機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(牛頭刨床)

1、 .wd. .wd. .wd. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：xxx指導(dǎo)教師：xxx學(xué) 院：xxx專業(yè)班級：xxx學(xué) 號xxx2018年1月前言機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，是本課程的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)對工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)展分析和設(shè)計(jì)能力的一門課程。其 基本目的在于：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)本課程實(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)的分析設(shè)計(jì)有一較完整的概念。使學(xué)生得到擬定運(yùn)動方案的訓(xùn)練，并具有初步設(shè)計(jì)選型與組合以及確定傳動方案的能力。通過課程設(shè)計(jì)，

2、進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、表達(dá)、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和查閱技術(shù)資料的能力。5培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考與分析問題能力和創(chuàng)新能力。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是對機(jī)械的主體機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)、飛輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)展設(shè)計(jì)和運(yùn)動分析、動態(tài)靜力分析，并根據(jù)給定機(jī)器的工作要求，在此根基上設(shè)計(jì)凸輪、齒輪、飛輪等。目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3(1)工作原理及工藝動作過程3(2)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求42、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書51畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 52機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析7對位置120點(diǎn)進(jìn)展速度分析和加速度分析73對位置120點(diǎn)進(jìn)展動態(tài)靜力分析113、擺動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)144、齒輪的設(shè)計(jì)175、參考文獻(xiàn) 186、心得體會

3、197、附件19一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 工作原理及工藝動作過程牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床。刨床工作時(shí),如圖(1-1所示，由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2-3-4-5-6帶動刨頭6和刨刀7作往復(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；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)。刨頭在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中那么沒有切削阻力。切削阻力如圖(b所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr圖1-12原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析符號n2單位r/minmm方案II64

4、350905800.30.520050 曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，各構(gòu)件尺寸及重心位置，且刨頭導(dǎo)路x-x位于導(dǎo)桿端點(diǎn)B所作圓弧高的平分線上。要求 作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，并作機(jī)構(gòu)兩個(gè)位置的速度、加速度多邊形以及刨頭的運(yùn)動線圖。以上內(nèi)容與后面動態(tài)靜力分析一起畫在1號圖紙上。二、設(shè)計(jì)說明書(詳情見A2圖紙)1畫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖1、以O(shè)4為原點(diǎn)定出坐標(biāo)系，根據(jù)尺寸分別定出O2點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動時(shí)的左右極限位置。曲柄位置圖的作法為：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7為切削起點(diǎn)和終點(diǎn)所對應(yīng)的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，順2方向?qū)⑶鷪A作12等分的位置如以以下圖。取第方案的12

5、0位置如以以下圖。、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析1曲柄位置“120速度分析，加速度分析列矢量方程，畫速度圖，加速度圖取曲柄位置“120進(jìn)展速度分析。因構(gòu)件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，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=6.702rad/sA3=A2=2lO2A=6.7020.09m/s=0.603m/sO2A取構(gòu)件3和4的重合點(diǎn)A進(jìn)展速度分析。列速度矢量方程，得A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4BO2AO4B取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.02(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2圖1-2取5構(gòu)件作為研究對象，列速度矢量方程，

6、得C=B+CB大小 ? ?方向 XX(向左)O4B BC取速度極點(diǎn)P，速度比例尺v=0.02(m/s)/mm, 作速度多邊形如圖1-2。Pb=P a4O4B/ O4A=14.5 mm那么由圖1-2知， C=PCv=0.28m/s 加速度分析：取曲柄位置“120進(jìn)展加速度分析。因構(gòu)件2和3在A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動副相連，故=,其大小等于22lO2A,方向由A指向O2。2=6.702rad/s, =22lO2A=6.70220.09 m/s2=4.04m/s2取3、4構(gòu)件重合點(diǎn)A為研究對象，列加速度矢量方程得： aA4 =+ aA4= aA3n + aA4A3K + aA4A3v大小: ? 42lO4A?

