牛頭刨床課程設(shè)計

1、 牛頭刨床課程設(shè)計（機(jī)械原理） 姓 名 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 一、機(jī)械原理課程設(shè)計的目的與任務(wù)1、課程設(shè)計的目的機(jī)械原理課程設(shè)計是繼機(jī)械原理課程之后獨立的設(shè)計課程。其目的是進(jìn)一步加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。使學(xué)生對于機(jī)構(gòu)分析與綜合的基本理論、基本方法有一個系統(tǒng)的完整的概念，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識獨立解決機(jī)構(gòu)設(shè)計問題的能力和使用計算機(jī)解決工程技術(shù)問題的能力。同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。2、課程設(shè)計題目是：（刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計）3。課程設(shè)計的任務(wù)課程設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)要求擬定機(jī)器的主體機(jī)構(gòu)的設(shè)計方案，并對選定方案進(jìn)行運動分析，確定飛輪轉(zhuǎn)動慣量。最后完成設(shè)計圖紙，設(shè)計說明書（16開紙）

2、，打印源程序和計算結(jié)果、圖表結(jié)果。課程設(shè)計包括，主體機(jī)構(gòu)設(shè)計，凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計，齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計三個部分。二、主體機(jī)構(gòu)設(shè)計主體機(jī)構(gòu)是實現(xiàn)刨刀往復(fù)運動（主運動）的傳動機(jī)構(gòu)。1、主體運動的運動要求和動力要求（1）刨刀工作行程要求速度比較平穩(wěn)，空回行程時刨刀快速退回，機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)在1.4左右。（2）刨刀行程H=300mm。曲柄轉(zhuǎn)速64r/min、切削力9000N、許用傳動角50（3）切削力P大小及變化規(guī)律如圖下所示，在切削行程的兩端留出一點空程。 切削力 其中H=300mm，P=9000N2、方案（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)） 曲柄轉(zhuǎn)速選60 r/min 切削力7000N 傳動角在滿足運動要求和動力要求的條件下，擬出

3、2個設(shè)計方案：方案一（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）H=300mm, n=60r/min, P=7000N因為K=1.4，得=30機(jī)構(gòu)簡圖見下：曲柄OA的長度為,連桿AB的長度為,偏心距為,則取角OB1O=35,得e/tan5-e/tan35=300 l+r =e/sin5l-r =e/sin35;解得e=30,l=198,r=146;運動分析。公式推導(dǎo)：設(shè)曲柄OA與正X軸的夾角為，連桿AB與正X軸的夾角為，=43mm。自變量取，取起始點為180+35=215，步長取5。以上推導(dǎo)可列出:刨刀的位移：速度：加速度：連桿的角位移：角速度：角加速度：。編制MATLAB程序：計算刨刀的位移s，速度v，加速度a，主要構(gòu)

4、件的角位移，角速度和角加速度，并用計算機(jī)繪出刨刀的位移線圖，速度線圖和加速度線圖。H=300; rad10=0:(5*pi/180):2*pi; rad1=215*pi/180-rad10; l=198;r=146;e=30;s0=43;rad2=asin(e-sin(rad1)*r)/l);x=r*cos(rad1)+l*cos(rad2)-s0; plot(rad10,x) xlabel(rad10),ylabel(位移/mm),title(刨刀的位移曲線)n=64;w1=2*pi*n/60;w2=-r*cos(rad1).*w1./(l*cos(rad2); dx=r*sin(rad1)

5、.*w1+l*sin(rad2).*w2;plot(rad10,dx) xlabel(rad10),ylabel(速度/（mm/s),title(刨刀的速度曲線)ddrad2=(r*sin(rad1).*(w1.2)+l*sin(rad2).*(w2.2)./(l*cos(rad2);ddx=-r*cos(rad1).*(w1.2)-l*cos(rad2).*(w2.2)-l*sin(rad2).*ddrad2;。plot(rad10,ddx)xlabel(rad10),ylabel(加速度/（mm2/s),title(刨刀的加速度曲線)刨刀的位移曲線。刨刀的速度曲線刨刀的加速度曲線。方案二逆

6、時針轉(zhuǎn)動公式推導(dǎo)：選取桿AB=62mm（l1），BC=202mm(l2)，CD=200mm(l3)，AD=200mm(l4)w1=6.28 rad/s,A=2*l1*l3*B=2*l3*(l1*-l4)C=l22-l12-l32-l42+2*l1*l4*=2*=w2=-w1*l1*/(l2*)w3=w1*l1*/(l3*)=(-)-*l2*)+*l3)/(l3*)=()-*l3*)+*l2)/(l3*)編MATLAB程序，計算的內(nèi)容包括：刨刀的位移s，速度v，加速度a，主要構(gòu)件的角位移，角速度和角加速度，并繪出刨刀的位移線圖，速度線圖和加速度線圖。%班級：機(jī)械三班 姓名：吳超 學(xué)號：10211

