牛头刨床机械原理课程设计6点.

1、大学机械原理课程设计 牛头刨床传动机构学院：机电工程学院年级：专业姓名：学号：2011050431000820110504310009指导老师：日期：2013年6月22日目录一. 工作原理及工作过程错误！未定义书签。二. 设计任务三. 设计数据 错误！未定义书签。四. 设计要求错误！未定义书签。（一）、运动方案设计错误！未定义书签。（二八确定执行机构的运动尺寸 错误！未定义书签。（三）、进行导杆机构的运动分析 5（四）、对导杆机构、凸轮机构、齿轮机构设计分析 错误！未定义书签。（五）、数据总汇并绘图 5五、设计方案选定5（一）、导杆机构运动设计数据分析 61.10点速度，加速度分析 6（二）凸

2、轮机构设计数据分析 10（三）齿轮机构设计数据分析 12六、课程设计总结 13七、心得体会 13一、概述1 .课程设计的题目此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计2. 课程设计的任务和目的1）任务:1牛头刨床的机构选型、运动方案的确定；2导杆机构进行运动分析；3导杆机构进行动态静力分析；4. 飞轮设计；5. 凸轮机构设计。2) 目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案 设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个 重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分 析和解决与本课程有关的具体机械所涉

3、及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能 力。.3.课程设计的要求牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。二.机构简介与设计数据1,机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图 4-1。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 &刨床工作时，由导

4、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，称空回行程，此 时要求速度较高，以提高生产效率。为此刨床采用有急回作用的导杆 机构。刨刀每切削完一次，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（图中没有画出），使工作台连同工 件一次进级运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程过程中，受到 很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，见图 4-1, b）而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个循环运动中， 受力变化是很大

5、的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减 小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。工作台橫向或垂直进鉛手柄 逬给运动换向手柄、皿赵柄台于进给鈕 调节手柄匚作台Q耳横梁变速手柄底座加身调廿行程怪度手柄工作合-aoswH2,设计数据见表4-11)*4- 1设计ft据导杆机构的圧訪分析0 200山36他ho.5/0(>电轮牯功懺融的确宦0.5 ：0J130导杆也脚的功总静山舒常Mri卄轮机恂的能计捋艳机构的进计dtr ' Eqj *n<r)mm kpTmJ71W)220mmA20 KO)n2）选择设计方案:设计内容导杆机构的运动分析导杆机构的静力分析符号n2lO

6、2O4lo 2Alo 4Bl BClo 4S4XS6ys6GGPypJS4单位r/minmmNmmKg m方案U64350905800.3lo 4B0.5lo 4B200502208009000801.2设计内容飞轮转动惯量的确定凸轮机构的设计符号5no'Z1Zo'Z1'Jo2Jo1Jo ”Jo'ImaxLo9Da ©© s© '单位r/minKg.m20mm0方案U0.1514401316400.50.40.250.21513538701070r_*巧二匚 tL-P- I-*- 万案特点:1、结构简单，制造方便，能承受较大

7、的载荷；2、具有急回作用，可满足任意行程速比系数 K的要求;3、滑块行程可以根据杆长任意调整；4、机构传动角恒为90度，传动性能好；5、工作行程中，刨刀速度较慢，变化平缓符合切削要求；6机构运动链较长，传动间隙较大；7、中间移动副实现较难。.课程设计的内容和步骤1 导杆机构的设计及运动分析1）导杆机构简图II/U C42）导杆机构运动分析a、曲柄位置6”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6”进行速度分析。因构件 2和3在A处的转动副 相连，故Va2=Va3，其大小等于 型I02A，方向垂直于O2 A线，指向与GQ2 致。型=2 n 2/6O rad/s=6.70

8、20643264rad/sU3 = U2 = ®2 l°2A= 6.702064213 0L09m/s=0.603185779m/s （丄 O2A）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U4= LA3+ U4A3大小 ？"?方向 丄O4A 丄O2A / O4B取速度极点P，速度比例尺h=0.001（m/s）/mm，作速度多边形如图1-4则由图 1-4知，u4= pa4/ 肉=0.48590227981m/sU4A3 = 8304/ 阳=0.35739623806m/s由速度影像定理求得，U5= ub4= U4 O4B/ O4A=0.6735511