7、24A4 A3 ?方向： ? BA O4B AO2O4B向右 O4B沿導(dǎo)路取加速度極點(diǎn)為P,加速度比例尺a=0.10m/s2/mm,=42lO4A=0.50820.3148 m/s2=0.08m/s2aA4A3K=24A4 A3=0.59 m/s2aA3n=4.04m/s2作加速度多邊形如圖1-3所示,那么由比例得aA4=4.48m/s2aB=8.25m/s24=aA4lO4A1000=14.23rad/s2逆圖3那么由圖1-3知, 取5構(gòu)件為研究對象,列加速度矢量方程,得ac=aB+acBn+a cB大小 ? ?方向?qū)к?CB BC由其加速度多邊形如圖13所示,有ac =pca =8.13m

8、/s2機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析數(shù)據(jù)工程位置V6 6 S444圖解線圖解析圖解解析圖解大小/方向大小/方向1200.288.134.130.508/逆14.23/逆單位 米 / 秒米/秒2米/秒21/ 秒1 / 秒2、機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析取“120點(diǎn)為研究對象，F(xiàn)14=-G4/gaS4 =-220/9.84.13=-92.714NM14=4JS4=14.231.2=17.076NmLh4=M14F14=184mm取5、6 基本桿組進(jìn)展運(yùn)動靜力分析，作示力體如圖14所示。圖14G6=800N，又ac= 8.13m/s2,可以計(jì)算F16=-G6/gac =-800/9.88.13=-663.673N又F=FR16+

9、F16+G6+FR56=0大小 ? 方向 xx xx xx BC作為多邊行如圖1-5所示，N=100N/mm。圖1-5由圖1-7力多邊形可得：FR16=768.279NFR56=664.431N取構(gòu)件3、4 基本桿組為示力體(如圖1-6所示)MO4=0FR54lh1+F14(lh2+lh4)+G4lh3-FR34lO2A=0FR34=(664.4*567.35+92.714*(289.95+184)+220*71.80)314.80=1387.23NF=0 FR54+G4+F14+FR34+FR14=0 FR14=594.33N圖1-6作力的多邊形如圖1-7所示，N=100N/mm。圖1-7

10、對曲柄2進(jìn)展運(yùn)動靜力分析，作曲柄平衡力矩如圖1-8所示，圖1-8MO2=0 FR32lh-Mb=0Mb=1387.2924.301000Nm=33.71Nm機(jī)構(gòu)力分析數(shù)據(jù) 工程位置圖 解 法解 析 法PI4PI6PI4MI4LhPI4PI6PI4MI4Lh12092.714663.67392.71417.0760.184單位 N(牛)Nmm(米) NNmm(米)某位置的平衡力矩單位：Nm項(xiàng) 目位 置FrFR6FR65FR54FR23FRO2PR04Mb大小 / 方向120圖解0768.279664.431664.4311387.231387.23594.3333.71/順解析單位 N (牛)N

11、m牛米三、擺動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)詳情見A2圖紙1.由方案二數(shù)據(jù)得知：擺桿長度lO9D為135mm，最大擺角max為15，許用壓力角為38，推程運(yùn)動角為70，遠(yuǎn)休止角S，回程運(yùn)動角為70，近休止角S為210。擺桿9為等加速等減速規(guī)律，所以加速度為常數(shù)，所以位移是角度的二次函數(shù)。2.運(yùn)動的劃分：設(shè)升程為擺桿擺動15末端滑塊運(yùn)動的弧長h=lO9D215360=35.34mm按照等加速等減速運(yùn)動規(guī)律，擺桿前7.5作勻加速運(yùn)動，后7.5作勻減速運(yùn)動，將整個(gè)行程分為10段，每段運(yùn)動時(shí)間占總時(shí)間的十分之一。分段點(diǎn)1234567891011擺桿角度()00.31.22.74.87.510.212.3

