方案二10和7(有图)

1、机械原理课程设计说明书 设计题目：牛头刨床的设计 机构位置编号：10,7 方案号：II 学 院：工程机械学院 班 级：机制4班 姓 名： 杨家春 学 号：201225040431 2015年01月23日 目录1、 前言1、 机械原理课程设计的目的2、 机械原理课程设计的任务3、 机械原理课程设计的方法4、 机械原理课程设计的基本要求二、机构简介与设计数据1、机构简介2、设计数据三、设计内容1、导杆机构的运动分析2、导杆机构的动态静力分析3、凸轮机构设计4、齿轮机构的设计4、 参考文献5、 心得体会一、前言1机械原理课程设计的目的：机械原理课程设计是高等工业学校机械类学生第一次全面的机械运动学和

2、动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要教学环节。起目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关课程实际问题的能力，使学生对于机械运动学和动力学的分析和设计有一个比较完整的概念，具备计算，和使用科技资料的能力。在次基础上，初步掌握电算程序的编制，并能使用电子计算机来解决工程技术问题。2机械原理课程设计的任务：机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。动态静力分析，并根据给定的机器的工作要求，在次基础上设计；或对各个机构进行运动设计。要求根据设计任务，绘制必要的图纸，编制计算程序和编写说明书等。 3机械原理课程设计的方法：机械原理课程设计的方法大致可分为图解法和解析

3、法两种。图解法几何概念比较清晰、直观；解析法精度较高，所以我采用的是图解法进行分析。 4机械原理课程设计的基本要求：1 作机构的运动简图，再作机构两个位置的速度，加速度图，列矢量运动方程；2作机构两位置之一的动态静力分析，列力矢量方程，再作力的矢量图；3.用描点法作机构的位移，速度，加速度与时间的曲线。二、机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削

4、，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每次削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。3、 设计内容1导杆机构运动分析选择表1-1中方案II设 计内 容导 杆 机 构 的 运 动 分 析导杆机构的动态静力分析符号n2L0204L02AL04BLBCL04S4X

5、S6YS6G4G6PYPJS4单位r/minmmNmmkgm2方案603801105400.25L04B0.5L04B240502007007000801.164350905800.3L04B0.5L04B200502208009000801.2724301108100.36L04B0.5L04B1804022062080001001.2 表1-11、机构运动简图。 图1-12、曲柄位置“7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“7”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得A4=A3+A4A3大小 ? ?方向

6、 O4A O2A O4B 代表 pa4 pa3 a3a4 VA3=2lo2A=64/60×6.28×0.09=0.603m/s取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-2则由图1-2知，A4=pa4·v=29×0.01=0.29m/s A4A3=a3a4·v=52×0.01m/s=0.52m/s 图1-2 B5=B4=A4·O4B/ O4A=0.44m/s 取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5大小 ? ? 方向 XX O4B BC 代表 pc5 pb4 b4

7、b5其速度多边形如图1-2所示，有 C5= ·v=42×0.01=0.42m/s 取曲柄位置“7”进行加速度分析，取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得: aA4 = a A4n + a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r大小 ? 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向 ? AO4 O4B AO2 O4B（向右） O4B代表 pA4 pn4 n4A4 pA3 A3k kA4取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm作加速度多边形图1-3 图1-3则由图13知:a A4t= n4A4 ·a =1

8、37×0.02m/s2 =2.74m/s2 4= a A4t/lO4A = 7.17 m/s2 a A4 = pA4·a = 138×0.01m/s2 =2.76 m/s2用加速度影象法求得 a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=4.19m/s2 取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5t大小 ? ? 方向 xx CB BC 代表 Pc5 PB5 n5B5 C5n5加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm其加速度多边形如图14所示，有 图1-4 aC5B5t= n5c5·a

9、=31×0.02m/s2 =0.62m/s2aC5 = Pc5·a =179×0.02m/s2 =3.58m/s2 3、曲柄位置“10”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图） 取曲柄位置“10”进行速度分析。取构件3和4的重合点A进行速度分析。列速度矢量方程，得 A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4A O2A O4B 代表 pa4 paa a3a4 VA3=2lo2A=64/60×6.28×0.11=0.6908m/s取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-5。 图1-5则由图

10、1-5知，A4=pa4·v=52.8516×0.01=0.528516m/s A4A3=a3a4·v=78.4778×0.01m/s=0.784778m/s B5=B4=A4·O4B/ O4A=0.2007m/s. 取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得 C5=B5+C5B5 大小 ? ? 方向 XX O4B BC 代表 pc pb5 b5c其速度多边形如图1-5所示，有 C5= pc·v=100.3953×0.01=1.003953 m/s C5B5=b5c.v=57.2909×0.01=0.572909 m/s

11、 取曲柄位置“10”进行加速度分析，取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得 aA4 = a A4n + a A4t= a A3n + a A4A3k + a A4A3r大小 ? 42lO4A ? 24A4 A3 ? 方向 ? AO4 O4B AO2 O4B（向左） O4B代表 pA4 pAt AtA4 pA3 A3k kA4 取加速度极点为P,加速度比例尺a=0.02（m/s2）/mm作加速度多边形图1-6则由图16知:a A4n=pAt =×0.264m/s2 =1.187m/s2 a A4t=96×0.021.82m/s a A4 = pA4&#

