机械原理课程设计(牛头刨床)

1、 .wd. .wd. .wd. 机械原理课程设计学生姓名：xxx指导教师：xxx学 院：xxx专业班级：xxx学 号xxx2018年1月前言机械原理课程设计是高等工业学校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计的训练，是本课程的一个重要实践环节。是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实际中各种机构进展分析和设计能力的一门课程。其 基本目的在于：进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本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设计有一较完整的概念。使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步设计选型与组合以及确定传动方案的能力。通过课程设计，

2、进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。5培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题能力和创新能力。机械原理课程设计的任务是对机械的主体机构连杆机构、飞轮机构凸轮机构进展设计和运动分析、动态静力分析，并根据给定机器的工作要求，在此根基上设计凸轮、齿轮、飞轮等。目录课程设计任务书3(1)工作原理及工艺动作过程3(2)原始数据及设计要求42、 设计计算说明书51画机构的运动简图 52机构运动分析7对位置120点进展速度分析和加速度分析73对位置120点进展动态静力分析113、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计144、齿轮的设计175、参考文献 186、心得体会

3、197、附件19一、课程设计任务书1. 工作原理及工艺动作过程牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。刨床工作时,如图(1-1所示，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，刨刀进展切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中那么没有切削阻力。切削阻力如图(b所示。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr图1-12原始数据及设计要求设计内容导杆机构的运动分析符号n2单位r/minmm方案II64

4、350905800.30.520050 曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。要求 作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。二、设计说明书(详情见A2图纸)1画机构的运动简图1、以O4为原点定出坐标系，根据尺寸分别定出O2点，B点，C点。确定机构运动时的左右极限位置。曲柄位置图的作法为：取1和8为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1和7为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、312等，是由位置1起，顺2方向将曲柄圆作12等分的位置如以以下图。取第方案的12

5、0位置如以以下图。、机构运动分析1曲柄位置“120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“120进展速度分析。因构件2和3在A处的转动副相连，故VA2=VA3，其大小等于W2lO2A，方向垂直于O2 A线，指向与2一致。 2=2n2/60 rad/s=6.702rad/sA3=A2=2lO2A=6.7020.09m/s=0.603m/sO2A取构件3和4的重合点A进展速度分析。列速度矢量方程，得A4=A3+A4A3大小 ? ?方向 O4BO2AO4B取速度极点P，速度比例尺v=0.02(m/s)/mm ,作速度多边形如图1-2图1-2取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，

6、得C=B+CB大小 ? ?方向 XX(向左)O4B BC取速度极点P，速度比例尺v=0.02(m/s)/mm, 作速度多边形如图1-2。Pb=P a4O4B/ O4A=14.5 mm那么由图1-2知， C=PCv=0.28m/s 加速度分析：取曲柄位置“120进展加速度分析。因构件2和3在A点处的转动副相连，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构件重合点A为研究对象，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沿导路取加速度极点为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作加速度多边形如图1-3所示,那么由比例得aA4=4.48m/s2aB=8.25m/s24=aA4lO4A1000=14.23rad/s2逆图3那么由图1-3知, 取5构件为研究对象,列加速度矢量方程,得ac=aB+acBn+a cB大小 ? ?方向导轨 CB BC由其加速度多边形如图13所示,有ac =pca =8.13m

8、/s2机构运动分析数据工程位置V6 6 S444图解线图解析图解解析图解大小/方向大小/方向1200.288.134.130.508/逆14.23/逆单位 米 / 秒米/秒2米/秒21/ 秒1 / 秒2、机构动态静力分析取“120点为研究对象，F14=-G4/gaS4 =-220/9.84.13=-92.714NM14=4JS4=14.231.2=17.076NmLh4=M14F14=184mm取5、6 基本杆组进展运动静力分析，作示力体如图14所示。图14G6=800N，又ac= 8.13m/s2,可以计算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作为多边行如图1-5所示，N=100N/mm。图1-5由图1-7力多边形可得：FR16=768.279NFR56=664.431N取构件3、4 基本杆组为示力体(如图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图1-6作力的多边形如图1-7所示，N=100N/mm。图1-7