7、774曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合TH1=45*pi/180:3*pi/180:250/180*pi; %曲柄的取值l1=62;l2=202;l3=200;l4=200;w1=2*pi;H=0.3; %已知量A=2*l1.*l3.*sin(TH1);B=(l1.*cos(TH1)-l4).*l3.*2;C=l2.*l2-l1.*l1-l3.*l3-l4.*l4+2.*l1.*l4.*cos(TH1);TH3=2*atan(A-sqrt(A.2+B.2-C.2)/(-36960); %桿3的角度TH2=asin(l3*sin(TH3)-l1*sin(TH1)/l2); %桿2的角度w2=-w1

8、*l1*sin(TH1-TH3)./(l2*sin(TH2-TH3); %桿2的角速度w3=w1*l1*sin(TH1-TH2)./(l3*sin(TH3-TH2); %桿3的角速度alf2=(-w1.2.*l1.*cos(TH1-TH3)-w2.2.*l2.*cos(TH2-TH3)+w3.2.*l3)./(l3.*sin(TH2-TH3); %桿2的角加速度alf3=(-w1.2.*l1.*cos(TH1-TH2)-w3.2.*l3.*cos(TH3-TH2)+w2.2.*l2)./(l3.*sin(TH3-TH2); %桿3的角加速度x=(422*sin(TH3-97.4*pi/180)

9、./sin(211.4*pi/180-TH3)/1000; %刨刀的位移v=(w3*422*sin(66*pi/180)*cos(121.4*pi/180)./sin(211.4*pi/180-TH3)/1000; %刨刀的速度a=(alf3*422*sin(66*pi/180)*cos(121.4*pi/180)./sin(211.4*pi/180-TH3)/1000; %刨刀的加速度 plot(TH1*180/pi,x) %求刨刀位移與轉(zhuǎn)動角度的關(guān)系 xlabel(曲柄轉(zhuǎn)角/度);ylabel(刨刀位移/米); title(刨刀位移曲線); grid plot(TH1*180/pi,v)

10、%求刨刀速度與轉(zhuǎn)動角度的關(guān)系 xlabel(曲柄轉(zhuǎn)角/度);ylabel(刨刀速度/(米/秒); title(刨刀位移速度曲線); grid plot(TH1*180/pi,a) %求刨刀加速度與轉(zhuǎn)動角度的關(guān)系 xlabel(曲柄轉(zhuǎn)角/度);ylabel(刨刀加速度/(); title(刨刀位移加速度曲線); grid 速度矢量圖=+ (矢量相加)轉(zhuǎn)角110速度0.396m/s加速度矢量圖+=+加速度為=0.94 計算得a=0.94*422/200*sin(47)=1.4方案比較與選擇1.刨刀行程方案二比較容易控制，而且可以方便改變，方案一行程不能隨意改動，行程速比系數(shù)相同，傳動角方案一變化表

11、較大，方案二變化不明顯，且滿足最小傳動角要求。2.大速度值以及最大加速度值均為方案一大，由兩個方案的速度，加速度圖可以看出來方案二平穩(wěn)性更好。3.方案一的結(jié)構(gòu)更簡單。加工方便，裝配簡單。4.方案二最大輪廓尺寸大，重量大。4.方案二的工作可靠性高，因為機(jī)構(gòu)平穩(wěn)性好，相比有較小的沖擊。5.方案一較容易平衡。綜上述比較，選擇方案二列表 曲柄轉(zhuǎn)角（度）刨刀位移（m）刨刀速度（m/s）刨刀加速度（）00.08900.57990.7644150.04520.45961.0262300.01400.26341.6443450.00050.04932.3498600.0046-0.13372.7138750.

12、0222-0.26592.6052900.0486-0.34902.13461050.0796-0.39311.46461200.1125-0.40870.71791350.1453-0.4032-0.03441500.1768-0.3817-0.75601650.2061-0.3473-1.42911800.2323-0.3023-2.04231950.2548-0.2487-2.58262100.2728-0.1880-3.03252250.2856-0.1214-3.36902400.2928-0.0491-3.56392550.29370.0296-3.58222700.2876 0.

