形成原理，分別畫出兩齒輪在頂圓與根圓之間的齒一邊的齒廓曲線，然后以此為模板，左右對稱進(jìn)展復(fù)制描述，齒輪的齒頂圓的齒厚，并結(jié)合齒輪變位后的齒頂圓齒厚，畫出完整的齒廓。5、在連心線處畫一個(gè)完整的齒廓，然后根據(jù)齒輪嚙合的要求，連續(xù)畫出兩齒輪的3個(gè)齒廓。2.

16、4、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 擺桿9為等加速等減速規(guī)律，其推程運(yùn)動角1=74，遠(yuǎn)休止角s=10，回程角=74，擺桿長度=132mm，最大擺角=15，許用壓力角 =45；凸輪與曲柄共軸。要求： 確定凸輪機(jī)構(gòu)的根本尺寸，選取滾子半徑，畫出凸輪實(shí)際輪廓。1)根據(jù)給定的從動件運(yùn)動規(guī)律=，逐點(diǎn)計(jì)算每一個(gè)凸輪轉(zhuǎn)角所對應(yīng)的從動件角位移、角速度、角加速度。應(yīng)視凸輪轉(zhuǎn)角在不同的運(yùn)動區(qū)間，用相應(yīng)的運(yùn)動方程式來計(jì)算。a) 1 /2，屬于升程加速區(qū)，其運(yùn)動方程式為=2/，= 4/ ，=4/b1 /21 ，屬于升程減速區(qū)，其運(yùn)動方程式為=2=4=4/c ，屬于遠(yuǎn)休止區(qū)，其運(yùn)動方程式為=， =0， =0d, 屬于回程加速區(qū)，其運(yùn)動

17、方程式為=2/=4/=4/e) , 屬于回程減速區(qū)，其運(yùn)動方程式為=2/=4/=4/f1+S+360，屬于近休止區(qū)，其運(yùn)動方程式為=0， =0， =0 按照從動件的運(yùn)動規(guī)律，分別把數(shù)據(jù)代入上面公式中，按公式分別計(jì)算推程和回程的，然后用幾何作圖法直接繪出及線圖。2)凸輪的基圓半徑的設(shè)計(jì)根據(jù)擺動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)推桿的運(yùn)動規(guī)律、擺桿的長度=132mm、擺桿最大擺角=15、凸輪轉(zhuǎn)動的角速度及推程和回程的許用壓力角=45、=45。1確定擺桿轉(zhuǎn)動中心O9的位置，并判斷凸輪轉(zhuǎn)動中心的大致方位。以O(shè)9為圓心，lo9D=132mm為半徑作圓弧。按線圖劃分角為116，可將其所對的弧近似的看成直線，然后根據(jù)三角

18、形相似原理，用圖解法按預(yù)定比例分割角所對應(yīng)的弧，自從動桿擺動中心O9作輻射線與各割點(diǎn)相連，則角按所定比例分割了。作圖時(shí)，取=0.0158，則可以直接根據(jù)線圖上的各縱坐標(biāo)值，在點(diǎn)相應(yīng)的輻射線由D點(diǎn)速度方向順著凸輪轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)過90后所指的方向來確定。畫出B1E1B15E15 。升程階段,過E1點(diǎn)做直線E1F1，時(shí)B1E1F1=90=45；同樣過E2 、E3作類似的直線，回程階段也一樣。得到一系列直接后，在這些直線下方，就是應(yīng)選凸輪直徑的區(qū)域，此處選取r=60mm。然后根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)向，擺桿長=132mm，角位移線圖圖，r=60mm，=132mm，畫出凸輪理論廓線。然后找出理論輪廓線的彎曲程度最大的位置，畫出其最小曲率半徑min=35mm。滾子半徑的理論依據(jù)為r=0.10.5ro，次處選取。然后在理論輪廓線上畫出一系列的以r為半徑的圓，將這些圓的包絡(luò)線以光滑曲線連起來，畫出凸輪的實(shí)際廓線。2.5、飛輪設(shè)計(jì)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)，由動態(tài)靜力分析所得的平衡力矩My,具有定傳動比的各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量J，電動機(jī)、曲柄的轉(zhuǎn)速及*些齒輪的齒數(shù)。驅(qū)動力矩為常數(shù)。要求 用慣性立法確定安裝在軸O2上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。步驟：1列表聚集同組同學(xué)在動態(tài)靜力分析中求得的每個(gè)機(jī)構(gòu)位置的平衡力矩M ，以力矩比例尺和角度比例尺繪制一個(gè)運(yùn)動循環(huán)的動態(tài)等功阻力矩線圖。對用圖解積分法求出在一個(gè)運(yùn)動循環(huán)中的阻力功