10、对曲柄2进展运动静力分析，作曲柄平衡力矩如图1-8所示，图1-8MO2=0 FR32lh-Mb=0Mb=1387.2924.301000Nm=33.71Nm机构力分析数据 工程位置图 解 法解 析 法PI4PI6PI4MI4LhPI4PI6PI4MI4Lh12092.714663.67392.71417.0760.184单位 N(牛)Nmm(米) NNmm(米)某位置的平衡力矩单位：Nm项 目位 置FrFR6FR65FR54FR23FRO2PR04Mb大小 / 方向120图解0768.279664.431664.4311387.231387.23594.3333.71/顺解析单位 N (牛)N

11、m牛米三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构的设计详情见A2图纸1.由方案二数据得知：摆杆长度lO9D为135mm，最大摆角max为15，许用压力角为38，推程运动角为70，远休止角S，回程运动角为70，近休止角S为210。摆杆9为等加速等减速规律，所以加速度为常数，所以位移是角度的二次函数。2.运动的划分：设升程为摆杆摆动15末端滑块运动的弧长h=lO9D215360=35.34mm按照等加速等减速运动规律，摆杆前7.5作匀加速运动，后7.5作匀减速运动，将整个行程分为10段，每段运动时间占总时间的十分之一。分段点1234567891011摆杆角度()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凸轮角度()07142128354249566370O2O9iDi()17.317.618.52022.124.827.529.631.13232.33.基圆半径确实定：当凸轮转过70时，滚子中心以等加速等减速规律经过的弧长为35.34mm，限定最大压力角max=38，所以将凸轮转角70对应上半圆周的点与最大压力角38对应下半圆周的点以直线相连，交等加速等减速运动标尺于0.7处，于是根据诺模图，h/r00.7；由于h=35.34mm，所以基圆半径r050.5mm。图1

13、诺模图4.理论轮廓线的绘制：设凸轮角度为0时的压力角为20，测量出lO9O2=159.50mm以O2为圆心，lO9O2为半径画圆，此圆即为摆杆支座O9相对于凸轮中心的运动轨迹以O2为起点作射线，设此射线为y轴，对应凸轮的0，以顺时针方向为正方向，每隔7作一条射线，一共十一条射线在每条射线上分别取一个点Di，在O9轨迹圆上取其对应点O9i使两点距离始终为135mm此两点连线DiO9i与O9iO2之间夹角O2O9iDi的大小位于上表中第五行，于是可确定Di在各条射线上的径向位置将各Di连接成平滑曲线即凸轮的理论轮廓线5.滚子半径确实定：实际轮廓线那么根据滚子的大小确定，为了防止摆杆与凸轮发生运动干

14、预，取滚子半径为7mm6.实际轮廓线的绘制：以各个D为圆心画滚子，滚子靠近凸轮一侧的包络线即为升程的实际轮廓线以lD11O2为远休止圆半径，远休止角为10画圆弧回程理论轮廓线与升程对称近休止圆半径为基圆半径减去滚子半径等于43.50mm，近休止角为2107.压力角的校核：当凸轮转过的角度约为35时到达最大压力角max30=38，所以符合要求。图2凸轮实际轮廓线四、齿轮的设计详情见A2图纸齿数确实定：总传动比ioo2=1440/64=22.5ioo2=(doz1z2)/(dozoz1)22.5=30040z2/(1001613)得z2=39因为zo=1617，z1=1317，为了防止根切，对两对

15、齿轮进展变位，小齿轮正变位，大齿轮负变位，采用等变位。变位系数的运用公式xmin=ha*(zmin-z)/zmin其中zmin=17来选择，以下是表格：名称符号12O1公式模数m6644齿数z13391640压力角/20202020变位系数x0.236-0.2360.059-0.059节圆直径d/mm7823464160zm齿顶高系数ha*1111顶隙系数c*0.250.250.250.25啮合角/2020齿顶高ha/mm7.424.584.243.76m(ha*+x)齿根高hf/mm6.088.924.765.24m(ha*+c*-x)齿顶圆直径da/mm92.83243.1772.47167.53d+2ha齿根圆直径df/mm65.83216.1754.47149.52d-2hf中心距a/mm224156(d1+d2)/2中心距变动系数y0000齿顶高降低系数y0000五、参考文献1、机械原理/孙恒，陈作模，葛文杰主编8版北京2013.42、理论力学/哈尔滨工业大学理论力学研究室编7版北京2009.73、机械原理课程设计实例与题目/中南大学机电工程学院机械学教研室2004.54、刘毅.机械原理课程设计M.3版.武汉：华中科技大学出版社，2017.5、机械原理课程设计牛头刨床/百度文库六、心得