12、13.814.715推程(mm)00.712.826.3611.3117.6724.0328.9832.5134.6335.34凸輪角度()07142128354249566370O2O9iDi()17.317.618.52022.124.827.529.631.13232.33.基圓半徑確實(shí)定：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過70時(shí)，滾子中心以等加速等減速規(guī)律經(jīng)過的弧長為35.34mm，限定最大壓力角max=38，所以將凸輪轉(zhuǎn)角70對應(yīng)上半圓周的點(diǎn)與最大壓力角38對應(yīng)下半圓周的點(diǎn)以直線相連，交等加速等減速運(yùn)動標(biāo)尺于0.7處，于是根據(jù)諾模圖，h/r00.7；由于h=35.34mm，所以基圓半徑r050.5mm。圖1

13、諾模圖4.理論輪廓線的繪制：設(shè)凸輪角度為0時(shí)的壓力角為20，測量出lO9O2=159.50mm以O(shè)2為圓心，lO9O2為半徑畫圓，此圓即為擺桿支座O9相對于凸輪中心的運(yùn)動軌跡以O(shè)2為起點(diǎn)作射線，設(shè)此射線為y軸，對應(yīng)凸輪的0，以順時(shí)針方向?yàn)檎较?，每?作一條射線，一共十一條射線在每條射線上分別取一個(gè)點(diǎn)Di，在O9軌跡圓上取其對應(yīng)點(diǎn)O9i使兩點(diǎn)距離始終為135mm此兩點(diǎn)連線DiO9i與O9iO2之間夾角O2O9iDi的大小位于上表中第五行，于是可確定Di在各條射線上的徑向位置將各Di連接成平滑曲線即凸輪的理論輪廓線5.滾子半徑確實(shí)定：實(shí)際輪廓線那么根據(jù)滾子的大小確定，為了防止擺桿與凸輪發(fā)生運(yùn)動干

14、預(yù)，取滾子半徑為7mm6.實(shí)際輪廓線的繪制：以各個(gè)D為圓心畫滾子，滾子靠近凸輪一側(cè)的包絡(luò)線即為升程的實(shí)際輪廓線以lD11O2為遠(yuǎn)休止圓半徑，遠(yuǎn)休止角為10畫圓弧回程理論輪廓線與升程對稱近休止圓半徑為基圓半徑減去滾子半徑等于43.50mm，近休止角為2107.壓力角的校核：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過的角度約為35時(shí)到達(dá)最大壓力角max30=38，所以符合要求。圖2凸輪實(shí)際輪廓線四、齒輪的設(shè)計(jì)詳情見A2圖紙齒數(shù)確實(shí)定：總傳動比ioo2=1440/64=22.5ioo2=(doz1z2)/(dozoz1)22.5=30040z2/(1001613)得z2=39因?yàn)閦o=1617，z1=1317，為了防止根切，對兩對

15、齒輪進(jìn)展變位，小齒輪正變位，大齒輪負(fù)變位，采用等變位。變位系數(shù)的運(yùn)用公式xmin=ha*(zmin-z)/zmin其中zmin=17來選擇，以下是表格：名稱符號12O1公式模數(shù)m6644齒數(shù)z13391640壓力角/20202020變位系數(shù)x0.236-0.2360.059-0.059節(jié)圓直徑d/mm7823464160zm齒頂高系數(shù)ha*1111頂隙系數(shù)c*0.250.250.250.25嚙合角/2020齒頂高h(yuǎn)a/mm7.424.584.243.76m(ha*+x)齒根高h(yuǎn)f/mm6.088.924.765.24m(ha*+c*-x)齒頂圓直徑da/mm92.83243.1772.47167.53d+2ha齒根圓直徑df/mm65.83216.1754.47149.52d-2hf中心距a/mm224156(d1+d2)/2中心距變動系數(shù)y0000齒頂高降低系數(shù)y0000五、參考文獻(xiàn)1、機(jī)械原理/孫恒，陳作模，葛文杰主編8版北京2013.42、理論力學(xué)/哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編7版北京2009.73、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)實(shí)例與題目/中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械學(xué)教研室2004.54、劉毅.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)M.3版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2017.5、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)牛頭刨床/百度文庫六、心得