9、7939m/s又q= u4 / I04A=1.16129513687931rad/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得U= u+ UCB大小 ？"?方向 / XX丄04B 丄BC取速度极点P,速度比例尺=0.005(m/s)/mm,作速度多边行如图1-4。则由图 1-4知, u=0.66392950064m/sUB=0.1026378747m/s®cb= ucb/1 cb=0.5898728434482 rad/sb.加速度分析：取曲柄位置“6 ”进行加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，nn故aA2 = aA3,其大小等于W2|O2A,方向由A指向O2。_=

10、6.7020643264rad/s,nnaA3 = aA2 = 322 LO2A=6.7020642132 >0.09 m/s2=4.042589961168m/s2naA4 = 342 LO4A=0.564275954395379 m/s2取3、4构件重合点A为研究对象，列加速度矢量方程得：naA4=aA4+aA4 -aA3n +aA4A3 K+aA4A3 r大小：?2W4 L O4A?型2 L O2AV?方向：?BA丄O4BA O2丄O4B/ O4B取5构件为研究对象，列加速度矢量方程,得ntac5= aB5+ SC5B5 + a C5B52大小？V W5 L BC ?方向 / XV

11、 C B丄BC取加速度极点为Pz ,加速度比例尺 山=0.5 ( m/s2) /mm, 作加速度多边形如图1-5所示.、"r2则由图 1-5 知, aA4A3 =2.6922723 m/s2aA4 =1.6638155038 m/s用加速度影象法求得0b5 = aB4 =aA4 O4B/ O4A =2.306358585752m/s2n22又aBC = © Lbc =0.0605432950301537m/sSb5 =-2.2105415252 m/£总结6速度和加速度值以速度 比例尺(1=( 0. 005m/ s) / mm和加速度 比例尺(ia = ( 0.

12、05m/ s2) / mm用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4 , 1- 5 ,并将其结果列入表格(1-2 )表格 1-1位置未知量结果VA40.48590227981m/s6Vc0.66392950064m/saA1.6638155038m/s2,-2.2105415252m/s2ac（二）、凸轮机构设计的数据分析（一）已知条件、要求及设计数据1、 已知：摆杆9为等加速等减速运动规律，其推程运动角 ，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a（见下表）；凸轮与曲柄共轴。2、 要求：确定凸轮机构的

13、基本尺寸，选取滚子半径rt，画出凸轮实 际廓线。3、设计数据:（1）设计过程选取比例尺，作图a i=1mm/m。1）、取任意一点02为圆心，以作ro=45mn基圆；2）、再以02为圆心，以10209/ a i=150mm为半径作转轴圆；3）、在转轴圆上02右下方任取一点。9；4） 、以09为圆心，以loqD/ a i=135mm为半径画弧与基圆交于 D点。09D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、116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

14、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（2）用图解法确定凸轮理论廓线上的最小曲率半径 n :先用目测法 估计凸轮理论廓线上的Pmin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0点，则0点近似为凸轮廓线上A点的曲率

15、中心，曲率半径?min ：'0A ；此次设计中，凸轮理论廓线的最小曲率半径Sn、0G图9（3）凸轮滚子半径的选择（X）凸轮滚子半径的确定可从两个方向考虑：几何因素一一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 处二八c - pt，对于凸轮的凹轮廓线二匚（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：min5= &疳入- 5 = 22mm ；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T = （0.1-0.5）r。及4.5 : rT < 2

16、2.5mm。综合这两方面的考虑，选择滚子半径为T=15mm。（三）、齿轮机构设计已知 电动机、曲柄的转速n °'、乜，皮带轮直径d。、do", 某些齿轮的齿数z,模数m,分度圆压力角a （参见表1）;齿轮为 正常齿制，工作情况为开式传动。1、分析过程（1） Wo=（2* n n2/60） =150.80 rad/sWi =50.27 rad/sW°=25.135 rad/s d仁60mm （分度圆）d2=72mm （齿顶圆）d3=45mm（齿根圆） d4=56.38mm（齿基圆）（2） W°=（2* n n2/60） =150.80 rad/s Wi =50.27 rad/s Wo=25.135 rad/s d1=240mm（分度圆）d2=252mm （齿顶圆）d3=225mm（齿根圆） d4=225.68mm（齿基圆）六、课程设计总结实验设计过程，应该懂得理论基础的应用， 结合老师所交的理论 内容，不断地对设计进行尝试和创新， 把握实验设计的每一点要 求，认真做好总结和反复分析的逻辑思维。七、心得体会真正的