12、183;a = 94×0.02m/s2 =1.88 m/s2 aA4A3k =24A4 A3 =0.848 m/s2用加速度影象法求得 a B5 = a B4 = a A4 ×lO4B/lO4A=4.13 m/s2 取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得aC5= aB5+ aC5B5n+ aC5B5t大小 ? ?方向 xx CB BC 代表 pC5 pB5 B5B5t B5tC5 速度比例尺µa=0.1(m/s2)/mm其加速度多边形如图16所示，有 aC5 = p´C5·a =175×0.02m/s2 =3.5m/s2图1-6综上

13、得位置要求图解法结果7vc（m/s）0.42ac(m/s²)3.5810vc（m/s）1.22ac(m/s²)3.502、机构运态静力分析 导杆机构的动态静力分析 已知各构件的重量G（曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js4及切削力FP的变化规律。要求求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。 取“7”点为研究对象，分离5、6构件进行运动静力分析，作阻力体如图17所示。 图17已知P=-9000N，G6=800N，又ac=ac5=3.58m/s2,那么我们可以计算 FS6=- G6/g×ac =-800/10×-3.5

14、8=286.4N又F=P+G6+FS6+Fp45+FR16=0,作为多边行如图1-8所示，µN=50N/mm。 图1-8由图1-7力多边形可得： FR45=-aFR45·µN=-173.7×50N=-8685N FR16= FS6 FR16·µN=24×50N=1200N对c点取距，有 MC=-P·yP-G6XS6+ FR16·x-FS6·yS6=0代入数据得x=62.6mm分离3,4构件进行运动静力分析，杆组力体图如图1-8所示，已知：FR54=-FR45=8685N G4=220N aS4=

15、aA4·lO4S4/lO4A=2.6×290/380m/s2=1.98m/s2 S4=4´=6.57rad/s2由此可得：FS4=-G4/g×aS4 =-220/10×1.98N=-43.56N MS4=-JS4·S4=-1.2×6.57N·m= -7.88N·m在图1-9中，对A点取矩得： MO4=8685×0.146-7.87-220×0.016=0.97×FR32 MO4=8685×0.146-7.87-220×0.016=0.97×FR3

16、2代入数据，FR23=FO4FR32·µN=12500 得 FO4=-4050N 由h1=MS/FS4代入数据得 h1=182mmFS4'=FS4·lo4s4' /lo4s4=-43.56×472/290N=70.2N 图1-9又 F=FR54+FR32+FS4'+G4+FO4n+FO4=0,作力的多边形如图1-10所示，µN=50N/mm。 图1-10由图1-10可得： FO4 =a FO4·µN=81×50=4050N FO4n=aFO4n·µN=16×50

17、N·= 800N对曲柄2进行运动静力分析，作组力体图如图1-11所示， 图1-11µL=1mm/mm.由图1-11可知，h2=11mm,则，对曲柄列平行方程有，MO2=M2-FR23·h2=0 即M-12500×0.101=0， 即M=138N·M 3、求刨头的位移，速度和加速度曲线 位移与时间，速度与时间，加速度与时间曲线。 图1-12由以上三条曲线，位移与时间，速度与施加，加速度与时间曲线，可以看出牛头刨床的运行过程，c点的运动情况。3、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计1、已知条件、要求及设计数据1、已知：摆杆为等加速等减速运动规律，其推程

18、运动角，远休止角s，回程运动角'，如图8所示，摆杆长度lO9D，最大摆角max，许用压力角（见下表）；凸轮与曲柄共轴。2、要求：确定凸轮机构的基本尺寸，选取滚子半径T，画出凸轮实际廓线。3、设计数据：设计内容符号数据单位凸轮机构设计max15°lOqD135mm38°70°S10° 70°r045mmlO2O9150mm2、设计过程选取比例尺，作图l=1mm/mm。1、取任意一点O2为圆心，以作r0=45mm基圆；2、再以O2为圆心，以lO2O9/l=150mm为半径作转轴圆；3、在转轴圆上O2右下方任取一点O9;4、以O9为圆心，以l

19、OqD/l=135mm为半径画弧与基圆交于D点。O9D即为摆动从动件推程起始位置，再以逆时针方向旋转并在转轴圆上分别画出推程、远休、回程、近休，这四个阶段。再以11.6°对推程段等分、11.6°对回程段等分（对应的角位移如下表所示），并用A进行标记，于是得到了转轴圆山的一系列的点，这些点即为摆杆再反转过程中依次占据的点，然后以各个位置为起始位置，把摆杆的相应位置画出来，这样就得到了凸轮理论廓线上的一系列点的位置，再用光滑曲线把各个点连接起来即可得到凸轮的外轮廓。5、凸轮曲线上最小曲率半径的确定及滚子半径的选择 （1）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径：先用目测法估计凸

20、轮理论廓线上的的大致位置（可记为A点）；以A点位圆心，任选较小的半径r 作圆交于廓线上的B、C点；分别以B、C为圆心，以同样的半径r画圆，三个小圆分别交于D、E、F、G四个点处，如下图9所示；过D、E两点作直线，再过F、G两点作直线，两直线交于O点，则O点近似为凸轮廓线上A点的曲率中心，曲率半径；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径 。图9 （2）凸轮滚子半径的选择（rT）凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑：几何因素应保证凸轮在各个点车的实际轮廓曲率半径不小于 15mm。对于凸轮的凸曲线处，对于凸轮的凹轮廓线（这种情况可以不用考虑，因为它不会发生失真现象）；这次设计的轮廓曲线上，最小的理论曲率半径所在之处恰为凸轮上的凸曲线，则应用公式：；力学因素滚子的尺寸还受到其强度、结构的限制，不能做的太小，通常取及。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为rT=15mm。得到凸轮实际廓线，如图10所示。 图104、 齿轮机构的设计 已知电动机、曲柄的转