13、1161-3.38172850.27410.2122-2.91633000.25230.3186-2.16033150.22190.4310-1.16913300.18300.5345-0.16393450.13730.59780.51113600.08900.57990.7644飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定 TH1=48/180*pi:3*pi/180:250*pi/180; 等效阻力矩Mer=P*v1/w1 等效驅(qū)動力矩根據(jù)一個周期內(nèi)做功相等：Med*2=P*0.9*H3. 等效阻力距做功Wer=P*x4.等效驅(qū)動力做功 Wed=Med*5.總的做功變化E=Wed-Wer分析法模擬等效阻力矩圖M=0

14、.*(TH1=0&TH1=48*pi/180&TH1=250*pi/180&TH1105mm時能夠滿足壓力角要求，為使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸不至于過大，且保證有一定的安全性，最終選取中心距a=110mm。驗算壓力角條件與最小曲率半徑條件：壓力角條件：推程最大壓力角: =29.60;回程最大壓力角 :=52.42;所以，壓力角滿足要求。最小曲率半徑條件：最小曲率半徑:=35.85mm；滾子半徑:rf=10mm;rfmin-3mm及rf rb=50;rf=10;a=110;l=125;Fi=15*pi/180;w=60*2*pi/60;f0=acos(a2+l2-rb2)/(2*a*l);DLT1=80*p

15、i/180;DLT2=(80+10)*pi/180;DLT3=(80+10+70)*pi/180;for i=1:1:80 DLT(i)=i*pi/180; f(i)=(Fi*DLT(i)/DLT1)-(Fi/(2*pi)*sin(2*pi*DLT(i)/DLT1); x(i)=a*sin(DLT(i)-l*sin(DLT(i)+f(i)+f0); y(i)=a*cos(DLT(i)-l*cos(DLT(i)+f(i)+f0); v(i)=Fi*w*(1-cos(2*pi*DLT(i)/DLT1)/DLT1; BT(i)=2*pi*Fi*w2*sin(2*pi*DLT(i)/DLT1)/DLT

16、12; j(i)=Fi/DLT1*(1-cos(2*pi*DLT(i)/DLT1); p(i)=a*cos(DLT(i)-l*(1+j(i)*cos(DLT(i)+f(i)+f0); q(i)=-a*sin(DLT(i)+l*(1+j(i)*sin(DLT(i)+f(i)+f0); xx(i)=x(i)+rf*q(i)/sqrt(p(i)*p(i)+q(i)*q(i); yy(i)=y(i)+rf*p(i)/sqrt(p(i)*p(i)+q(i)*q(i);endfor i=81:1:90 DLT(i)=i*pi/180; f(i)=Fi; x(i)=a*sin(DLT(i)-l*sin(DL

17、T(i)+f(i)+f0); y(i)=a*cos(DLT(i)-l*cos(DLT(i)+f(i)+f0); v(i)=0; BT(i)=0; j(i)=0; p(i)=a*cos(DLT(i)-l*(1+j(i)*cos(DLT(i)+f(i)+f0); q(i)=-a*sin(DLT(i)+l*(1+j(i)*sin(DLT(i)+f(i)+f0); xx(i)=x(i)+rf*q(i)/sqrt(p(i)*p(i)+q(i)*q(i); yy(i)=y(i)+rf*p(i)/sqrt(p(i)*p(i)+q(i)*q(i);endfor i=91:1:160 DLT(i)=i*pi/1

18、80; f(i)=Fi-(Fi*(DLT(i)-DLT2)/(DLT3-DLT2)+(Fi/(2*pi)*sin(2*pi*(DLT(i)-DLT2)/(DLT3-DLT2); x(i)=a*sin(DLT(i)-l*sin(DLT(i)+f(i)+f0); y(i)=a*cos(DLT(i)-l*cos(DLT(i)+f(i)+f0); v(i)=Fi*w*(cos(2*pi*(DLT(i)-DLT2)/(DLT3-DLT2)-1)/(DLT3-DLT2); BT(i)=-2*pi*Fi*w2*sin(2*pi*(DLT(i)-DLT2)/(DLT3-DLT2)/(DLT3-DLT2)2;

19、j(i)=Fi/DLT1*(cos(2*pi*DLT(i)/DLT1)-1); p(i)=a*cos(DLT(i)-l*(1+j(i)*cos(DLT(i)+f(i)+f0); q(i)=-a*sin(DLT(i)+l*(1+j(i)*sin(DLT(i)+f(i)+f0); xx(i)=x(i)+rf*q(i)/sqrt(p(i)*p(i)+q(i)*q(i); yy(i)=y(i)+rf*p(i)/sqrt(p(i)*p(i)+q(i)*q(i);endfor i=161:1:361 DLT(i)=i*pi/180; f(i)=0; x(i)=a*sin(DLT(i)-l*sin(DLT(i)+f(i)+f0); y(i)=a*cos(DLT(i)-l*cos(DLT(i)+f(i)+f0); v(i)=0; BT(i)=0; j(i)=0; p(i)=a*cos(DLT(i)-l*(1+j(i)*cos(DLT(i)+f(i)+f0); q(i)=-a*sin(DLT(i)+l*(1+j(i)*sin(DLT(i)+f(i)+f0); x